Vue 2.5中怎么实现一个Diff算法

Vue 2.5中怎么实现一个Diff算法，相信很多没有经验的人对此束手无策，为此本文总结了问题出现的原因和解决方法，通过这篇文章希望你能解决这个问题。

1.Vnode对象

一个VNode的实例包含了以下属性，这部分代码在src/core/vdom/vnode.js里

export default class VNode {
 tag: string | void;
 data: VNodeData | void;
 children: ?Array<VNode>;
 text: string | void;
 elm: Node | void;
 ns: string | void;
 context: Component | void; // rendered in this component's scope
 key: string | number | void;
 componentOptions: VNodeComponentOptions | void;
 componentInstance: Component | void; // component instance
 parent: VNode | void; // component placeholder node

 // strictly internal
 raw: boolean; // contains raw html? (server only)
 isStatic: boolean; // hoisted static node
 isRootInsert: boolean; // necessary for enter transition check
 isComment: boolean; // empty comment placeholder?
 isCloned: boolean; // is a cloned node?
 isOnce: boolean; // is a v-once node?
 asyncFactory: Function | void; // async component factory function
 asyncMeta: Object | void;
 isAsyncPlaceholder: boolean;
 ssrContext: Object | void;
 functionalContext: Component | void; // real context vm for functional nodes
 functionalOptions: ?ComponentOptions; // for SSR caching
 functionalScopeId: ?string; // functioanl scope id support

• tag: 当前节点的标签名

• data: 当前节点的数据对象，具体包含哪些字段可以参考vue源码types/vnode.d.ts中对VNodeData的定义

• children: 数组类型，包含了当前节点的子节点

• text: 当前节点的文本，一般文本节点或注释节点会有该属性

• elm: 当前虚拟节点对应的真实的dom节点

• ns: 节点的namespace

• context: 编译作用域

• functionalContext: 函数化组件的作用域

• key: 节点的key属性，用于作为节点的标识，有利于patch的优化

• componentOptions: 创建组件实例时会用到的选项信息

• child: 当前节点对应的组件实例

• parent: 组件的占位节点

• raw: raw html

• isStatic: 静态节点的标识

• isRootInsert: 是否作为根节点插入，被

• isComment: 当前节点是否是注释节点

• isCloned: 当前节点是否为克隆节点

• isOnce: 当前节点是否有v-once指令
  

2.VNode的分类

VNode可以理解为VueVirtual Dom的一个基类，通过VNode构造函数生成的VNnode实例可为如下几类：

• EmptyVNode: 没有内容的注释节点

• TextVNode: 文本节点

• ElementVNode: 普通元素节点

• ComponentVNode: 组件节点

• CloneVNode: 克隆节点，可以是以上任意类型的节点，唯一的区别在于isCloned属性为true
  

3.Create-Element源码解析

这部分代码在src/core/vdom/create-element.js里，我就直接粘代码加上我的注释了

export function createElement (
 context: Component,
 tag: any,
 data: any,
 children: any,
 nORMalizationType: any,
 alwaysNormalize: boolean
): VNode {
 // 兼容不传data的情况
 if (Array.isArray(data) || isPrimitive(data)) {
 normalizationType = children
 children = data
 data = undefined
 }
 // 如果alwaysNormalize是true
 // 那么normalizationType应该设置为常量ALWAYS_NORMALIZE的值
 if (isTrue(alwaysNormalize)) {
 normalizationType = ALWAYS_NORMALIZE
 }
 // 调用_createElement创建虚拟节点
 return _createElement(context, tag, data, children, normalizationType)
}

export function _createElement (
 context: Component,
 tag?: string | Class<Component> | Function | Object,
 data?: VNodeData,
 children?: any,
 normalizationType?: number
): VNode {

