Vue 虚拟DOM 和 Diff 算法

青峰10
3,014 阅读16分钟

Vue虚拟DOM与diff算法.png 本文章主要的目的就是让大家：真正的、彻底的弄懂 虚拟DOM 和 diff算法，那么何为真正、彻底的弄懂呢？就是我们自己要把它们的底层动手敲出来！从 虚拟DOM如何被渲染函数（h函数）产生（手写h函数），到 diff算法原理（手写diff算法）、最后 虚拟DOM如何通过diff变为真正的DOM的（事实上，虚拟DOM变回真正的DOM，是涵盖在diff算法里面的），为了方便大家去理解，可能文章涉及的点比较多，内容比较长，希望大家耐心细品，最后希望各位大佬点一个赞！！！。
好了，废话不多说，正式进入文章主题，让你真正的、彻底掌握 虚拟DOM 和 diff算法。下面，我们一步步来实现虚拟DOM和diff算法。

简单介绍一下 虚拟DOM 和 diff算法

先用一个简单的例子来说一下 虚拟DOM 和 diff算法：比如有一个户型图，现在我们需要对这个户型图进行下面的改造，

image.png 其实，这个就是相当于一个进行找茬的游戏，让我们找出与原来的不同之处。下面，我已经将不同之处圈了出来，

image.png 现在，我们已经知道了要进行哪些改造了，但是，我们该如何进行改造呢？最笨的方法就是全部拆了再重新建一次，但是，在我们实际中肯定不会进行拆除再新建，这样效率太低了，而且代价太昂贵。确实是完成了改造，但是，这不是一个最小量的更新，所以我们想要的是 diff，

image.png 那么diff是什么呢？其实，diff 在我们计算机中就是代表着最小量更新的一个算法，会进行精细化对比，以最小量去更新。这样你就会发现，它的代价比较小，也不会昂贵，也会比较优化，所以对应在我们 Vue底层中是非常关键的。
好了，现在回归到我们的Vue中，上面的户型图中就相当于vue中的 DOM节点，我们需要对这些节点进行改造（增删调），然后以最小量去更新DOM，这样就会避免我们性能上面的开销。

// 原先DOM
<div class="box">
        <h2>标题</h2>
        <ul>
            <li>1</li>
            <li>2</li>
            <li>3</li>
        </ul>
    </div>

// 修改后的DOM
<div class="box">
        <h2>标题</h2>
        <span>青峰</span>
        <ul>
            <li>1</li>
            <li>2</li>
            <li>3</li>
            <li>4</li>
        </ul>
    </div>

在这里，我们就可以利用 diff算法进行精细化对比，实现最小量更新。 上面我们了解了什么是diff，下面再来简单了解一下什么是虚拟DOM，

<div class="box">
        <h2>标题</h2>
        <ul>
            <li>1</li>
            <li>2</li>
            <li>3</li>
        </ul>
    </div>

{
    sel: "div",
    elm: undefined, // 表示虚拟节点还没有上树
    key: undefined, // 唯一标识
    data: {
        class: { "box" : true}
    },
    children: [
        {
            sel: "h2",
            data: {},
            text: "标题"
        },
        {
            sel: "ul",
            data: {},
            children: [
                { sel: li, data: {}, text: "1"},
                { sel: li, data: {}, text: "2"},
                { sel: li, data: {}, text: "3"}
            ]
        }
    ]
}

通过观察可以发现，虚拟DOM 是一个 JavsScript对象，里面包含 sel选择器，data数据，text文本内容，children子标签等等，一层嵌套一层。这样就表达了一个 虚拟DOM结构，处理 虚拟DOM 的方式总比处理 真实的DOM 要简单并且高效，所以 diff算法 是发生在 虚拟DOM 上的。
注意：diff算法 是发生在 虚拟DOM 上的。

为什么需要 Virtual DOM（虚拟DOM）

  • 首先，我们都知道，在前端性能优化的一个秘诀就是尽可能的减少DOM的操作，不仅仅是DOM相对较慢，更是因为变动DOM会造成浏览器的回流和重绘，这些都会降低性能，因此，我们需要虚拟DOM，在patch（比较新旧虚拟DOM更新去更新视图）过程中尽可能的一次性将差异更新到DOM中，这样就保证了DOM不会出现了性能很差的情况。
  • 其次，使用 虚拟DOM 改变了当前的状态不需要立即去更新DOM，而是对更新的内容进行更新，对于没有改变的内容不做任何处理，通过前后两次差异进行比较。
  • 最后，也是Virtual DOM 最初的目的，就是更好的跨平台，比如node.js就没有DOM，如果想实现 SSR（服务端渲染），那么一个方式就是借助Virtual DOM，因为 Virtual DOM本身是 JavaScript对象。

h函数（创建虚拟DOM）

作用：h函数 主要用来产生 虚拟节点（vnode）
第一个参数：标签名字、组件的选项对象、函数
第二个参数：标签对应的属性 （可选）
第三个参数：子级虚拟节点，字符串或者是数组形式

 h('a',{ props: {href: 'http://www.baidu.com'}, '百度'})

上面的h函数对应的虚拟节点为：

{ sel: 'a', data: { props: {href: 'http://www.baidu.com'}}, text: "百度"}

真正的DOM节点为：

<a href = "http://www.baidu.com">百度</a>

我们还可以嵌套的使用h函数，比如：

h('ul', {}, [
    h('li', {}, '1'),
    h('li', {}, '2'),
    h('li', {}, '3'),
])

