Vue源码解析:虚拟dom比较原理

shushushu

通过对 Vue2.0 源码阅读,想写一写自己的理解,能力有限故从尤大佬2016.4.11第一次提交开始读,准备陆续写:

其中包含自己的理解和源码的分析,尽量通俗易懂!由于是2.0的最早提交,所以和最新版本有很多差异、bug,后续将陆续补充,敬请谅解!包含中文注释的Vue源码已上传...

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!
图片描述

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

clipboard.png

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tagkey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:

  • 遍历vnode属性,如果和oldVnode不一样就调用setAttribute()修改;
  • 遍历oldVnode属性,如果不在vnode属性中就调用removeAttribute()删除。

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。

['allowfullscreen', 'async', 'autofocus', 'autoplay', 'checked', 'compact', 'controls', 'declare', ......]

eg: <video autoplay></video>,想关闭自动播放,需要移除该属性。

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:

clipboard.png

图中的oldChnewCh分别表示新旧子节点数组,它们都有自己的头尾指针oldStartIdxoldEndIdxnewStartIdxnewEndIdx,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!
图片描述
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:

clipboard.png

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?😄

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