Diff算法

Diff算法

什么是Diff算法?

diff算法作为Virtual DOM的加速器,其算法的改进优化是React整个界面渲染的基础和性能的保障,同时也是React源码中最神秘的,最不可思议的部分

传统Diff:

计算一棵树形结构转换为另一棵树形结构需要最少步骤,如果使用传统的diff算法通过循环递归遍历节点进行对比,其复杂度要达到O(n^3),其中n是节点总数,效率十分低下,假设我们要展示1000个节点,那么我们就要依次执行上十亿次的比较。

下面附上一则简单的传统diff算法:

let result = [];
// 比较叶子节点
const diffLeafs = function (beforeLeaf, afterLeaf) {
    // 获取较大节点树的长度
    let count = Math.max(beforeLeaf.children.length, afterLeaf.children.length);
    // 循环遍历
    for (let i = 0; i < count; i++) {
        const beforeTag = beforeLeaf.children[i];
        const afterTag = afterLeaf.children[i];
        // 添加 afterTag 节点
        if (beforeTag === undefined) {
            result.push({ type: "add", element: afterTag });
            // 删除 beforeTag 节点
        } else if (afterTag === undefined) {
            result.push({ type: "remove", element: beforeTag });
            // 节点名改变时,删除 beforeTag 节点,添加 afterTag 节点
        } else if (beforeTag.tagName !== afterTag.tagName) {
            result.push({ type: "remove", element: beforeTag });
            result.push({ type: "add", element: afterTag });
            // 节点不变而内容改变时,改变节点
        } else if (beforeTag.innerHTML !== afterTag.innerHTML) {
            if (beforeTag.children.length === 0) {
                result.push({
                    type: "changed",
                    beforeElement: beforeTag,
                    afterElement: afterTag,
                    html: afterTag.innerHTML
                });
            } else {
                // 递归比较
                diffLeafs(beforeTag, afterTag);
            }
        }
    }
    return result;
}

 

 

React Diff算法优化策略图

在这里插入图片描述

  • React更新阶段会对ReactElement类型判断而进行不同的操作;ReactElement类型包含三种即:文本、Dom、组件;
  • 每个类型的元素更新处理方式:
    • 自定义元素的更新,主要是更新render出的节点,做甩手掌柜交给render出的节点的对应component去管理更新。
    • text节点的更新很简单,直接更新文案。
    • 浏览器基本元素的更新,分为两块:
      • 更新属性,对比出前后属性的不同,局部更新。并且处理特殊属性,比如事件绑定。
      • 子节点的更新,子节点更新主要是找出差异对象,找差异对象的时候也会使用上面的shouldUpdateReactComponent来判断,如果是可以直接更新的就会递归调用子节点的更新,这样也会递归查找差异对象。不可直接更新的删除之前的对象或添加新的对象。之后根据差异对象操作dom元素(位置变动,删除,添加等)

React中Diff算法的实现

React Diff:

之前说过,React采用虚拟DOM技术实现对真实DOM的映射,即React Diff算法的差异查找实质是对两个JavaScript对象的差异查找;

基于三个策略:

1.Web UI中DOM节点跨层级的移动操作特别少,可以忽略不计。(tree diff)
2.拥有相同类的两个组件将会生成相似的树形结构,拥有不同类的两个组件将会生成不同的树形结。(component diff)
3.对于同一层级的一组子节点,它们可以通过唯一ID进行区分。(element diff)
  • 1
  • 2
  • 3
对于以上三个策略,react分别对tree diff,component diff,element diff进行算法优化。
1.tree diff

基于策略一,WebUI中DOM节点跨层级的移动操作少的可以忽略不计,React对Virtual DOM树进行层级控制,只会对相同层级的DOM节点进行比较,即同一个父元素下的所有子节点,当发现节点已经不存在了,则会删除掉该节点下所有的子节点,不会再进行比较。这样只需要对DOM树进行一次遍历,就可以完成整个树的比较。复杂度变为O(n);

疑问:当我们的DOM节点进行跨层级操作时,diff会有怎么样的表现呢?

如下图所示,A节点及其子节点被整个移动到D节点下面去,由于React只会简单的考虑同级节点的位置变换,而对于不同层级的节点,只有创建和删除操作,所以当根节点发现A节点消失了,就会删除A节点及其子节点,当D发现多了一个子节点A,就会创建新的A作为其子节点。
此时,diff的执行情况是:

createA-->createB-->createC-->deleteA

在这里插入图片描述

Tree DIFF是对树的每一层进行遍历,如果某组件不存在了,则会直接销毁。如图所示,左边是旧属,右边是新属,第一层是R组件,一模一样,不会发生变化;第二层进入Component DIFF,同一类型组件继续比较下去,发现A组件没有,所以直接删掉A、B、C组件;继续第三层,重新创建A、B、C组件。

由此可以发现,当出现节点跨层级移动时,并不会出现想象中的移动操作,而是会进行删除,重新创建的动作,这是一种很影响React性能的操作。因此官方也不建议进行DOM节点跨层级的操作。

