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上一篇扒一扒React计算状态的原理 之后，我们来分析一下Diff的过程。
fiber上的updateQueue经过React的一番计算之后，已经有了新的状态，也就是state，对于类组件来说，state是在render函数里被使用的，既然已经得到了新的state，那么当务之急是执行一次render，得到持有新state的ReactElement。
假设render一次之后得到了大量的ReactElement，而这些ReactElement之中若只有少量需要更新的节点，那么显然不能全部去更新它们，此时就需要有一个diff过程来决定哪些节点是真正需要更新的。
源码结构
我们以类组件为例，state的计算发生在类组件对应的fiber节点beginWork中的updateClassInstance函数中，在状态计算完毕之后，紧跟着就是去调finishClassComponent执行diff、打上effectTag（即新版本的flag）。
打上effectTag可以标识这个fiber发生了怎样的变化，例如：新增（Placement）、更新（Update）、删除（Deletion），这些被打上flag的fiber会在complete阶段被收集起来，形成一个effectList链表，只包含这些需要操作的fiber，最后在commit阶段被更新掉。
function updateClassComponent(
current: Fiber | null, workInProgress: Fiber, Component: any, nextProps: any, renderLanes: Lanes,) {
...
// 计算状态
shouldUpdate = updateClassInstance(
current,
workInProgress,
Component,
nextProps,
renderLanes,
);
...
// 执行render，进入diff，为fiber打上effectTag
const nextUnitOfWork = finishClassComponent(
current,
workInProgress,
Component,
shouldUpdate,
hasContext,
renderLanes,
);
return nextUnitOfWork;
}在finishClassComponent函数中，调用reconcileChildFibers去做diff，而reconcileChildFibers实际上就是ChildReconciler，这是diff的核心函数，该函数依据组件render生成的新节点的类型，调用不同的函数进行处理。
function ChildReconciler(shouldTrackSideEffects) {
...
function reconcileSingleElement(
returnFiber: Fiber,
currentFirstChild: Fiber | null,
element: ReactElement,
lanes: Lanes,
): Fiber {
// 单节点diff
}
function reconcileChildrenArray(
returnFiber: Fiber,
currentFirstChild: Fiber | null,
newChildren: Array<*>,
lanes: Lanes,
): Fiber | null {
// 多节点diff
}
...
function reconcileChildFibers(
returnFiber: Fiber,
currentFirstChild: Fiber | null,
newChild: any, lanes: Lanes,
): Fiber | null {
const isObject = typeof newChild === 'object' && newChild !== null;
if (isObject) {
// 处理单节点
switch (newChild.$$typeof) {
case REACT_ELEMENT_TYPE:
return placeSingleChild(
reconcileSingleElement(
returnFiber,
currentFirstChild,
newChild,
lanes,
),
);
case REACT_PORTAL_TYPE:
...
case REACT_LAZY_TYPE:
...
}
}
if (typeof newChild === 'string' || typeof newChild === 'number') {
// 处理文本节点
}
if (isArray(newChild)) {
// 处理多节点
return reconcileChildrenArray(
returnFiber,
currentFirstChild,
newChild,
lanes,
);
}
...
