谈谈React中Diff算法的策略及实现

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1、什么是Diff算法

  • 传统Diff:diff算法即差异查找算法;对于Html DOM结构即为tree的差异查找算法;而对于计算两颗树的差异时间复杂度为O(n^3),显然成本太高,React不可能采用这种传统算法;
  • React Diff:

    • 之前说过,React采用虚拟DOM技术实现对真实DOM的映射,即React Diff算法的差异查找实质是对两个JavaScript对象的差异查找;
    • 基于三个策略:
    1. Web UI 中 DOM 节点跨层级的移动操作特别少,可以忽略不计。(tree diff)
    2. 拥有相同类的两个组件将会生成相似的树形结构,拥有不同类的两个组件将会生成不同的树形结(component diff)
    3. 对于同一层级的一组子节点,它们可以通过唯一 id 进行区分。(element diff)

2、React Diff算法解读

  • 首先需要明确,只有在React更新阶段才会有Diff算法的运用;
  • React更新机制:

clipboard.png

  • React Diff算法优化策略图:

clipboard.png

  • React更新阶段会对ReactElement类型判断而进行不同的操作;ReactElement类型包含三种即:文本、Dom、组件;
  • 每个类型的元素更新处理方式:

    • 自定义元素的更新,主要是更新render出的节点,做甩手掌柜交给render出的节点的对应component去管理更新。
    • text节点的更新很简单,直接更新文案。
    • 浏览器基本元素的更新,分为两块:

      1. 更新属性,对比出前后属性的不同,局部更新。并且处理特殊属性,比如事件绑定。
      2. 子节点的更新,子节点更新主要是找出差异对象,找差异对象的时候也会使用上面的shouldUpdateReactComponent来判断,如果是可以直接更新的就会递归调用子节点的更新,这样也会递归查找差异对象。不可直接更新的删除之前的对象或添加新的对象。之后根据差异对象操作dom元素(位置变动,删除,添加等)。

  • 事实上Diff算法只被调用于React更新阶段的DOM元素更新过程;为什么这么说?

1、 如果为更新文本类型,内容不同就直接更新替换,并不会调用复杂的Diff算法:

 ReactDOMTextComponent.prototype.receiveComponent(nextText, transaction) {
    //与之前保存的字符串比较
    if (nextText !== this._currentElement) {
      this._currentElement = nextText;
      var nextStringText = '' + nextText;
      if (nextStringText !== this._stringText) {
        this._stringText = nextStringText;
        var commentNodes = this.getHostNode();
        // 替换文本元素
        DOMChildrenOperations.replaceDelimitedText(
          commentNodes[0],
          commentNodes[1],
          nextStringText
        );
      }
    }
  }

2、对于自定义组件元素:

class Tab extends Component {
    constructor(props) {
        super(props);
        this.state = {
            index: 1,
        }
    }
    shouldComponentUpdate() {
        ....
    }
    render() {
        return (
            <div>
                <p>item1</p>
                <p>item1</p>
            </div>
        )
    }
    
}
  • 需要明确的是,何为组件,可以说组件只不过是一段Html结构的包装容器,并且具备管理这段Html结构的状态等能力;
  • 如上述Tab组件:它的实质内容就是render函数返回的Html结构,而我们所说的Tab类就是这段Html结构的包装容器(可以理解为一个包装盒子);
  • 在React渲染机制图中可以看到,自定义组件的最后结合React Diff优化策略一(不同类的两个组件具备不同的结构)

3、基本元素:

ReactDOMComponent.prototype.receiveComponent = function(nextElement, transaction, context) {
    var prevElement = this._currentElement;
    this._currentElement = nextElement;
    this.updateComponent(transaction, prevElement, nextElement, context);
}

ReactDOMComponent.prototype.updateComponent = function(transaction, prevElement, nextElement, context) {
    //需要单独的更新属性
    this._updateDOMProperties(lastProps, nextProps, transaction, isCustomComponentTag);
    //再更新子节点
    this._updateDOMChildren(
      lastProps,
      nextProps,
      transaction,
      context
    );

    // ......
}
  • 在this._updateDOMChildren方法内部才调用了diff算法。

3、React中Diff算法的实现

_updateChildren: function(nextNestedChildrenElements, transaction, context) {
    var prevChildren = this._renderedChildren;
    var removedNodes = {};
    var mountImages = [];

    // 获取新的子元素数组
    var nextChildren = this._reconcilerUpdateChildren(
      prevChildren,
      nextNestedChildrenElements,
      mountImages,
      removedNodes,
      transaction,
      context
    );

    if (!nextChildren && !prevChildren) {
      return;
    }

    var updates = null;
    var name;
    var nextIndex = 0;
    var lastIndex = 0;
    var nextMountIndex = 0;
    var lastPlacedNode = null;

    for (name in nextChildren) {
      if (!nextChildren.hasOwnProperty(name)) {
        continue;
      }
      var prevChild = prevChildren && prevChildren[name];
      var nextChild = nextChildren[name];
      if (prevChild === nextChild) {
        // 同一个引用,说明是使用的同一个component,所以我们需要做移动的操作
        // 移动已有的子节点
        // NOTICE:这里根据nextIndex, lastIndex决定是否移动
        updates = enqueue(
          updates,
          this.moveChild(prevChild, lastPlacedNode, nextIndex, lastIndex)
        );

        // 更新lastIndex
        lastIndex = Math.max(prevChild._mountIndex, lastIndex);
        // 更新component的.mountIndex属性
        prevChild._mountIndex = nextIndex;

      } else {
        if (prevChild) {
          // 更新lastIndex
          lastIndex = Math.max(prevChild._mountIndex, lastIndex);
        }

        // 添加新的子节点在指定的位置上
        updates = enqueue(
          updates,
          this._mountChildAtIndex(
            nextChild,
            mountImages[nextMountIndex],
            lastPlacedNode,
            nextIndex,
            transaction,
            context
          )
        );


        nextMountIndex++;
      }

      // 更新nextIndex
      nextIndex++;
      lastPlacedNode = ReactReconciler.getHostNode(nextChild);
    }

    // 移除掉不存在的旧子节点,和旧子节点和新子节点不同的旧子节点
    for (name in removedNodes) {
      if (removedNodes.hasOwnProperty(name)) {
        updates = enqueue(
          updates,
          this._unmountChild(prevChildren[name], removedNodes[name])
        );
      }
    }
  }

5、基于中Diff的开发建议

  • 基于tree diff:

    1. 开发组件时,注意保持DOM结构的稳定;即,尽可能少地动态操作DOM结构,尤其是移动操作。
    2. 当节点数过大或者页面更新次数过多时,页面卡顿的现象会比较明显。
    3. 这时可以通过 CSS 隐藏或显示节点,而不是真的移除或添加 DOM 节点。
  • 基于component diff

    1. 注意使用 shouldComponentUpdate() 来减少组件不必要的更新。
    2. 对于类似的结构应该尽量封装成组件,既减少代码量,又能减少component diff的性能消耗。
  • 基于element diff

    1. 对于列表结构,尽量减少类似将最后一个节点移动到列表首部的操作,当节点数量过大或更新操作过于频繁时,在一定程度上会影响 React 的渲染性能。
  • 接下来手动实现一个简单的Diff算法即将更新,敬请期待~~~
“积跬步、行千里”—— 持续更新中~,喜欢留下个赞哦!
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