嵌套使用h函数，就会生成一个虚拟DOM树。

{
            sel: "ul",
            elm: undefined,
            key: undefined,
            data: {},
            children: [
                { sel: li, elm: undefined, key: undefined, data: {}, text: "1"},
                { sel: li, elm: undefined, key: undefined, data: {}, text: "2"},
                { sel: li, elm: undefined, key: undefined, data: {}, text: "3"}
            ]
        }

好了，上面我们已经知道了h函数是怎么使用的了，下面我们手写一个阉割版的h函数。

手写 h函数

我们手写的这个函数只考虑三种情况（带三个参数），分别如下：

情况①：h('div', {}, '文字')
情况②：h('div', {}, [])
情况③：h('div', {}, h())

在手写h函数之前，我们需要声明一个函数，用来创建虚拟节点

// vnode.js 返回虚拟节点
export default function(sel, data, children, text, elm) {
    // sel 选择器 、data 属性、children 子节点、text 文本内容、elm 虚拟节点绑定的真实 DOM 节点
    const key = data.key
    return {
        sel,
        data,
        children,
        text,
        elm,
        key
    }
}

声明好vnode函数之后，我们正式来手写h函数，思路如下：

  1. 判断第三个参数是否是字符串或者是数字。如果是字符串或数字，直接返回 vnode
  2. 判断第三个参数是否是一个数组。声明一个数组，用来存储子节点，需要遍历数组，这里需要判断每一项是否是一个对象（因为 vnode 返回一个对象并且一定会有sel属性）但是不需要执行每一项，因为在数组里面已经执行了h函数。其实，并不是函数递归进行调用（自己调自己），而是一层一层的嵌套
  3. 判断都三个参数是否是一个对象。直接将这个对象赋值给 children，并会返回 vnode
// h.js h函数
import vnode from "./vnode";
// 情况①：h('div', {}, '文字')
// 情况②：h('div', {}, [])
// 情况③：h('div', {}, h())
export default function (sel, data, c) {
    // 判断是否传入三个参数
    if (arguments.length !== 3) 
        throw Error('传入的参数必须是三个参数') 
    // 判断c的类型 
    if (typeof c === 'string' || typeof c === 'number') {
        // 情况①
        return vnode(sel, data, undefined, c, undefined)
    } else if(Array.isArray(c)) {
        // 情况②
        // 遍历
        let children = []
        for(let i = 0; i < c.length; i++) {
            // 子元素必须是h函数
            if (!(typeof c[i] === 'object' && c[i].hasOwnProperty('sel')))
                throw Error('数组中有一项不是h函数')
            // 收集子节点 不需要执行 因为数组里面已经执行h函数来
            children.push(c[i])
        }
        return vnode(sel, data, children, undefined, undefined)
    } else if (typeof c === 'object' && c.hasOwnProperty('sel')) {
        // 直接将子节点放到children中
        let children = [c]
        return vnode(sel, data, children, undefined, undefined)
    } else {
        throw Error('传入的参数格式不对')
    }
}

通过上面的代码，我们已经实现了一个简单 h函数 的基本功能。

感受 diff 算法

在讲解 diff算法 之前，我们先来感受一下 diff算法 的强大之处。先利用 snabbdom 简单来举一个例子。

import {
    init,
    classModule,
    propsModule,
    styleModule,
    eventListenersModule,
    h,
} from "snabbdom";
//创建出patch函数
const patch = init([
    classModule, 
    propsModule, 
    styleModule, 
    eventListenersModule, 
]);
//让虚拟节点上树
const container = document.getElementById("container");
const btn = document.getElementById("btn");
//创建虚拟节点
const myVnode1 = h('ul', {}, [
    h('li', {}, 'A'),
    h('li', {}, 'B'),
    h('li', {}, 'C'),
    h('li', {}, 'D')
])
patch(container, myVnode1)
const myVnode2 = h('ul', {}, [
    h('li', {}, 'A'),
    h('li', {}, 'B'),
    h('li', {}, 'C'),
    h('li', {}, 'D'),
    h('li', {}, 'E'),
])
btn.addEventListener('click', () => {
    // 上树
    patch(myVnode1,myVnode2)
})

image.png
当我们点接改变DOM的时候，发现会新增一个 li标签 内容为 E，单单的点击事件，我们很难看出，是将 旧的虚拟DOM 全部替换掉 新的虚拟DOM，然后再渲染成 真实DOM，还是直接在 旧的虚拟DOM 上直接在后面添加一个节点，所以，在这里我们可以巧妙的打开测试工具，直接将标签内容进行修改，如果点击之后是全部拆除，那么标签的内容就会发生改变，若内容没有发生改变，则是将最后添加的。

image.png 点击改变 DOM 结构：

image.png
果然，之前修改的内容没有发生变化，这一点，就可以验证了是进行了 diff算法精细化的比较，以最小量进行更新。 那么问题就来了，如果我在前面添加一个节点呢？是不是也是像在最后添加一样，直接在前面添加一个节点。我们不妨也来试一试看看效果：

