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在React学习中#xff0c;Diff算法(协调算法)#xff0c;想必我们并不陌生#xff0c;简单来说就是一个对比新老节点寻找差异#xff0c;然后找出最小的一个变化集#xff0c;最后对这个最小变化集进行最小的DOM操作#xff0c;本文将从源码来分析在React(17.0.2)中…介绍
在React学习中Diff算法(协调算法)想必我们并不陌生简单来说就是一个对比新老节点寻找差异然后找出最小的一个变化集最后对这个最小变化集进行最小的DOM操作本文将从源码来分析在React(17.0.2)中是如何来通过这个算法来进行对比并让Renderer知道如果操作DOM的。
在reconcileChildFibers中主要是通过newChild的类型以及type来判断执行那个函数来更新fiber其中主要类型分为非空对象、字符串/数字、数组、可迭代类型。 其中我们主要对非空对象的React Element(reconcileSingleElement函数)以及数组(reconcileChildrenArray函数可迭代reconcileChildrenIterator和该函数核心逻辑大致一样)的处理来分析DIff算法
if (isObject) {switch (newChild.$$typeof) {case REACT_ELEMENT_TYPE:return placeSingleChild(reconcileSingleElement(returnFiber,currentFirstChild,newChild,lanes,),);case REACT_PORTAL_TYPE:return placeSingleChild(reconcileSinglePortal(returnFiber,currentFirstChild,newChild,lanes,),);case REACT_LAZY_TYPE:if (enableLazyElements) {const payload newChild._payload;const init newChild._init;// TODO: This function is supposed to be non-recursive.return reconcileChildFibers(returnFiber,currentFirstChild,init(payload),lanes,);}}}if (isArray(newChild)) {return reconcileChildrenArray(returnFiber,currentFirstChild,newChild,lanes,);}
DIff算法可以分为两种
单节点对比(reconcileSingleElement)多节点对比(reconcileChildrenArray)
单节点对比
我们从reconcileSingleElement函数来分析当虚拟DOM为一个非空对象时React是如何进行单节点对比的
function reconcileSingleElement(returnFiber: Fiber,currentFirstChild: Fiber | null,element: ReactElement
): Fiber {const key element.key;let child currentFirstChild;// 首先判断是否存在对应DOM节点while (child ! null) {// 上一次更新存在DOM节点接下来判断是否可复用// 首先比较key是否相同if (child.key key) {// key相同接下来比较type是否相同switch (child.tag) {// ...省略casedefault: {if (child.elementType element.type) {// 将该fiber及其兄弟fiber标记为删除deleteRemainingChildren(returnFiber, child.sibling);// type相同则表示可以复用const existing useFiber(child, element.props);// 更新复用节点的refexisting.ref coerceRef(returnFiber, child, element);existing.return returnFiber;// 返回复用的fiberreturn existing;}// type不同则跳出switchbreak;}}// 代码执行到这里代表key相同但是type不同// 将该fiber及其兄弟fiber标记为删除deleteRemainingChildren(returnFiber, child);break;} else {// key不同将该fiber标记为删除deleteChild(returnFiber, child);}child child.sibling;}// 创建新Fiber并返回 ...省略
}从代码中能看出先判断当前fiber是否有对应的dom节点如果是新增节点child null, 直接新建 fiber, 没有多余的逻辑。如果是对比更新如果key不一样则给当前fiber打上delete的标记继续遍历兄弟节点key一样type不一样则给当前fiber和其兄弟节点都打上delete标记key和type都相同(即: ReactElement.key Fiber.key 且 Fiber.elementType ReactElement.type), 则复用useFiber并更新ref否则新建。 注意: 复用过程是调用useFiber(child, element.props)创建新的fiber对象, 这个新fiber对象.stateNode currentFirstChild.stateNode, 即stateNode属性得到了复用, 故 DOM 节点得到了复用.因为stateNode保存的就是DOM节点信息.所以常说的复用节点可以简单粗暴的理解为复用stateNode属性 当key相同且type不同时代表我们已经根据key找到本次更新组件但是组件发生了更新不能复用。既key的唯一可能性已经不能复用则剩下的fiber都没有继续查找的必要所以都需要标记删除。 当key不同时只代表遍历到的该fiber不能被复用后面还有兄弟fiber还没有遍历到。所以仅仅标记该fiber删除。 代码流程可以简述为
