Vue实现virtual-dom的原理简析

virtual-dom(后文简称vdom)的概念大规模的推广还是得益于react出现，virtual-dom也是react这个框架的非常重要的特性之一。相比于频繁的手动去操作dom而带来性能问题，vdom很好的将dom做了一层映射关系，进而将在我们本需要直接进行dom的一系列操作，映射到了操作vdom，而vdom上定义了关于真实dom的一些关键的信息，vdom完全是用js去实现，和宿主浏览器没有任何联系，此外得益于js的执行速度，将原本需要在真实dom进行的创建节点,删除节点,添加节点等一系列复杂的dom操作全部放到vdom中进行，这样就通过操作vdom来提高直接操作的dom的效率和性能。

Vue在2.0版本也引入了vdom。其vdom算法是基于snabbdom算法所做的修改。

在Vue的整个应用生命周期当中，每次需要更新视图的时候便会使用vdom。那么在Vue当中，vdom是如何和Vue这个框架融合在一起工作的呢？以及大家常常提到的vdom的diff算法又是怎样的呢？接下来就通过这篇文章简单的向大家介绍下Vue当中的vdom是如何去工作的。

首先，我们还是来看下Vue生命周期当中初始化的最后阶段：将vm实例挂载到dom上，源码在src/core/instance

mountComponent函数的定义是：

注意上面的代码中定义了一个updateComponent函数，这个函数执行的时候内部会调用vm._update(vm._render(),hyddrating)方法，其中vm._render方法会返回一个新的vnode，(关于vm_render是如何生成vnode的建议大家看看vue的关于compile阶段的代码)，然后传入vm._update方法后，就用这个新的vnode和老的vnode进行diff，最后完成dom的更新工作。那么updateComponent都是在什么时候去进行调用呢？

实例化一个watcher，在求值的过程中this.value = this.lazy ? undefined : this.get()，会调用this.get()方法，因此在实例化的过程当中Dep.target会被设为这个watcher，通过调用vm._render()方法生成新的Vnode并进行diff的过程中完成了模板当中变量依赖收集工作。即这个watcher被添加到了在模板当中所绑定变量的依赖当中。一旦model中的响应式的数据发生了变化，这些响应式的数据所维护的dep数组便会调用dep.notify()方法完成所有依赖遍历执行的工作，这里面就包括了视图的更新即updateComponent方法的调用。

updateComponent方法的定义是：

完成视图的更新工作事实上就是调用了vm._update方法，这个方法接收的第一个参数是刚生成的Vnode，调用的vm._update方法的定义是

在这个方法当中最为关键的就是vm.__patch__方法，这也是整个virtaul-dom当中最为核心的方法，主要完成了prevVnode和vnode的diff过程并根据需要操作的vdom节点打patch，最后生成新的真实dom节点并完成视图的更新工作。

接下来就让我们看下vm.__patch__里面到底发生了什么：

在对oldVnode和vnode类型判断中有个sameVnode方法，这个方法决定了是否需要对oldVnode和vnode进行diff及patch的过程。

sameVnode会对传入的2个vnode进行基本属性的比较，只有当基本属性相同的情况下才认为这个2个vnode只是局部发生了更新，然后才会对这2个vnode进行diff，如果2个vnode的基本属性存在不一致的情况，那么就会直接跳过diff的过程，进而依据vnode新建一个真实的dom，同时删除老的dom节点。

vnode基本属性的定义可以参见源码:src/vdom/vnode.js里面对于vnode的定义。

每一个vnode都映射到一个真实的dom节点上。其中几个比较重要的属性:

1. tag 属性即这个vnode的标签属性
2. data 属性包含了最后渲染成真实dom节点后，节点上的class,attribute,style以及绑定的事件
3. children 属性是vnode的子节点
4. text 属性是文本属性
5. elm 属性为这个vnode对应的真实dom节点
6. key 属性是vnode的标记，在diff过程中可以提高diff的效率，后文有讲解

比如，我定义了一个vnode，它的数据结构是:

最后渲染出的实际的dom结构就是:

让我们再回到patch函数当中，在当oldVnode不存在的时候，这个时候是root节点初始化的过程，因此调用了createElm(vnode,refElm)方法去创建一个新的节点。而当oldVnode是vnode且sameVnode(oldVnode,vnode)2个节点的基本属性相同，那么就进入了2个节点的diff过程。

diff的过程主要是通过调用patchVnode方法进行的:

更新真实dom节点的data属性，相当于对dom节点进行了预处理的操作

接下来:

这其中的diff过程中又分了好几种情况，oldCh为oldVnode的子节点，ch为Vnode的子节点：

1. 首先进行文本节点的判断，若oldVnode.text !== vnode.text，那么就会直接进行文本节点的替换；
2. 在vnode没有文本节点的情况下，进入子节点的diff；
3. 当oldCh和ch都存在且不相同的情况下，调用updateChildren对子节点进行diff；
4. 若oldCh不存在，ch存在，首先清空oldVnode的文本节点，同时调用addVnodes方法将ch添加到elm真实dom节点当中；
5. 若oldCh存在，ch不存在，则删除elm真实节点下的oldCh子节点；
6. 若oldVnode有文本节点，而vnode没有，那么就清空这个文本节点。

这里着重分析下updateChildren方法，它也是整个diff过程中最重要的环节:

 // 将找到的key一致的oldVnode再和newStartVnode进行diff
 if (sameVnode(elmToMove,newStartVnode)) {
  patchVnode(elmToMove,insertedVnodeQueue)
  oldCh[idxInOld] = undefined
  // 移动node节点
  canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm,newStartVnode.elm,oldStartVnode.elm)
  newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
 } else {
  // same key but different element. treat as new element
  // 创建新的dom节点
  createElm(newStartVnode,oldStartVnode.elm)
  newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
 }
}

在开始遍历diff前，首先给oldCh和newCh分别分配一个startIndex和endIndex来作为遍历的索引，当oldCh或者newCh遍历完后(遍历完的条件就是oldCh或者newCh的startIndex >= endIndex)，就停止oldCh和newCh的diff过程。接下来通过实例来看下整个diff的过程(节点属性中不带key的情况):

首先从第一个节点开始比较，不管是oldCh还是newCh的起始或者终止节点都不存在sameVnode，同时节点属性中是不带key标记的，因此第一轮的diff完后，newCh的startVnode被添加到oldStartVnode的前面，同时newStartIndex前移一位；

第二轮的diff中，满足sameVnode(oldStartVnode,newStartVnode)，因此对这2个vnode进行diff，最后将patch打到oldStartVnode上，同时oldStartVnode和newStartIndex都向前移动一位

第三轮的diff中，满足sameVnode(oldEndVnode,newStartVnode)，那么首先对oldEndVnode和newStartVnode进行diff，并对oldEndVnode进行patch，并完成oldEndVnode移位的操作，最后newStartIndex前移一位，oldStartVnode后移一位；

第四轮的diff中，过程同步骤3；

第五轮的diff中，同过程1；

遍历的过程结束后，newStartIdx > newEndIdx，说明此时oldCh存在多余的节点，那么最后就需要将这些多余的节点删除。

在vnode不带key的情况下，每一轮的diff过程当中都是起始和结束节点进行比较，直到oldCh或者newCh被遍历完。而当为vnode引入key属性后，在每一轮的diff过程中，当起始和结束节点都没有找到sameVnode时，首先对oldCh中进行key值与索引的映射:

createKeyToOldIdx方法，用以将oldCh中的key属性作为键，而对应的节点的索引作为值。然后再判断在newStartVnode的属性中是否有key，且是否在oldKeyToIndx中找到对应的节点。

如果不存在这个key，那么就将这个newStartVnode作为新的节点创建且插入到原有的root的子节点中:

如果存在这个key，那么就取出oldCh中的存在这个key的vnode，然后再进行diff的过程:

通过以上分析，给vdom上添加key属性后，遍历diff的过程中，当起始点,结束点的搜寻及diff出现还是无法匹配的情况下时，就会用key来作为唯一标识，来进行diff，这样就可以提高diff效率。

带有Key属性的vnode的diff过程可见下图：

注意在第一轮的diff过后oldCh上的B节点被删除了，但是newCh上的B节点上elm属性保持对oldCh上B节点的elm引用。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持编程之家。

（编辑：李大同）

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