深入淺析React中diff算法
React中diff算法的理解
diff
算法用來計算出Virtual DOM
中改變的部分,然后針對該部分進(jìn)行DOM
操作,而不用重新渲染整個頁面,渲染整個DOM
結(jié)構(gòu)的過程中開銷是很大的,需要瀏覽器對DOM
結(jié)構(gòu)進(jìn)行重繪與回流,而diff
算法能夠使得操作過程中只更新修改的那部分DOM
結(jié)構(gòu)而不更新整個DOM
,這樣能夠最小化操作DOM
結(jié)構(gòu),能夠最大程度上減少瀏覽器重繪與回流的規(guī)模。
虛擬DOM
diff
算法的基礎(chǔ)是Virtual DOM
,Virtual DOM
是一棵以JavaScript
對象作為基礎(chǔ)的樹,在React
中通常是通過JSX
編譯而成的,每一個節(jié)點稱為VNode
,用對象屬性來描述節(jié)點,實際上它是一層對真實DOM
的抽象,最終可以通過渲染操作使這棵樹映射到真實環(huán)境上,簡單來說Virtual DOM
就是一個Js
對象,用以描述整個文檔。
在瀏覽器中構(gòu)建頁面時需要使用DOM
節(jié)點描述整個文檔。
<div class="root" name="root"> <p>1</p> <div>11</div> </div>
如果使用Js
對象去描述上述的節(jié)點以及文檔,那么便類似于下面的樣子,當(dāng)然這不是React
中用以描述節(jié)點的對象,React
中創(chuàng)建一個React
元素的相關(guān)源碼在react/src/ReactElement.js
中,文中的React
版本是16.10.2
。
{ type: "div", props: { className: "root" name: "root", children: [{ type: "p", props: { children: [{ type: "text", props: { text: "1" } }] } },{ type: "div", props: { children: [{ type: "text", props: { text: "11" } }] } }] } }
實際上在React16
中啟用了全新的架構(gòu)Fiber
,Fiber
核心是實現(xiàn)了一個基于優(yōu)先級和requestIdleCallback
的循環(huán)任務(wù)調(diào)度算法,相關(guān)問題不在文章中討論,相關(guān)的問題大致在于虛擬DOM
由樹結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成鏈表結(jié)構(gòu),原來的VDOM
是一顆由上至下的樹,通過深度優(yōu)先遍歷,層層遞歸直下,然而這個深度優(yōu)先遍歷最大的毛病在于不可中斷,因此我們在diff + patch
又或者是Mount
巨大節(jié)點的時候,會造成較大的卡頓,React16
的VDOM
不再是一顆由上至下那么簡單的樹,而是鏈表形式的虛擬DOM
,鏈表的每一個節(jié)點是Fiber
,而不是在16
之前的虛擬DOM
節(jié)點,每個Fiber
節(jié)點記錄著諸多信息,以便走到某個節(jié)點的時候中斷,Fiber
的思路是把渲染/更新過程(遞歸diff
)拆分成一系列小任務(wù),每次檢查樹上的一小部分,做完看是否還有時間繼續(xù)下一個任務(wù),有的話繼續(xù),沒有的話把自己掛起,主線程不忙的時候再繼續(xù)。Fiber
在diff
階段,做了如下的操作,實際相當(dāng)于在15
的diff
算法階段,做了優(yōu)先級的任務(wù)調(diào)度控制。
- 把可中斷的工作拆分成小任務(wù)。
- 對正在做的工作調(diào)整優(yōu)先次序、重做、復(fù)用上次(未完成)工作。
diff
階段任務(wù)調(diào)度優(yōu)先級控制。
操作虛擬DOM與操作原生DOM的比較
在這里直接引用了尤大的話(2016-02-08
年的回答,此時Vue2.0
還未發(fā)布,Vue2.0
于2016-10-01
左右發(fā)布,Vue2.0
才加入虛擬DOM
),相關(guān)鏈接為https://www.zhihu.com/question/31809713
,建議結(jié)合鏈接中的問題閱讀,也可以看看問題中比較的示例,另外下面的回答也都非常的精髓。
原生 DOM 操作 vs 通過框架封裝操作
這是一個性能vs
可維護(hù)性的取舍,框架的意義在于為你掩蓋底層的DOM
操作,讓你用更聲明式的方式來描述你的目的,從而讓你的代碼更容易維護(hù),沒有任何框架可以比純手動的優(yōu)化DOM
操作更快,因為框架的DOM
操作層需要應(yīng)對任何上層API
可能產(chǎn)生的操作,它的實現(xiàn)必須是普適的,針對任何一個benchmark
,我都可以寫出比任何框架更快的手動優(yōu)化,但是那有什么意義呢?在構(gòu)建一個實際應(yīng)用的時候,你難道為每一個地方都去做手動優(yōu)化嗎?出于可維護(hù)性的考慮,這顯然不可能,框架給你的保證是,你在不需要手動優(yōu)化的情況下,我依然可以給你提供過得去的性能。
對 React 的 Virtual DOM 的誤解
React
從來沒有說過React
比原生操作DOM
快,React
的基本思維模式是每次有變動就整個重新渲染整個應(yīng)用,如果沒有Virtual DOM
,簡單來想就是直接重置innerHTML
,很多人都沒有意識到,在一個大型列表所有數(shù)據(jù)都變了的情況下,重置innerHTML
其實是一個還算合理的操作,真正的問題是在全部重新渲染的思維模式下,即使只有一行數(shù)據(jù)變了,它也需要重置整個innerHTML
,這時候顯然就有大量的浪費。
我們可以比較一下innerHTML vs Virtual DOM
的重繪性能消耗:
innerHTML
:render html string O(template size)
+ 重新創(chuàng)建所有DOM
元素O(DOM size)
Virtual DOM
:render Virtual DOM + diff O(template size)
+ 必要的DOM
更新O(DOM change)
。
Virtual DOM render + diff
顯然比渲染html
字符串要慢,但是!它依然是純js
層面的計算,比起后面的DOM
操作來說,依然便宜了太多,可以看到,innerHTML
的總計算量不管是js
計算還是DOM
操作都是和整個界面的大小相關(guān),但Virtual DOM
的計算量里面,只有js
