谈谈React中Diff算法的策略及实现

Posted 2022-08-26 飞翔的熊blabla

1、什么是Diff算法

• 传统Diff：diff算法即差异查找算法；对于html DOM结构即为tree的差异查找算法；而对于计算两颗树的差异时间复杂度为O（n^3）,显然成本太高，React不可能采用这种传统算法；

• React Diff：

  • 之前说过，React采用虚拟DOM技术实现对真实DOM的映射，即React Diff算法的差异查找实质是对两个javascript对象的差异查找；
  • 基于三个策略：
  1. Web UI 中 DOM 节点跨层级的移动操作特别少，可以忽略不计。（tree diff）
  2. 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（component diff）
  3. 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。（element diff）

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2、React Diff算法解读

• 首先需要明确，只有在React更新阶段才会有Diff算法的运用；
• React更新机制：

• React Diff算法优化策略图：

• React更新阶段会对ReactElement类型判断而进行不同的操作；ReactElement类型包含三种即：文本、Dom、组件；

• 每个类型的元素更新处理方式：

  • 自定义元素的更新，主要是更新render出的节点，做甩手掌柜交给render出的节点的对应component去管理更新。
  • text节点的更新很简单，直接更新文案。

  • 浏览器基本元素的更新，分为两块：

    1. 更新属性，对比出前后属性的不同，局部更新。并且处理特殊属性，比如事件绑定。
    2. 子节点的更新，子节点更新主要是找出差异对象，找差异对象的时候也会使用上面的shouldUpdateReactComponent来判断，如果是可以直接更新的就会递归调用子节点的更新,这样也会递归查找差异对象。不可直接更新的删除之前的对象或添加新的对象。之后根据差异对象操作dom元素（位置变动，删除，添加等）。

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• 事实上Diff算法只被调用于React更新阶段的DOM元素更新过程；为什么这么说？

1、 如果为更新文本类型，内容不同就直接更新替换，并不会调用复杂的Diff算法：

 ReactDOMTextComponent.prototype.receiveComponent(nextText, transaction) 
    //与之前保存的字符串比较
    if (nextText !== this._currentElement) 
      this._currentElement = nextText;
      var nextStringText = '' + nextText;
      if (nextStringText !== this._stringText) 
        this._stringText = nextStringText;
        var commentNodes = this.getHostNode();
        // 替换文本元素
        DOMChildrenOperations.replaceDelimitedText(
          commentNodes[0],
          commentNodes[1],
          nextStringText
        );
      
    
  

2、对于自定义组件元素：

class Tab extends Component 
    constructor(props) 
        super(props);
        this.state = 
            index: 1,
        
    
    shouldComponentUpdate() 
        ....
    
    render() 
        return (
            <div>
                <p>item1</p>
                <p>item1</p>
            </div>
        )
    
    

• 需要明确的是，何为组件，可以说组件只不过是一段Html结构的包装容器，并且具备管理这段Html结构的状态等能力；
• 如上述Tab组件：它的实质内容就是render函数返回的Html结构，而我们所说的Tab类就是这段Html结构的包装容器（可以理解为一个包装盒子）；
• 在React渲染机制图中可以看到，自定义组件的最后结合React Diff优化策略一（不同类的两个组件具备不同的结构）

3、基本元素:

ReactDOMComponent.prototype.receiveComponent = function(nextElement, transaction, context) 
    var prevElement = this._currentElement;
    this._currentElement = nextElement;
    this.updateComponent(transaction, prevElement, nextElement, context);


ReactDOMComponent.prototype.updateComponent = function(transaction, prevElement, nextElement, context) 
    //需要单独的更新属性
    this._updateDOMProperties(lastProps, nextProps, transaction, isCustomComponentTag);
    //再更新子节点
    this._updateDOMChildren(
      lastProps,
      nextProps,
      transaction,
      context
    );

    // ......

• 在this._updateDOMChildren方法内部才调用了diff算法。

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3、React中Diff算法的实现

_updateChildren: function(nextNestedChildrenElements, transaction, context) 
    var prevChildren = this._renderedChildren;
    var removedNodes = ;
    var mountImages = [];

    // 获取新的子元素数组
    var nextChildren = this._reconcilerUpdateChildren(
      prevChildren,
      nextNestedChildrenElements,
      mountImages,
      removedNodes,
      transaction,
      context
    );

    if (!nextChildren && !prevChildren) 
      return;
    

    var updates = null;
    var name;
    var nextIndex = 0;
    var lastIndex = 0;
    var nextMountIndex = 0;
    var lastPlacedNode = null;

    for (name in nextChildren) 
      if (!nextChildren.hasOwnProperty(name)) 
        continue;
      
      var prevChild = prevChildren && prevChildren[name];
      var nextChild = nextChildren[name];
      if (prevChild === nextChild) 
        // 同一个引用，说明是使用的同一个component,所以我们需要做移动的操作
        // 移动已有的子节点
        // NOTICE：这里根据nextIndex, lastIndex决定是否移动
        updates = enqueue(
          updates,
          this.moveChild(prevChild, lastPlacedNode, nextIndex, lastIndex)
        );

        // 更新lastIndex
        lastIndex = Math.max(prevChild._mountIndex, lastIndex);
        // 更新component的.mountIndex属性
        prevChild._mountIndex = nextIndex;

       else 
        if (prevChild) 
          // 更新lastIndex
          lastIndex = Math.max(prevChild._mountIndex, lastIndex);
        

        // 添加新的子节点在指定的位置上
        updates = enqueue(
          updates,
          this._mountChildAtIndex(
            nextChild,
            mountImages[nextMountIndex],
            lastPlacedNode,
            nextIndex,
            transaction,
            context
          )
        );


        nextMountIndex++;
      

      // 更新nextIndex
      nextIndex++;
      lastPlacedNode = ReactReconciler.getHostNode(nextChild);
    

    // 移除掉不存在的旧子节点，和旧子节点和新子节点不同的旧子节点
    for (name in removedNodes) 
      if (removedNodes.hasOwnProperty(name)) 
        updates = enqueue(
          updates,
          this._unmountChild(prevChildren[name], removedNodes[name])
        );
      
    
  

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5、基于中Diff的开发建议

• 基于tree diff：

  1. 开发组件时，注意保持DOM结构的稳定；即，尽可能少地动态操作DOM结构，尤其是移动操作。
  2. 当节点数过大或者页面更新次数过多时，页面卡顿的现象会比较明显。
  3. 这时可以通过 CSS 隐藏或显示节点，而不是真的移除或添加 DOM 节点。

• 基于component diff：

  1. 注意使用 shouldComponentUpdate() 来减少组件不必要的更新。
  2. 对于类似的结构应该尽量封装成组件，既减少代码量，又能减少component diff的性能消耗。

• 基于element diff：

  1. 对于列表结构，尽量减少类似将最后一个节点移动到列表首部的操作，当节点数量过大或更新操作过于频繁时，在一定程度上会影响 React 的渲染性能。
• 接下来手动实现一个简单的Diff算法即将更新，敬请期待～～～

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