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Vue 3 源码解读及 Diff 算法详解

Vue.js 是一款流行的前端框架，而 Vue 3 的发布带来了许多重要的改进和新特性。本文将深入解读 Vue 3 的源码，并详细介绍其核心的 Diff 算法。此外，还将附加 10 条常见的面试题，帮助你更好地理解 Vue 3。

源码概览

Vue 3 的源码组织得非常清晰，主要包括以下几个部分：

Reactivity（响应式系统） ：包括 reactive、ref 等响应式 API 的实现。
Runtime-Core（运行时核心） ：包括虚拟 DOM、渲染器等核心逻辑。
Compiler（编译器） ：包括模板编译相关的代码。
Runtime-DOM（DOM 运行时） ：包括 DOM 操作的封装。

这些模块协同工作，实现了 Vue 3 的强大功能。接下来，我们将重点解读 Vue 3 的 Diff 算法。

Diff 算法详解

Diff 算法是虚拟 DOM 的核心，用于比较新旧虚拟节点树并更新实际的 DOM。Vue 3 的 Diff 算法主要在 runtime-core 模块中的 patch 函数实现。

Patch 函数

patch 函数是 Vue 3 的核心更新函数，它接受新旧虚拟节点，并根据它们的不同来更新实际 DOM。简化后的 patch 函数如下：

function patch(n1, n2, container, anchor = null) {
  if (n1 === n2) {
    return;
  }
  if (n1 && !isSameVNodeType(n1, n2)) {
    anchor = getNextHostNode(n1);
    unmount(n1, container);
    n1 = null;
  }

  const { type, shapeFlag } = n2;

  switch (type) {
    case Text:
      // 处理文本节点
      processText(n1, n2, container);
      break;
    case Comment:
      // 处理注释节点
      processCommentNode(n1, n2, container);
      break;
    case Fragment:
      // 处理片段节点
      processFragment(n1, n2, container, anchor);
      break;
    default:
      if (shapeFlag & 1 /* ELEMENT */) {
        // 处理普通元素节点
        processElement(n1, n2, container, anchor);
      } else if (shapeFlag & 6 /* COMPONENT */) {
        // 处理组件节点
        processComponent(n1, n2, container, anchor);
      }
  }
}

核心 Diff 算法

在处理普通元素节点时，Vue 3 的 Diff 算法会递归比较新旧节点的子节点，具体逻辑在 patchChildren 函数中：

function patchChildren(n1, n2, container) {
  const c1 = n1 && n1.children;
  const c2 = n2.children;
  const prevShapeFlag = n1 ? n1.shapeFlag : 0;
  const shapeFlag = n2.shapeFlag;

  if (shapeFlag & 8 /* TEXT_CHILDREN */) {
    // 新节点是文本节点
    if (prevShapeFlag & 16 /* ARRAY_CHILDREN */) {
      // 旧节点是数组，卸载所有子节点
      unmountChildren(c1, container);
    }
    if (c2 !== c1) {
      setElementText(container, c2);
    }
  } else {
    // 新节点是数组或空节点
    if (prevShapeFlag & 16 /* ARRAY_CHILDREN */) {
      if (shapeFlag & 16 /* ARRAY_CHILDREN */) {
        // 双数组 diff
        patchKeyedChildren(c1, c2, container);
      } else {
        // 旧节点是数组，新节点为空
        unmountChildren(c1, container);
      }
    } else {
      if (prevShapeFlag & 8 /* TEXT_CHILDREN */) {
        setElementText(container, '');
      }
      if (shapeFlag & 16 /* ARRAY_CHILDREN */) {
        mountChildren(c2, container);
      }
    }
  }
}

其中，patchKeyedChildren 是核心的 diff 算法，用于比较新旧子节点数组：

function patchKeyedChildren(c1, c2, container) {
  let i = 0;
  const l2 = c2.length;
  let e1 = c1.length - 1;
  let e2 = l2 - 1;