}
return reconcileChildFibers;
}Diff的主体
关于Diff的参与者，在reconcileChildren函数的入参中可以看出
workInProgress.child = reconcileChildFibers(
workInProgress,
current.child,
nextChildren,
renderLanes,
);- workInProgress：作为父节点传入，新生成的第一个fiber的return会被指向它。
- current.child：旧fiber节点，diff生成新fiber节点时会用新生成的ReactElement和它作比较。
- nextChildren：新生成的ReactElement，会以它为标准生成新的fiber节点。
- renderLanes：本次的渲染优先级，最终会被挂载到新fiber的lanes属性上。
可以看出，diff的两个主体是：oldFiber（current.child）和newChildren（nextChildren，新的ReactElement），它们是两个不一样的数据结构。
比如现在有组件<Example/>，它计算完新的状态之后，要基于这两个东西去做diff,分别是现有fiber树中（current树）<Example/>对应fiber的所有子fiber节点和<Example/>的render函数的执行结果，即那些ReactElements。
<Example/>对应fiber的所有子fiber节点：oldFiber
current树中
<Example/> fiber
|
|
A --sibling---> B --sibling---> C<Example/>的render函数的执行结果，newChildren
current fiber 对应的组件render的结果
[
{$$typeof: Symbol(react.element), type: "div", key: "A" },
{$$typeof: Symbol(react.element), type: "div", key: "B" },
{$$typeof: Symbol(react.element), type: "div", key: "C" },
]Diff的基本原则
对于新旧两种结构来说，场景有节点自身更新、节点增删、节点移动三种情况。面对复杂的情况，即使最前沿的算法，复杂度也极高。面对这种情况，React以如下策略应对：
即使两个元素的子树完全一样，但前后的父级元素不同，依照规则div元素及其子树会完全销毁，并重建一个p元素及其子树，不会尝试复用子树。
旧 <div> <span>a</span> <span>b</span> </div> 新 <p> <span>a</span> <span>b</span> </p>使用tag（标签名）和 key识别节点，区分出前后的节点是否变化，以达到尽量复用无变化的节点。
旧 <p key="a">aa</p> <h1 key="b">bb</h1> 新 <h1 key="b">bb</h1> <p key="a">aa</p>因为tag 和 key的存在，所以React可以知道这两个节点只是位置发生了变化。
场景
上面说到diff算法应对三种场景：
节点更新、节点增删、节点移动，但一个fiber的子元素有可能是单节点，也有可能是多节点。所以依据这两类节点可以再细分为：- 单节点更新、单节点增删。
- 多节点更新、多节点增删、多节点移动。
什么是节点的更新呢？对于DOM节点来说，在前后的节点类型（tag）和key都相同的情况下，节点的属性发生了变化，是节点更新。若前后的节点tag或者key不相同，Diff算法会认为新节点和旧节点毫无关系。
以下例子中，key为b的新节点的className发生了变化，是节点更新。
旧
<div className={'a'} key={'a'}>aa</div>
<div className={'b'} key={'b'}>bb</div>
新
<div className={'a'} key={'a'}>aa</div>
<div className={'bcd'} key={'b'}>bb</div>以下例子中，新节点的className虽然有变化，但key也变化了，不属于节点更新
旧
<div className={'a'} key={'a'}>aa</div>
<div className={'b'} key={'b'}>bb</div>
新
<div className={'a'} key={'a'}>aa</div>
<div className={'bcd'} key={'bbb'}>bb</div>以下例子中，新节点的className虽然有变化，但tag也变化了，不属于节点更新
旧
<div className={'a'} key={'a'}>aa</div>
<div className={'b'} key={'b'}>bb</div>
新
<div className={'a'} key={'a'}>aa</div>
<p className={'bcd'} key={'b'}>bb</p>下面来分开叙述一下单节点和多节点它们各自的更新策略。
单节点
若组件产出的元素是如下的类型：
<div key="a">aa</div>那么它最终产出的ReactElement为下面这样（省略了一些与diff相关度不大的属性）
{
$$typeof: Symbol(react.element), type: "div", key: "a"
...
}单节点指newChildren为单一节点，但是oldFiber的数量不一定，所以实际有如下三种场景：
为了降低理解成本，我们用简化的节点模型来说明问题，字母代表key。
单个旧节点
旧： A 新： A多个旧节点
旧： A - B - C 新： B没有旧节点
旧： -- 新： A对于单节点的diff，其实就只有更新操作，不会涉及位移和位置的变化，单节点的更新会调用
reconcileSingleElement函数处理。该函数中对以上三种场景都做了覆盖。但实际上面的情况对于React来说只是两种，oldFiber链是否为空。因此，在实现上也只处理了这两种情况。oldFiber链不为空
遍历它们，找到key相同的节点，然后删除剩下的oldFiber节点，再用匹配的oldFiber，newChildren中新节点的props来生成新的fiber节点。