計算和界面大小相關(guān),DOM
操作是和數(shù)據(jù)的變動量相關(guān)的,前面說了,和DOM
操作比起來,js
計算是極其便宜的,這才是為什么要有Virtual DOM:
它保證了 1)
不管你的數(shù)據(jù)變化多少,每次重繪的性能都可以接受; 2)
你依然可以用類似innerHTML
的思路去寫你的應(yīng)用。
MVVM vs Virtual DOM
相比起React
,其他MVVM
系框架比如Angular, Knockout
以及Vue
、Avalon
采用的都是數(shù)據(jù)綁定:
通過Directive/Binding
對象,觀察數(shù)據(jù)變化并保留對實際DOM
元素的引用,當(dāng)有數(shù)據(jù)變化時進(jìn)行對應(yīng)的操作,MVVM
的變化檢查是數(shù)據(jù)層面的,而React
的檢查是DOM
結(jié)構(gòu)層面的,MVVM
的性能也根據(jù)變動檢測的實現(xiàn)原理有所不同: Angular
的臟檢查使得任何變動都有固定的O(watcher count)
的代價; Knockout/Vue/Avalon
都采用了依賴收集,在js
和DOM
層面都是O(change)
:
- 臟檢查:
scope digest O(watcher count)
+ 必要DOM
更新O(DOM change)
。 - 依賴收集:重新收集依賴
O(data change)
+ 必要DOM
更新O(DOM change)
。
可以看到,Angular
最不效率的地方在于任何小變動都有的和watcher
數(shù)量相關(guān)的性能代價,但是!當(dāng)所有數(shù)據(jù)都變了的時候,Angular
其實并不吃虧,依賴收集在初始化和數(shù)據(jù)變化的時候都需要重新收集依賴,這個代價在小量更新的時候幾乎可以忽略,但在數(shù)據(jù)量龐大的時候也會產(chǎn)生一定的消耗。
MVVM
渲染列表的時候,由于每一行都有自己的數(shù)據(jù)作用域,所以通常都是每一行有一個對應(yīng)的ViewModel
實例,或者是一個稍微輕量一些的利用原型繼承的scope
對象,但也有一定的代價,所以MVVM
列表渲染的初始化幾乎一定比React
慢,因為創(chuàng)建ViewModel / scope
實例比起Virtual DOM
來說要昂貴很多,這里所有MVVM
實現(xiàn)的一個共同問題就是在列表渲染的數(shù)據(jù)源變動時,尤其是當(dāng)數(shù)據(jù)是全新的對象時,如何有效地復(fù)用已經(jīng)創(chuàng)建的ViewModel
實例和DOM
元素,假如沒有任何復(fù)用方面的優(yōu)化,由于數(shù)據(jù)是全新的,MVVM
實際上需要銷毀之前的所有實例,重新創(chuàng)建所有實例,最后再進(jìn)行一次渲染!這就是為什么題目里鏈接的angular/knockout
實現(xiàn)都相對比較慢,相比之下,React
的變動檢查由于是DOM
結(jié)構(gòu)層面的,即使是全新的數(shù)據(jù),只要最后渲染結(jié)果沒變,那么就不需要做無用功。
順道說一句,React
渲染列表的時候也需要提供key
這個特殊prop
,本質(zhì)上和track-by
是一回事。
性能比較也要看場合
在比較性能的時候,要分清楚初始渲染、小量數(shù)據(jù)更新、大量數(shù)據(jù)更新這些不同的場合,Virtual DOM
、臟檢查MVVM
、數(shù)據(jù)收集MVVM
在不同場合各有不同的表現(xiàn)和不同的優(yōu)化需求,Virtual DOM
為了提升小量數(shù)據(jù)更新時的性能,也需要針對性的優(yōu)化,比如shouldComponentUpdate
或是immutable data
。
- 初始渲染:
Virtual DOM
> 臟檢查 >= 依賴收集。 - 小量數(shù)據(jù)更新:依賴收集 >>
Virtual DOM
+ 優(yōu)化 > 臟檢查(無法優(yōu)化) >Virtual DOM
無優(yōu)化。 - 大量數(shù)據(jù)更新:臟檢查 + 優(yōu)化 >= 依賴收集 + 優(yōu)化 >
Virtual DOM
(無法/無需優(yōu)化) >>MVVM
無優(yōu)化。
不要天真地以為Virtual DOM
就是快,diff
不是免費的,batching
么MVVM
也能做,而且最終patch
的時候還不是要用原生API
,在我看來Virtual DOM
真正的價值從來都不是性能,而是它 1)
為函數(shù)式的UI
編程方式打開了大門; 2)
可以渲染到DOM
以外的backend
,比如ReactNative
。
總結(jié)
以上這些比較,更多的是對于框架開發(fā)研究者提供一些參考,主流的框架+
合理的優(yōu)化,足以應(yīng)對絕大部分應(yīng)用的性能需求,如果是對性能有極致需求的特殊情況,其實應(yīng)該犧牲一些可維護(hù)性采取手動優(yōu)化:
比如Atom
編輯器在文件渲染的實現(xiàn)上放棄了React
而采用了自己實現(xiàn)的tile-based rendering
; 又比如在移動端需要DOM-pooling
的虛擬滾動,不需要考慮順序變化,可以繞過框架的內(nèi)置實現(xiàn)自己搞一個。
diff算法
React
在內(nèi)存中維護(hù)一顆虛擬DOM
樹,當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生改變時(state & props
),會自動的更新虛擬DOM
,獲得一個新的虛擬DOM
樹,然后通過Diff
算法,比較新舊虛擬DOM
樹,找出最小的有變化的部分,將這個變化的部分Patch
加入隊列,最終批量的更新這些Patch
到實際的DOM
中。
時間復(fù)雜度
首先進(jìn)行一次完整的diff
需要O(n^3)
的時間復(fù)雜度,這是一個最小編輯距離的問題,在比較字符串的最小編輯距離時使用動態(tài)規(guī)劃的方案需要的時間復(fù)雜度是O(mn)
,但是對于DOM
來說是一個樹形結(jié)構(gòu),而樹形結(jié)構(gòu)的最小編輯距離問題的時間復(fù)雜度在30
多年的演進(jìn)中從O(m^3n^3)
演進(jìn)到了O(n^3)
,關(guān)于這個問題如果有興趣的話可以研究一下論文https://grfia.dlsi.ua.es/ml/algorithms/references/editsurvey_bille.pdf
。
對于原本想要提高效率而引入的diff
算法使用O(n^3)