...
const container = document.getElementById("container");
const btn = document.getElementById("btn");
//创建虚拟节点
const myVnode1 = h('ul', {}, [
    h('li', {}, 'A'),
    h('li', {}, 'B'),
    h('li', {}, 'C'),
    h('li', {}, 'D')
])
patch(container, myVnode1)
const myVnode2 = h('ul', {}, [
    h('li', {}, 'E'),  // 将E移至前面
    h('li', {}, 'A'),
    h('li', {}, 'B'),
    h('li', {}, 'C'),
    h('li', {}, 'D'),
])
btn.addEventListener('click', () => {
    // 上树
    patch(myVnode1,myVnode2)
})

image.png 点击改变 DOM 结构

image.png 哦豁！！跟我们想的不一样，你会发现，里面的文本内容全部发生了变化，也就是说将之前的 DOM 全部拆除，然后将新的重新上树。这时候，你是不是在怀疑其实 diff算法 没有那么强大，但是你这样想就大错特错了，回想一下在学习 Vue 的过程中，在遍历DOM节点 的时候，是不是特别的强调要写上key唯一标识符，此时，key在这里就发挥了它的作用。 我们带上key再来看一下效果：

...
const myVnode1 = h('ul', {}, [
    h('li', { key: "A" }, 'A'),
    h('li', { key: "B" }, 'B'),
    h('li', { key: "C" }, 'C'),
    h('li', { key: "D" }, 'D')
])
patch(container, myVnode1)
const myVnode2 = h('ul', {}, [
    h('li', { key: "E" }, 'E'),
    h('li', { key: "A" }, 'A'),
    h('li', { key: "B" }, 'B'),
    h('li', { key: "C" }, 'C'),
    h('li', { key: "D" }, 'D'),
])
...

image.png 点击改变 DOM 结构

image.png 看到上面的结果，此时此刻，你是不是恍然大悟了，顿时知道了key在循环当中有什么作用了吧。我们可以推出的结论一就是： key是当前节点的唯一标识，告诉 diff算法，在更改前后它们是同一个 DOM节点。

当我们修改父节点，此时新旧虚拟DOM的父节点不是同一个节点，继续来观察一下 diff算法是如何分析的

const myVnode1 = h('ul', {}, [
    h('li', { key: "A" }, 'A'),
    h('li', { key: "B" }, 'B'),
    h('li', { key: "C" }, 'C'),
    h('li', { key: "D" }, 'D')
])
patch(container, myVnode1)
const myVnode2 = h('ol', {}, [
    h('li', { key: "A" }, 'A'),
    h('li', { key: "B" }, 'B'),
    h('li', { key: "C" }, 'C'),
    h('li', { key: "D" }, 'D'),
])

image.png 点接改变 DOM结构 image.png 你会发现，这里将旧节点进行了全部的拆除，然后重新将新节点上树。我们可以推出的结论二就是：
只有是同一个虚拟节点，diff算法 才进行精细化比较，否则就是暴力删除旧的、插入新的。判断同一个虚拟节点的依据：选择器（sel）相同且key相同。

那么如果是同一个虚拟节点，但是子节点里面不是同一层在比较的呢？

const myVnode1 = h('div', {}, [
    h('li', { key: "A" }, 'A'),
    h('li', { key: "B" }, 'B'),
    h('li', { key: "C" }, 'C'),
    h('li', { key: "D" }, 'D')
])
patch(container, myVnode1)
const myVnode2 = h('div', {}, h('section', {},
    [
        h('li', { key: "A" }, 'A'),
        h('li', { key: "B" }, 'B'),
        h('li', { key: "C" }, 'C'),
        h('li', { key: "D" }, 'D'),
    ]
))

image.png 点击改变DOM结构

image.png 你会发现，此时DOM结构同多了一层 section标签 包裹着，然后，文本的内容也发生了变化，所以我们可以推出结论三：
diff算法 只进行同层比较，不会进行跨层比较。即使是同一片虚拟节点，但是跨层了，不进行精细化比较，而是暴力删除旧的、然后插入新的。

综上，我们得出diff算法的三个结论：

  1. key 是当前节点的唯一标识，告诉 diff算法，在更改前后它们是同一个 DOM节点。
  2. 只有是同一个虚拟节点，diff算法 才进行精细化比较，否则就是暴力删除旧的、插入新的。判断同一个虚拟节点的依据：选择器（sel）相同 且 key相同。
  3. diff算法 只进行同层比较，不会进行跨层比较。即使是同一片虚拟节点，但是跨层了，不进行精细化比较，而是暴力删除旧的、然后插入新的。 看到这里，相信你已经对 diff算法 已经有了很大的收获了。

patch 函数

patch函数 的主要作用就是：判断是否是同一个节点类型，是就在进行精细化对比，不是就进行暴力删除，插入新的。
我们在可以简单的画出patch函数现在的主要流程图如下： image.png

// patch.js    patch函数
import vnode from "./vnode";
import sameVnode from "./sameVnode";
import createElement from "./createElement";
export default function (oldVnode, newVnode) {
    // 判断oldVnode是否是虚拟节点
    if (oldVnode.sel == '' || oldVnode.sel == undefined) {
        // console.log('不是虚拟节点');
        // 创建虚拟DOM
        oldVnode = emptyNodeAt(oldVnode)
    }
    // 判断是否是同一个节点
    if (sameNode(oldVnode, newVnode)) {
        console.log('是同一个节点');
    } else {
        // 暴力删除旧节点，插入新的节点
        // 传入两个参数，创建的节点 插入到指定标杆的位置
        createElement(newVnode, oldVnode.elm)
    }
}
// 创建虚拟DOM
function emptyNodeAt (elm) {
    return vnode(elm.tagName.toLowerCase(), {}, [], undefined, elm)
}