function reconcileSingleElement( returnFiber: Fiber, currentFirstChild: Fiber | null, element: ReactElement, lanes: Lanes ): Fiber { const key = element.key; let child = currentFirstChild; while (child !== null) { if (child.key === key) { switch (child.tag) { case Fragment: ... case Block: ... default: { if (child.elementType === element.type) { // 先删除剩下的oldFiber节点 deleteRemainingChildren(returnFiber, child.sibling); // 基于oldFiber节点和新节点的props新建新的fiber节点 const existing = useFiber(child, element.props); existing.ref = coerceRef(returnFiber, child, element); existing.return = returnFiber; return existing; } break; } } deleteRemainingChildren(returnFiber, child); break; } else { // 没匹配到说明新的fiber节点无法从oldFiber节点新建 // 删除掉所有oldFiber节点 deleteChild(returnFiber, child); } child = child.sibling; } ... }oldFiber链为空
对于没有oldFiber节点的情况，只能新建newFiber节点。逻辑不复杂。
function reconcileSingleElement( returnFiber: Fiber, currentFirstChild: Fiber | null, element: ReactElement, lanes: Lanes ): Fiber { const key = element.key; let child = currentFirstChild; while (child !== null) { // oldFiber链非空的处理 ... } if (element.type === REACT_FRAGMENT_TYPE) { // 处理Fragment类型的节点 ... } else { // 用产生的ReactElement新建一个fiber节点 const created = createFiberFromElement(element, returnFiber.mode, lanes); created.ref = coerceRef(returnFiber, currentFirstChild, element); created.return = returnFiber; return created; } }单节点的更新就是这样的处理，真正比较复杂的情况是多节点的diff。因为它涉及到节点的增删和位移。
多节点
若组件最终产出的DOM元素是如下这样：
<div key="a">aa</div> <div key="b">bb</div> <div key="c">cc</div> <div key="d">dd</div>那么最终的newChildren为下面这样（省略了一些与diff相关度不大的属性）
[ {$$typeof: Symbol(react.element), type: "div", key: "a" }, {$$typeof: Symbol(react.element), type: "div", key: "b" }, {$$typeof: Symbol(react.element), type: "div", key: "c" }, {$$typeof: Symbol(react.element), type: "div", key: "d" } ]多节点的变化有以下四种可能性。
节点更新
旧： A - B - C 新： `A - B - C`新增节点
旧： A - B - C 新： A - B - C - `D - E`删除节点
旧： A - B - C - `D - E` 新： A - B - C节点移动
旧： A - B - C - D - E 新： A - B - `D - C - E`多节点的情况一定是属于这四种情况的任意组合，这种情况会调用
reconcileChildrenArray进行diff。按照以上四种情况，它会以newChildren为主体进行最多三轮遍历，但这三轮遍历并不是相互独立的，事实上只有第一轮是从头开始的，之后的每一轮都是上轮结束的断点继续。实际上在平时的实践中，节点自身的更新是最多的，所以Diff算法会优先处理更新的节点。因此四轮遍历又可以按照场景分为两部分：
第一轮是针对节点自身属性更新，剩下的两轮依次处理节点的新增、移动，而重点又在移动节点的处理上，所以本文会着重讲解节点更新和节点移动的处理，对删除和新增简单带过。
节点更新
第一轮从头开始遍历newChildren，会逐个与oldFiber链中的节点进行比较，判断节点的key或者tag是否有变化。
- 没变则从oldFiber节点clone一个props被更新的fiber节点，新的props来自newChildren中的新节点，这样就实现了节点更新。
有变化说明不满足复用条件，立即中断遍历进入下边的遍历。Diff算法的复杂度也因为这个操作大幅降低。
let newIdx = 0; for (; oldFiber !== null && newIdx < newChildren.length; newIdx++) { ... // 更新节点，对于DOM节点来说，updateSlot内部会判断 // key 和 tag。任意一个不同，则返回null const newFiber = updateSlot( returnFiber, oldFiber, newChildren[newIdx], lanes, ); // newFiber为null则说明当前的节点不是更新的场景，中止这一轮循环 if (newFiber === null) { if (oldFiber === null) { oldFiber = nextOldFiber; } break; } ... }我们来看一个例子，假设新旧的节点如下：
旧： A - B - C - D - E
新： A - B - D - C
在本轮遍历中，会遍历A - B - D - C。A和B都是key没变的节点，可以直接复用，但当遍历到D时，发现key变化了，跳出当前遍历。例子中A 和 B是自身发生更新的节点，后面的D 和 C我们看到它的位置相对于oldFiber链发生了变化，会往下走到处理移动节点的循环中。
关于移动节点的参照物
为了方便说明，把保留在原位的节点称为固定节点。经过这次循环的处理，可以看出固定节点是A 和 B。在newChildren中，最靠右的固定节点的位置至关重要，对于后续的移动节点的处理来说，它的意义是提供参考位置。所以，每当处理到最后一个固定节点时，要记住此时它的位置，这个位置就是lastPlacedIndex。关键代码如下：
let newIdx = 0;
for (; oldFiber !== null && newIdx < newChildren.length; newIdx++) {
...