的時間復(fù)雜度顯然是不太合適的,如果有1000
個節(jié)點元素將需要進(jìn)行十億次比較,這是一個昂貴的算法,所以必須有一些妥協(xié)來加快速度,對比較通過一些策略進(jìn)行簡化,將時間復(fù)雜度縮小到O(n)
,雖然并不是最小編輯距離,但是作為編輯距離與時間性能的綜合考量是一個比較好的解決方案,是一種比較好的折中方案。
diff策略
上邊提到的O(n)
時間復(fù)雜度是通過一定策略進(jìn)行的,React
文檔中提到了兩個假設(shè):
- 兩個不同類型的元素將產(chǎn)生不同的樹。
- 通過渲染器附帶
key
屬性,開發(fā)者可以示意哪些子元素可能是穩(wěn)定的。
通俗點說就是:
- 只進(jìn)行統(tǒng)一層級的比較,如果跨層級的移動則視為創(chuàng)建和刪除操作。
- 如果是不同類型的元素,則認(rèn)為是創(chuàng)建了新的元素,而不會遞歸比較他們的孩子。
- 如果是列表元素等比較相似的內(nèi)容,可以通過
key
來唯一確定是移動還是創(chuàng)建或刪除操作。
比較后會出現(xiàn)幾種情況,然后進(jìn)行相應(yīng)的操作:
- 此節(jié)點被添加或移除
->
添加或移除新的節(jié)點。 - 屬性被改變
->
舊屬性改為新屬性。 - 文本內(nèi)容被改變
->
舊內(nèi)容改為新內(nèi)容。 - 節(jié)點
tag
或key
是否改變->
改變則移除后創(chuàng)建新元素。
分析
在分析時會簡單引用一下在React
的源碼,起輔助作用的代碼,實際源碼是很復(fù)雜的,引用的是一部分片段幫助理解,本文的源碼TAG
為16.10.2
。
關(guān)于if (__DEV__){...}
相關(guān)代碼實際上是為更好的開發(fā)者體驗而編寫的,React
中的友好的報錯,render
性能測試等等代碼都是寫在if (__DEV__)
中的,在production build
的時候,這些代碼不會被打包,因此我們可以毫無顧慮的提供專為開發(fā)者服務(wù)的代碼,React
的最佳實踐之一就是在開發(fā)時使用development build
,在生產(chǎn)環(huán)境使用production build
,所以我們實際上可以先跳過這部分代碼,專注于理解較為核心的部分。
我們分析diff
算法是從reconcileChildren
開始的,之前從 setState -> enqueueSetState(UpdateQueue) -> scheduleUpdate -> performWork -> workLoop -> beginWork -> finishClassComponent -> reconcileChildren
相關(guān)的部分就不過多介紹了,需要注意的是beginWork
會將一個一個的Fiber
來進(jìn)行diff
,期間是可中斷的,因為每次執(zhí)行下一個Fiber
的比對時,都會先判斷這一幀剩余的時間是否充足,鏈表的每一個節(jié)點是Fiber
,而不是在16
之前的虛擬DOM
節(jié)點,每一個Fiber
都有React16
的diff
策略采用從鏈表頭部開始比較的算法,是鏈?zhǔn)降纳疃葍?yōu)先遍歷,即已經(jīng)從樹形結(jié)構(gòu)變成了鏈表結(jié)構(gòu),實際相當(dāng)于在15
的diff
算法階段,做了優(yōu)先級的任務(wù)調(diào)度控制。此外,每個Fiber
都會有一個child
、sibling
、return
三大屬性作為鏈接樹前后的指針;child
作為模擬樹結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)指針;effectTag
一個很有意思的標(biāo)記,用于記錄effect
的類型,effect
指的就是對DOM
操作的方式,比如修改,刪除等操作,用于到后面進(jìn)行commit
(類似數(shù)據(jù)庫);firstEffect
、lastEffect
等玩意是用來保存中斷前后effect
的狀態(tài),用戶中斷后恢復(fù)之前的操作以及tag
用于標(biāo)記。
reconcileChildren
實現(xiàn)的就是江湖上廣為流傳的Virtul DOM diff
,其實際上只是一個入口函數(shù),如果首次渲染,current
空null
,就通過mountChildFibers
創(chuàng)建子節(jié)點的Fiber
實例,如果不是首次渲染,就調(diào)用reconcileChildFibers
去做diff
,然后得出effect list
。
// react-reconciler/src/ReactChildFiber.js line 1246 export function reconcileChildren( current: Fiber | null, workInProgress: Fiber, nextChildren: any, renderExpirationTime: ExpirationTime, ) { if (current === null) { // 首次渲染 創(chuàng)建子節(jié)點的`Fiber`實例 workInProgress.child = mountChildFibers( workInProgress, null, nextChildren, renderExpirationTime, ); } else { // 否則調(diào)用`reconcileChildFibers`去做`diff` workInProgress.child = reconcileChildFibers( workInProgress, current.child, nextChildren, renderExpirationTime, ); } }
對比一下mountChildFibers
和reconcileChildFibers
有什么區(qū)別,可以看出他們都是通過ChildReconciler
工廠函數(shù)來的,只是傳遞的參數(shù)不同而已,這個參數(shù)叫shouldTrackSideEffects
,他的作用是判斷是否要增加一些effectTag
,主要是用來優(yōu)化初次渲染的,因為初次渲染沒有更新操作。ChildReconciler
是一個超級長的工廠(包裝)函數(shù),內(nèi)部有很多helper
函數(shù),最終返回的函數(shù)叫reconcileChildFibers
,這個函數(shù)實現(xiàn)了對子fiber
節(jié)點的reconciliation
。