在进行上DOM上树之前，我们需要了解一下DOM中的insertBefore（）方法、appendChild（）方法，因为，只有你真正的知道它们两者的用法，才会让你在下面手写上树的时候更加的清晰。

appendChild（）方法

appendChild() 方法：可以向节点的子节点列表的末尾添加新的子节点。比如：appendChild（newchild）。
注意： appendChild（）方法是在父节点中的子节点的末尾添加新的节点。（相对于父节点来说）。

<body>
    <div class="box">
        <span>青峰</span>
        <ul>
            <li>1</li>
            <li>2</li>
        </ul>
    </div>
    <script>
        const box = document.querySelector('.box')
        const appendDom = document.createElement('div')
        appendDom.style.backgroundColor = 'blue'
        appendDom.style.height = 100 + 'px'
        appendDom.style.width = 100 + 'px'
        // 在box里面的末尾追加一个div
        box.appendChild(appendDom)
    </script>
</body>

image.png 你会发现，创建的div是嵌套在box里面的，div 属于 box 的子节点，box 是 div 的子节点。

insertBefore（）方法

insertBefore() 方法：可在已有的字节点前中插入一个新的子节点。比如：insertBefore(newchild,rechild)。
注意： insertBefore（）方法是在已有的节点前添加新的节点。（相对于子节点来说的）。

<body>
    <div class="box">
        <span>青峰</span>
        <ul>
            <li>1</li>
            <li>2</li>
        </ul>
    </div>
    <script>
        const box = document.querySelector('.box')
        const insertDom = document.createElement('p')
        insertDom.innerText = '我是insertDOM'
        // 在body中 box前面添加新的节点
        box.parentNode.insertBefore(insertDom, box)
    </script>
</body>

image.png 我们发现，box 和 div 是同一层的，属于兄弟节点。

处理不同节点

sameVnode 函数

作用：比较两个节点是否是同一个节点

// sameVnode.js
export default function sameVnode(oldVnode, newVnode) {
    return (oldVnode.data ? oldVnode.data.key : undefined) === (newVnode.data ? newVnode.data.key : undefined) && oldVnode.sel == newVnode.sel
}

手写第一次上树

理解了上面的 appendChild（）方法、insertBefore（）方法之后，我们正式开始让 真实DOM 上树，渲染页面。

// patch.js    patch函数
import vnode from "./vnode";
import sameVnode from "./sameVnode";
import createElement from "./createElement";
export default function (oldVnode, newVnode) {
    // 判断oldVnode是否是虚拟节点
    if (oldVnode.sel == '' || oldVnode.sel == undefined) {
        // console.log('不是虚拟节点');
        // 创建虚拟DOM
        oldVnode = emptyNodeAt(oldVnode)
    }
    // 判断是否是同一个节点
    if (sameNode(oldVnode, newVnode)) {
        console.log('是同一个节点');
    } else {
        // 暴力删除旧节点，插入新的节点
        // 传入两个参数，创建的节点 插入到指定标杆的位置
        createElement(newVnode, oldVnode.elm)
    }
}
// 创建虚拟DOM
function emptyNodeAt (elm) {
    return vnode(elm.tagName.toLowerCase(), {}, [], undefined, elm)
}

上面我们已经明确的知道，patch的作用就是判断是否是同一个节点，所以，我们需要声明一个createElement函数，用来创建真实DOM。

createElement 函数

createElement主要用来 创建子节点的真实DOM。

// createElement.js
export default function createElement(vnode,pivot) {
    // 创建上树的节点
    let domNode = document.createElement(vnode.sel)
    // 判断有文本内容还是子节点
    if (vnode.text != '' && (vnode.children == undefined || vnode.children.length == 0)) {
        // 文本内容 直接赋值
        domNode.innerText = vnode.text
        // 上树 往body上添加节点
        // insertBefore() 方法：可在已有的字节点前中插入一个新的子节点。相对于子节点来说的
        pivot.parentNode.insertBefore(domNode, pivot)
    } else if (Array.isArray(vnode.children) && vnode.children.length > 0) {
        // 有子节点
    }
}

// index.js
import patch from "./mysnabbdom/patch";
import h from './mysnabbdom/h'
const container = document.getElementById("container");
//创建虚拟节点
const myVnode1 = h('h1', {}, '文字')
patch(container, myVnode1)

image.png
我们已经将创建的真实DOM成功的渲染到页面上去了，但是这只是实现了最简单的一种情况，那就是 h函数 第三个参数是字符串的情况，所以，当第三个参数是一个数组的时候，是无法进行上树的，下面我们需要将 createElement函数 再进一步的优化，实现递归上树。

递归创建子节点

我们发现，在第一次上树的时候，createElement函数 有两个参数，分别是：newVnode （新的虚拟DOM），标杆（用来上树插入到某个节点的位置），在createElement内部 我们是使用 insertBefore（）方法 进行上树的，使用这个方法我们需要知道已有的节点是哪一个，当然，当有 text（第三个参数是字符串或数字）的时候，我们是可以找到要插入的位置的，但是当有 children（子节点）的时候，我们是无法确定标杆的位置的，所以，我们要将上树的工作放到 patch函数 中，即 createElement函数 就只负责创建节点。