// 跳出逻辑
...
// 如果不跳出，记录最新的固定节点的位置
lastPlacedIndex = placeChild(newFiber, lastPlacedIndex, newIdx);
...}placeChild方法实际上是移动节点的方法，但当节点无需移动的时候，会返回当前节点的位置，对于固定节点来说，因为无需移动，所以返回的就是固定节点的index。
节点移动
节点的移动是如下场景：
旧 A - B - C - D - E - F
新 A - B - D - C - E
经过第一轮遍历的处理，固定节点为A B，最新的固定节点的位置（lastPlacedIndex）为1（B的位置）。此时oldFiber链中还剩C - D - E - F，newChildren中还剩D - C - E。
接下来的逻辑对于位置不一样的节点，它自己会先更新再移动。因为此时剩余的节点位置变了，更新又要复用oldFiber节点，所以为了在更新时方便查找，会将剩余的oldFiber节点放入一个以key为键，值为oldFiber节点的map中。称为existingChildren。
由于newChildren 和 oldFiber节点都没遍历完，说明需要移动位置。此刻需要明确一点，就是这些节点都在最新的固定节点的右边。
移动的逻辑是：newChildren中剩余的节点，都是不确定要不要移动的，遍历它们，每一个都去看看这个节点在oldFiber链中的位置（旧位置），遍历到的节点有它在newChildren中的位置（新位置）：
如果旧位置在lastPlacedIndex的右边，说明这个节点位置不变。
原因是旧位置在lastPlacedIndex的右边，而新节点的位置也在它的右边，所以它的位置没变化。因为位置不变，所以它成了固定节点，把lastPlacedIndex更新成新位置。
如果旧位置在lastPlacedIndex的左边，当前这个节点的位置要往右挪。
原因是旧位置在lastPlacedIndex的左边，新位置却在lastPlacedIndex的右边，所以它要往右挪，但它不是固定节点。此时无需更新lastPlacedIndex。
我们来用上边的例子过一下这部分逻辑。
旧 A - B - C - D - E - F
新 A - B - D - C - E
位置固定部分 A - B，最右侧的固定节点为B，lastPlacedIndex为1。这时剩余oldFiber链为C - D - E - F，existingChildren为
{
C: '节点C',
D: '节点D',
E: '节点E',
F: '节点F'
}newChildren的剩余部分D - C - E继续遍历。
首先遍历到D，D在oldFiber链中（A - B - C - D - E）的位置为3
3 > 1，oldFiber中D的位置在B的右边，newChildren中也是如此，所以D的位置不动，此时最新的固定节点变成了D，更新lastPlacedIndex为3。并从existingChildren中删除D，
{
C: '节点C',
E: '节点E',
F: '节点F'
}再遍历到C，C在oldFiber链中（A - B - C - D - E）的索引为2
2 < 3，C原来在最新固定节点（D）的左边，newChildren中C在D的右边，所以要给它移动到右边。并从existingChildren中删除C。
{
E: '节点E',
F: '节点F'
}再遍历到E，E在oldFiber链中（A - B - C - D - E）的位置为4
4 > 3，oldFiber链中E位置在D的位置的右边，新位置中也是如此，所以E的位置不动，此时最新的固定节点变成了E，更新lastPlacedIndex为4。并从existingChildren中删除E，
{
F: '节点F'
}这个时候newChildren都处理完了，针对移动节点的遍历结束。此时还剩一个F节点，是在oldFiber链中的，因为newChildren都处理完了，所以将它删除即可。
existingChildren.forEach(child => deleteChild(returnFiber, child));可以看到，节点的移动是以最右侧的固定节点位置作为参照的。这些固定节点是指位置未发生变化的节点。每次对比节点是否需要移动之后，及时更新固定节点非常重要。
节点删除
我们没有提到对删除节点的处理，实际上删除节点比较简单。
旧： A - B - C - D - E
新： A - B - C
因为遍历的是newChildren，当它遍历结束，但oldFiber链还没有遍历完，那么说明剩下的节点都要被删除。直接在oldFiber节点上标记Deletion的effectTag来实现删除。
if (newIdx === newChildren.length) {
// 新子节点遍历完，说明剩下的oldFiber都是没用的了，可以删除
deleteRemainingChildren(returnFiber, oldFiber);
return resultingFirstChild;
}deleteRemainingChildren调用了deleteChild，值得注意的是，删除不仅仅是标记了effectTag为Deletion，还会将这个被删除的fiber节点添加到父级的effectList中。
function deleteChild(returnFiber: Fiber, childToDelete: Fiber): void {
...