// react-reconciler/src/ReactChildFiber.js line 1370 export const reconcileChildFibers = ChildReconciler(true); export const mountChildFibers = ChildReconciler(false); function ChildReconciler(shouldTrackSideEffects) { // ... function deleteChild(){ // ... } function useFiber(){ // ... } function placeChild(){ // ... } function placeSingleChild(){ // ... } function updateTextNode(){ // ... } function updateElement(){ // ... } function updatePortal(){ // ... } function updateFragment(){ // ... } function createChild(){ // ... } function updateSlot(){ // ... } function updateFromMap(){ // ... } function warnOnInvalidKey(){ // ... } function reconcileChildrenArray(){ // ... } function reconcileChildrenIterator(){ // ... } function reconcileSingleTextNode(){ // ... } function reconcileSingleElement(){ // ... } function reconcileSinglePortal(){ // ... } function reconcileChildFibers(){ // ... } return reconcileChildFibers; }
reconcileChildFibers
就是diff
部分的主體代碼,相關(guān)操作都在ChildReconciler
函數(shù)中,在這個函數(shù)中相關(guān)參數(shù),returnFiber
是即將diff
的這層的父節(jié)點,currentFirstChild
是當(dāng)前層的第一個Fiber
節(jié)點,newChild
是即將更新的vdom
節(jié)點(可能是TextNode
、可能是ReactElement
,可能是數(shù)組),不是Fiber
節(jié)點。expirationTime
是過期時間,這個參數(shù)是跟調(diào)度有關(guān)系的,跟diff
沒有太大關(guān)系,另外需要注意的是,reconcileChildFibers
是reconcile(diff)
的一層結(jié)構(gòu)。
首先看TextNode
的diff
,他是最簡單的,對于diff TextNode
會有兩種情況:
currentFirstNode
是TextNode
。currentFirstNode
不是TextNode
。
分兩種情況原因就是為了復(fù)用節(jié)點,第一種情況,xxx
是一個TextNode
,那么就代表這這個節(jié)點可以復(fù)用,有復(fù)用的節(jié)點,對性能優(yōu)化很有幫助,既然新的child
只有一個TextNode
,那么復(fù)用節(jié)點之后,就把剩下的aaa
節(jié)點就可以刪掉了,那么div
的child
就可以添加到workInProgress
中去了。useFiber
就是復(fù)用節(jié)點的方法,deleteRemainingChildren
就是刪除剩余節(jié)點的方法,這里是從currentFirstChild.sibling
開始刪除的。
if (currentFirstChild !== null && currentFirstChild.tag === HostText) { // We already have an existing node so let's just update it and delete // the rest. deleteRemainingChildren(returnFiber, currentFirstChild.sibling); // 刪除兄弟 const existing = useFiber(currentFirstChild, textContent, expirationTime); existing.return = returnFiber; return existing; // 復(fù)用 }
第二種情況,xxx
不是一個TextNode
,那么就代表這個節(jié)點不能復(fù)用,所以就從currentFirstChild
開始刪掉剩余的節(jié)點,其中createFiberFromText
就是根據(jù)textContent
來創(chuàng)建節(jié)點的方法,此外刪除節(jié)點不會真的從鏈表里面把節(jié)點刪除,只是打一個delete
的tag
,當(dāng)commit
的時候才會真正的去刪除。
// The existing first child is not a text node so we need to create one // and delete the existing ones. // 創(chuàng)建新的Fiber節(jié)點,將舊的節(jié)點和舊節(jié)點的兄弟都刪除 deleteRemainingChildren(returnFiber, currentFirstChild); const created = createFiberFromText( textContent, returnFiber.mode, expirationTime, );
接下來是React Element
的diff
,此時我們處理的是該節(jié)點的父節(jié)點只有此節(jié)點一個節(jié)點的情況,與上面TextNode
的diff
類似,他們的思路是一致的,先找有沒有可以復(fù)用的節(jié)點,如果沒有就另外創(chuàng)建一個。此時會用到上邊的兩個假設(shè)用以判斷節(jié)點是否可以復(fù)用,即key
