React diff算法的实现示例
前言
在上一篇文章，我们已经实现了react的组件功能，从功能的角度来说已经实现了react的核心功能了。
但是我们的实现方式有很大的问题：每次更新都重新渲染整个应用或者整个组件，dom操作十分昂贵，这样性能损耗非常大。
为了减少dom更新，我们需要找渲染前后真正变化的部分，只更新这一部分dom。而对比变化，找出需要更新部分的算法我们称之为diff算法。
对比策略
在前面两篇文章后，我们实现了一个render方法，它能将虚拟dom渲染成真正的dom，我们现在就需要改进它，让它不要再傻乎乎地重新渲染整个dom树，而是找出真正变化的部分。
这部分很多类react框架实现方式都不太一样，有的框架会选择保存上次渲染的虚拟dom，然后对比虚拟dom前后的变化，得到一系列更新的数据，然后再将这些更新应用到真正的dom上。
但也有一些框架会选择直接对比虚拟dom和真实dom，这样就不需要额外保存上一次渲染的虚拟dom，并且能够一边对比一边更新，这也是我们选择的方式。
不管是dom还是虚拟dom，它们的结构都是一棵树，完全对比两棵树变化的算法时间复杂度是o(n^3)，但是考虑到我们很少会跨层级移动dom，所以我们只需要对比同一层级的变化。
只需要对比同一颜色框内的节点
总而言之，我们的diff算法有两个原则：
- 对比当前真实的dom和虚拟dom，在对比过程中直接更新真实dom
- 只对比同一层级的变化实现
我们需要实现一个diff方法，它的作用是对比真实dom和虚拟dom，最后返回更新后的dom
/**
* @param {htmlelement} dom 真实dom
* @param {vnode} vnode 虚拟dom
* @returns {htmlelement} 更新后的dom
*/
function diff( dom, vnode ) {
// ...
}
接下来就要实现这个方法。
在这之前先来回忆一下我们虚拟dom的结构:
虚拟dom的结构可以分为三种，分别表示文本、原生dom节点以及组件。
// 原生dom节点的vnode
{
tag: 'div',
attrs: {
classname: 'container'
},
children: []
}
// 文本节点的vnode
"hello,world"
// 组件的vnode
{
tag: componentconstrucotr,
attrs: {
classname: 'container'
},
children: []
}
对比文本节点
首先考虑最简单的文本节点，如果当前的dom就是文本节点，则直接更新内容，否则就新建一个文本节点，并移除掉原来的dom。
// diff text node
if ( typeof vnode === 'string' ) {
// 如果当前的dom就是文本节点，则直接更新内容
if ( dom && dom.nodetype === 3 ) { // nodetype: https://developer.mozilla.org/zh-cn/docs/web/api/node/nodetype
if ( dom.textcontent !== vnode ) {
dom.textcontent = vnode;
}
// 如果dom不是文本节点，则新建一个文本节点dom，并移除掉原来的
} else {
out = document.createtextnode( vnode );
if ( dom && dom.parentnode ) {
dom.parentnode.replacechild( out, dom );
}
}
return out;
}
文本节点十分简单，它没有属性，也没有子元素，所以这一步结束后就可以直接返回结果了。
对比非文本dom节点
如果vnode表示的是一个非文本的dom节点，那就要分几种情况了：
如果真实dom和虚拟dom的类型不同，例如当前真实dom是一个div，而vnode的tag的值是'button'，那么原来的div就没有利用价值了，直接新建一个button元素，并将div的所有子节点移到button下，然后用replacechild方法将div替换成button。
if ( !dom || dom.nodename.tolowercase() !== vnode.tag.tolowercase() ) {
out = document.createelement( vnode.tag );
if ( dom ) {
[ ...dom.childnodes ].map( out.appendchild ); // 将原来的子节点移到新节点下
if ( dom.parentnode ) {
dom.parentnode.replacechild( out, dom ); // 移除掉原来的dom对象
}
}
}
如果真实dom和虚拟dom是同一类型的，那我们暂时不需要做别的，只需要等待后面对比属性和对比子节点。
对比属性
实际上diff算法不仅仅是找出节点类型的变化，它还要找出来节点的属性以及事件监听的变化。我们将对比属性单独拿出来作为一个方法：
function diffattributes( dom, vnode ) {
const old = dom.attributes; // 当前dom的属性
const attrs = vnode.attrs; // 虚拟dom的属性
// 如果原来的属性不在新的属性当中，则将其移除掉（属性值设为undefined）
for ( let name in old ) {
if ( !( name in attrs ) ) {
setattribute( dom, name, undefined );
}
}
// 更新新的属性值
for ( let name in attrs ) {
if ( old[ name ] !== attrs[ name ] ) {
setattribute( dom, name, attrs[ name ] );
}
}
}
setattribute方法的实现参见
对比子节点
节点本身对比完成了，接下来就是对比它的子节点。
这里会面临一个问题，前面我们实现的不同diff方法，都是明确知道哪一个真实dom和虚拟dom对比，但是子节点是一个数组，它们可能改变了顺序，或者数量有所变化，我们很难确定要和虚拟dom对比的是哪一个。
为了简化逻辑，我们可以让用户提供一些线索：给节点设一个key值，重新渲染时对比key值相同的节点。
// diff方法
if ( vnode.children && vnode.children.length > 0 || ( out.childnodes && out.childnodes.length > 0 ) ) {