 
 if (isDef(data) && isDef((data: any).__ob__)) {
 process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
  `Avoid using observed data object as vnode data: ${JSON.stringify(data)}\n` +
  'Always create fresh vnode data objects in each render!',
  context
 )
 return createEmptyVNode()
 }
 // object syntax in v-bind
 if (isDef(data) && isDef(data.is)) {
 tag = data.is
 }
 if (!tag) {
 // 当组件的is属性被设置为一个falsy的值
 // Vue将不会知道要把这个组件渲染成什么
 // 所以渲染一个空节点
 // in case of component :is set to falsy value
 return createEmptyVNode()
 }
 // key为非原始值警告
 // warn against non-primitive key
 if (process.env.NODE_ENV !== 'production' &&
 isDef(data) && isDef(data.key) && !isPrimitive(data.key)
 ) {
 warn(
  'Avoid using non-primitive value as key, ' +
  'use string/number value instead.',
  context
 )
 }
 // 作用域插槽
 // support single function children as default scoped slot
 if (Array.isArray(children) &&
 typeof children[0] === 'function'
 ) {
 data = data || {}
 data.scopedSlots = { default: children[0] }
 children.length = 0
 }
 // 根据normalizationType的值，选择不同的处理方法
 if (normalizationType === ALWAYS_NORMALIZE) {
 children = normalizeChildren(children)
 } else if (normalizationType === SIMPLE_NORMALIZE) {
 children = simpleNormalizeChildren(children)
 }
 let vnode, ns
 // 如果标签名是字符串类型
 if (typeof tag === 'string') {
 let Ctor
 // 获取标签的命名空间
 ns = (context.$vnode && context.$vnode.ns) || config.getTagNamespace(tag)
 // 如果是保留标签
 if (config.isReservedTag(tag)) {
  // platform built-in elements
  // 就创建这样一个vnode
  vnode = new VNode(
  config.parsePlatformTagName(tag), data, children,
  undefined, undefined, context
  )
  // 如果不是保留字标签，尝试从vm的components上查找是否有这个标签的定义
 } else if (isDef(Ctor = resolveAsset(context.$options, 'components', tag))) {
  // component
  // 如果找到，就创建虚拟组件节点
  vnode = createComponent(Ctor, data, context, children, tag)
 } else {
  // unknown or unlisted namespaced elements
  // check at runtime because it may get assigned a namespace when its
  // parent normalizes children
  // 兜底方案，创建一个正常的vnode
  vnode = new VNode(
  tag, data, children,
  undefined, undefined, context
  )
 }
 } else {
 // 当tag不是字符串的时候，我们认为tag是组件的构造类
 // 所以直接创建
 // direct component options / constructor
 vnode = createComponent(tag, data, context, children)
 }
 if (isDef(vnode)) {
 // 应用命名空间
 if (ns) applyNS(vnode, ns)
 return vnode
 } else {
 // 返回一个空节点
 return createEmptyVNode()
 }
}
function applyNS (vnode, ns, force) {
 vnode.ns = ns
 if (vnode.tag === 'foreignObject') {
 // use default namespace inside foreignObject
 ns = undefined
 force = true
 }
 if (isDef(vnode.children)) {
 for (let i = 0, l = vnode.children.length; i < l; i++) {
  const child = vnode.children[i]
  if (isDef(child.tag) && (isUndef(child.ns) || isTrue(force))) {
  applyNS(child, ns, force)
  }
 }
 }
}

4.Patch原理

patch函数的定义在src/core/vdom/patch.js中，patch逻辑比较简单，就不粘代码了

patch函数接收6个参数：

• oldVnode: 旧的虚拟节点或旧的真实dom节点

• vnode: 新的虚拟节点

• hydrating: 是否要跟真是dom混合

• removeOnly: 特殊flag，用于

• parentElm: 父节点

• refElm: 新节点将插入到refElm之前

patch的逻辑是：

if vnode不存在但是oldVnode存在，说明意图是要销毁老节点，那么就调用invokeDestroyHook(oldVnode)来进行销

if oldVnode不存在但是vnode存在，说明意图是要创建新节点，那么就调用createElm来创建新节点

else 当vnode和oldVnode都存在时

if oldVnode和vnode是同一个节点，就调用patchVnode来进行patch

当vnode和oldVnode不是同一个节点时，如果oldVnode是真实dom节点或hydrating设置为true，需要用hydrate函数将虚拟dom和真是dom进行映射，然后将oldVnode设置为对应的虚拟dom，找到oldVnode.elm的父节点，根据vnode创建一个真实dom节点并插入到该父节点中oldVnode.elm的位置

patchVnode的逻辑是：

1.如果oldVnode跟vnode完全一致，那么不需要做任何事情

2.如果oldVnode跟vnode都是静态节点，且具有相同的key，当vnode是克隆节点或是v-once指令控制的节点时，只需要把oldVnode.elm和oldVnode.child都复制到vnode上，也不用再有其他操作