是否相同,節(jié)點類型是否相同,如果以上相同,則可以認(rèn)為這個節(jié)點只是變化了內(nèi)容,不需要創(chuàng)建新的節(jié)點,可以復(fù)用的。如果節(jié)點的類型不相同,就將節(jié)點從當(dāng)前節(jié)點開始把剩余的都刪除。在查找可復(fù)用節(jié)點的時候,其并不是只專注于第一個節(jié)點是否可復(fù)用,而是繼續(xù)在該層中循環(huán)找到一個可以復(fù)用的節(jié)點,最頂層的while
以及底部的child = child.sibling;
是為了繼續(xù)從子節(jié)點中找到一個key
與tag
相同的可復(fù)用節(jié)點,另外刪除節(jié)點不會真的從鏈表里面把節(jié)點刪除,只是打一個delete
的tag
,當(dāng)commit
的時候才會真正的去刪除。
// react-reconciler/src/ReactChildFiber.js line 1132 const key = element.key; let child = currentFirstChild; while (child !== null) { // TODO: If key === null and child.key === null, then this only applies to // the first item in the list. if (child.key === key) { if ( child.tag === Fragment ? element.type === REACT_FRAGMENT_TYPE : child.elementType === element.type || // Keep this check inline so it only runs on the false path: (__DEV__ ? isCompatibleFamilyForHotReloading(child, element) : false) ) { deleteRemainingChildren(returnFiber, child.sibling); // 因為當(dāng)前節(jié)點是只有一個節(jié)點,而老的如果是有兄弟節(jié)點是要刪除的,是多余的 const existing = useFiber( child, element.type === REACT_FRAGMENT_TYPE ? element.props.children : element.props, expirationTime, ); existing.ref = coerceRef(returnFiber, child, element); existing.return = returnFiber; // ... return existing; } else { deleteRemainingChildren(returnFiber, child); break; } } else { deleteChild(returnFiber, child); // 從child開始delete } child = child.sibling; // 繼續(xù)從子節(jié)點中找到一個可復(fù)用的節(jié)點 }
接下來就是沒有找到可以復(fù)用的節(jié)點因而去創(chuàng)建節(jié)點了,對于Fragment
節(jié)點和一般的Element
節(jié)點創(chuàng)建的方式不同,因為Fragment
本來就是一個無意義的節(jié)點,他真正需要創(chuàng)建Fiber
的是它的children
,而不是它自己,所以createFiberFromFragment
傳遞的不是element
,而是element.props.children
。
// react-reconciler/src/ReactChildFiber.js line 1178 if (element.type === REACT_FRAGMENT_TYPE) { const created = createFiberFromFragment( element.props.children, returnFiber.mode, expirationTime, element.key, ); created.return = returnFiber; return created; } else { const created = createFiberFromElement( element, returnFiber.mode, expirationTime, ); created.ref = coerceRef(returnFiber, currentFirstChild, element); created.return = returnFiber; return created; }
diff Array
算是diff
中最復(fù)雜的一部分了,做了很多的優(yōu)化,因為Fiber
樹是單鏈表結(jié)構(gòu),沒有子節(jié)點數(shù)組這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),也就沒有可以供兩端同時比較的尾部游標(biāo),所以React
的這個算法是一個簡化的雙端比較法,只從頭部開始比較,在Vue2.0
中的diff
算法在patch
時則是直接使用的雙端比較法實現(xiàn)的。
首先考慮相同位置進(jìn)行對比,這個是比較容易想到的一種方式,即在做diff
的時候就可以從新舊的數(shù)組中按照索引一一對比,如果可以復(fù)用,就把這個節(jié)點從老的鏈表里面刪除,不能復(fù)用的話再進(jìn)行其他的復(fù)用策略。此時的newChildren
數(shù)組是一個VDOM
數(shù)組,所以在這里使用updateSlot
包裝成newFiber
。
// react-reconciler/src/ReactChildFiber.js line 756 function reconcileChildrenArray( returnFiber: Fiber, currentFirstChild: Fiber | null, newChildren: Array<*>, expirationTime: ExpirationTime, ): Fiber | null { // 機(jī)翻注釋 // 這個算法不能通過兩端搜索來優(yōu)化,因為我們在光纖上沒有反向指針。我想看看我們能用這個模型走多遠(yuǎn)。如果最終不值得權(quán)衡,我們可以稍后再添加。 // 即使是雙端優(yōu)化,我們也希望在很少有變化的情況下進(jìn)行優(yōu)化,并強(qiáng)制進(jìn)行比較,而不是去尋找地圖。它想探索在前進(jìn)模式下首先到達(dá)那條路徑,并且只有當(dāng)我們注意到我們需要很多向前看的時候才去地圖。