Vue源码解析：虚拟dom比较原理

开始

先说一下为什么会有虚拟dom比较这一阶段，我们知道了Vue是数据驱动视图（数据的变化将引起视图的变化），但你发现某个数据改变时，视图是局部刷新而不是整个重新渲染，如何精准的找到数据对应的视图并进行更新呢？那就需要拿到数据改变前后的dom结构，找到差异点并进行更新！

虚拟dom实质上是针对真实dom提炼出的 简单对象 。就像一个简单的div包含200多个属性，但真正需要的可能只有 tagName ，所以对真实dom直接操作将大大影响性能！

简化后的虚拟节点（vnode）大致包含以下属性：

{
  tag: 'div',       // 标签名
  data: {},         // 属性数据，包括class、style、event、props、attrs等
  children: [],     // 子节点数组，也是vnode结构
  text: undefined,  // 文本
  elm: undefined,   // 真实dom
  key: undefined    // 节点标识
}

虚拟dom的比较，就是找出新节点（vnode）和旧节点（oldVnode）之间的差异，然后对差异进行打补丁（patch）。大致流程如下

整个过程还是比较简单的，新旧节点如果不相似，直接根据新节点创建dom；如果相似，先是对data比较，包括class、style、event、props、attrs等，有不同就调用对应的update函数，然后是对子节点的比较，子节点的比较用到了 diff算法 ，这应该是这篇文章的重点和难点吧。

值得注意的是，在 Children Compare 过程中，如果找到了相似的 childVnode ，那它们将 递归 进入新的打补丁过程。

源码解析

这次的源码解析写简洁一点，写太多发现自己都不愿意看 (┬＿┬)

开始

先来看 patch() 函数：

function patch (oldVnode, vnode) {
  var elm, parent;
  if (sameVnode(oldVnode, vnode)) {
    // 相似就去打补丁（增删改）
    patchVnode(oldVnode, vnode);
  } else {
    // 不相似就整个覆盖
    elm = oldVnode.elm;
    parent = api.parentNode(elm);
    createElm(vnode);
    if (parent !== null) {
      api.insertBefore(parent, vnode.elm, api.nextSibling(elm));
      removeVnodes(parent, [oldVnode], 0, 0);
    }
  }
  return vnode.elm;
}

patch() 函数接收新旧vnode两个参数，传入的这两个参数有个很大的区别：oldVnode的 elm 指向真实dom，而vnode的 elm 为undefined...但经过 patch() 方法后，vnode的 elm 也将指向这个（更新过的）真实dom。

判断新旧vnode是否相似的 sameVnode() 方法很简单，就是比较 tag 和 key 是否一致。

function sameVnode (a, b) {
  return a.key === b.key && a.tag === b.tag;
}

打补丁

对于 新旧vnode不一致 的处理方法很简单，就是根据vnode创建真实dom，代替oldVnode中的 elm 插入DOM文档。

对于 新旧vnode一致 的处理，就是我们前面经常说到的打补丁了。具体什么是打补丁？看看 patchVnode() 方法就知道了：

function patchVnode (oldVnode, vnode) {
  // 新节点引用旧节点的dom
  let elm = vnode.elm = oldVnode.elm;
  const oldCh = oldVnode.children;
  const ch = vnode.children;

  // 调用update钩子
  if (vnode.data) {
    updateAttrs(oldVnode, vnode);
    updateClass(oldVnode, vnode);
    updateEventListeners(oldVnode, vnode);
    updateProps(oldVnode, vnode);
    updateStyle(oldVnode, vnode);
  }

  // 判断是否为文本节点
  if (vnode.text == undefined) {
    if (isDef(oldCh) && isDef(ch)) {
      if (oldCh !== ch) updateChildren(elm, oldCh, ch, insertedVnodeQueue)
    } else if (isDef(ch)) {
      if (isDef(oldVnode.text)) api.setTextContent(elm, '')
      addVnodes(elm, null, ch, 0, ch.length - 1, insertedVnodeQueue)
    } else if (isDef(oldCh)) {
      removeVnodes(elm, oldCh, 0, oldCh.length - 1)
    } else if (isDef(oldVnode.text)) {
      api.setTextContent(elm, '')
    }
  } else if (oldVnode.text !== vnode.text) {
    api.setTextContent(elm, vnode.text)
  }
}

打补丁其实就是调用各种 updateXXX() 函数，更新真实dom的各个属性。每个的update函数都类似，就拿 updateAttrs() 举例看看：

function updateAttrs (oldVnode, vnode) {
  let key, cur, old
  const elm = vnode.elm
  const oldAttrs = oldVnode.data.attrs || {}
  const attrs = vnode.data.attrs || {}