3.否则，如果vnode不是文本节点或注释节点

• 如果oldVnode和vnode都有子节点，且2方的子节点不完全一致，就执行updateChildren

• 如果只有oldVnode有子节点，那就把这些节点都删除

• 如果只有vnode有子节点，那就创建这些子节点

• 如果oldVnode和vnode都没有子节点，但是oldVnode是文本节点或注释节点，就把vnode.elm的文本设置为空字符串

4.如果vnode是文本节点或注释节点，但是vnode.text != oldVnode.text时，只需要更新vnode.elm的文本内容就可以

代码如下：

 function patchVnode (oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue, removeOnly) {
 // 如果新旧节点一致，什么都不做
 if (oldVnode === vnode) {
  return
 }
 // 让vnode.el引用到现在的真实dom，当el修改时，vnode.el会同步变化
 const elm = vnode.elm = oldVnode.elm
 // 异步占位符
 if (isTrue(oldVnode.isAsyncPlaceholder)) {
  if (isDef(vnode.asyncFactory.resolved)) {
  hydrate(oldVnode.elm, vnode, insertedVnodeQueue)
  } else {
  vnode.isAsyncPlaceholder = true
  }
  return
 }
 // reuse element for static trees.
 // note we only do this if the vnode is cloned -
 // if the new node is not cloned it means the render functions have been
 // reset by the hot-reload-api and we need to do a proper re-render.
 // 如果新旧都是静态节点，并且具有相同的key
 // 当vnode是克隆节点或是v-once指令控制的节点时，只需要把oldVnode.elm和oldVnode.child都复制到vnode上
 // 也不用再有其他操作
 if (isTrue(vnode.isStatic) &&
  isTrue(oldVnode.isStatic) &&
  vnode.key === oldVnode.key &&
  (isTrue(vnode.isCloned) || isTrue(vnode.isOnce))
 ) {
  vnode.componentInstance = oldVnode.componentInstance
  return
 }
 let i
 const data = vnode.data
 if (isDef(data) && isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.prepatch)) {
  i(oldVnode, vnode)
 }
 const oldCh = oldVnode.children
 const ch = vnode.children
 if (isDef(data) && isPatchable(vnode)) {
  for (i = 0; i < cbs.update.length; ++i) cbs.update[i](oldVnode, vnode)
  if (isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.update)) i(oldVnode, vnode)
 }
 // 如果vnode不是文本节点或者注释节点
 if (isUndef(vnode.text)) {
  // 并且都有子节点
  if (isDef(oldCh) && isDef(ch)) {
  // 并且子节点不完全一致，则调用updateChildren
  if (oldCh !== ch) updateChildren(elm, oldCh, ch, insertedVnodeQueue, removeOnly)
  // 如果只有新的vnode有子节点
  } else if (isDef(ch)) {
  if (isDef(oldVnode.text)) nodeOps.setTextContent(elm, '')
  // elm已经引用了老的dom节点，在老的dom节点上添加子节点
  addVnodes(elm, null, ch, 0, ch.length - 1, insertedVnodeQueue)
  // 如果新vnode没有子节点，而vnode有子节点，直接删除老的oldCh
  } else if (isDef(oldCh)) {
  removeVnodes(elm, oldCh, 0, oldCh.length - 1)
  // 如果老节点是文本节点
  } else if (isDef(oldVnode.text)) {
  nodeOps.setTextContent(elm, '')
  }
  // 如果新vnode和老vnode是文本节点或注释节点
  // 但是vnode.text != oldVnode.text时，只需要更新vnode.elm的文本内容就可以
 } else if (oldVnode.text !== vnode.text) {
  nodeOps.setTextContent(elm, vnode.text)
 }
 if (isDef(data)) {
  if (isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.postpatch)) i(oldVnode, vnode)
 }
 }

5.updataChildren原理

updateChildren的逻辑是：

分别获取oldVnode和vnode的firstChild、lastChild，赋值给oldStartVnode、oldEndVnode、newStartVnode、newEndVnode

如果oldStartVnode和newStartVnode是同一节点，调用patchVnode进行patch，然后将oldStartVnode和newStartVnode都设置为下一个子节点，