這不能處理反轉(zhuǎn)以及兩個結(jié)束的搜索,但這是不尋常的。此外,要使兩端優(yōu)化在Iterables上工作,我們需要復(fù)制整個集合。 // 在第一次迭代中,我們只需在每次插入/移動時都碰到壞情況(將所有內(nèi)容添加到映射中)。 // 如果更改此代碼,還需要更新reconcileChildrenIterator(),它使用相同的算法。 let oldFiber = currentFirstChild; let lastPlacedIndex = 0; let newIdx = 0; let nextOldFiber = null; // 第一個for循環(huán),按照index一一對比,當(dāng)新老節(jié)點不一致時退出循環(huán)并且記錄退出時的節(jié)點及oldFiber節(jié)點 for (; oldFiber !== null && newIdx < newChildren.length; newIdx++) { if (oldFiber.index > newIdx) { // 位置不匹配 nextOldFiber = oldFiber; // 下一個即將對比的舊節(jié)點 oldFiber = null; // 如果newFiber也為null(不能復(fù)用)就退出當(dāng)前一一對比的for循環(huán) } else { nextOldFiber = oldFiber.sibling; //正常的情況下 為了下輪循環(huán),拿到兄弟節(jié)點下面賦值給oldFiber } // //如果節(jié)點可以復(fù)用(key值匹配),就更新并且返回新節(jié)點,否則返回為null,代表節(jié)點不可以復(fù)用 const newFiber = updateSlot( // 判斷是否可以復(fù)用節(jié)點 returnFiber, oldFiber, newChildren[newIdx], expirationTime, ); // 節(jié)點無法復(fù)用 跳出循環(huán) if (newFiber === null) { // TODO: This breaks on empty slots like null children. That's // unfortunate because it triggers the slow path all the time. We need // a better way to communicate whether this was a miss or null, // boolean, undefined, etc. if (oldFiber === null) { oldFiber = nextOldFiber; // 記錄不可以復(fù)用的節(jié)點并且退出對比 } break; // 退出循環(huán) } if (shouldTrackSideEffects) { // 沒有復(fù)用已經(jīng)存在的節(jié)點,就刪除掉已經(jīng)存在的節(jié)點 if (oldFiber && newFiber.alternate === null) { // We matched the slot, but we didn't reuse the existing fiber, so we // need to delete the existing child. deleteChild(returnFiber, oldFiber); } } // 本次遍歷會給新增的節(jié)點打 插入的標(biāo)記 lastPlacedIndex = placeChild(newFiber, lastPlacedIndex, newIdx); if (previousNewFiber === null) { // TODO: Move out of the loop. This only happens for the first run. resultingFirstChild = newFiber; } else { // TODO: Defer siblings if we're not at the right index for this slot. // I.e. if we had null values before, then we want to defer this // for each null value. However, we also don't want to call updateSlot // with the previous one. previousNewFiber.sibling = newFiber; } previousNewFiber = newFiber; oldFiber = nextOldFiber; // 重新給 oldFiber 賦值繼續(xù)遍歷 }
在updateSlot
方法中定義了判斷是否可以復(fù)用,對于文本節(jié)點,如果key
不為null
,那么就代表老節(jié)點不是TextNode
,而新節(jié)點又是TextNode
,所以返回null
,不能復(fù)用,反之則可以復(fù)用,調(diào)用updateTextNode
方法,注意updateTextNode
里面包含了首次渲染的時候的邏輯,首次渲染的時候回插入一個TextNode
,而不是復(fù)用。
// react-reconciler/src/ReactChildFiber.js line 544 function updateSlot( returnFiber: Fiber, oldFiber: Fiber | null, newChild: any, expirationTime: ExpirationTime, ): Fiber | null { // Update the fiber if the keys match, otherwise return null. const key = oldFiber !== null ? oldFiber.key : null; if (typeof newChild === 'string' || typeof newChild === 'number') { // 對于新的節(jié)點如果是 string 或者 number,那么都是沒有 key 的, // 所有如果老的節(jié)點有 key 的話,就不能復(fù)用,直接返回 null。 // 老的節(jié)點 key 為 null 的話,代表老的節(jié)點是文本節(jié)點,就可以復(fù)用 if (key !== null) { return null; } return updateTextNode( returnFiber, oldFiber, '' + newChild, expirationTime, ); } // ... return null; }