多节点对比
这里我们通过reconcileChildrenArray来分析React中对于多节点是如何进行对比复用的。
// reconcileChildFibers函数中
if (isArray(newChild)) {return reconcileChildrenArray(returnFiber,currentFirstChild,newChild,lanes,);}通过isArray判断是否是数组如果是则进行多节点Diff对比会进行两次遍历
function reconcileChildrenArray(returnFiber: Fiber,currentFirstChild: Fiber | null,newChildren: Array*,lanes: Lanes,
): Fiber | null {let resultingFirstChild: Fiber | null null;let previousNewFiber: Fiber | null null;let oldFiber currentFirstChild;let lastPlacedIndex 0;let newIdx 0;let nextOldFiber null;// 1. 第一次循环: 遍历最长公共序列(key相同), 公共序列的节点都视为可复用for (; oldFiber ! null newIdx newChildren.length; newIdx) {// 后文分析}if (newIdx newChildren.length) {// 如果newChildren序列被遍历完, 那么oldFiber序列中剩余节点都视为删除(打上Deletion标记)deleteRemainingChildren(returnFiber, oldFiber);return resultingFirstChild;}if (oldFiber null) {// 如果oldFiber序列被遍历完, 那么newChildren序列中剩余节点都视为新增(打上Placement标记)for (; newIdx newChildren.length; newIdx) {// 后文分析}return resultingFirstChild;}// 分割线const existingChildren mapRemainingChildren(returnFiber, oldFiber);// 2. 第二次循环: 遍历剩余非公共序列, 优先复用oldFiber序列中的节点for (; newIdx newChildren.length; newIdx) {}if (shouldTrackSideEffects) {// newChildren已经遍历完, 那么oldFiber序列中剩余节点都视为删除(打上Deletion标记)existingChildren.forEach((child) deleteChild(returnFiber, child));}return resultingFirstChild;
}所谓的新老节点对比在这里就是currentFirstChild和newChildren两个序列的对比
currentFirstChild: 是一个fiber节点, 通过fiber.sibling可以将兄弟节点全部遍历出来. 所以可以将currentFirstChild理解为链表头部, 它代表一个序列, 源码中被记为oldFiber.newChildren: 是一个数组, 其中包含了若干个ReactElement对象. 所以newChildren也代表一个序列.
所以reconcileChildrenArray实际就是 2 个序列之间的比较(链表oldFiber和数组newChildren), 最后返回合理的fiber序列. 上述代码中, 以注释分割线为界限, 整个核心逻辑分为 2 步骤:
第一次循环: 遍历最长公共序列(key 相同), 公共序列的节点都视为可复用 如果newChildren序列被遍历完, 那么oldFiber序列中剩余节点都视为删除(打上Deletion标记) 如果oldFiber序列被遍历完, 那么newChildren序列中剩余节点都视为新增(打上Placement标记)第二次循环: 遍历剩余非公共序列, 优先复用 oldFiber 序列中的节点以[key, oldFiber]的形式Map结构存储方便快速查找复用节点 在对比更新阶段(非初次创建fiber, 此时shouldTrackSideEffects被设置为 true). 第二次循环遍历完成之后, oldFiber序列中没有匹配上的节点都视为删除(打上Deletion标记)
假设有如下图所示 2 个初始化序列: 接下来第一次循环, 会遍历公共序列A,B, 生成的 fiber 节点fiber(A), fiber(B)可以复用. 最后第二次循环, 会遍历剩余序列E,C,X,Y:
生成的 fiber 节点fiber(E), fiber©可以复用. 其中fiber©节点发生了位移(打上Placement标记).fiber(X), fiber(Y)是新增(打上Placement标记).同时oldFiber序列中的fiber(D)节点确定被删除(打上Deletion标记). 整个主干逻辑就介绍完了, 接下来贴上完整源码
第一次循环
// 1. 第一次循环: 遍历最长公共序列(key相同), 公共序列的节点都视为可复用