如果oldEndVnode和newEndVnode是同一节点，调用patchVnode进行patch，然后将oldEndVnode和newEndVnode都设置为上一个子节点，重复上述流程

如果oldStartVnode和newEndVnode是同一节点，调用patchVnode进行patch，如果removeOnly是false，那么可以把oldStartVnode.elm移动到oldEndVnode.elm之后，然后把oldStartVnode设置为下一个节点，newEndVnode设置为上一个节点，重复上述流程

如果newStartVnode和oldEndVnode是同一节点，调用patchVnode进行patch，如果removeOnly是false，那么可以把oldEndVnode.elm移动到oldStartVnode.elm之前，然后把newStartVnode设置为下一个节点，oldEndVnode设置为上一个节点，重复上述流程

如果以上都不匹配，就尝试在oldChildren中寻找跟newStartVnode具有相同key的节点，如果找不到相同key的节点，说明newStartVnode是一个新节点，就创建一个，然后把newStartVnode设置为下一个节点

如果上一步找到了跟newStartVnode相同key的节点，那么通过其他属性的比较来判断这2个节点是否是同一个节点，如果是，就调用patchVnode进行patch，如果removeOnly是false，就把newStartVnode.elm插入到oldStartVnode.elm之前，把newStartVnode设置为下一个节点，重复上述流程

如果在oldChildren中没有寻找到newStartVnode的同一节点，那就创建一个新节点，把newStartVnode设置为下一个节点，重复上述流程

如果oldStartVnode跟oldEndVnode重合了，并且newStartVnode跟newEndVnode也重合了，这个循环就结束了

具体代码如下：

function updateChildren (parentElm, oldCh, newCh, insertedVnodeQueue, removeOnly) {
 let oldStartIdx = 0 // 旧头索引
 let newStartIdx = 0 // 新头索引
 let oldEndIdx = oldCh.length - 1 // 旧尾索引
 let newEndIdx = newCh.length - 1 // 新尾索引
 let oldStartVnode = oldCh[0] // oldVnode的第一个child
 let oldEndVnode = oldCh[oldEndIdx] // oldVnode的最后一个child
 let newStartVnode = newCh[0] // newVnode的第一个child
 let newEndVnode = newCh[newEndIdx] // newVnode的最后一个child
 let oldKeyToIdx, idxInOld, vnodeToMove, refElm
 // removeOnly is a special flag used only by <transition-group>
 // to ensure removed elements stay in correct relative positions
 // during leaving transitions
 const canMove = !removeOnly
 // 如果oldStartVnode和oldEndVnode重合，并且新的也都重合了，证明diff完了，循环结束
 while (oldStartIdx <= oldEndIdx && newStartIdx <= newEndIdx) {
  // 如果oldVnode的第一个child不存在
  if (isUndef(oldStartVnode)) {
  // oldStart索引右移
  oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx] // Vnode has been moved left
  // 如果oldVnode的最后一个child不存在
  } else if (isUndef(oldEndVnode)) {
  // oldEnd索引左移
  oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
  // oldStartVnode和newStartVnode是同一个节点
  } else if (sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) {
  // patch oldStartVnode和newStartVnode， 索引左移，继续循环
  patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue)
  oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]
  newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
  // oldEndVnode和newEndVnode是同一个节点
  } else if (sameVnode(oldEndVnode, newEndVnode)) {
  // patch oldEndVnode和newEndVnode，索引右移，继续循环
  patchVnode(oldEndVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue)
  oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
  newEndVnode = newCh[--newEndIdx]
  // oldStartVnode和newEndVnode是同一个节点
  } else if (sameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)) { // Vnode moved right
  // patch oldStartVnode和newEndVnode
  patchVnode(oldStartVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue)
  // 如果removeOnly是false，则将oldStartVnode.eml移动到oldEndVnode.elm之后
  canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldStartVnode.elm, nodeOps.nextSibling(oldEndVnode.elm))
  // oldStart索引右移，newEnd索引左移
  oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]
  newEndVnode = newCh[--newEndIdx]
  // 如果oldEndVnode和newStartVnode是同一个节点
  } else if (sameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)) { // Vnode moved left
  // patch oldEndVnode和newStartVnode
  patchVnode(oldEndVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue)
  // 如果removeOnly是false，则将oldEndVnode.elm移动到oldStartVnode.elm之前
  canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldEndVnode.elm, oldStartVnode.elm)
  // oldEnd索引左移，newStart索引右移
  oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
  newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
  // 如果都不匹配
  } else {
  if (isUndef(oldKeyToIdx)) oldKeyToIdx = createKeyToOldIdx(oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)
  // 尝试在oldChildren中寻找和newStartVnode的具有相同的key的Vnode
  idxInOld = isDef(newStartVnode.key)
   ? oldKeyToIdx[newStartVnode.key]
   : findIdxInOld(newStartVnode, oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)
  // 如果未找到，说明newStartVnode是一个新的节点
  if (isUndef(idxInOld)) { // New element
   // 创建一个新Vnode
   createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm)
  // 如果找到了和newStartVnodej具有相同的key的Vnode，叫vnodeToMove
  } else {
   vnodeToMove = oldCh[idxInOld]
   
