React -- Diff算法

Posted 2021-10-27 我真的爱敲代码

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文章目录

• 传统 Diff 算法
• React Diff
• • tree diff
  • component diff
  • element diff
• 总结

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React中的diff算法是该框架的核心，React diff 会帮助我们计算出 Virtual DOM 中真正变化的部分，并只针对该部分进行实际 DOM 操作，而非重新渲染整个页面，从而保证了每次操作更新后页面的高效渲染。

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传统 Diff 算法

在计算两颗树形结构差异的最优解一直是一个复杂的问题，传统的diff算法，需要遍历整棵树的节点然后进行比较，是一个深度递归的过程，运算复杂度常常是O(n^3)，其中n是树中元素的个数，因此传统 diff 算法较为复杂

如果在React中使用传统diff算法，展示1000个元素，就需要10亿次的比较。于是 React 在以下两个假设的基础之上提出了一套 O(n) 的启发式算法：

• 两个不同类型的元素会产生出不同的树；
• 对于同一级的子节点，拥有同层唯一的key值，来做删除、插入、移动的操作，这是针对element层级的策略；即开发者可以通过设置 key 属性，来告知渲染哪些子元素在不同的渲染下可以保存不变；
• react不会跨层对比，只会同层对比

React Diff

tree diff

基于策略三，React 对树的算法进行了简洁明了的优化，即对树进行分层比较，两棵树只会对同一层次的节点进行比较。

既然 DOM 节点跨层级的移动操作少到可以忽略不计，针对这一现象，React 通过 updateDepth 对 Virtual DOM 树进行层级控制，只会对相同颜色方框内的 DOM 节点进行比较，即同一个父节点下的所有子节点。当发现节点已经不存在，则该节点及其子节点会被完全删除掉，不会用于进一步的比较。这样只需要对树进行一次遍历，便能完成整个 DOM 树的比较。

component diff

React 是基于组件构建应用的，对于组件间的比较所采取的策略也是简洁高效。

• 如果是同一类型的组件，按照原策略继续比较 virtual DOM tree。
• 如果不是，则将该组件判断为 dirty component，从而替换整个组件下的所有子节点
• 对于同一类型的组件，有可能其 Virtual DOM 没有任何变化，如果能够确切的知道这点那可以节省大量的 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。

如下图，当 component D 改变为 component G 时，即使这两个 component 结构相似，一旦 React 判断 D 和 G 是不同类型的组件，就不会比较二者的结构，而是直接删除 component D，重新创建 component G 以及其子节点。虽然当两个 component 是不同类型但结构相似时，React diff 会影响性能，但正如 React 官方博客所言：不同类型的 component 是很少存在相似 DOM tree 的机会，因此这种极端因素很难在实现开发过程中造成重大影响的。

element diff

当节点处于同一层级时，React diff 提供了三种节点操作，分别为：INSERT_MARKUP（插入）、MOVE_EXISTING（移动）和REMOVE_NODE（删除）。

• INSERT_MARKUP，新的 component 类型不在老集合里， 即是全新的节点，需要对新节点执行插入操作。
• MOVE_EXISTING，在老集合有新 component 类型，且 element 是可更新的类型，generateComponentChildren 已调用 receiveComponent，这种情况下 prevChild=nextChild，就需要做移动操作，可以复用以前的 DOM 节点。
• REMOVE_NODE，老 component 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，或者老 component 不在新集合里的，也需要执行删除操作。

总结

• React 通过制定的 diff 策略，将 O(n3) 复杂度的问题转换成 O(n) 复杂度的问题；
• React 通过分层求异的策略，对 tree diff 进行算法优化；
• React 通过相同类生成相似树形结构，不同类生成不同树形结构的策略，对 component diff 进行算法优化；
• React 通过设置唯一 key的策略，对 element diff 进行算法优化；
• 建议在开发组件时，保持稳定的 DOM 结构会有助于性能的提升；
• 建议在开发过程中，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。