// index.js
import patch from "./mysnabbdom/patch";
import h from './mysnabbdom/h'
const container = document.getElementById("container");
//创建虚拟节点
const myVnode1 = h('ul', {}, [
    h('li', {}, 'A'),
    h('li', {}, 'B'),
    h('li', {}, 'C'),
    h('li', {}, 'D')
])
patch(container, myVnode1)

// patch.js
import vnode from "./vnode";
import sameVnode from "./sameVnode";
import createElement from "./createElement";
export default function (oldVnode, newVnode) {
    // 判断oldVnode是否是虚拟节点
    if (oldVnode.sel == '' || oldVnode.sel == undefined) {
        // console.log('不是虚拟节点');
        // 创建虚拟DOM
        oldVnode = emptyNodeAt(oldVnode)
    }
    // 判断是否是同一个节点
    if (sameNode(oldVnode, newVnode)) {
        console.log('是同一个节点');
    } else {
        // 暴力删除旧节点，插入新的节点
        // 传入参数为创建的虚拟DOM节点  返回以一个真实DOM
        let newVnodeElm = createElement(newVnode)
        console.log(newVnodeElm);
        // oldVnode.elm.parentNode 为body 在body中 在旧节点的前面添加新的节点
        if (oldVnode.elm.parentNode && oldVnode.elm) {
            oldVnode.elm.parentNode.insertBefore(newVnodeElm, oldVnode.elm)
        }
        // 删除老节点
        oldVnode.elm.parentNode.removeChild(oldVnode.elm)
    }
}
// 创建虚拟DOM
function emptyNodeAt (elm) {
    return vnode(elm.tagName.toLowerCase(), {}, [], undefined, elm)
}

完善 createElement 函数

//  createElement.js只负责创建真正节点 
export default function createElement(vnode) {
    // 创建上树的节点
    let domNode = document.createElement(vnode.sel)
    // 判断有文本内容还是子节点
    if (vnode.text != '' && (vnode.children == undefined || vnode.children.length == 0)) {
        // 文本内容 直接赋值
        domNode.innerText = vnode.text
        // 上树 往body上添加节点
        // insertBefore() 方法：可在已有的字节点前中插入一个新的子节点。相对于子节点来说的
    } else if (Array.isArray(vnode.children) && vnode.children.length > 0) {
        // 有子节点
        for(let i = 0; i < vnode.children.length; i++) {
            // console.log(vnode.children[i]);
            let ch = vnode.children[i]
            // 进行递归 一旦调用createElement意味着 创建了DOM 并且elm属性指向了创建好的DOM
            let chDom = createElement(ch)
            // 添加节点 使用appendChild 因为遍历下一个之前 上一个真实DOM(这里的domVnode)已经生成了 所以可以使用appendChild
            domNode.appendChild(chDom)
        }
    }
    vnode.elm = domNode
    return vnode.elm
}

经过上面的分析，我们已经完成了对createElem函数的完善，可能你对这个递归有点不了解，那么大概捋一下进行的过程：

  • 首先，一开始的这个 新的虚拟DOM的sel 属性为 ul，创建的真实DOM节点为 ul，执行 createElement函数 发现，新的虚拟DOM里面有children属性，children 属性里面又包含 h函数。
  • 其次，进入到for循环中，拿到 children 中的第一项，然后再次 调用crateElement函数 创建真实DOM，上面第一次调用createElement的时候已经创建了ul，执行完第一项返回创建的虚拟DOM，然后使用 appendChild方法（）追加到 ul中，依次类推，执行后面的数组项。
  • 最后，将创建好的 所有真实DOM 返回出去，在 patch函数 中上树。 执行上面的代码，测试结果如下： image.png 完美！我们成功的将递归子节点完成了，无论嵌套多少层，我们都可以通过递归将子节点渲染到页面上。

前面，我们实现了不是同一个节点的时候，进行删除旧节点和插入新节点的操作，下面，我们来实现是相同节点时的相关操作，这也是文章中最重要的部分，diff算法 就包含在其中！！！

处理相同节点

上面的 patch函数 流程图中，我们已经处理了不同节点的时候，进行暴力删除旧的节点，然后插入新的节点，现在我们进行处理相同节点的时候，进行精细化的比较，继续完善 patch函数 的主流程图：

未命名文件 (6).png 看到上面的流程图，你可能会有点疑惑，为什么不在 newVnode 是否有 Text属性 中继续判断 oldVnode 是否有 children 属性而是直接判断两者之间的 Text 是否相同，这里需要提及一个知识点，当我们进行 DOM操作的时候，文本内容替换DOM的时候，会自动将DOM结构全部销毁掉，innerText改变了，DOM结构也会随之被销毁，所以这里可以不用判断 oldVnode 是否存在 children 属性，如果插入DOM节点，此时的Text内容并不会被销毁掉，所以我们需要手动的删除。这也是为什么在流程图后面，我们添加 newVnode 的children 的时候需要将 oldVnode 的 Text 手动删除，而将 newVnode 的 Text 直接赋值给oldVnode.elm.innerText 的原因。
知道上面流程图是如何工作了，我们继续来书写patch函数中是同一个节点的代码。