const last = returnFiber.lastEffect;
// 将要删除的child添加到父级fiber的effectList中，并添加上effectTag为删除
if (last !== null) {
last.nextEffect = childToDelete;
returnFiber.lastEffect = childToDelete;
} else {
returnFiber.firstEffect = returnFiber.lastEffect = childToDelete;
}
childToDelete.nextEffect = null;
childToDelete.effectTag = Deletion;
}节点新增
新增节点的场景也很好理解，当oldFiber链遍历完，但newChildren还没遍历完，那么余下的节点都属于新插入的节点，会新建fiber节点并以sibling为指针连成fiber链。
旧： A - B - C
新： A - B - C - D - E
插入的逻辑（省略了相关度不高的代码）
if (oldFiber === null) {
// 旧的遍历完了，意味着剩下的都是新增的了
for (; newIdx < newChildren.length; newIdx++) { // 首先创建newFiber
const newFiber = createChild(returnFiber, newChildren[newIdx], lanes);
...
// 再将newFiber连接成以sibling为指针的单向链表
if (previousNewFiber === null) {
resultingFirstChild = newFiber;
} else {
previousNewFiber.sibling = newFiber;
}
previousNewFiber = newFiber;
}
return resultingFirstChild;
}源码
了解了上边的多节点diff原理后，将上边的关键点匹配到源码上更方便能进一步理解。下面放出带有详细注释的源码。
function reconcileChildrenArray(
returnFiber: Fiber,
currentFirstChild: Fiber | null,
newChildren: Array<*>,
lanes: Lanes,
): Fiber | null {
/* * returnFiber：currentFirstChild的父级fiber节点
* currentFirstChild：当前执行更新任务的WIP（fiber）节点
* newChildren：组件的render方法渲染出的新的ReactElement节点
* lanes：优先级相关
* */
// resultingFirstChild是diff之后的新fiber链表的第一个fiber。
let resultingFirstChild: Fiber | null = null;
// resultingFirstChild是新链表的第一个fiber。
// previousNewFiber用来将后续的新fiber接到第一个fiber之后
let previousNewFiber: Fiber | null = null;
// oldFiber节点，新的child节点会和它进行比较
let oldFiber = currentFirstChild;
// 存储固定节点的位置
let lastPlacedIndex = 0;
// 存储遍历到的新节点的索引
let newIdx = 0;
// 记录目前遍历到的oldFiber的下一个节点
let nextOldFiber = null;
// 该轮遍历来处理节点更新，依据节点是否可复用来决定是否中断遍历
for (; oldFiber !== null && newIdx < newChildren.length; newIdx++) {
// newChildren遍历完了，oldFiber链没有遍历完，此时需要中断遍历
if (oldFiber.index > newIdx) {
nextOldFiber = oldFiber; oldFiber = null;
} else {
// 用nextOldFiber存储当前遍历到的oldFiber的下一个节点
nextOldFiber = oldFiber.sibling;
}
// 生成新的节点，判断key与tag是否相同就在updateSlot中
// 对DOM类型的元素来说，key 和 tag都相同才会复用oldFiber
// 并返回出去，否则返回null
const newFiber = updateSlot(
returnFiber,
oldFiber,
newChildren[newIdx],
lanes,
);
// newFiber为 null说明 key 或 tag 不同，节点不可复用，中断遍历
if (newFiber === null) {
if (oldFiber === null) {
// oldFiber 为null说明oldFiber此时也遍历完了
// 是以下场景，D为新增节点
// 旧 A - B - C
// 新 A - B - C - D oldFiber = nextOldFiber;
}
break;
}
if (shouldTrackSideEffects) {
// shouldTrackSideEffects 为true表示是更新过程
if (oldFiber && newFiber.alternate === null) {
// newFiber.alternate 等同于 oldFiber.alternate
// oldFiber为WIP节点，它的alternate 就是 current节点
// oldFiber存在，并且经过更新后的新fiber节点它还没有current节点,
// 说明更新后展现在屏幕上不会有current节点，而更新后WIP
// 节点会称为current节点，所以需要删除已有的WIP节点
deleteChild(returnFiber, oldFiber);
}
}
// 记录固定节点的位置
lastPlacedIndex = placeChild(newFiber, lastPlacedIndex, newIdx);
// 将新fiber连接成以sibling为指针的单向链表
if (previousNewFiber === null) {
resultingFirstChild = newFiber;
} else {
previousNewFiber.sibling = newFiber;
}
previousNewFiber = newFiber;
// 将oldFiber节点指向下一个，与newChildren的遍历同步移动
oldFiber = nextOldFiber;
}
// 处理节点删除。新子节点遍历完，说明剩下的oldFiber都是没用的了，可以删除.