newChild
是Object
的時候基本上與ReactElement
的diff
類似,只是沒有while
了,判斷key
和元素的類型是否相等來判斷是否可以復(fù)用。首先判斷是否是對象,用的是typeof newChild === object
&&newChild!== null
,注意要加!== null
,因為typeof null
也是object
,然后通過$$typeof
判斷是REACT_ELEMENT_TYPE
還是REACT_PORTAL_TYPE
,分別調(diào)用不同的復(fù)用邏輯,然后由于數(shù)組也是Object
,所以這個if
里面也有數(shù)組的復(fù)用邏輯。
// react-reconciler/src/ReactChildFiber.js line 569 if (typeof newChild === 'object' && newChild !== null) { switch (newChild.$$typeof) { case REACT_ELEMENT_TYPE: { // ReactElement if (newChild.key === key) { if (newChild.type === REACT_FRAGMENT_TYPE) { return updateFragment( returnFiber, oldFiber, newChild.props.children, expirationTime, key, ); } return updateElement( returnFiber, oldFiber, newChild, expirationTime, ); } else { return null; } } case REACT_PORTAL_TYPE: { // 調(diào)用 updatePortal // ... } } if (isArray(newChild) || getIteratorFn(newChild)) { if (key !== null) { return null; } return updateFragment( returnFiber, oldFiber, newChild, expirationTime, null, ); } }
讓我們回到最初的遍歷,當(dāng)我們遍歷完成了之后,就會有兩種情況,即老節(jié)點已經(jīng)遍歷完畢,或者新節(jié)點已經(jīng)遍歷完畢,如果此時我們新節(jié)點已經(jīng)遍歷完畢,也就是沒有要更新的了,這種情況一般就是從原來的數(shù)組里面刪除了元素,那么直接把剩下的老節(jié)點刪除了就行了。如果老的節(jié)點在第一次循環(huán)的時候就被復(fù)用完了,新的節(jié)點還有,很有可能就是新增了節(jié)點的情況,那么這個時候只需要根據(jù)把剩余新的節(jié)點直接創(chuàng)建Fiber
就行了。
// react-reconciler/src/ReactChildFiber.js line 839 // 新節(jié)點已經(jīng)更新完成,刪除多余的老節(jié)點 if (newIdx === newChildren.length) { // We've reached the end of the new children. We can delete the rest. deleteRemainingChildren(returnFiber, oldFiber); return resultingFirstChild; } // 新節(jié)點已經(jīng)更新完成,刪除多余的老節(jié)點 if (oldFiber === null) { // If we don't have any more existing children we can choose a fast path // since the rest will all be insertions. for (; newIdx < newChildren.length; newIdx++) { const newFiber = createChild( returnFiber, newChildren[newIdx], expirationTime, ); if (newFiber === null) { continue; } lastPlacedIndex = placeChild(newFiber, lastPlacedIndex, newIdx); if (previousNewFiber === null) { // TODO: Move out of the loop. This only happens for the first run. resultingFirstChild = newFiber; } else { previousNewFiber.sibling = newFiber; } previousNewFiber = newFiber; } return resultingFirstChild; }
接下來考慮移動的情況如何進(jìn)行節(jié)點復(fù)用,即如果老的數(shù)組和新的數(shù)組里面都有這個元素,而且位置不相同這種情況下的復(fù)用,React
把所有老數(shù)組元素按key
或者是index
放Map
里,然后遍歷新數(shù)組,根據(jù)新數(shù)組的key
或者index
快速找到老數(shù)組里面是否有可復(fù)用的,元素有key
就Map
的鍵就存key
,沒有key
就存index
。