// patch.js
import vnode from "./vnode";
import sameVnode from "./sameVnode";
import createElement from "./createElement";
export default function (oldVnode, newVnode) {
    // 判断oldVnode是否是虚拟节点
    if (oldVnode.sel == '' || oldVnode.sel == undefined) {
        // console.log('不是虚拟节点');
        // 创建虚拟DOM
        oldVnode = emptyNodeAt(oldVnode)
    }
    // 判断是否是同一个节点
    if (sameNode(oldVnode, newVnode)) {
        console.log('是同一个节点');
        // 是否是同一个对象
        if (oldVnode === newVnode) return
        // newVnode是否有text
        if (newVnode.text && (newVnode.children == undefined || newVnode.children.length == 0)) {
            // 判断newVnode和oldVnode的text是否相同
            if (!(newVnode.text === oldVnode.text)) {
                // 直接将text赋值给oldVnode.elm.innerText 这里会自动销毁oldVnode的cjildred的DOM结构
                oldVnode.elm.innerText = newVnode.text
            }
            // 意味着newVnode有children
        } else {
            // oldVnode是否有children属性
            if (oldVnode.children != undefined && oldVnode.children.length > 0) {
                // oldVnode有children属性
            } else {
                // oldVnode没有children属性
                // 手动删除 oldVnode的text
                oldVnode.elm.innerText = ''
                // 遍历
                for (let i = 0; i < newVnode.children.length; i++) {
                    let dom = createElement(newVnode.children[i])
                    // 追加到oldvnode.elm中
                    oldVnode.elm.appendChild(dom)
                }
            }
        }
    } else {
        // 暴力删除旧节点，插入新的节点
        // 传入参数为创建的虚拟DOM节点  返回以一个真实DOM
        let newVnodeElm = createElement(newVnode)
        console.log(newVnodeElm);
        // oldVnode.elm.parentNode 为body 在body中 在旧节点的前面添加新的节点
        if (oldVnode.elm.parentNode && oldVnode.elm) {
            oldVnode.elm.parentNode.insertBefore(newVnodeElm, oldVnode.elm)
        }
        // 删除老节点
        oldVnode.elm.parentNode.removeChild(oldVnode.elm)
    }
}
// 创建虚拟DOM
function emptyNodeAt(elm) {
    return vnode(elm.tagName.toLowerCase(), {}, [], undefined, elm)
}

....
//创建虚拟节点
const myVnode1 = h('ul', {}, 'oldVnode有text')

patch(container, myVnode1)
const myVnode2 = h('ul', {}, [
    h('li', {}, 'A'),
    h('li', {}, 'B'),
    h('li', {}, 'C'),
    h('li', {}, 'D')
])
btn.addEventListener('click', () => {
    patch(myVnode1, myVnode2)
})

oldVnode 有 tex属性 和 newVnode 有 children属性 的效果如下：

image.png

image.png

...
//创建虚拟节点
const myVnode1 = h('ul', {}, [
    h('li', {}, 'A'),
    h('li', {}, 'B'),
    h('li', {}, 'C'),
    h('li', {}, 'D')
])

patch(container, myVnode1)
const myVnode2 = h('ul', {}, 'newVnode 有text')
btn.addEventListener('click', () => {
    patch(myVnode1, myVnode2)
})

oldVode 有children属性 和 newVnode 有 text属性 的效果如下：

image.png

image.png
完美！现在我们就只差最后diff算了。

patchVnode 函数

在patch函数中，我们需要将同同一节点的比较分成一个单独的模块patchVnode函数，方便我们在diff算法中进行递归运算。

patchVnode函数的主要作用就是：

  • 判断newVnode和oldVnode是否指向同一个对象，如果是，那么直接return

  • 如果他们都有text并且不相等 或者 oldVnode有子节点而newVnode没有，那么将oldVnode.elm的文本节点设置为newVnode的文本节点。

  • 如果oldVnode没有子节点而newVnode有，则将newVnode的子节点真实化之后添加到oldVnode.elm后面，然后删除 oldVnode.elm 的 text

  • 如果两者都有子节点，则执行updateChildren函数比较子节点，这一步很重要

// patchVnode.js
export default function patchVnode(oldVnode, newVnode) {
    // 是否是同一个对象
    if (oldVnode === newVnode) return
    // newVnode是否有text
    if (newVnode.text && (newVnode.children == undefined || newVnode.children.length == 0)) {
        // 判断newVnode和oldVnode的text是否相同
        if (!(newVnode.text === oldVnode.text)) {
            // 直接将text赋值给oldVnode.elm.innerText 这里会自动销毁oldVnode的cjildred的DOM结构
            oldVnode.elm.innerText = newVnode.text
        }
        //说明 newVnode有 children
    } else {
        // oldVnode是否有children属性
        if (oldVnode.children != undefined && oldVnode.children.length > 0) {
            // oldVnode有children属性
        } else {
            // oldVnode没有children属性
            // 手动删除 oldVnode的text
            oldVnode.elm.innerText = ''
            // 遍历
            for (let i = 0; i < newVnode.children.length; i++) {
                let dom = createElement(newVnode.children[i])
                // 追加到oldvnode.elm中
                oldVnode.elm.appendChild(dom)
            }
        }
    }
}

diff算法

精细化比较：diff算法 四种优化策略这里使用双指针的形式进行diff算法的比较，分别是旧前、旧后、新前、新后指针，（前指针往下移动，后指针往上移动）

四种优化策略：（命中：key 和 sel 都要相同）

  • ①、新前与旧前

  • ②、新后与旧后

  • ③、新后与旧前

  • ④、新前与旧后 注意： 当只有第一种不命中的时候才会采取第二种，依次类推，如果四种都不命中，则需要通过循环来查找。 命中指针才会移动，否则不移动。

    ①、新前与旧前

1.gif 如果就旧节点先循环完毕，说明需要新节点中有需要插入的节点。

②、新后与旧后

2.gif

如果新节点先循环完毕，旧节点还有剩余节点，说明旧节点中有需要删除的节点。

多删除情况： 3.gif 当只有情况①命中，剩下三种都没有命中，则需要进行循环遍历，找到旧节点中对应的节点，然后在旧的虚拟节点中将这个节点设置为undefined。删除的节点为旧前与旧后之间（包含旧前、旧后）。

