vue3的diff算法

一、可能性(常见):

1.

旧的:a b c
新的:a b c d

2.

旧的:  a b c
新的:d a b c

3.

旧的:a b c d
新的:a b c

4.

旧的:d a b c
新的:  a b c

5.

旧的:a b c d e i f g
新的:a b e c d h f g

对应的真实虚拟节点(为方便理解,文中用字母代替):

// vnode对象
const a = {
  type: 'div', // 标签
  props: {style: {color: 'red'}}, // 属性
  children: [], // 子元素
  key: 'key1', // key
  el: '
', // 真实dom节点 ... }

二、找规律

去掉前面和后面相同的部分

// c1表示旧的子节点,c2表示新的子节点
const patchKeyedChildren = (c1, c2) => {
  let i = 0
  let e1 = c1.length - 1
  let e2 = c2.length - 1

  // 从前面比
  while (i <= e1 && i <= e2) {
    const n1 = c1[i]
    const n2 = c2[i]
    // 标签和key是否相同
    // if (n1.type === n2.type && n1.key === n2.key)
    if (n1 === n2) {
      // 继续对比其属性和子节点
    } else {
      break
    }
    i++
  }
  // 从后面比
  while (i <= e1 && i <= e2) {
    const n1 = c1[e1]
    const n2 = c2[e2]
    // 标签和key是否相同
    // if (n1.type === n2.type && n1.key === n2.key)
    if (n1 === n2) {
      // 继续对比其属性和子节点
    } else {
      break
    }
    e1--
    e2--
  }
  console.log(i, e1, e2)
}
// 调用示例
patchKeyedChildren(['a', 'b', 'c', 'd'], ['a', 'b', 'c'])

通过这个函数可以得到:
1.

旧的:a b c
新的:a b c d

i = 3  e1 = 2  e2 = 3

2.

旧的:  a b c
新的:d a b c

i = 0  e1 = -1  e2 = 0

3.

旧的:a b c d
新的:a b c

i = 3  e1 = 3  e2 = 2

4.

旧的:d a b c
新的:  a b c

i = 0  e1 = 0  e2 = -1

5.

旧的:a b c d e i f g
新的:a b e c d h f g

i = 2  e1 = 5  e2 = 5

扩展:

旧的:a b c
新的:a b c d e f
i = 3  e1 = 2  e2 = 5

旧的:a b c
新的:a b c
i = 3  e1 = 2  e2 = 2

旧的:e d a b c
新的:    a b c
i = 0  e1 = 1  e2 = -1

旧的:c d e  
新的:e c d h
i = 0  e1 = 2  e2 = 3

从上面结果中我们可以找到规律:

  1. 当i大于e1时,只需添加新的子节点
  2. 当i大于e2时,只需删除旧的子节点
  3. 其它,特殊处理
// c1表示旧的子节点,c2表示新的子节点
const patchKeyedChildren = (c1, c2) => {
  let i = 0
  let e1 = c1.length - 1
  let e2 = c2.length - 1

  // 从前面比
  while (i <= e1 && i <= e2) {
    const n1 = c1[i]
    const n2 = c2[i]
    // 标签和key是否相同
    // if (n1.type === n2.type && n1.key === n2.key)
    if (n1 === n2) {
      // 继续对比其属性和子节点
    } else {
      break
    }
    i++
  }
  // 从后面比
  while (i <= e1 && i <= e2) {
    const n1 = c1[e1]
    const n2 = c2[e2]
    // 标签和key是否相同
    // if (n1.type === n2.type && n1.key === n2.key)
    if (n1 === n2) {
      // 继续对比其属性和子节点
    } else {
      break
    }
    e1--
    e2--
  }
  console.log(i, e1, e2)

