VUE DIFF算法原理

Vue 的 Diff 算法是虚拟 DOM 实现中的核心部分，它在视图更新时比较新旧虚拟 DOM 树并高效更新实际 DOM。

一、什么是 Diff 算法？

Diff 算法用于在虚拟 DOM 更新时，通过比较新旧两棵虚拟 DOM 树，找出最小差异并将这些变化应用到实际 DOM 上。Vue 采用了一种高效的算法，只对同层级节点进行比较，避免了深度遍历带来的性能开销。

1.1 虚拟 DOM

虚拟 DOM 是对真实 DOM 的抽象表示，它是一个轻量级的 JavaScript 对象。每次数据变化时，Vue 会生成一棵新的虚拟 DOM 树，并与旧的虚拟 DOM 树进行对比。

1.2 Diff 算法的作用

Diff 算法的作用就是通过对比新旧虚拟 DOM 树，计算出需要更新的部分，最终将这些变化应用到真实 DOM 上，从而实现视图的高效更新。

二、核心原理

Vue 的 Diff 算法基于以下两个关键假设：

1. 同层级比较：只比较同一层级的节点，忽略跨层级的比较。
2. 节点类型相同的情况下才进行深度比较：如果节点类型不同，直接替换；如果类型相同，则进一步比较它们的属性和子节点。

2.1 简化的 Diff 流程

1. 先从头开始，比较新旧节点的头部。
2. 如果头部不相同，则从尾部开始，比较新旧节点的尾部。
3. 如果头尾都不相同，则寻找中间的可复用节点，通过 key 来进行快速定位。
4. 最后处理剩下的节点，添加新节点或移除多余节点。

三、Diff 算法的详细过程

1. 比较首尾节点：Vue 从新旧虚拟 DOM 树的头和尾进行双端比较：

   • 如果旧节点和新节点的开头节点相同（可以复用），则移动到下一个节点继续比较。
   • 如果旧节点和新节点的结尾节点相同（可以复用），则移动到上一个节点继续比较。

2. 跨节点比较：如果新旧节点的开头和结尾都不匹配，则检查中间节点是否有可复用的：

   • 通过遍历找到新节点中的 key 与旧节点相同的节点，找到后进行复用，并更新位置。

3. 节点的添加与删除：对于新虚拟 DOM 树中有而旧树中没有的节点，进行插入；旧树中有而新树中没有的节点，进行删除。

3.1 Key 的作用

在上述步骤中，key 的作用非常重要。key 是唯一标识节点的属性，用于标记节点的身份。借助 key，Diff 算法可以快速识别出哪些节点是相同的，从而实现节点的复用和高效更新。

3.2 双端比较策略

双端比较的策略是 Vue Diff 算法的一个重要优化点。通过从头和尾同时进行比较，避免了全量比较，提升了性能。

四、优化策略

1. 只进行同层级比较：跨层级的节点直接不进行对比，从而减少不必要的计算。
2. 使用 Key 提升性能：通过为每个节点添加唯一 key，Vue 可以利用对象的映射快速定位可复用节点。
3. 最短路径匹配：Vue 的 Diff 算法通过最短路径匹配策略，只对真正变化的部分进行操作。

五、Diff 算法的复杂度

在最理想的情况下（所有节点都可以复用且有序），Vue 的 Diff 算法的时间复杂度是 O(n)；而在最坏的情况下，时间复杂度接近 O(n^2)，但得益于关键优化策略，实际应用中很少会出现性能瓶颈。

六、代码实现简析

简化版的 Diff 算法实现如下：

function patch(oldVNode, newVNode) {
  if (oldVNode.tag === newVNode.tag) {
    // 节点类型相同，进行深度比较
    updateAttributes(oldVNode, newVNode);
    updateChildren(oldVNode.children, newVNode.children);
  } else {
    // 节点类型不同，直接替换
    replaceNode(oldVNode, newVNode);
  }
}

function updateChildren(oldChildren, newChildren) {
  let oldStart = 0, newStart = 0;
  let oldEnd = oldChildren.length - 1, newEnd = newChildren.length - 1;

  while (oldStart <= oldEnd && newStart <= newEnd) {
    // 依次进行首尾比较
    if (oldChildren[oldStart].key === newChildren[newStart].key) {
      patch(oldChildren[oldStart], newChildren[newStart]);
      oldStart++;
      newStart++;
    } else if (oldChildren[oldEnd].key === newChildren[newEnd].key) {
      patch(oldChildren[oldEnd], newChildren[newEnd]);
      oldEnd--;
      newEnd--;
    } else {
      // 处理跨节点的情况，利用 key 进行快速匹配
      let oldIndex = findIndexByKey(oldChildren, newChildren[newStart].key);
      if (oldIndex !== -1) {
        patch(oldChildren[oldIndex], newChildren[newStart]);
        moveNode(oldChildren, oldIndex, oldStart);
        oldStart++;
        newStart++;
      } else {
        createNode(newChildren[newStart]);
        newStart++;
      }
    }
  }

  // 处理剩余节点
  if (oldStart <= oldEnd) {
    removeNodes(oldChildren, oldStart, oldEnd);
  }
  if (newStart <= newEnd) {
    addNodes(newChildren, newStart, newEnd);
  }
}

Vue 的 Diff 算法通过同层级比较、双端比较、Key 复用等策略，极大提升了视图更新的性能。