③、新后与旧前

4.gif 当③新后与旧前命中的时候，此时要移动节点，移动 新后指向的节点到旧节点的 旧后的后面，并且找到旧节点中对应的节点，然后在旧的虚拟节点中将这个节点设置为undefined。

④、新前与旧后

4.gif

当④新前与旧后命中的时候，此时要移动节点，移动新前指向的这个节点到旧节点的 旧前的前面，并且找到旧节点中对应的节点，然后在旧的虚拟节点中将这个节点设置为undefined。

好了，上面通过动态讲解的四种命中方式之后，动态gif图片有水印，看着可能不是很舒服，但当然能够理解是最重要的，那么我们开始手写 diff算法 的代码。

updateChildren 函数

updateChildren（）方法 主要作用就是进行精细化比较，然后更新子节点。这里代码比较多，需要耐心的阅读。

import createElement from "./createElement";
import patchVnode from "./patchVnode";
import sameVnode from "./sameVnode";
export default function updateChildren(parentElm, oldCh, newCh) {
    //parentElm 父节点位置 用来移动节点 oldCh旧节点children newCh新节点children
    // console.log(parentElm, oldCh, newCh);
    // 旧前
    let oldStartIndex = 0
    // 旧后
    let oldEndIndex = oldCh.length - 1
    // 新前
    let newStartIndex = 0
    // 旧后
    let newEndIndex = newCh.length - 1
    // 旧前节点
    let oldStartVnode = oldCh[0]
    // 旧后节点
    let oldEndVnode = oldCh[oldEndIndex]
    // 新前节点
    let newStartVnode = newCh[0]
    // 新后节点
    let newEndVnode = newCh[newEndIndex]
    // 存储mapkey
    let keyMap
    // 循环 条件 旧前 <= 旧后 && 新前 <= 新后
    while (oldStartIndex <= oldEndIndex && newStartIndex <= newEndIndex) {
        // 首先需要判断是否已经处理过了 
        if (oldCh[oldStartIndex] == undefined) {
            oldStartVnode = oldCh[++oldStartIndex]
        } else if (oldCh[oldStartIndex] == undefined) {
            oldEndVnode = oldCh[--oldEndIndex]
        } else if (newCh[newStartIndex] == undefined) {
            newStartVnode = newCh[++newStartIndex]
        } else if (newCh[newEndIndex] == undefined) {
            newEndVnode = newCh[--newEndIndex]
        } else if (sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) {
            // ①、新前与旧前命中
            console.log('①、新前与旧前命中');
            //调用 patchVnode 对比两个节点的 对象 文本 children
            patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode)
            // 指针下移改变节点
            oldStartVnode = oldCh[++oldStartIndex]
            newStartVnode = newCh[++newStartIndex]

