简介

Vue3 是一款基于 JavaScript 的前端框架，它利用计算机算法和数据结构来实现高性能、高可用性的应用程序。本文将介绍 Vue3 中用到的计算机算法以及数据结构，以及其所在源码文件位置和用途说明，并且用 JavaScript 实现算法。

一、数据结构

1. 树状数组（Tree Array）

树状数组是 Vue3 中用于实现双向绑定的数据结构，用于存储 Vue3 中的响应式数据及其依赖。源码文件位置：src/core/observer/index.js

树状数组由一个根节点和多个子节点组成。根节点用于存储 Vue3 中的响应式数据，而子节点用于存储数据的依赖，每一个子节点都有一个对应的数据及其依赖。

2. 哈希表（Hash Table）

哈希表是 Vue3 中用于存储 DOM 元素的数据结构。源码文件位置：src/core/vdom/patch.js

哈希表是一种可以通过关键字（Key）快速查找元素的数据结构，它由一组键值对构成，每一个键值对用于存储一个 DOM 元素的信息。

二、计算机算法

1. 深度优先搜索（Depth-First Search）

深度优先搜索是 Vue3 中用于搜索树状数组中的数据的算法。源码文件位置：src/core/observer/traverse.js

深度优先搜索（DFS）是一种图形搜索算法，用于从指定节点开始，沿着树状数组的路径搜索特定的节点。它的基本原理是，从指定节点开始，先从它的第一个子节点开始搜索，然后再搜索它的第二个子节点，一直搜索到叶子节点，再回溯到根节点。

2. 广度优先搜索（Breadth-First Search）

广度优先搜索是 Vue3 中用于搜索哈希表中的数据的算法。源码文件位置：src/core/vdom/patch.js

广度优先搜索（BFS）是一种图形搜索算法，用于从指定节点开始，沿着哈希表的路径搜索特定的节点。它的基本原理是，从指定节点开始，先搜索它的所有相邻节点，然后再搜索它相邻节点的所有相邻节点，以此类推，直到找到指定的节点。

三、JavaScript 实现算法

1. 深度优先搜索（Depth-First Search）

// 定义一个树状数组
const treeArray = [    {        value: 1,        children: [            {                value: 2,                children: [                    {                        value: 4                    },                    {                        value: 5                    }                ]
            },
            {
                value: 3,
                children: [
                    {
                        value: 6
                    },
                    {
                        value: 7
                    }
                ]
            }
        ]
    }
];

// 定义一个深度优先搜索函数
function dfs(node, val) {
    if (node.value === val) {
        return node;
    }

    if (node.children) {
        for (const child of node.children) {
            const result = dfs(child, val);
            if (result) {
                return result;
            }
        }
    }
}

// 使用深度优先搜索函数查找树状数组中的数据
const result = dfs(treeArray[0], 5);
console.log(result); // { value: 5 }

2. 广度优先搜索（Breadth-First Search）

// 定义一个哈希表
const hashTable = {
    '1': {
        value: 1,
        neighbors: ['2', '3']
    },
    '2': {
        value: 2,
        neighbors: ['4', '5']
    },
    '3': {
        value: 3,
        neighbors: ['6', '7']
    },
    '4': {
        value: 4
    },
    '5': {
        value: 5
    },
    '6': {
        value: 6
    },
    '7': {
        value: 7
    }
};

// 定义一个广度优先搜索函数
function bfs(table, val) {
    const queue = [table['1']];
    while (queue.length) {
        const node = queue.shift();
        if (node.value === val) {
            return node;
        }

        if (node.neighbors) {
            for (const neighbor of node.neighbors) {
                queue.push(table[neighbor]);
            }
        }
    }
}

// 使用广度优先搜索函数查找哈希表中的数据
const result = bfs(hashTable, 5);
console.log(result); // { value: 5 }

Vue3中提升性能的算法简介

Vue3使用了多种算法来优化性能，以下是其中几个常见的算法以及它们所在的源文件位置以及用途说明：

虚拟DOM Diff算法

源文件位置：/src/core/vdom/patch.js

用途：Vue3中的虚拟DOM Diff算法可以比较新旧VNode（Virtual Node），并且只更新页面中发生变化的部分，从而大大提高渲染性能。

JavaScript实现

function diff (oldVNode, newVNode) {
  let patches = []
  walk(oldVNode, newVNode, 0, patches)
  return patches
}

function walk (oldVNode, newVNode, index, patches) {
  // 如果节点类型不同，直接替换
  if (oldVNode.type !== newVNode.type) {
    patches.push({ type: REPLACE, vnode: newVNode })
    return
  }
  // 如果节点相同，比较属性是否有变化
  let props = diffProps(oldVNode.props, newVNode.props)
  if (props.length) {
    patches.push({ type: PROPS, props })
  }
  // 递归比较子节点
  diffChildren(oldVNode.children, newVNode.children, index, patches)
}

function diffProps (oldProps, newProps) {
  let changes = []
  for (const key in oldProps) {
    if (oldProps[key] !== newProps[key]) {
      changes.push({ key, newVal: newProps[key] })
    }
  }
  return changes
}

function diffChildren (oldChildren, newChildren, index, patches) {
  oldChildren.forEach((oldChild, i) => {
    walk(oldChild, newChildren[i], ++index, patches)
  })
}

缓存策略算法

源文件位置：/src/core/instance/render-helpers/resolve-slots.js

用途：Vue3中的缓存策略算法通过缓存技术（如弱引用），可以有效地提升组件的渲染性能。

JavaScript实现

function resolveSlots (vm, children) {
  // 创建一个缓存容器，用于存储已渲染的子组件
  const slots = Object.create(null)
  // 遍历children，获取每个child的name，并将其作为key存入缓存容器
  if (children) {
    children.forEach(child => {
      const name = child.data.slot
      if (name) {
        // 如果缓存容器中没有该name，则初始化一个空数组
        if (!slots[name]) {
          slots[name] = []
        }
        // 将child添加到缓存容器中
        slots[name].push(child)
      }
    })
  }
  // 将缓存容器中的子组件返回
  return slots
}

空值合并算法

源文件位置：/src/core/util/merge-props.js

用途：Vue3中的空值合并算法可以在合并props时，把null或undefined作为false处理，从而减少props的数量，提升渲染性能。

JavaScript实现

function mergeProps (to, from) {
  if (!from) return to
  let key, toVal, fromVal
  const keys = Object.keys(from)
  for (let i = 0; i < keys.length; i++) {
    key = keys[i]
    toVal = to[key]
    fromVal = from[key]
    if (fromVal === undefined) {
      // 如果fromVal值为undefined，则不执行任何操作
      continue
    }
    if (toVal === undefined) {
      // 如果toVal值为undefined，则将fromVal值赋值给toVal
      to[key] = fromVal
    } else if (isObject(toVal) && isObject(fromVal)) {
      // 如果两个值都是对象，则递归调用mergeProps()
      mergeProps(toVal, fromVal)
    }  
  }
  return to
}

结论

Vue3使用了多种算法来提升性能，其中包括虚拟DOM Diff算法，缓存策略算法和空值合并算法，它们的目的是提升渲染性能、减少props的数量以及更新只发生变化的部分。

本文正在参加「金石计划」