[vue3] vue3更新组件流程与diff算法

cnblogs 2024-08-22 08:11:00 阅读 53

Vue3 中的 patch 函数结合 diff 算法,通过比较新旧 vnode 序列,优化组件更新流程。diff 算法复用旧节点并最小化移动操作,利用最长递增子序列算法提升渲染性能,可以有效减少创建和销毁节点的开销。

在<code>Vue3中,组件的更新通过patch函数进行处理。

patch函数

源码位置:core/packages/runtime-core/src/renderer.ts at main · vuejs/core (github.com)

const patch: PatchFn = (

n1,

n2,

container,

anchor = null,

parentComponent = null,

parentSuspense = null,

namespace = undefined,

slotScopeIds = null,

optimized = __DEV__ && isHmrUpdating ? false : !!n2.dynamicChildren,

) => {

// 二者相同,不需要更新

if (n1 === n2) {

return

}

// vnode类型不同,直接卸载旧节点

if (n1 && !isSameVNodeType(n1, n2)) {

anchor = getNextHostNode(n1)

unmount(n1, parentComponent, parentSuspense, true)

n1 = null

}

// ......

const { type, ref, shapeFlag } = n2

switch (type) {

case Text:

// 处理文字节点

break

case Comment:

// 处理注释节点

break

case Static:

// 静态节点

break

case Fragment:

// Fragment节点

break

default:

if (shapeFlag & ShapeFlags.ELEMENT) {

// 处理普通DOM元素

} else if (shapeFlag & ShapeFlags.COMPONENT) {

// 处理组件

} else if (shapeFlag & ShapeFlags.TELEPORT) {

// 处理teleport

} else if (__FEATURE_SUSPENSE__ && shapeFlag & ShapeFlags.SUSPENSE) {

// 处理suspense

} else if (__DEV__) {

// 报错:vnode类型不在可识别范围内

warn('Invalid VNode type:', type, `(${typeof type})`)

}

}

}

patch函数用来挂载或者更新vnode

patch的大致流程:

  1. n1n2如果相等,则表示无变化,直接退出;
  2. n1n2如果引用不同,则先检查其vnode类型,如果类型不同,则直接卸载n1,挂载n2
  3. 主流程:根据n1n2的vnode类型,调用不同的process函数。

process

process函数的参数列表大致相同,都是要传入n1n2container等参数。patch函数主要起到一个分类讨论的功能。

这里只讨论普通元素类型组件类型的vnode处理过程,因为这是Vue应用中最常见、覆盖范围最广的两种类型。

普通元素类型,即ShapeFlags.ELEMENT,在浏览器环境下就是指DOM类型。

普通元素vs组件

从组件树的角度来理解普通元素和组件元素的区别。

image-20240807201257321

一个组件的<code>children可以是普通元素或组件元素。

    <li>

    叶子节点必须是普通元素,因为只有普通元素能够通过相关平台挂载到界面上。Vue会在编译时确定mount方法,以适应不同的平台。对于浏览器环境来说,普通元素是通过vnode来表示DOM节点,将vnode转换成实际DOM元素并插入到页面上的操作由vue3源码中的runtime-dom这个package实现。

    叶子节点必须是普通元素,但是普通元素不一定是叶子节点,比如一个div标签内部可以包含其它组件。

  • 叶子节点不可能是组件,因为组件必须被实现且被注册,其实现必须使用已注册的组件或者普通元素。并且组件是虚拟元素,并不能被实际挂载到指定平台上,只能递归地patch它的children,直到把普通元素都挂载到界面上。

在 Vue3 - patch 函数的源码中可以看到除了这两种类型,还有很多针对其它类型 vnode 的 process 函数,这些 process 函数主要做的只有两件事:挂载和更新。

对于旧vnode n1 和 新vnode n2

  • n1null时,则表示挂载n2
  • n1不为null时,则表示n1更新为n2

patchElement

patchElement 会对它的 children 也进行 patch,也就是调用 patchChildren 函数。

children 有三种情况:文本、数组、NULL。

image-20240821015027093

diff算法

diff 算法用于将旧children的vnode数组更新为新children的vnode数组,它通过比较两个序列,尽可能地复用相同的vnode,以此来减少频繁创建vnode带来的开销。

事实上,diff 是在 patchKeyedChildren 中实现的,对于没有设置 key 的数组,patchChildren函数内部调用的是 patchUnkeyedChildren,函数实现大致如下:

    <li>计算两个数组的长度的最小值 <code>commonLength;li>
  1. commonLength 个 vnode 直接 patch 更新,不会考虑移动到不同位置来复用;
  2. 旧序列如果有剩余则unmount,新序列如果有多余则mount。

这种做法在大多数情况下都会需要创建 vnode,开销还是比较大的。因此为了提高渲染性能,使用渲染列表的时候要写上 key。

image-20240821124406433

vue3 的 diff算法实现在patchKeyedChildren函数中,主要包含五个流程,其中第五个是最复杂的步骤:

    <li>

    两个序列从头部向尾部依次同步,直到不能匹配进入下个流程;

