React Diff 算法实现（个人增强版）-深入理解虚拟 DOM 及其优化
虽然我不喜欢说废话，但是最基本的概述还是要说一下的。本文不适合所有人，读请对React熟练操作的小伙计们酌情阅读。
概述
Diff 算法是 React 用来高效更新虚拟 DOM 的核心算法。它通过比较新旧虚拟 DOM 树之间的差异，计算出最小的更新操作集，并应用于真实的 DOM 树，从而实现高效的更新。
为了更深入地理解 Diff 算法及其工作原理，我们将对基本实现进行扩展，加入一些优化策略和更全面的处理。
实现步骤
- 初始化
/**
* diff 函数对比旧的和新的虚拟 DOM，并返回补丁集
* @param {Object} oldVNode - 旧的虚拟 DOM 节点
* @param {Object} newVNode - 新的虚拟 DOM 节点
* @returns {Object} patches - 描述差异的补丁集
*/
function diff(oldVNode, newVNode) {
const patches = {}; // 存储差异的补丁
let index = 0; // 添加索引以跟踪节点位置
try {
diffNode(oldVNode, newVNode, index, patches); // 递归对比节点
} catch (error) {
console.error('Diff算法出错:', error);
// 可以在这里添加错误报告逻辑
}
return patches; // 返回生成的补丁集
}
- 比较节点
/**
* diffNode 函数递归对比两个虚拟 DOM 节点，生成补丁集
* @param {Object} oldVNode - 旧的虚拟 DOM 节点
* @param {Object} newVNode - 新的虚拟 DOM 节点
* @param {number} index - 当前节点索引
* @param {Object} patches - 存储补丁的对象
*/
function diffNode(oldVNode, newVNode, index, patches) {
let currentPatch = []; // 存储当前节点的补丁
if (newVNode === null) {
// 节点被移除
currentPatch.push({ type: 'REMOVE' });
} else if (typeof oldVNode === 'string' && typeof newVNode === 'string') {
// 文本节点比较
if (oldVNode !== newVNode) {
currentPatch.push({ type: 'TEXT', text: newVNode });
}
} else if (oldVNode.type === newVNode.type) {
// 节点类型相同,比较属性和子节点
const propsPatches = diffProps(oldVNode.props, newVNode.props);
if (propsPatches) {
currentPatch.push({ type: 'PROPS', props: propsPatches });
}
// 调用生命周期钩子
if (typeof oldVNode.type === 'function') {
callLifecycleHook(oldVNode, 'componentWillUpdate');
}
diffChildren(oldVNode.children, newVNode.children, index, patches);
} else {
// 节点类型不同,直接替换
currentPatch.push({ type: 'REPLACE', node: newVNode });
}
if (currentPatch.length > 0) {
patches[index] = currentPatch; // 保存当前节点的补丁
}
}
- 比较属性
/**
* diffProps 函数对比两个节点的属性，生成属性补丁
* @param {Object} oldProps - 旧的属性集
* @param {Object} newProps - 新的属性集
* @returns {Object|null} propsPatches - 描述属性差异的补丁或 null
*/
function diffProps(oldProps, newProps) {
let propsPatches = {};
let patchesCount = 0;
// 检查属性更新和新增
for (const key in newProps) {
if (oldProps[key] !== newProps[key]) {
propsPatches[key] = newProps[key];
patchesCount++;
}
}
// 检查属性删除
for (const key in oldProps) {
if (!(key in newProps)) {
propsPatches[key] = null;
patchesCount++;
}
}
return patchesCount > 0 ? propsPatches : null; // 有差异时返回属性补丁，否则返回 null
}
- 比较子节点
/**
* diffChildren 函数递归对比两个节点的子节点，生成子节点补丁
* @param {Array} oldChildren - 旧的子节点集合
* @param {Array} newChildren - 新的子节点集合
* @param {number} index - 当前节点索引
* @param {Object} patches - 存储补丁的对象
*/
function diffChildren(oldChildren, newChildren, index, patches) {
const oldKeys = getKeys(oldChildren); // 获取旧子节点的 key
const newKeys = getKeys(newChildren); // 获取新子节点的 key
let i = 0;
while (i < oldChildren.length || i < newChildren.length) {
let oldKey = oldKeys[i];
let newKey = newKeys[i];
if (newKey == null) {
// 旧节点多余,需要删除
patches[index + i] = [{ type: 'REMOVE' }];
} else {
let oldChild = oldChildren.find(c => c.key === newKey);
if (oldChild) {
// 找到匹配的旧节点,进行递归比较
diffNode(oldChild, newChildren[i], index + i, patches);
} else {
// 新增节点
patches[index + i] = [{ type: 'INSERT', node: newChildren[i] }];
}
}
i++;
}
}
/**
* getKeys 函数获取节点集合的 key 数组
* @param {Array} vNodes - 节点集合
* @returns {Array} keys - key 数组
*/
function getKeys(vNodes) {
return vNodes.map(vNode => vNode.key);
}
- 应用补丁
/**
* applyPatches 函数将补丁应用到真实 DOM 节点
