简介

diff算法在React中处于主导地位，是React V-dom和渲染的性能保证，这也是React最有魅力、最吸引人的地方。
React一个很大一个的设计有点就是将diff和V-dom的完美结合，而高效的diff算法可以让用户更加自由的刷新页面，让开发者也能远离原生dom操作，更加开心的撸代码。
但总所周知，普适diff的复杂度对于大量dom对比会出现严重的性能问题，React团队对diff的优化可以让React能够在服务端渲染，到底React的diff做了什么优化呢？本文来简单探讨一下！

React的diff策略

策略一：忽略Web UI中DOM节点跨层级移动；
策略二：拥有相同类型的两个组件产生的DOM结构也是相似的，不同类型的两个组件产生的DOM结构则不近相同
策略三：对于同一层级的一组子节点，通过分配唯一唯一id进行区分（key值）在Web UI的场景下，基于以上三个点，React对tree diff、component diff、element diff进行优化，将普适diff的复杂度降低到一个数量级，保证了整体UI界面的构建性能！

三个优化

tree diff

基于策略一，React的做法是把dom tree分层级，对于两个dom tree只比较同一层次的节点，忽略Dom中节点跨层级移动操作，只对同一个父节点下的所有的子节点进行比较。如果对比发现该父节点不存在则直接删除该节点下所有子节点，不会做进一步比较，这样只需要对dom tree进行一次遍历就完成了两个tree的比较。
==那么对于跨层级的dom操作是怎么进行处理的呢？==下面通过一个图例进行阐述

两个tree进行对比，右边的新tree发现A节点已经没有了，则会直接销毁A以及下面的子节点B、C；在D节点上面发现多了一个A节点，则会重新创建一个新的A节点以及相应的子节点。
具体的操作顺序：create A → create B → creact C → delete A。

优化建议

保证稳定dom结构有利于提升性能，不建议频繁真正的移除或者添加节点

component diff

React应用是基于组件构建的，对于组件的比较优化侧重于以下几点：
1. 同一类型组件遵从tree diff比较v-dom树 2. 不通类型组件，先将该组件归类为dirty component，替换下整个组件下的所有子节点 3. 同一类型组件Virtual Dom没有变化，React允许开发者使用shouldComponentUpdate（）来判断该组件是否进行diff，运用得当可以节省diff计算时间，提升性能

如上图，当组件D → 组件G时，diff判断为不同类型的组件，虽然它们的结构相似甚至一样，diff仍然不会比较二者结构，会直接销毁D及其子节点，然后新建一个G相关的子tree，这显然会影响性能，官方虽然认定这种情况极少出现，但是开发中的这种现象造成的影响是非常大的。

优化建议

对于同一类型组件合理使用shouldComponentUpdate（），应该避免结构相同类型不同的组件

element diff

对于同一层级的element节点，diff提供了以下3种节点操作：
1. INSERT_MARKUP 插入节点：对全新节点执行节点插入操作 2. MOVE_EXISING 移动节点：组件新集合中有组件旧集合中的类型，且element可更新，即组件调用了receiveComponent，这时可以复用之前的dom，执行dom移动操作 3. REMOVE_NODE 移除节点：此时有两种情况：组件新集合中有组件旧集合中的类型，但对应的element不可更新、旧组建不在新集合里面，这两种情况需要执行节点删除操作

key值diff中重要性

一般diff在比较集合[A,B,C,D]和[B，A，D，C]的时候会进行全部对比，即按对应位置逐个比较，发现每个位置对应的元素都有所更新，则把旧集合全部移除，替换成新的集合，如上图，但是这样的操作在React中显然是复杂、低效、影响性能的操作，因为新集合中所有的元素都可以进行复用，无需删除重新创建，耗费性能和内存，只需要移动元素位置即可。 React对这一现象做出了一个高效的策略：允许开发者对同一层级的同组子节点添加唯一key值进行区分。意义就是代码上的一小步，性能上的一大步，甚至是翻天覆地的变化！

==重点来了，React通过key是如何进行element管理的呢？为何如此高效？==

算法改进：
React会先进行新集合遍历，for(name in nextChildren)，通过key值判断两个对比集合中是否存在相同的节点，即if(prevChild === nextChild)，如何为true则进行移动操作，在此之前，需要执行被移动节点在新旧（child._mountIndex）集合中的位置比较，if(child._mountIndex < lastIndex)为true时进行移动，否则不执行该操作，这实际上是一种顺序优化，lastIndex是不断更新的，表示访问过的节点在集合中的最右的位置。若当前访问节点在旧集合中的位置比lastIndex大，即靠右，说明它不会影响其他元素的位置，因此不用添加到差异队列中，不执行移动操作，反之则进行移动操作。