    起始索引都是从0开始,用一个变量 <code>i 就可以了。

    image-20240821153449683

    li>
  1. 两个序列从尾部向头部依次同步,直到不能匹配进入下个流程;

    两个序列长度可能不一样,最后一个元素的索引不一样,因此需要两个变量 <code>e1 和 e2 来指向 ending index

    image-20240821153834805

    li>

在上述两个流程之后:

    <li>

    如果旧序列遍历完了,而新序列还有剩余,则新序列剩余的vnode依次mount;

    • <code>i>e1则表示旧序列遍历完了;li>
    • i<=e2则表示新序列还有剩余;
    • while(i<=e2){...; i++}把剩余的vnode都挂载。

    image-20240821154722336

    li>
  1. 如果新序列遍历完了,而旧序列还有剩余,则旧序列剩余的vnode依次unmount;

    • <code>i>e2表示新序列都遍历完了;li>
    • i<=e1表示旧序列还有剩余;
    • while(i<=e1){ unmount(...); i++ }将剩余的旧 vnode 都卸载。

    image-20240821170437767

    li>
  2. 未知序列,尽可能地通过移动复用vnode,剩下的mount或者unmount。

    头部和尾部都同步了若干vnode,但是两个序列都还没有遍历完成,说明中间有一段序列是混乱的、难以匹配的。

    image-20240821172910666

    在步骤5中,有细分为多个子步骤:

    首先用<code>s1和s2表示旧新序列的起始索引:const s1 = s2 = i;

    5.1.遍历新序列,使用Map建立keynewIndex的映射:keyToNewIndexMap

    使用Map的原因是PropertyKey这个类型是联合类型string | number | symbol,不能简单的用对象或数组表示。

    建立 key 到 index 的映射,是为了后续我们可以通过旧序列中的 key 来建立可复用情况下新旧节点之间的映射关系。

    // 这段代码不是源码,只保留主干。

    const keyToNewIndexMap: Map<PropertyKey, number> = new Map()

    for (i = s2; i <= e2; i++) {

    const nextChild = c2[i];// c2 即 children2

    if (nextChild.key != null)

    keyToNewIndexMap.set(nextChild.key, i)

    }

    }

    5.2. 遍历旧序列,使用一个newIndexToOldIndexMap数组建立新旧序列中可复用节点的位置对应关系。

    newIndexToOldIndexMap的作用

    通过这个数组,我们可以知道一个新vnode可以由哪个旧vnode更新得到。在这个数组中,newIndex是以 0 开始的,而 oldIndex 是以 1 开始的,这是为了把 oldIndex==0 作为一个特殊标识,表示新节点在旧序列中不存在。当newIndexToOldIndexMap[k] = 0,则表示新序列中第 k 个vnode在旧序列中不存在,无法复用。

    image-20240821202906314

    newIndexToOldIndexMap的构建过程

    遍历旧序列 <code>c1:

    for(let i=s1; i<=e1; i++){...}

      <li>

      使用 keyToNewIndexMap 查询 c1[i] 的 key:

      • 如果 key 为 undefined,则说明这个旧的 vnode 在新序列中不存在了,卸载这个旧 vnode;

      • 如果 key 为某个数字,则表明这个旧 vnode 在新序列中有 vnode 的 key 跟它一样,可以复用。使用 patch 函数将旧节点更新为新节点。

        这一步骤中记录新旧序列索引映射的代码是 newIndexToOldIndexMap[newIndex - s2] = i + 1

        • 减去s2是因为序列包含 diff 算法步骤1同步的头节点;
        • i+1是因为这个数组记录的 oldIndex 是从 1 开始的。
    • 如果发现新序列中的节点都找到与之对应的旧节点了,那么 for 循环后续的旧节点都直接卸载。

    在这个步骤中,还通过一个 moved 变量来记录节点的相对位置是否被移动了:

    if (newIndex >= maxNewIndexSoFar) {

    maxNewIndexSoFar = newIndex

    } else {

    moved = true

    }

    如果当前新节点的索引 newIndex 大于或等于此前遍历到的最大新节点索引 maxNewIndexSoFar,那么当前节点在新列表中的顺序相对于旧列表来说是保持递增的。

    image-20240821211605198

    li>

​5.3 移动与挂载

​经过上面若干步骤,能复用的旧节点都通过 patch 将数据更新到新节点上了,不能复用的旧节点都被卸载了。

​而新节点如果没有在旧序列中出现,则挂载;如果在旧序列中出现了,

  • 如果<code>moved为 false,则表示(已经执行复用操作的)新节点的顺序和在旧序列中的相对顺序是一致的,这种情况无需处理;

    li>
  • 如果moved为 true,则表示相对顺序不一致,需要移动 vnode。

    为了减少移动次数,这里应用了最长递增子序列算法,计算了数组newIndexToOldIndexMap的最长递增子序列。

    从上图右边的子图中可以看出,递增子序列越长意味着相对顺序一致的子序列越长,那么需要移动的 vnode 就越少。

    思考版图大致如下:

    image-20240821232108564

    li>


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