diff算法作为Virtual DOM的加速器,其算法的改进优化是React整个界面渲染的基础和性能的保障,同时也是React源码中最神秘的,最不可思议的部分

1.传统diff算法

计算一棵树形结构转换为另一棵树形结构需要最少步骤,如果使用传统的diff算法通过循环递归遍历节点进行对比,其复杂度要达到O(n^3),其中n是节点总数,效率十分低下,假设我们要展示1000个节点,那么我们就要依次执行上十亿次的比较。

下面附上一则简单的传统diff算法:


let result = [];
// 比较叶子节点
const diffLeafs = function (beforeLeaf, afterLeaf) {
    // 获取较大节点树的长度
    let count = Math.max(beforeLeaf.children.length, afterLeaf.children.length);
    // 循环遍历
    for (let i = 0; i < count; i++) {
        const beforeTag = beforeLeaf.children[i];
        const afterTag = afterLeaf.children[i];
        // 添加 afterTag 节点
        if (beforeTag === undefined) {
            result.push({ type: "add", element: afterTag });
            // 删除 beforeTag 节点
        } else if (afterTag === undefined) {
            result.push({ type: "remove", element: beforeTag });
            // 节点名改变时,删除 beforeTag 节点,添加 afterTag 节点
        } else if (beforeTag.tagName !== afterTag.tagName) {
            result.push({ type: "remove", element: beforeTag });
            result.push({ type: "add", element: afterTag });
            // 节点不变而内容改变时,改变节点
        } else if (beforeTag.innerHTML !== afterTag.innerHTML) {
            if (beforeTag.children.length === 0) {
                result.push({
                    type: "changed",
                    beforeElement: beforeTag,
                    afterElement: afterTag,
                    html: afterTag.innerHTML
                });
            } else {
                // 递归比较
                diffLeafs(beforeTag, afterTag);
            }
        }
    }
    return result;
}

2.react diff算法

1. diff策略

下面介绍一下react diff算法的3个策略

  • Web UI 中DOM节点跨层级的移动操作特别少,可以忽略不计
  • 拥有相同类的两个组件将会生成相似的树形结构,拥有不同类的两个组件将会生成不同的树形结构。
  • 对于同一层级的一组子节点,它们可以通过唯一id进行区分。

对于以上三个策略,react分别对tree diff,component diff,element diff进行算法优化。

2.tree diff

基于策略一,WebUI中DOM节点跨层级的移动操作少的可以忽略不计,ReactVirtual DOM树进行层级控制,只会对相同层级的DOM节点进行比较,即同一个父元素下的所有子节点,当发现节点已经不存在了,则会删除掉该节点下所有的子节点,不会再进行比较。这样只需要对DOM树进行一次遍历,就可以完成整个树的比较。复杂度变为O(n);

疑问:当我们的DOM节点进行跨层级操作时,diff会有怎么样的表现呢?

如下图所示,A节点及其子节点被整个移动到D节点下面去,由于React只会简单的考虑同级节点的位置变换,而对于不同层级的节点,只有创建和删除操作,所以当根节点发现A节点消失了,就会删除A节点及其子节点,当D发现多了一个子节点A,就会创建新的A作为其子节点。 
此时,diff的执行情况是:

createA-->createB-->createC-->deleteA

这里写图片描述 
由此可以发现,当出现节点跨层级移动时,并不会出现想象中的移动操作,而是会进行删除,重新创建的动作,这是一种很影响React性能的操作。因此官方也不建议进行DOM节点跨层级的操作。

3.componnet diff

React是基于组件构建应用的,对于组件间的比较所采用的策略也是非常简洁和高效的。

  • 如果是同一个类型的组件,则按照原策略进行Virtual DOM比较。
  • 如果不是同一类型的组件,则将其判断为dirty component,从而替换整个组价下的所有子节点。
  • 如果是同一个类型的组件,有可能经过一轮Virtual DOM比较下来,并没有发生变化。如果我们能够提前确切知道这一点,那么就可以省下大量的diff运算时间。因此,React允许用户通过shouldComponentUpdate()来判断该组件是否需要进行diff算法分析。

如下图所示,当组件D变为组件G时,即使这两个组件结构相似,一旦React判断D和G是不用类型的组件,就不会比较两者的结构,而是直接删除组件D,重新创建组件G及其子节点。虽然当两个组件是不同类型但结构相似时,进行diff算法分析会影响性能,但是毕竟不同类型的组件存在相似DOM树的情况在实际开发过程中很少出现,因此这种极端因素很难在实际开发过程中造成重大影响。 
这里写图片描述

4.element diff

当节点属于同一层级时,diff提供了3种节点操作,分别为INSERT_MARKUP(插入)MOVE_EXISTING(移动),REMOVE_NODE(删除)

  • INSERT_MARKUP:新的组件类型不在旧集合中,即全新的节点,需要对新节点进行插入操作。
  • MOVE_EXISTING:旧集合中有新组件类型,且element是可更新的类型,这时候就需要做移动操作,可以复用以前的DOM节点。
  • REMOVE_NODE:旧组件类型,在新集合里也有,但对应的element不同则不能直接复用和更新,需要执行删除操作,或者旧组件不在新集合里的,也需要执行删除操作。