if (newIdx === newChildren.length) {
// newChildren遍历结束，删除掉oldFiber链中的剩下的节点
deleteRemainingChildren(returnFiber, oldFiber);
return resultingFirstChild;
}
// 处理新增节点。旧的遍历完了，能复用的都复用了，所以意味着新的都是新插入的了
if (oldFiber === null) {
for (; newIdx < newChildren.length; newIdx++) {
// 基于新生成的ReactElement创建新的Fiber节点
const newFiber = createChild(returnFiber, newChildren[newIdx], lanes);
if (newFiber === null) {
continue;
}
// 记录固定节点的位置lastPlacedIndex
lastPlacedIndex = placeChild(newFiber, lastPlacedIndex, newIdx);
// 将新生成的fiber节点连接成以sibling为指针的单向链表
if (previousNewFiber === null) {
resultingFirstChild = newFiber;
} else {
previousNewFiber.sibling = newFiber;
}
previousNewFiber = newFiber;
}
return resultingFirstChild;
}
// 执行到这是都没遍历完的情况，把剩余的旧子节点放入一个以key为键,值为oldFiber节点的map中
// 这样在基于oldFiber节点新建新的fiber节点时，可以通过key快速地找出oldFiber
const existingChildren = mapRemainingChildren(returnFiber, oldFiber);
// 节点移动
for (; newIdx < newChildren.length; newIdx++) {
// 基于map中的oldFiber节点来创建新fiber
const newFiber = updateFromMap( existingChildren, returnFiber, newIdx, newChildren[newIdx], lanes, );
if (newFiber !== null) {
if (shouldTrackSideEffects) {
if (newFiber.alternate !== null) {
// 因为newChildren中剩余的节点有可能和oldFiber节点一样,只是位置换了，
// 但也有可能是是新增的.
// 如果newFiber的alternate不为空，则说明newFiber不是新增的。
// 也就说明着它是基于map中的oldFiber节点新建的,意味着oldFiber已经被使用了,所以需
// 要从map中删去oldFiber
existingChildren.delete(
newFiber.key === null ? newIdx : newFiber.key,
);
}
}
// 移动节点，多节点diff的核心，这里真正会实现节点的移动
lastPlacedIndex = placeChild(newFiber, lastPlacedIndex, newIdx);
// 将新fiber连接成以sibling为指针的单向链表
if (previousNewFiber === null) {
resultingFirstChild = newFiber;
} else {
previousNewFiber.sibling = newFiber;
}
previousNewFiber = newFiber;
}
}
if (shouldTrackSideEffects) {
// 此时newChildren遍历完了，该移动的都移动了，那么删除剩下的oldFiber
existingChildren.forEach(child => deleteChild(returnFiber, child));
}
return resultingFirstChild;
}总结
Diff算法通过key和tag来对节点进行取舍，可直接将复杂的比对拦截掉，然后降级成节点的移动和增删这样比较简单的操作。对oldFiber和新的ReactElement节点的比对，将会生成新的fiber节点，同时标记上effectTag，这些fiber会被连到workInProgress树中，作为新的WIP节点。树的结构因此被一点点地确定，而新的workInProgress节点也基本定型。这意味着，在diff过后，workInProgress节点的beginWork节点就完成了。接下来会进入completeWork阶段。
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