  // 更新/添加属性
  for (key in attrs) {
    cur = attrs[key]
    old = oldAttrs[key]
    if (old !== cur) {
      if (booleanAttrsDict[key] && cur == null) {
        elm.removeAttribute(key)
      } else {
        elm.setAttribute(key, cur)
      }
    }
  }
  // 删除新节点不存在的属性
  for (key in oldAttrs) {
    if (!(key in attrs)) {
      elm.removeAttribute(key)
    }
  }
}

属性（ Attribute ）的更新函数的大致思路就是：

setAttribute()
removeAttribute()

你会发现里面有个 booleanAttrsDict[key] 的判断，是用于判断在不在布尔类型属性字典中。

所有数据比较完后，就到子节点的比较了。先判断当前vnode是否为文本节点，如果是文本节点就不用考虑子节点的比较；若是元素节点，就需要分三种情况考虑：

• 新旧节点都有children，那就进入子节点的比较（diff算法）；
• 新节点有children，旧节点没有，那就循环创建dom节点；
• 新节点没有children，旧节点有，那就循环删除dom节点。

后面两种情况都比较简单，我们直接对第一种情况， 子节点的比较 进行分析。

diff算法

子节点比较这部分代码比较多，先说说原理后面再贴代码。先看一张子节点比较的图：

图中的 oldCh 和 newCh 分别表示新旧子节点数组，它们都有自己的头尾指针 oldStartIdx ， oldEndIdx ， newStartIdx ， newEndIdx ，数组里面存储的是vnode，为了容易理解就用a,b,c,d等代替，它们表示不同类型标签（div,span,p）的vnode对象。

子节点的比较实质上就是循环进行头尾节点比较。循环结束的标志就是：旧子节点数组或新子节点数组遍历完，（即 oldStartIdx > oldEndIdx || newStartIdx > newEndIdx ）。大概看一下 循环流程 ：

• 第一步 头头比较 。若相似，旧头新头指针后移（即 oldStartIdx++ && newStartIdx++ ），真实dom不变，进入下一次循环；不相似，进入第二步。
• 第二步 尾尾比较 。若相似，旧尾新尾指针前移（即 oldEndIdx-- && newEndIdx-- ），真实dom不变，进入下一次循环；不相似，进入第三步。
• 第三步 头尾比较 。若相似，旧头指针后移，新尾指针前移（即 oldStartIdx++ && newEndIdx-- ），未确认dom序列中的头移到尾，进入下一次循环；不相似，进入第四步。
• 第四步 尾头比较 。若相似，旧尾指针前移，新头指针后移（即 oldEndIdx-- && newStartIdx++ ），未确认dom序列中的尾移到头，进入下一次循环；不相似，进入第五步。
• 第五步 若节点有key且在旧子节点数组中找到sameVnode（tag和key都一致），则将其dom移动到当前真实dom序列的头部，新头指针后移（即 newStartIdx++ ）；否则，vnode对应的dom（ vnode[newStartIdx].elm ）插入当前真实dom序列的头部，新头指针后移（即 newStartIdx++ ）。

先看看没有key的情况，放个动图看得更清楚些！

相信看完图片有更好的理解到diff算法的精髓，整个过程还是比较简单的。上图中一共进入了6次循环，涉及了每一种情况，逐个叙述一下：

• 第一次是头头相似（都是 a ），dom不改变，新旧头指针均后移。 a 节点确认后，真实dom序列为： a,b,c,d,e,f ，未确认dom序列为： b,c,d,e,f ；
• 第二次是尾尾相似（都是 f ），dom不改变，新旧尾指针均前移。 f 节点确认后，真实dom序列为： a,b,c,d,e,f ，未确认dom序列为： b,c,d,e ；
• 第三次是头尾相似（都是 b ），当前剩余真实dom序列中的头移到尾，旧头指针后移，新尾指针前移。 b 节点确认后，真实dom序列为： a,c,d,e,b,f ，未确认dom序列为： c,d,e ；
• 第四次是尾头相似（都是 e ），当前剩余真实dom序列中的尾移到头，旧尾指针前移，新头指针后移。 e 节点确认后，真实dom序列为： a,e,c,d,b,f ，未确认dom序列为： c,d ；
• 第五次是均不相似，直接插入到未确认dom序列头部。 g 节点插入后，真实dom序列为： a,e,g,c,d,b,f ，未确认dom序列为： c,d ；
• 第六次是均不相似，直接插入到未确认dom序列头部。 h 节点插入后，真实dom序列为： a,e,g,h,c,d,b,f ，未确认dom序列为： c,d ；