diffchildren( out, vnode.children );
}
function diffchildren( dom, vchildren ) {
const domchildren = dom.childnodes;
const children = [];
const keyed = {};
// 将有key的节点和没有key的节点分开
if ( domchildren.length > 0 ) {
for ( let i = 0; i < domchildren.length; i++ ) {
const child = domchildren[ i ];
const key = child.key;
if ( key ) {
keyedlen++;
keyed[ key ] = child;
} else {
children.push( child );
}
}
}
if ( vchildren && vchildren.length > 0 ) {
let min = 0;
let childrenlen = children.length;
for ( let i = 0; i < vchildren.length; i++ ) {
const vchild = vchildren[ i ];
const key = vchild.key;
let child;
// 如果有key，找到对应key值的节点
if ( key ) {
if ( keyed[ key ] ) {
child = keyed[ key ];
keyed[ key ] = undefined;
}
// 如果没有key，则优先找类型相同的节点
} else if ( min < childrenlen ) {
for ( let j = min; j < childrenlen; j++ ) {
let c = children[ j ];
if ( c && issamenodetype( c, vchild ) ) {
child = c;
children[ j ] = undefined;
if ( j === childrenlen - 1 ) childrenlen--;
if ( j === min ) min++;
break;
}
}
}
// 对比
child = diff( child, vchild );
// 更新dom
const f = domchildren[ i ];
if ( child && child !== dom && child !== f ) {
if ( !f ) {
dom.appendchild(child);
} else if ( child === f.nextsibling ) {
removenode( f );
} else {
dom.insertbefore( child, f );
}
}
}
}
}
对比组件
如果vnode是一个组件，我们也单独拿出来作为一个方法:
function diffcomponent( dom, vnode ) {
let c = dom && dom._component;
let olddom = dom;
// 如果组件类型没有变化，则重新set props
if ( c && c.constructor === vnode.tag ) {
setcomponentprops( c, vnode.attrs );
dom = c.base;
// 如果组件类型变化，则移除掉原来组件，并渲染新的组件
} else {
if ( c ) {
unmountcomponent( c );
olddom = null;
}
c = createcomponent( vnode.tag, vnode.attrs );
setcomponentprops( c, vnode.attrs );
dom = c.base;
if ( olddom && dom !== olddom ) {
olddom._component = null;
removenode( olddom );
}
}
return dom;
}
下面是相关的工具方法的实现，和的实现相比，只需要修改rendercomponent方法其中的一行。
function rendercomponent( component ) {
// ...
// base = base = _render( renderer ); // 将_render改成diff
base = diff( component.base, renderer );
// ...
}
完整diff实现看
渲染
现在我们实现了diff方法，我们尝试渲染中定义的counter组件，来感受一下有无diff方法的不同。
class counter extends react.component {
constructor( props ) {
super( props );
this.state = {
num: 1
}
}
onclick() {
this.setstate( { num: this.state.num + 1 } );
}
render() {
return (
<div>
<h1>count: { this.state.num }</h1>
<button onclick={ () => this.onclick()}>add</button>
</div>
);
}
}
不使用diff
使用上一篇文章的实现，从chrome的调试工具中可以看到，闪烁的部分是每次更新的部分，每次点击按钮，都会重新渲染整个组件。
使用diff
而实现了diff方法后，每次点击按钮，都只会重新渲染变化的部分。
后话
在这篇文章中我们实现了diff算法，通过它做到了每次只更新需要更新的部分，极大地减少了dom操作。react实现远比这个要复杂，特别是在react 16之后还引入了fiber架构，但是主要的思想是一致的。
实现diff算法可以说性能有了很大的提升，但是在别的地方仍然后很多改进的空间：每次调用setstate后会立即调用rendercomponent重新渲染组件，但现实情况是，我们可能会在极短的时间内多次调用setstate。
假设我们在上文的counter组件中写出了这种代码
onclick() {
for ( let i = 0; i < 100; i++ ) {
this.setstate( { num: this.state.num + 1 } );
}
}
那以目前的实现，每次点击都会渲染100次组件，对性能肯定有很大的影响。
下一篇文章我们就要来改进setstate方法
这篇文章的代码：
以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。