* @param {Node} node - 真实 DOM 节点
* @param {Object} patches - 存储补丁的对象
*/
function applyPatches(node, patches) {
Object.keys(patches).forEach(key => {
const currentPatches = patches[key];
currentPatches.forEach(patch => {
switch (patch.type) {
case 'REMOVE':
node.parentNode.removeChild(node); // 删除节点
break;
case 'TEXT':
node.textContent = patch.text; // 更新文本内容
break;
case 'PROPS':
Object.keys(patch.props).forEach(propName => {
const propValue = patch.props[propName];
if (propValue === null) {
node.removeAttribute(propName); // 删除属性
} else {
node.setAttribute(propName, propValue); // 更新属性
}
});
break;
case 'REPLACE':
node.parentNode.replaceChild(createElement(patch.node), node); // 替换节点
break;
case 'INSERT':
node.parentNode.insertBefore(createElement(patch.node), node.nextSibling); // 插入节点
break;
}
});
});
}
- 错误处理
/**
* safelyCallFunction 函数安全地调用函数，并处理错误
* @param {Function} func - 要调用的函数
* @param {Object} context - 函数的上下文
* @param {...*} args - 函数参数
* @returns {*} - 函数调用的返回值或 null
*/
function safelyCallFunction(func, context, ...args) {
try {
return func.apply(context, args); // 调用函数
} catch (error) {
console.error('函数调用出错:', error);
// 可以在这里添加错误报告逻辑
return null; // 发生错误时返回 null
}
}
- 性能优化
// 使用 WeakMap 来缓存计算结果
const diffCache = new WeakMap();
/**
* memoizedDiff 函数缓存 diff 结果，避免重复计算
* @param {Object} oldVNode - 旧的虚拟 DOM 节点
* @param {Object} newVNode - 新的虚拟 DOM 节点
* @returns {Object} patches - 描述差异的补丁集
*/
function memoizedDiff(oldVNode, newVNode) {
const key = JSON.stringify({ old: oldVNode, new: newVNode });
if (diffCache.has(key)) {
return diffCache.get(key); // 从缓存中获取结果
}
const result = diff(oldVNode, newVNode); // 计算 diff 结果
diffCache.set(key, result); // 缓存结果
return result; // 返回结果
}
- 生命周期钩子
/**
* callLifecycleHook 函数调用组件的生命周期方法
* @param {Object} vNode - 虚拟 DOM 节点
* @param {string} hookName - 生命周期方法名
*/
function callLifecycleHook(vNode, hookName) {
if (typeof vNode.type === 'function' && vNode.type.prototype[hookName]) {
safelyCallFunction(vNode.type.prototype[hookName], vNode); // 安全地调用生命周期方法
}
}
- 异步渲染
/**
* asyncRender 函数异步渲染虚拟 DOM 节点
* @param {Object} vNode - 虚拟 DOM 节点
* @param {HTMLElement} container - 容器元素
*/
function asyncRender(vNode, container) {
requestIdleCallback(() => {
const patches = diff(container._vNode, vNode); // 计算补丁
applyPatches(container.firstChild, patches); // 应用补丁
container._vNode = vNode; // 更新容器的虚拟 DOM
});
}
优化策略
- 键优化: 使用
key属性来标识虚拟 DOM 节点，提高比较子节点的效率。这已在diffChildren函数中实现。 - 文本节点优化: 对于长文本节点，可以将其拆分成多个子文本节点，减少不必要的 DOM 更新。这可以在
diffNode函数中添加长文本的分割逻辑。 - 组件复用: 对于相同类型的组件，可以复用其虚拟 DOM 节点，避免重复创建。这可以在
diffNode函数中添加组件类型的判断，并实现组件的复用逻辑。 - 错误处理: 通过
safelyCallFunction函数，我们为所有可能出错的函数调用添加了错误处理机制。这有助于提高应用的稳定性和可靠性。 - 性能优化: 使用
WeakMap来缓存 diff 结果，避免重复计算。对于大型应用，这可以显著提升性能。 - 生命周期钩子: 通过
callLifecycleHook函数，我们在适当的时机调用组件的生命周期方法，使得这个 Diff 算法实现更接近实际的 React 行为。 - 异步渲染: 使用
requestIdleCallback实现异步渲染，可以避免长时间的同步操作阻塞主线程，提高应用的响应性。
流程图
graph TD
A[初始化] --> B{比较根节点}
B --> C{类型相同}
C --> D{比较属性}
D --> E{比较子节点}
E --> |比较结束| F{返回补丁}
B --> G{类型不同}
G --> F
F --> H{应用补丁}
H --> I{调用生命周期钩子}
I --> J{异步渲染}
总结
这个增强版的 Diff 算法实现现在更加健壮、高效和全面。它不仅能处理各种 DOM 更新场景，还考虑了错误处理、性能优化、生命周期管理和异步渲染等实际应用中的重要因素。
通过深入理解 Diff 算法的工作原理和这些优化策略，我们可以更好地理解 React 的渲染机制，并能够开发出更高性能、更可靠的 React 应用程序。
在实际的 React 源码中，还有更多复杂的优化策略和边界情况处理。这个实现为理解 React 的核心概念提供了坚实的基础，你可以进一步探索 React 源码来深化理解。
请注意这个男人叫小帅，虽然他写的东西挺牛B的，但在实际的生产环境中使用时，还需要注意进行一些的测试和优化滴。