但结束循环后，有两种情况需要考虑：

• 新的字节点数组（newCh）被遍历完（ newStartIdx > newEndIdx ）。那就需要把多余的旧dom（ oldStartIdx -> oldEndIdx ）都删除，上述例子中就是 c,d ；
• 新的字节点数组（oldCh）被遍历完（ oldStartIdx > oldEndIdx ）。那就需要把多余的新dom（ newStartIdx -> newEndIdx ）都添加。

上面说了这么多都是没有key的情况，说添加了 :key 可以优化 v-for 的性能，到底是怎么回事呢？因为 v-for 大部分情况下生成的都是相同 tag 的标签，如果没有key标识，那么相当于每次 头头比较 都能成功。你想想如果你往 v-for 绑定的数组头部push数据，那么整个dom将全部刷新一遍（如果数组每项内容都不一样），那加了 key 会有什么帮助呢？这边引用一张图：

有 key 的情况，其实就是多了一步匹配查找的过程。也就是上面循环流程中的第五步，会尝试去旧子节点数组中找到与当前新子节点相似的节点，减少dom的操作！

有兴趣的可以看看代码：

function updateChildren (parentElm, oldCh, newCh) {
  let oldStartIdx = 0
  let newStartIdx = 0
  let oldEndIdx = oldCh.length - 1
  let oldStartVnode = oldCh[0]
  let oldEndVnode = oldCh[oldEndIdx]
  let newEndIdx = newCh.length - 1
  let newStartVnode = newCh[0]
  let newEndVnode = newCh[newEndIdx]
  let oldKeyToIdx, idxInOld, elmToMove, before

  while (oldStartIdx <= oldEndIdx && newStartIdx <= newEndIdx) {
    if (isUndef(oldStartVnode)) {
      oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx] // 未定义表示被移动过
    } else if (isUndef(oldEndVnode)) {
      oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
    } else if (sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) { // 头头相似
      patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode)
      oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]
      newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
    } else if (sameVnode(oldEndVnode, newEndVnode)) { // 尾尾相似
      patchVnode(oldEndVnode, newEndVnode)
      oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
      newEndVnode = newCh[--newEndIdx]
    } else if (sameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)) { // 头尾相似
      patchVnode(oldStartVnode, newEndVnode)
      api.insertBefore(parentElm, oldStartVnode.elm, api.nextSibling(oldEndVnode.elm))
      oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]
      newEndVnode = newCh[--newEndIdx]
    } else if (sameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)) { // 尾头相似
      patchVnode(oldEndVnode, newStartVnode)
      api.insertBefore(parentElm, oldEndVnode.elm, oldStartVnode.elm)
      oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
      newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
    } else {
      // 根据旧子节点的key，生成map映射
      if (isUndef(oldKeyToIdx)) oldKeyToIdx = createKeyToOldIdx(oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)
      // 在旧子节点数组中，找到和newStartVnode相似节点的下标
      idxInOld = oldKeyToIdx[newStartVnode.key]
      if (isUndef(idxInOld)) { 
        // 没有key，创建并插入dom
        api.insertBefore(parentElm, createElm(newStartVnode), oldStartVnode.elm)
        newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
      } else {
        // 有key，找到对应dom ，移动该dom并在oldCh中置为undefined
        elmToMove = oldCh[idxInOld]
        patchVnode(elmToMove, newStartVnode)
        oldCh[idxInOld] = undefined
        api.insertBefore(parentElm, elmToMove.elm, oldStartVnode.elm)
        newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
      }
    }
  }
  // 循环结束时，删除/添加多余dom
  if (oldStartIdx > oldEndIdx) {
    before = isUndef(newCh[newEndIdx+1]) ? null : newCh[newEndIdx + 1].elm
    addVnodes(parentElm, before, newCh, newStartIdx, newEndIdx, insertedVnodeQueue)
  } else if (newStartIdx > newEndIdx) {
    removeVnodes(parentElm, oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)
  }
}

最后

希望看完这篇对虚拟dom的比较会有一定的了解！如果有什么错误记得悄悄告诉我啊哈哈。

文笔还是不好，希望大家能理解o(︶︿︶)o

4篇文章写了两个月......真是佩服自己的执行力！但发现写博客好像确实挺费时的(┬＿┬)，不过以后一定会经常写，先两周一篇？:smile: