怎样深入理解vue中的虚拟DOM和Diff算法

怎样深入理解vue中的虚拟DOM和Diff算法，针对这个问题，这篇文章详细介绍了相对应的分析和解答，希望可以帮助更多想解决这个问题的小伙伴找到更简单易行的方法。

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真实DOM的渲染

在讲虚拟DOM之前，先说一下真实DOM的渲染。

浏览器真实DOM渲染的过程大概分为以下几个部分

构建DOM树。通过HTML parser解析处理HTML标记，将它们构建为DOM树(DOM tree)，当解析器遇到非阻塞资源(图片，css),会继续解析，但是如果遇到script标签(特别是没有async 和 defer属性)，会阻塞渲染并停止html的解析，这就是为啥最好把script标签放在body下面的原因。
构建CSSOM树。与构建DOM类似,浏览器也会将样式规则，构建成CSSOM。浏览器会遍历CSS中的规则集，根据css选择器创建具有父子，兄弟等关系的节点树。
构建Render树。这一步将DOM和CSSOM关联，确定每个 DOM 元素应该应用什么 CSS 规则。将所有相关样式匹配到DOM树中的每个可见节点，并根据CSS级联确定每个节点的计算样式，不可见节点(head,属性包括 display:none的节点)不会生成到Render树中。
布局/回流(Layout/Reflow)。浏览器第一次确定节点的位置以及大小叫布局，如果后续节点位置以及大小发生变化，这一步触发布局调整，也就是回流。
绘制/重绘(Paint/Repaint)。将元素的每个可视部分绘制到屏幕上，包括文本、颜色、边框、阴影和替换的元素（如按钮和图像）。如果文本、颜色、边框、阴影等这些元素发生变化时，会触发重绘(Repaint)。为了确保重绘的速度比初始绘制的速度更快，屏幕上的绘图通常被分解成数层。将内容提升到GPU层(可以通过tranform,filter,will-change,opacity触发)可以提高绘制以及重绘的性能。
合成(Compositing)。这一步将绘制过程中的分层合并，确保它们以正确的顺序绘制到屏幕上显示正确的内容。

为啥需要虚拟DOM

上面这是一次DOM渲染的过程，如果dom更新，那么dom需要重新渲染一次，如果存在下面这种情况


    
        
            This is a container

.... This is a container

const vnode = { tag: 'div', props: { id: 'container', }, children: [{ tag: 'div', props: { class: 'content', }, text: 'This is a container' }] } //对应的真实DOM结构 This is a container

function sameVnode(a, b) { return ( a.key === b.key && a.asyncFactory === b.asyncFactory && ( ( a.tag === b.tag && a.isComment === b.isComment && isDef(a.data) === isDef(b.data) && sameInputType(a, b) //对input节点的处理 ) || ( isTrue(a.isAsyncPlaceholder) && isUndef(b.asyncFactory.error) ) ) ) } //判断两个节点是否是同一种 input 输入类型 function sameInputType(a, b) { if (a.tag !== 'input') return true let i const typeA = isDef(i = a.data) && isDef(i = i.attrs) && i.type const typeB = isDef(i = b.data) && isDef(i = i.attrs) && i.type //input type 相同或者两个type都是text return typeA === typeB || isTextInputType(typeA) && isTextInputType(typeB) }

// 是否是静态节点，key是否一样，是否是克隆节点或者是否设置了once属性 if ( isTrue(vnode.isStatic) && isTrue(oldVnode.isStatic) && vnode.key === oldVnode.key && (isTrue(vnode.isCloned) || isTrue(vnode.isOnce)) ) { vnode.componentInstance = oldVnode.componentInstance; return; }

//判断新节点是否有文本 if (isUndef(vnode.text)) { //如果没有文本，处理子节点的相关代码 .... } else if (oldVnode.text !== vnode.text) { //新节点文本替换旧节点文本 nodeOps.setTextContent(elm, vnode.text) }

//判断新节点是否有文本 if (isUndef(vnode.text)) { //新旧节点都有子节点情况下，如果新旧子节点不相同，那么进行子节点的比较，就是updateChildren方法 if (isDef(oldCh) && isDef(ch)) { if (oldCh !== ch) updateChildren(elm, oldCh, ch, insertedVnodeQueue, removeOnly) } } else if (oldVnode.text !== vnode.text) { //新节点文本替换旧节点文本 nodeOps.setTextContent(elm, vnode.text) }

//只有新节点有子节点 if (isDef(ch)) { //检查重复key if (process.env.NODE_ENV !== 'production') { checkDuplicateKeys(ch) } //清除旧节点文本 if (isDef(oldVnode.text)) nodeOps.setTextContent(elm, '') //添加新节点 addVnodes(elm, null, ch, 0, ch.length - 1, insertedVnodeQueue) } //检查重复key function checkDuplicateKeys(children) { const seenKeys = {} for (let i = 0; i < children.length; i++) { const vnode = children[i] //子节点每一个Key const key = vnode.key if (isDef(key)) { if (seenKeys[key]) { warn( `Duplicate keys detected: '${key}'. This may cause an update error.`, vnode.context ) } else { seenKeys[key] = true } } } }

function patchVnode( oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue, ownerArray, index, removeOnly ) { // 判断vnode与oldVnode是否完全一样 if (oldVnode === vnode) { return } if (isDef(vnode.elm) && isDef(ownerArray)) { // 克隆重用节点 vnode = ownerArray[index] = cloneVNode(vnode) } const elm = vnode.elm = oldVnode.elm if (isTrue(oldVnode.isAsyncPlaceholder)) { if (isDef(vnode.asyncFactory.resolved)) { hydrate(oldVnode.elm, vnode, insertedVnodeQueue) } else { vnode.isAsyncPlaceholder = true } return } // 是否是静态节点，key是否一样，是否是克隆节点或者是否设置了once属性 if (isTrue(vnode.isStatic) && isTrue(oldVnode.isStatic) && vnode.key === oldVnode.key && (isTrue(vnode.isCloned) || isTrue(vnode.isOnce)) ) { vnode.componentInstance = oldVnode.componentInstance return } let i const data = vnode.data if (isDef(data) && isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.prepatch)) { i(oldVnode, vnode) } const oldCh = oldVnode.children const ch = vnode.children if (isDef(data) && isPatchable(vnode)) { //调用update回调以及update钩子 for (i = 0; i < cbs.update.length; ++i) cbs.update[i](oldVnode, vnode) if (isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.update)) i(oldVnode, vnode) } //判断新节点是否有文本 if (isUndef(vnode.text)) { //新旧节点都有子节点情况下，如果新旧子节点不相同，那么进行子节点的比较，就是updateChildren方法 if (isDef(oldCh) && isDef(ch)) { if (oldCh !== ch) updateChildren(elm, oldCh, ch, insertedVnodeQueue, removeOnly) } else if (isDef(ch)) { //只有新节点有子节点 if (process.env.NODE_ENV !== 'production') { //重复Key检测 checkDuplicateKeys(ch) } //清除旧节点文本 if (isDef(oldVnode.text)) nodeOps.setTextContent(elm, '') //添加新节点 addVnodes(elm, null, ch, 0, ch.length - 1, insertedVnodeQueue) } else if (isDef(oldCh)) { //只有旧节点有子节点，删除旧节点 removeVnodes(oldCh, 0, oldCh.length - 1) } else if (isDef(oldVnode.text)) { //新旧节点都无子节点 nodeOps.setTextContent(elm, '') } } else if (oldVnode.text !== vnode.text) { //新节点文本替换旧节点文本 nodeOps.setTextContent(elm, vnode.text) } if (isDef(data)) { if (isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.postpatch)) i(oldVnode, vnode) } }

if (sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) { // 更新子节点 patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx) // 新旧各向后一步 oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx] newStartVnode = newCh[++newStartIdx] }

if (sameVnode(oldEndVnode, newEndVnode)) { //更新子节点 patchVnode(oldEndVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newEndIdx) // 新旧向前 oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx] newEndVnode = newCh[--newEndIdx] }

if (sameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)) { patchVnode(oldStartVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newEndIdx) //将旧子节点数组第一个子节点移动插入到最后 canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldStartVnode.elm, nodeOps.nextSibling(oldEndVnode.elm)) //旧向后 oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx] //新向前 newEndVnode = newCh[--newEndIdx]

if (sameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)) { patchVnode(oldEndVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx) //将旧后移动插入到最前 canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldEndVnode.elm, oldStartVnode.elm) //旧向前 oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx] //新向后 newStartVnode = newCh[++newStartIdx] }

// 对于没有设置key的节点，第一次会通过createKeyToOldIdx建立key与index的映射 {key:index} if (isUndef(oldKeyToIdx)) oldKeyToIdx = createKeyToOldIdx(oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)

//通过新节点的key,找到新节点在旧节点中所在的位置下标,如果没有设置key，会执行遍历操作寻找 idxInOld = isDef(newStartVnode.key) ? oldKeyToIdx[newStartVnode.key] : findIdxInOld(newStartVnode, oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx) //findIdxInOld方法 function findIdxInOld(node, oldCh, start, end) { for (let i = start; i < end; i++) { const c = oldCh[i] //找到相同节点下标 if (isDef(c) && sameVnode(node, c)) return i } }

//如果新节点无法在旧节点中找到自己的位置下标,说明是新元素，执行新增操作 if (isUndef(idxInOld)) { createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx) }

//如果新节点无法在旧节点中找到自己的位置下标,说明是新元素，执行新增操作 if (isUndef(idxInOld)) { // 新增元素 createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx) } else { // 在旧节点中找到了key值一样的节点 vnodeToMove = oldCh[idxInOld] if (sameVnode(vnodeToMove, newStartVnode)) { // 相同子节点更新操作 patchVnode(vnodeToMove, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx) // 更新完将旧节点赋值undefined oldCh[idxInOld] = undefined //将旧节点移动到所有未处理节点之前 canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, vnodeToMove.elm, oldStartVnode.elm) } else { // 如果是相同的key，不同的元素，当做新节点，执行创建操作 createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx) } } //新节点向后 newStartVnode = newCh[++newStartIdx]

//完成对旧节点的遍历，但是新节点还没完成遍历， if (oldStartIdx > oldEndIdx) { refElm = isUndef(newCh[newEndIdx + 1]) ? null : newCh[newEndIdx + 1].elm // 新增节点 addVnodes(parentElm, refElm, newCh, newStartIdx, newEndIdx, insertedVnodeQueue) } else if (newStartIdx > newEndIdx) { // 发现多余的旧节点，执行删除操作 removeVnodes(oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx) }

function updateChildren(parentElm, oldCh, newCh, insertedVnodeQueue, removeOnly) { let oldStartIdx = 0 let newStartIdx = 0 let oldEndIdx = oldCh.length - 1 let oldStartVnode = oldCh[0] //旧前 let oldEndVnode = oldCh[oldEndIdx] //旧后 let newEndIdx = newCh.length - 1 let newStartVnode = newCh[0] //新前 let newEndVnode = newCh[newEndIdx] //新后 let oldKeyToIdx, idxInOld, vnodeToMove, refElm // removeOnly is a special flag used only by // to ensure removed elements stay in correct relative positions // during leaving transitions const canMove = !removeOnly if (process.env.NODE_ENV !== 'production') { checkDuplicateKeys(newCh) } //双端比较遍历 while (oldStartIdx <= oldEndIdx && newStartIdx <= newEndIdx) { if (isUndef(oldStartVnode)) { //旧前向后移动 oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx] // Vnode has been moved left } else if (isUndef(oldEndVnode)) { // 旧后向前移动 oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx] } else if (sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) { //新前与旧前 //更新子节点 patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx) // 新旧各向后一步 oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx] newStartVnode = newCh[++newStartIdx] } else if (sameVnode(oldEndVnode, newEndVnode)) { //新后与旧后 //更新子节点 patchVnode(oldEndVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newEndIdx) //新旧各向前一步 oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx] newEndVnode = newCh[--newEndIdx] } else if (sameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)) { // 新后与旧前 //更新子节点 patchVnode(oldStartVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newEndIdx) //将旧前移动插入到最后 canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldStartVnode.elm, nodeOps.nextSibling(oldEndVnode.elm)) //新向前，旧向后 oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx] newEndVnode = newCh[--newEndIdx] } else if (sameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)) { // 新前与旧后 patchVnode(oldEndVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx) //将旧后移动插入到最前 canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldEndVnode.elm, oldStartVnode.elm) //新向后，旧向前 oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx] newStartVnode = newCh[++newStartIdx] } else { // 对于没有设置key的节点，第一次会通过createKeyToOldIdx建立key与index的映射 {key:index} if (isUndef(oldKeyToIdx)) oldKeyToIdx = createKeyToOldIdx(oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx) //通过新节点的key,找到新节点在旧节点中所在的位置下标,如果没有设置key，会执行遍历操作寻找 idxInOld = isDef(newStartVnode.key) ? oldKeyToIdx[newStartVnode.key] : findIdxInOld(newStartVnode, oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx) //如果新节点无法在旧节点中找到自己的位置下标,说明是新元素，执行新增操作 if (isUndef(idxInOld)) { // 新增元素 createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx) } else { // 在旧节点中找到了key值一样的节点 vnodeToMove = oldCh[idxInOld] if (sameVnode(vnodeToMove, newStartVnode)) { // 相同子节点更新操作 patchVnode(vnodeToMove, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx) // 更新完将旧节点赋值undefined oldCh[idxInOld] = undefined //将旧节点移动到所有未处理节点之前 canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, vnodeToMove.elm, oldStartVnode.elm) } else { // 如果是相同的key，不同的元素，当做新节点，执行创建操作 createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx) } } //新节点向后一步 newStartVnode = newCh[++newStartIdx] } } //完成对旧节点的遍历，但是新节点还没完成遍历， if (oldStartIdx > oldEndIdx) { refElm = isUndef(newCh[newEndIdx + 1]) ? null : newCh[newEndIdx + 1].elm // 新增节点 addVnodes(parentElm, refElm, newCh, newStartIdx, newEndIdx, insertedVnodeQueue) } else if (newStartIdx > newEndIdx) { // 发现多余的旧节点，执行删除操作 removeVnodes(oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx) } }

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