  // 当i大于e1时
  if (i > e1) {
    if (i <= e2) {
      while (i <= e2) {
        const nextPos = e2 + 1
        const anchor = nextPos < c2.length ? c2[nextPos].el : null
        // 添加子节点c2[i]在anchor的前面
        // todo
        i++
      }
    }
  }
  // 当i大于e2时
  else if (i > e2) {
    if (i <= e1) {
      while (i <= e1) {
        // 删除子节点c1[i]
        // todo
        i++
      }
    }
  }
  // 其它
  else {
    let s1 = i
    let s2 = i
    // 以新的子节点作为参照物
    const keyToNewIndexMap = new Map()
    for (let i = s2; i <= e2; i++) {
      // 节点的key做为唯一值
      // keyToNewIndexMap.set(c2[i].key, i)
      keyToNewIndexMap.set(c2[i], i)
    }
    // 新的总个数
    const toBePatched = e2 - s2 + 1
    // 记录新子节点在旧子节点中的索引
    const newIndexToOldIndexMap = new Array(toBePatched).fill(0)
    // 循环老的子节点
    for (let i = s1; i <= e1; i++) {
      const oldChild = c1[i]
      // let newIndex = keyToNewIndexMap.get(oldChild.key)
      let newIndex = keyToNewIndexMap.get(oldChild)
      // 在新子节点中不存在
      if (newIndex === undefined) {
        // 删除oldChild
        // todo
      } else {
        newIndexToOldIndexMap[newIndex - s2] = i + 1 // 永远不会等于0, 这样0就可以表示需要创建了
        // 继续对比其属性和子节点
        // todo
      }
    }

    console.log(newIndexToOldIndexMap)
    // 需要移动位置
    for (let i = toBePatched - 1; i >= 0; i--) {
      let index = i + s2
      let current = c2[index]
      let anchor = index + 1 < c2.length ? c2[index + 1].el : null
      if (newIndexToOldIndexMap[i] === 0) {
        // 在anchor前面插入新的节点current
        // todo
      } else {
        // 在anchor前面插入对应旧节点.el,current.el元素等于对应的旧节点.el(在其它代码中赋值了)
        // todo
      }
    }
  }

}
// 调用示例
patchKeyedChildren(['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'i', 'f', 'g'], ['a', 'b', 'e', 'c', 'd', 'h', 'f', 'g'])

第1种和第2种比较简单,不做过多的讲解,我们来看看第3种,以下面为例

序号: 0 1  2 3 4 5  6 7
旧的:(a b) c d e i (f g)
新的:(a b) e c d h (f g)

1.前面a b和后面f g是一样的,会去掉,只剩中间乱序部分
2.以新的节点为参照物,循环旧的节点,从旧的节点中去掉新的没有的节点i
3.标记旧的中没有的节点(有就序号+1),0表示这个节点没有需要创建,为什么这里不用true或者false标记?算法优化

            4+1 2+1 3+1  0
新的:(...)   e   c   d   h (...)

4.从后往前循坏,h为0,创建,放在在它下一个f前面;d不为0,复用旧的中的d,放在h前面;c不为0,复用旧的中的c,放在d前面;e不为0,复用旧的中的e,放在c前面

到目的为止,新旧元素的更替已经全部完成,但大家有没有发现一个问题,e c d h四个元素都移动了一次,我们可以看出如果只移动e和创建h,c和d保持不变,效率会更高

三、算法优化

1.
序号: 0 1  2 3 4 5  6 7
旧的:(a b) c d e i (f g)
新的:(a b) e c d h (f g)
对应的标记是[5, 3, 4, 0]

2.
序号:0 1 2 3 4 5
旧的:c d e i f g
新的:e c d f g j

对应的标记是[3, 1, 2, 5, 6, 0]

从上面两个例子中可以看出:
1的最优解是找到c d,只变化e h
2的最优解是找到c d f g,只变化e j

也就是从标记中我们要找到最长的递增子序列,然后通过最长的递增子序列找到对应的索引值,再通过索引值找到对应的值,注意0表示直接创建,不参与计算
如:[3, 1, 2, 5, 6, 0]的最长的递增子序列为[1, 2, 5, 6],对应的索引为[1, 2, 3, 4],然后我们遍历e c d f g j,标记中为0的,比如j,直接创建;c d f g索引分别等于1 2 3 4,保持不变;e等于0,移动