  // 从头开始对比
  while (i <= e1 && i <= e2) {
    const n1 = c1[i];
    const n2 = c2[i];
    if (isSameVNodeType(n1, n2)) {
      patch(n1, n2, container);
    } else {
      break;
    }
    i++;
  }

  // 从尾开始对比
  while (i <= e1 && i <= e2) {
    const n1 = c1[e1];
    const n2 = c2[e2];
    if (isSameVNodeType(n1, n2)) {
      patch(n1, n2, container);
    } else {
      break;
    }
    e1--;
    e2--;
  }

  // 新节点多余部分
  if (i > e1) {
    const nextPos = e2 + 1;
    const anchor = nextPos < l2 ? c2[nextPos].el : null;
    while (i <= e2) {
      patch(null, c2[i], container, anchor);
      i++;
    }
  } else if (i > e2) {
    // 旧节点多余部分
    while (i <= e1) {
      unmount(c1[i], container);
      i++;
    }
  } else {
    // 未能优化的部分，使用传统的最长递增子序列算法
    const s1 = i;
    const s2 = i;
    const keyToNewIndexMap = new Map();
    for (i = s2; i <= e2; i++) {
      const nextChild = c2[i];
      keyToNewIndexMap.set(nextChild.key, i);
    }

    const toBePatched = e2 - s2 + 1;
    const newIndexToOldIndexMap = new Array(toBePatched);
    for (i = 0; i < toBePatched; i++) newIndexToOldIndexMap[i] = -1;

    for (i = s1; i <= e1; i++) {
      const oldChild = c1[i];
      const newIndex = keyToNewIndexMap.get(oldChild.key);
      if (newIndex === undefined) {
        unmount(oldChild, container);
      } else {
        newIndexToOldIndexMap[newIndex - s2] = i;
        patch(oldChild, c2[newIndex], container);
      }
    }

    const increasingNewIndexSequence = getSequence(newIndexToOldIndexMap);
    let j = increasingNewIndexSequence.length - 1;
    for (i = toBePatched - 1; i >= 0; i--) {
      const nextIndex = s2 + i;
      const nextChild = c2[nextIndex];
      const anchor = nextIndex + 1 < l2 ? c2[nextIndex + 1].el : null;
      if (newIndexToOldIndexMap[i] === -1) {
        patch(null, nextChild, container, anchor);
      } else if (i !== increasingNewIndexSequence[j]) {
        move(nextChild, container, anchor);
      } else {
        j--;
      }
    }
  }
}

10 条常见 Vue 3 面试题

Vue 3 和 Vue 2 的主要区别是什么？
Vue 3 的响应式系统是如何实现的？
如何在 Vue 3 中使用 Composition API？
Vue 3 的虚拟 DOM 和 Vue 2 有何不同？
如何在 Vue 3 中创建自定义指令？
Vue 3 的 Teleport 组件的作用是什么？
如何在 Vue 3 中处理异步组件？
Vue 3 的 Suspense 组件如何使用？
如何在 Vue 3 中进行状态管理？
Vue 3 的编译器如何优化模板编译？

技术深度分析

Vue 3 通过引入 Proxy 实现了更高效的响应式系统，取代了 Vue 2 中的 Object.defineProperty。此外，Vue 3 的编译器进行了大幅优化，通过静态提升、缓存事件处理器等手段提升了运行时性能。

在 Diff 算法中，Vue 3 引入了双端比较和最长递增子序列算法，提高了虚拟 DOM 比较的效率。在处理大量动态列表时，这些优化显得尤为重要。

总结

Vue 3 通过一系列优化和新特性，提升了性能和开发体验。理解其核心 Diff 算法和响应式系统的实现，对于深入掌握 Vue 3 至关重要。同时，本文附加的 10 条常见面试题，也为你准备面试提供了帮助。

希望本文对你理解 Vue 3 源码有所帮助。如果你有更多问题或需要更详细的解读，欢迎进一步交流。

10秒能干什么.....