        } else if (sameVnode(oldEndVnode, newEndVnode)) {
            // ②、新后与旧后命中
            console.log('②、新后与旧后命中');
            //调用 patchVnode 对比两个节点的 对象 文本 children
            patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode)
            // 指针下移并改变节点
            oldEndVnode = oldCh[--oldEndIndex]
            newEndVnode = newCh[--newEndIndex]
        } else if (sameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)) {
            // ③、新后与旧前命中
            patchVnode(oldStartVnode, newEndVnode)
            console.log(newEndVnode);
            // 移动节点 当③新后与旧前命中的时候，此时要移动节点，
            // 移动 新后(旧前两者指向的是同一节点) 指向的节点到旧节点的 旧后的后面，并且找到旧节点中对应的节点，然后在旧的虚拟节点中将这个节点设置为undefined。
            parentElm.insertBefore(oldStartVnode.elm, oldEndVnode.elm.nextSibling)
            // 在上面动画中 命中③是在旧节点的后面插入的 所以使用nextSibling
            // 指针下移并改变节点
            oldStartVnode = oldCh[++oldStartIndex]
            newEndVnode = newCh[--newEndIndex]
        } else if (sameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)) {
            // ④、新前与旧后命中
            patchVnode(oldEndVnode, newStartVnode)
            // 移动节点
            // 当`④新前与旧后`命中的时候，此时要移动节点，移动`新前(旧后指向同一个节点)`指向的这个节点到旧节点的 `旧前的前面`，
            //并且找到`旧节点中对应的节点`，然后在`旧的虚拟节点中将这个节点设置为undefined`
            parentElm.insertBefore(oldEndVnode.elm, oldStartVnode.elm)
            //指针下移并改变节点
            oldEndVnode = oldCh[--oldEndIndex]
            newStartVnode = newCh[++newStartIndex]
        } else {
            // 四种都没有命中
            console.log(11);
            //kepMap作为缓存不用每次遍历对象
            if (!keyMap) {
                keyMap = {}
                // 遍历旧的节点
                for (let i = oldStartIndex; i <= oldEndIndex; i++) {
                    // 获取旧节点的key
                    const key = oldCh[i].data.key
                    if (key != undefined) {
                        //key不为空 并且将key存放到keyMap对象中
                        keyMap[key] = i
                    }
                }
            }
            // 取出newCh中的的key 并找出在keyMap中的位置 并映射到oldCh中
            const oldIndex = keyMap[newStartVnode.key]
            if (oldIndex == undefined) {
                // 新增
                console.log(111);
                parentElm.insertBefore(createElement(newStartVnode),oldStartVnode.elm)
            } else {
                // 移动位置
                // 取出需要移动的项
                const elmToMove = oldCh[oldIndex]
                // 判断是选择器是否一样
                patchVnode(elmToMove, newStartVnode)
                // 标记已经处理过了
                oldCh[oldIndex] = undefined
                // 移动节点 移动到旧前前面 因为旧前与旧后之间要被删除
                parentElm.insertBefore(elmToMove.elm, oldStartVnode.elm)
            }
            // 只移动新的节点
            newStartVnode = newCh[++newStartIndex]
        }
    }
    //循环结束 还有剩余节点没处理
    if (newStartIndex <= newEndIndex) {
        //说明 新节点还有未处理的节点，意味着需要添加节点
        console.log('新增节点');
        // 创建标杆 
        console.log(newCh[newEndIndex + 1]);
        // 节点插入的标杆位置 官方源码的写法 但是我们写代码新的虚拟节点中，elm设置了undefined 所以这里永远都是会在后面插入 小bug
        // let before = newCh[newEndIndex + 1] == null ? null : newCh[newEndIndex + 1].elm
        // 若不想出现bug 可以在插入节点中直接oldCh[oldStartIndex].elm 但是也会出现不一样的bug 所以重在学习思路
        for (let i = newStartIndex; i <= newEndIndex; i++) {
            // 插入节点 因为旧节点遍历完之后 新节点还有剩余节点 这里需要使用crateElement函数新建一个真实DOM节点
            // insertBefore会自动识别null
            parentElm.insertBefore(createElement(newCh[i]), oldCh[oldStartIndex].elm)
        }
    } else if (oldStartIndex <= oldEndIndex) {
        //说明旧节点还有剩余节点还没有处理 意味着需要删除节点
        console.log('删除节点');
        for (let i = oldStartIndex; i <= oldEndIndex; i++) {
            if(oldCh[i]) parentElm.removeChild(oldCh[i].elm)
        }
    }
}

好了，以上就是 Vue2中 虚拟DO M和 diff算法 的阉割版代码，可能上面代码中有些许bug存在，但是这并不会影响你对diff算法的理解，只有你细心品味，肯定会有所收获的！！！ 最后淡淡我自己对虚拟DOM和diff算法的理解

我对Vue中虚拟DOM和diff算法的理解

在Javascript中，渲染 真实DOM 的开销是非常大的，比如我们修改了某个数据，如果直接渲染到 真实DOM，会引起整个 DOM树 的 回流和重绘。那么有没有可能实现只更新我们修改的那一小块DOM而不会引起整个DOM更新？此时我们就需要先根据 真实DOM 生成 虚拟DOM ，当 虚拟DOM 某个节点的数据改变后会生成一个 新的Vnode，然后 新的Vnode 和 旧的Vnodde 进行比较，发现有不一样的地方就直接修改到 真实DOM 上，然后使 旧的Vnode 的值变成 新的Vnode。
diff算法 的过程就是 patch函数 的调用，比较新旧节点，一边比较一边给 真实的DOM 打补丁。在采用 diff算法 比较新旧节点的时候，只会进行同层级的比较。在 patch方法 中，首先比较新旧虚拟节点是否是同一个节点，如果不是同一个节点，那么就会将旧的节点删除掉，插入新的虚拟节点，然后再使用 createElement函数 创建 真实DOM，渲染到真实的 DOM树。如果是同一个节点，使用 patchVnode函数 比较新旧节点，包括属性更新、文本更新、子节点更新，新旧节点均有子节点，则需要进行 diff算法，调用updateChildren方法，如果新节点没有文本内容而旧节点有文本内容，则需要将旧节点的文本删除，然后再增加子节点，如果新节点有文本内容，则直接替换旧节点的文本内容。
updateChildren方法 将新旧节点的子节点都提取出来，然后使用的是 双指针 的方式进行四种优化策略循环比较。分别是：①、新前与旧前比较 ②、新后与旧后比较 ③、新后与旧前比较 ④、新前与旧后比较。如果四种优化策略方法均没有命中，则会进行遍历方法进行比较（源码中使用了Map对象进行了缓存，加快了比较的速率），如果设置了 key，就会使用key进行比较，找到当前的新节点的子节点在 Map 中的映射位置，如果不存在，则需要添加节点，存在则需要移动节点。最后，循环结束之后，如果新节点还有剩余节点，则说明需要添加节点，如果旧节点还有剩余节点，则说明需要删除节点。

以上，就是我对Vue2中的 虚拟DOM 和 diff算法 的理解，希望读完这篇文章对你理解Vue2中的虚拟DOM和diff算法有所帮助！！最后希望各位大佬能够给个赞！！！！

文章中相关源码已发上gitee，需要获取的小伙伴可以戳我获取源码！！！！

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