// 最长的递增子序列,https://en.wikipedia.org/wiki/Longest_increasing_subsequence
function getSequence(arr) {
  const len = arr.length
  const result = [0] // 以第一项为基准
  const p = arr.slice() // 标记索引,slice为浅复制一个新的数组
  let resultLastIndex
  let start
  let end
  let middle
  for (let i = 0; i < len; i++) {
    let arrI = arr[i]
    if (arrI !== 0) { // vue中等于0,表示需要创建
      resultLastIndex = result[result.length - 1]
      // 插到末尾
      if (arr[resultLastIndex] < arrI) {
        result.push(i)
        p[i] = resultLastIndex // 前面的那个是谁
        continue
      }
      // 递增序列,二分类查找
      start = 0
      end = result.length - 1
      while(start < end) {
        middle = (start + end) >> 1 // 相当于Math.floor((start + end)/2)
        if (arr[result[middle]] < arrI) {
          start = middle + 1
        } else  {
          end = middle
        }
      }
      // 找到最近的哪一项比它大的,替换
      if (arr[result[end]] > arrI) {
        result[end] = i
        if (end > 0) {
          p[i] = result[end - 1] // 前面的那个是谁
        }
      }
    }
  }

  let i = result.length
  let last = result[i - 1]
  while(i-- > 0) {
    result[i] = last
    last = p[last]
  }

  return result
}

// c1表示旧的子节点,c2表示新的子节点
const patchKeyedChildren = (c1, c2) => {
  let i = 0
  let e1 = c1.length - 1
  let e2 = c2.length - 1

  // 从前面比
  while (i <= e1 && i <= e2) {
    const n1 = c1[i]
    const n2 = c2[i]
    // 标签和key是否相同
    // if (n1.type === n2.type && n1.key === n2.key)
    if (n1 === n2) {
      // 继续对比其属性和子节点
    } else {
      break
    }
    i++
  }
  // 从后面比
  while (i <= e1 && i <= e2) {
    const n1 = c1[e1]
    const n2 = c2[e2]
    // 标签和key是否相同
    // if (n1.type === n2.type && n1.key === n2.key)
    if (n1 === n2) {
      // 继续对比其属性和子节点
    } else {
      break
    }
    e1--
    e2--
  }
  console.log(i, e1, e2)

  // 当i大于e1时
  if (i > e1) {
    if (i <= e2) {
      while (i <= e2) {
        const nextPos = e2 + 1
        const anchor = nextPos < c2.length ? c2[nextPos].el : null
        // 添加子节点c2[i]在anchor的前面
        // todo
        i++
      }
    }
  }
  // 当i大于e2时
  else if (i > e2) {
    if (i <= e1) {
      while (i <= e1) {
        // 删除子节点c1[i]
        // todo
        i++
      }
    }
  }
  // 其它
  else {
    let s1 = i
    let s2 = i
    // 以新的子节点作为参照物
    const keyToNewIndexMap = new Map()
    for (let i = s2; i <= e2; i++) {
      // 节点的key做为唯一值
      // keyToNewIndexMap.set(c2[i].key, i)
      keyToNewIndexMap.set(c2[i], i)
    }
    // 新的总个数
    const toBePatched = e2 - s2 + 1
    // 记录新子节点在旧子节点中的索引
    const newIndexToOldIndexMap = new Array(toBePatched).fill(0)
    // 循环老的子节点
    for (let i = s1; i <= e1; i++) {
      const oldChild = c1[i]
      // let newIndex = keyToNewIndexMap.get(oldChild.key)
      let newIndex = keyToNewIndexMap.get(oldChild)
      // 在新子节点中不存在
      if (newIndex === undefined) {
        // 删除oldChild
        // todo
      } else {
        newIndexToOldIndexMap[newIndex - s2] = i + 1 // 永远不会等于0, 这样0就可以表示需要创建了
        // 继续对比其属性和子节点
        // todo
      }
    }

    console.log(newIndexToOldIndexMap)
    // 需要移动位置
    let increment = getSequence(newIndexToOldIndexMap)  // 找出最长序列 [5, 3, 4, 0] -> [1, 2]
    console.log(increment)
    let j = increment.length - 1
    for (let i = toBePatched - 1; i >= 0; i--) {
      let index = i + s2
      let current = c2[index]
      let anchor = index + 1 < c2.length ? c2[index + 1].el : null
      if (newIndexToOldIndexMap[i] === 0) {
        // 在anchor前面插入新的节点current
        // todo
      } else {
        if (i !== increment[j]) {
          // 在anchor前面插入对应旧节点.el,current.el元素等于对应的旧节点.el(在其它代码中赋值了)
          // todo
        } else { // 不变
          j--
        }

      }
    }
  }

}
// 调用示例
patchKeyedChildren(['c', 'd', 'e', 'i', 'f', 'g'], ['e', 'c', 'd', 'f', 'g', 'j'])

最长的递增子序列

后续补充

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