   if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && !vnodeToMove) {
   warn(
    'It seems there are duplicate keys that is causing an update error. ' +
    'Make sure each v-for item has a unique key.'
   )
   }
   // 比较两个具有相同的key的新节点是否是同一个节点
   //不设key，newCh和oldCh只会进行头尾两端的相互比较，设key后，除了头尾两端的比较外，还会从用key生成的对象oldKeyToIdx中查找匹配的节点，所以为节点设置key可以更高效的利用dom。
   if (sameVnode(vnodeToMove, newStartVnode)) {
   // patch vnodeToMove和newStartVnode
   patchVnode(vnodeToMove, newStartVnode, insertedVnodeQueue)
   // 清除
   oldCh[idxInOld] = undefined
   // 如果removeOnly是false，则将找到的和newStartVnodej具有相同的key的Vnode，叫vnodeToMove.elm
   // 移动到oldStartVnode.elm之前
   canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, vnodeToMove.elm, oldStartVnode.elm)
   // 如果key相同，但是节点不相同，则创建一个新的节点
   } else {
   // same key but different element. treat as new element
   createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm)
   }
  }
  // 右移
  newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
  }
 }

6.具体的Diff分析

不设key，newCh和oldCh只会进行头尾两端的相互比较，设key后，除了头尾两端的比较外，还会从用key生成的对象oldKeyToIdx中查找匹配的节点，所以为节点设置key可以更高效的利用dom。

diff的遍历过程中，只要是对dom进行的操作都调用api.insertBefore，api.insertBefore只是原生insertBefore的简单封装。

比较分为两种，一种是有vnode.key的，一种是没有的。但这两种比较对真实dom的操作是一致的。

对于与sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)和sameVnode(oldEndVnode,newEndVnode)为true的情况，不需要对dom进行移动。

总结遍历过程，有3种dom操作：上述图中都有

1.当oldStartVnode，newEndVnode值得比较，说明oldStartVnode.el跑到oldEndVnode.el的后边了。

2.当oldEndVnode，newStartVnode值得比较，oldEndVnode.el跑到了oldStartVnode.el的前边，准确的说应该是oldEndVnode.el需要移动到oldStartVnode.el的前边”。

3.newCh中的节点oldCh里没有， 将新节点插入到oldStartVnode.el的前边

在结束时，分为两种情况：

1.oldStartIdx > oldEndIdx，可以认为oldCh先遍历完。当然也有可能newCh此时也正好完成了遍历，统一都归为此类。此时newStartIdx和newEndIdx之间的vnode是新增的，调用addVnodes，把他们全部插进before的后边，before很多时候是为null的。addVnodes调用的是insertBefore操作dom节点，我们看看insertBefore的文档：parentElement.insertBefore(newElement, referenceElement)

如果referenceElement为null则newElement将被插入到子节点的末尾。如果newElement已经在DOM树中，newElement首先会从DOM树中移除。所以before为null，newElement将被插入到子节点的末尾。

2.newStartIdx > newEndIdx，可以认为newCh先遍历完。此时oldStartIdx和oldEndIdx之间的vnode在新的子节点里已经不存在了，调用removeVnodes将它们从dom里删除

看完上述内容，你们掌握Vue 2.5中怎么实现一个Diff算法的方法了吗？如果还想学到更多技能或想了解更多相关内容，欢迎关注编程网JavaScript频道，感谢各位的阅读！