// react-reconciler/src/ReactChildFiber.js line 872 // Add all children to a key map for quick lookups. // 從oldFiber開始將已經(jīng)存在的節(jié)點的key或者index添加到map結(jié)構(gòu)中 const existingChildren = mapRemainingChildren(returnFiber, oldFiber); // Keep scanning and use the map to restore deleted items as moves. // 剩余沒有對比的新節(jié)點,到舊節(jié)點的map中通過key或者index一一對比查看是否可以復(fù)用。 for (; newIdx < newChildren.length; newIdx++) { // 主要查看新舊節(jié)點的key或者index是否有相同的,然后再查看是否可以復(fù)用。 const newFiber = updateFromMap( existingChildren, returnFiber, newIdx, newChildren[newIdx], expirationTime, ); if (newFiber !== null) { if (shouldTrackSideEffects) { if (newFiber.alternate !== null) { // The new fiber is a work in progress, but if there exists a // current, that means that we reused the fiber. We need to delete // it from the child list so that we don't add it to the deletion // list. existingChildren.delete( // 在map中刪除掉已經(jīng)復(fù)用的節(jié)點的key或者index newFiber.key === null ? newIdx : newFiber.key, ); } } lastPlacedIndex = placeChild(newFiber, lastPlacedIndex, newIdx); // 添加newFiber到更新過的newFiber結(jié)構(gòu)中。 if (previousNewFiber === null) { resultingFirstChild = newFiber; } else { previousNewFiber.sibling = newFiber; } previousNewFiber = newFiber; } } // react-reconciler/src/ReactChildFiber.js line 299 // 將舊節(jié)點的key或者index,舊節(jié)點保存到map結(jié)構(gòu)中,方便通過key或者index獲取 function mapRemainingChildren( returnFiber: Fiber, currentFirstChild: Fiber, ): Map<string | number, Fiber> { // Add the remaining children to a temporary map so that we can find them by // keys quickly. Implicit (null) keys get added to this set with their index // instead. const existingChildren: Map<string | number, Fiber> = new Map(); let existingChild = currentFirstChild; while (existingChild !== null) { if (existingChild.key !== null) { existingChildren.set(existingChild.key, existingChild); } else { existingChildren.set(existingChild.index, existingChild); } existingChild = existingChild.sibling; } return existingChildren; }
至此新數(shù)組遍歷完畢,也就是同一層的diff
過程完畢,我們可以把整個過程分為三個階段:
- 第一遍歷新數(shù)組,新老數(shù)組相同
index
進(jìn)行對比,通過updateSlot
方法找到可以復(fù)用的節(jié)點,直到找到不可以復(fù)用的節(jié)點就退出循環(huán)。 - 第一遍歷完之后,刪除剩余的老節(jié)點,追加剩余的新節(jié)點的過程,如果是新節(jié)點已遍歷完成,就將剩余的老節(jié)點批量刪除
;
如果是老節(jié)點遍歷完成仍有新節(jié)點剩余,則將新節(jié)點直接插入。 - 把所有老數(shù)組元素按
key
或index
放Map
里,然后遍歷新數(shù)組,插入老數(shù)組的元素,這是移動的情況。
每日一題
https://github.com/WindrunnerMax/EveryDay
參考
https://zhuanlan.zhihu.com/p/89363990
https://zhuanlan.zhihu.com/p/137251397
https://github.com/sisterAn/blog/issues/22
https://github.com/hujiulong/blog/issues/6
https://juejin.cn/post/6844904165026562056
https://www.cnblogs.com/forcheng/p/13246874.html
https://zh-hans.reactjs.org/docs/reconciliation.html
https://zxc0328.github.io/2017/09/28/react-16-source/
https://blog.csdn.net/halations/article/details/109284050
https://blog.csdn.net/susuzhe123/article/details/107890118
https://github.com/Advanced-Frontend/Daily-Interview-Question/issues/47
https://github.com/jianjiachenghub/react-deeplearn/blob/master/%E5%AD%A6%E4%B9%A0%E7%AC%94%E8%AE%B0/React16%E6%BA%90%E7%A0%81%E8%A7%A3%E6%9E%906-Fiber%E9%93%BE%E5%BC%8Fdiff%E7%AE%97%E6%B3%95.md
以上就是深入淺析React中diff算法的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于React中diff算法的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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