for (; oldFiber ! null newIdx newChildren.length; newIdx) {if (oldFiber.index newIdx) {nextOldFiber oldFiber;oldFiber null;} else {nextOldFiber oldFiber.sibling;}// new槽位和old槽位进行比较, 如果key不同, 返回null// key相同, 比较type是否一致. type一致则执行useFiber(update逻辑), type不一致则运行createXXX(insert逻辑)const newFiber updateSlot(returnFiber,oldFiber,newChildren[newIdx],lanes,);if (newFiber null) {// 如果返回null, 表明key不同. 无法满足公共序列条件, 退出循环if (oldFiber null) {oldFiber nextOldFiber;}break;}if (shouldTrackSideEffects) {// 若是新增节点, 则给老节点打上Deletion标记if (oldFiber newFiber.alternate null) {deleteChild(returnFiber, oldFiber);}}// lastPlacedIndex 记录被移动的节点索引// 如果当前节点可复用, 则要判断位置是否移动.lastPlacedIndex placeChild(newFiber, lastPlacedIndex, newIdx);// 更新resultingFirstChild结果序列if (previousNewFiber null) {resultingFirstChild newFiber;} else {previousNewFiber.sibling newFiber;}previousNewFiber newFiber;oldFiber nextOldFiber;
}第二次循环
// 1. 将第一次循环后, oldFiber剩余序列加入到一个map中. 目的是为了第二次循环能顺利的找到可复用节点
const existingChildren mapRemainingChildren(returnFiber, oldFiber);// 2. 第二次循环: 遍历剩余非公共序列, 优先复用oldFiber序列中的节点
for (; newIdx newChildren.length; newIdx) {// [key, oldFiber]形式存储在Map结构中方便快速查找const newFiber updateFromMap(existingChildren,returnFiber,newIdx,newChildren[newIdx],lanes,);if (newFiber ! null) {if (shouldTrackSideEffects) {if (newFiber.alternate ! null) {// 如果newFiber是通过复用创建的, 则清理map中对应的老节点existingChildren.delete(newFiber.key null ? newIdx : newFiber.key);}}lastPlacedIndex placeChild(newFiber, lastPlacedIndex, newIdx);// 更新resultingFirstChild结果序列if (previousNewFiber null) {resultingFirstChild newFiber;} else {previousNewFiber.sibling newFiber;}previousNewFiber newFiber;}
}
// 3. 善后工作, 第二次循环完成之后, existingChildren中剩余的fiber节点就是将要被删除的节点, 打上Deletion标记
if (shouldTrackSideEffects) {existingChildren.forEach((child) deleteChild(returnFiber, child));
}所以无论是单节点还是多节点、可迭代节点的比较, 最终的目的都是生成下级子节点. 并在reconcileChildren过程中, 给一些有副作用的节点(新增, 删除, 移动位置等)打上副作用标记, 等待 commit 阶段(Renderer)的处理.
时间复杂度
Diff 算法并非 React 独创React 只是在传统 Diff 算法做了优化将 diff 算法的时间复杂度一下子从 传统递归O(n^3)降到 两次循环O(n)其中n是树中元素数量。为了降低算法复杂度React中对Diff算法做了以下优化 1、同级对比 只对同级元素进行Diff。如果一个DOM节点在前后两次更新中跨越了层级那么React不会尝试复用他即对相同层级的 虚拟DOM 节点进行比较同一个父节点下的所有子节点。当发现节点已经不存在时则该节点及其子节点会被完全删除掉不会用于进一步的比较。这样只需要对树进行一次遍历便能完成整个 DOM 树的比较。 如果DOM节点前后更新跨越了层级React则不会复用直接新建节点并删除原来节点 2、类型比较 当比较两个节点时首先检查它们的类型。如果类型不同React 会销毁旧节点并建立新节点。这种类型检查适用于不同的HTML标签或不同的组件类型。
3、Key标识 在处理动态子元素列表时React 使用 keys 来识别每个元素的唯一性。这有助于确定哪些元素在重新渲染时保持不变哪些元素需要更改。合理使用 keys 可以极大地提高性能尤其是在列表和动态内容中。
4、避免不必要的 DOM 操作 通过比较新旧虚拟DOM树React 可以确定实际需要进行的最小 DOM 更新从而避免不必要的操作。一个虚拟DOM的Key和Type一样就认为该节点可以复用。
5、批量更新与异步渲染 React 会将多个 setState/useState 调用合并成一个批量更新以减少渲染次数。React 17 及以后版本中引入了新的并发模式允许更灵活的异步渲染。
优化策略
基于React对于传递Diff的优化总结我们可以通过以下方式来进行优化简化对比
Keys在列表中使用唯一的key可以帮助React识别哪些元素改变了哪些没有。这样React可以只重新渲染那些改变了的元素而不是整个列表。组件级别的比较React在比较组件时如果组件类型相同则会比较其props和state如果组件类型不同则会销毁旧组件并创建新组件。避免不必要的重新渲染使用shouldComponentUpdate、React.memo或PureComponent来避免不必要的渲染。虚拟DOM树的结构优化合理的组织组件结构避免过深的虚拟DOM树可以减少diff算法需要比较的节点数从而提高性能。使用不可变数据这可以帮助快速比较props和state的变化因为不可变数据在发生变化时会产生一个新的对象。懒加载组件对于大型应用中的一些不常用组件可以使用懒加载技术只有当这些组件需要被展示时才加载它们。
