React diff算法

什么是diff算法

react 作为一款最主流的前端框架之一，在设计的时候除了简化操作之外，最注重的地方就是节省性能了。diff算法就是为节省性能而设计的，diff算法和虚拟DOM的完美结合是react最有魅力的地方。其中，diff 是 different 的简写，这样一来，diff 算法是什么也就顾名思义了——找不同。

diff算法的基本流程：

第一次render在执行的时候会将第一次的虚拟dom做一次缓存，第二次渲染的时候会将新的虚拟dom和老的虚拟dom进行对比。这个对比的过程其实就是diff算法。在diff对比中，首先它会考虑几种情况，第一种情况是如果当前的虚拟dom节点类型和上一次的节点类型不一样的时候(比如新的节点是一个p标签，旧节点是一个div标签)我们就直接替换元素，第二种情况是新旧虚拟dom节点类型一样则对比props属性(元素属性) 如果新的props属性中有新增的属性则进行添加 如果旧的props中有的属性新的props中没有则进行删除

diff算法的作用

在DOM需要更新的时候，通过diff算法可以 计算出 虚拟DOM 中真正变化的部分，从而只针对变化的部分进行更新渲染，避免”牵一发而动全身“，造成性能浪费。

普通的diff算法

虽然完美地实现了找不同的功能，但是傻瓜式的循环递归对节点进行依次的对比，使其算法的时间复杂度为O(n^3)，其中n是dom树的节点数。如果dom数足够大的话，这个算法将对cpu形成绝杀。

React中的diff算法

为了优化diff算法，react中对普通的diff算法实行了三大策略，成功将时间复杂度降为O(n)

1. 策略一：tree diff —— 层级对比

   由于开发过程中极少出现DOM的跨层级移动，所以tree diff 忽略了DOM节点的跨层级移动。（react不建议开发人员跨层级移动DOM）

2. 策略二：component diff —— 组件对比

   同类型的两个组件，直接比较Virtual DOM树，不同类型的组件将会被判定作为脏组件(dirty component)处理，直接删除或创建新组件

3. 策略三：element diff —— 节点对比

   对于同一层级的一组子节点，通过分配唯一唯一key值进行区分

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tree diff

tree diff 是diff算法的基础策略，它的重点在于同层比较。

出于对diff算法的优化，react的tree diff对DOM节点的跨层级移动的操作忽略不计，react对Virtual DOM树进行层级控制，也就是说只对相同层级的DOM节点进行比较（即同一个父节点下的所有子节点）。对比时，一旦发现节点不存在，则直接删除掉该节点以及之下的所有子节点。这样秩序对DOM树进行依次遍历，就可以完成整个树的对比。时间复杂度为O(n)

层级控制——图片来自网络

一个疑问：既然tree diff忽略了跨层级移动的操作，如果这种情况出现了，diff算法会怎么处理呢？

答：不管，多了就新增，少了就删除（只有创建节点和删除节点的操作）。所以官方明确建议不要进行DOM节点的跨层级操作。

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component diff

component diff是组件间的对比

在遇到组件之间的比较时，有三种策略

1. 对比时，遇到同一类型的组件遵循 tree diff，进行层级对比
2. 对比时，一旦遇到不同类型的组件，直接将这个不同的组件判断为 dirty component（脏组件），并替换该组件和之下所有的子节点。
3. 对比时，在同一类型的两个组件中，如果你知道这个组件的 Virtual DOM没有任何变化，你（开发者）就可以手动使用 shouldComponentUpdate() 来判断组件是否需要进行diff，进一步的提升了diff效率和性能

优化点：

• 避免使用结构相同但是类型不同的组件，因为虽然组件的结构不需要改动，但是由于类型不同的原因，diff会直接销毁该组件并重建，虽然这种情况极少出现，但是造成的性能浪费挺严重的。
• 对于同一类型并且没有变化的组件，合理使用 shouldComponentUpdate() 进行优化

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element diff

element diff 是针对同一层级的element节点的

在双方同一层级的节点对比时，有三种情况

1. 面对全新的节点时，执行插入操作 —— INSERT_MARKUP

   这点不需要过多解释

2. 面对多余的节点时，执行删除操作 —— REMOVE_NODE

   删除操作有两种情况：

   • 组件新集合中有组件旧集合中的类型，但对应的element不可更新，只能执行删除
   • 旧组件不在新集合里面，执行删除

3. 面对换位的节点时，执行移动操作 —— MOVE_EXISTING

   比如该层级的组件原本是 [A,B,C,D] ，新的结构为 [A,D,B,C] ，只进行了移动操作。在传统的diff算法中，只要遇见不同（B/D）就删除并重新插入，这样的做法过于粗暴，浪费了很多可以复用的节点，所以在element diff中，对新旧该层级的对比双方都添加了唯一的key值进行区分，只要对应的key值对应的元素没有改变，则只需要执行移动即可。

   细节：

   1. 新旧节点会遍历后对比下标，新的下标称为lastIndex，旧的称为index，如果lastIndex大于index，需要将节点旧的节点移动到新的位置，相反则不动。
   2. 如果没有找到对应位置节点，则执行新增； 如果旧的节点在新的节点组用不到，则执行删除；一般是在最后做删除操作。
   3. 特殊情形，最后一个节点移动到第一个位置，会导致，前面的n-1个节点都进行后移，影响性能。尽量避免这样的操作。

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diff算法中，子节点更新的完整流程

子节点更新时，会出现以下几种情况：

• 当旧的子节点是单个的子节点的时候
  • 如果新的子节点也是单个的，则对比子节点的内容，如果不一样则更新内容
  • 如果新的子节点是空的则删除旧的子节点
  • 如果新的子节点是多个的，则需要遍历挂载（创建插入）
• 当旧的子节点是空节点的时候
  • 如果新的子节点是单个的，则进行插入操作
  • 如果新的子节点是多个的，则遍历插入
  • 如果新的子节点是空的，不用管
• 当旧的子节点是多个的时候
  • 如果新的子节点是单个的，则需要遍历删除旧的子节点然后插入新的子节点
  • 如果新的子节点是空的，则需要遍历删除旧的子节点
  • 如果新的子节点也是多个的：
    1. 通过遍历判断有没有拥有相同key值的子节点，如果有的话则更新它的属性和内容
    2. 通过遍历判断新的子节点的位置和旧的子节点的位置是否一致（下标是否一致） ，如果一致则更新内容和属性，如果不一致则将旧的子节点在新的子节点的位置进行插入
    3. 旧的子节点中拥有的虚拟dom，新的子节点中没有，则需要对比删除

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react中key值的作用

react中的key值，它不是给开发者使用的。在一般情况下key值是当我们在做子元素遍历的时候需要使用的。因为我们如果要进行数据的更新，就需要进行虚拟dom的对比，而key值就是每个元素节点对应的唯一值。这个时候就需要对比子元素的key值是否有匹配项，如果有的情况下则会进行数据的更新；如果key值没有匹配项，那么这个节点就需要进行删除和重新创建。

因此我们在遍历的时候千万不要用 index下标 或者 时间戳、随机数 等进行key值的赋值。这样会造成元素的移除重新创建浪费性能。

关联文档

• React中的虚拟DOM
• 浏览器是如何绘制页面的