2.componnet diff

React是基于组件构建应用的,对于组件间的比较所采用的策略也是非常简洁和高效的。

  • 如果是同一个类型的组件,则按照原策略进行Virtual DOM比较。

  • 如果不是同一类型的组件,则将其判断为dirty component,从而替换整个组价下的所有子节点。

  • 如果是同一个类型的组件,有可能经过一轮Virtual DOM比较下来,并没有发生变化。如果我们能够提前确切知道这一点,那么就可以省下大量的diff运算时间。因此,React允许用户通过shouldComponentUpdate()来判断该组件是否需要进行diff算法分析。

如下图所示,当组件D变为组件G时,即使这两个组件结构相似,一旦React判断D和G是不用类型的组件,就不会比较两者的结构,而是直接删除组件D,重新创建组件G及其子节点。虽然当两个组件是不同类型但结构相似时,进行diff算法分析会影响性能,但是毕竟不同类型的组件存在相似DOM树的情况在实际开发过程中很少出现,因此这种极端因素很难在实际开发过程中造成重大影响。

在这里插入图片描述

3.element diff

当节点属于同一层级时,diff提供了3种节点操作,分别为INSERT_MARKUP(插入),MOVE_EXISTING(移动),REMOVE_NODE(删除)。

  • INSERT_MARKUP:新的组件类型不在旧集合中,即全新的节点,需要对新节点进行插入操作。
  • MOVE_EXISTING:旧集合中有新组件类型,且element是可更新的类型,这时候就需要做移动操作,可以复用以前的DOM节点。
  • REMOVE_NODE:旧组件类型,在新集合里也有,但对应的element不同则不能直接复用和更新,需要执行删除操作,或者旧组件不在新集合里的,也需要执行删除操作。

在这里插入图片描述

Element DIFF紧接着以上统一类型组件继续比较下去,常见类型就是列表。同一个列表由旧变新有三种行为,插入、移动和删除,它的比较策略是对于每一个列表指定key,先将所有列表遍历一遍,确定要新增和删除的,再确定需要移动的。如图所示,第一步将D删掉,第二步增加E,再次执行时A和B只需要移动位置即可。

React中Diff算法实现的代码

_updateChildren: function(nextNestedChildrenElements, transaction, context) {
    var prevChildren = this._renderedChildren;
    var removedNodes = {};
    var mountImages = [];
    // 获取新的子元素数组
    var nextChildren = this._reconcilerUpdateChildren(
      prevChildren,
      nextNestedChildrenElements,
      mountImages,
      removedNodes,
      transaction,
      context
    );
    if (!nextChildren && !prevChildren) {
      return;
    }
    var updates = null;
    var name;
    var nextIndex = 0;
    var lastIndex = 0;
    var nextMountIndex = 0;
    var lastPlacedNode = null;
    for (name in nextChildren) {
      if (!nextChildren.hasOwnProperty(name)) {
        continue;
      }
      var prevChild = prevChildren && prevChildren[name];
      var nextChild = nextChildren[name];
      if (prevChild === nextChild) {
        // 同一个引用,说明是使用的同一个component,所以我们需要做移动的操作
        // 移动已有的子节点
        // NOTICE:这里根据nextIndex, lastIndex决定是否移动
        updates = enqueue(
          updates,
          this.moveChild(prevChild, lastPlacedNode, nextIndex, lastIndex)
        );
        // 更新lastIndex
        lastIndex = Math.max(prevChild._mountIndex, lastIndex);
        // 更新component的.mountIndex属性
        prevChild._mountIndex = nextIndex;
      } else {
        if (prevChild) {
          // 更新lastIndex
          lastIndex = Math.max(prevChild._mountIndex, lastIndex);
        }

        // 添加新的子节点在指定的位置上
        updates = enqueue(
          updates,
          this._mountChildAtIndex(
            nextChild,
            mountImages[nextMountIndex],
            lastPlacedNode,
            nextIndex,
            transaction,
            context
          )
        );
        nextMountIndex++;
      }
      // 更新nextIndex
      nextIndex++;
      lastPlacedNode = ReactReconciler.getHostNode(nextChild);
    }
    // 移除掉不存在的旧子节点,和旧子节点和新子节点不同的旧子节点
    for (name in removedNodes) {
      if (removedNodes.hasOwnProperty(name)) {
        updates = enqueue(
          updates,
          this._unmountChild(prevChildren[name], removedNodes[name])
        );
      }
    }
  }

 

 

基于中Diff的开发建议

基于tree diff:

  • 开发组件时,注意保持DOM结构的稳定;即,尽可能少地动态操作DOM结构,尤其是移动操作。
  • 当节点数过大或者页面更新次数过多时,页面卡顿的现象会比较明显。
  • 这时可以通过 CSS 隐藏或显示节点,而不是真的移除或添加 DOM 节点。

基于component diff:

  • 注意使用 shouldComponentUpdate() 来减少组件不必要的更新。
  • 对于类似的结构应该尽量封装成组件,既减少代码量,又能减少component diff的性能消耗。

基于element diff:

  • 对于列表结构,尽量减少类似将最后一个节点移动到列表首部的操作,当节点数量过大或更新操作过于频繁时,在一定程度上会影响 React 的渲染性能。

转载:https://blog.csdn.net/weixin_44369568/article/details/91488905

posted @ 2020-10-15 13:30  simple-love  阅读(790)  评论(0编辑  收藏  举报