下图示例：

nextIndex = 0，lastIndex = 0，从新集合中获取B，在旧集合中发现相同节点B，旧集合中：B._mountIndex = 1，child._mountIndex < lastIndex ==> false，不执行移动操作，更新lastIndex = Math.max(prevChild._mountIndex, lastIndex), prevChild._mountIndex === B._mountIndex ==> true，更新B在新集合中的位置：prevChild._mountIndex = nextIndex，在新集合中：B._mountIndex = 0，nextIndex++，进行下一个节点判断。
nextIndex = 1，lastIndex = 1，从新集合中获取A，在旧集合中发现相同节点A，旧集合中：A._mountIndex = 0，child._mountIndex < lastIndex ==> true，对A进行移动操作enqueueMove(this, child._mountIndex, toIndex)，toIndex是A要被移动到的位置，更新lastIndex = Math.max(prevChild._mountIndex, lastIndex)，更新A在新集合中的位置prevChild._mountIndex = nextIndex，在新集合中：A._mountIndex = 1，nextIndex++，进行下一个节点判断。
nextIndex = 2，lastIndex = 1，从新集合中获取D，在旧集合中发现相同节点D，旧集合中：D._mountIndex = 3，child._mountIndex < lastIndex ==> false，不执行移动操作，更新lastIndex = Math.max(prevChild._mountIndex, lastIndex), prevChild._mountIndex === D._mountIndex ==> true，更新D在新集合中的位置：prevChild._mountIndex = nextIndex，在新集合中：D._mountIndex = 2，nextIndex++，进行下一个节点判断。
nextIndex = 3，lastIndex = 3，从新集合中获取C，在旧集合中发现相同节点C，旧集合中：C._mountIndex = 2，child._mountIndex < lastIndex ==> true，对C进行移动操作enqueueMove(this, child._mountIndex, toIndex)，toIndex是C要被移动到的位置，更新lastIndex = Math.max(prevChild._mountIndex, lastIndex)，更新C在新集合中的位置prevChild._mountIndex = nextIndex，在新集合中：A._mountIndex = 3，nextIndex++，进行下一个节点判断。
- 由于是最后一个节点，diff操作完成

==那么，除了有可复用节点，新集合当有新插入节点，旧集合有需要删除的节点呢？==
下图示例：

对于这种情况，React则是执行以下步骤：

nextIndex = 0，lastIndex = 0，从新集合中获取B，在旧集合中发现相同节点B，旧集合中：B._mountIndex = 1，child._mountIndex < lastIndex ==> false，不执行移动操作，更新lastIndex = 1，更新B在新集合中的位置，nextIndex++，进行下一个节点判断。
nextIndex = 1，lastIndex = 1，从新集合中获取E，在旧集合中没有发现相同节点E，nextIndex++进入下一个节点判断。
nextIndex = 2，lastIndex = 1，从新集合中获取C，在旧集合中发现相同节点C，旧集合中：C._mountIndex = 2，child._mountIndex < lastIndex ==> false，不对C进行移动操作，更新lastIndex = 2，更新C在新集合的位置，nextIndex++，进行下一个节点判断。
nextIndex = 3，lastIndex = 2，从新集合中获取A，在旧集合中发现相同节点A，旧集合中：A._mountIndex = 0，child._mountIndex < lastIndex ==> true，对A进行移动操作，更新lastIndex = 2，更新A在新集合中的位置，nextIndex++进入下一个节点判断。
当完成新集合所有节点中的差异对比后，对旧集合进行遍历，判读旧集合中是否存在新集合中不存在的节点，此时发现D节点符合判断，执行删除D节点的操作，diff操作完成。

优化后diff的不足

世上没有百分之百完美算法，React的diff也有自己的不足之处，比如新旧集合元素全部可以复用，只是新集合中将旧集合最后一个元素放到了第一个位置，短板就会出现下图示例：

按照上述顺序优化，则旧集合中D的位置是最大的，最少的操作只是将D移动到第一位就可以了，实际上diff操作会移动D之前的三个节点到对应的位置，这种情况会影响渲染的性能。

优化建议

在开发过程中，同层级的节点添加唯一key值可以极大提升性能，尽量减少将最后一个节点移动到列表首部的操作，当节点达到一定的数量以后或者操作过于频繁，在一定程度上会影响React的渲染性能。比如大量节点拖拽排序的问题。

总之，React为我们提供优秀的diff算法，使我们能够在实际开发中happy的撸代码，但也不是说可以“随意”去构建我们的应用，根据diff的特点，在具体场景中取长补短，规避一些算法上面的短板也是有利于提升应用整体的性能。

参考资料：

《深入React技术栈》陈屹 ——3.5章节