Diff 算法原理

发布于 2021-01-11 09:56:09 字数 4340 浏览 2354 评论 0

React 的 Reconciliation 算法原理

React 的渲染机制 Reconciliation 过程

React 采用的是虚拟 DOM (即 VDOM ),每次属性 (props) 和状态 (state) 发生变化的时候,render 函数返回不同的元素树,React 会检测当前返回的元素树和上次渲染的元素树之前的差异,然后针对差异的地方进行更新操作,最后渲染为真实 DOM,这就是整个 Reconciliation 过程,其核心就是进行新旧 DOM 树对比的 diff 算法。

diff 算法

在某一时间节点调用 React 的 render() 方法,会创建一棵由 React 元素组成的树。在下一次 state 或 props 更新时,相同的 render() 方法会返回一棵不同的树。React 需要基于这两棵树之间的差别来判断如何有效率的更新 UI 以保证当前 UI 与最新的树保持同步。

在上图第三部分,新旧DOM树比对所用的算法即 Diff算法

设计思想

首先是设计思想,其实从一个树参照另一棵树进行更新,如果利用循环递归的方式对每一个节点进行比较,那算法的复杂度可以到达是 O (n^3), 通俗点来说 1000 个节点的树,要比对 10 亿次,还不包括比对类型、属性等等节点的细节,即使目前性能最高的 CPU 也很难再一秒内算出结果。

但是 React 说它的 diff 就是能达到 O (n) 级别。

React diff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。【永远只比较同层节点,不会跨层级比较节点。】
  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构。
  3. 对于同一层级的一组子节点,它们可以通过唯一 key 进行区分。

基于以上三个前提策略,React 分别对 tree diff、component diff 以及 element diff 进行算法优化,事实也证明这三个前提策略是合理且准确的,它保证了整体界面构建的性能。

执行流程(规则)

1、元素类型不相同时

直接将 原 VDOM 树上该节点以及该节点下所有的后代节点 全部删除,然后替换为新 VDOM 树上同一位置的节点

当根节点为不同类型的元素时,React 会拆卸原有的树并且建立起新的树。当拆卸一棵树时,对应的 DOM 节点也会被销毁。组件实例将执行 componentWillUnmount() 方法。当建立一棵新的树时,对应的 DOM 节点会被创建以及插入到 DOM 中。组件实例将执行 componentWillMount() 方法,紧接着 componentDidMount() 方法。所有跟之前的树所关联的 state 也会被销毁。

2. 元素类型相同时

a. 都是 DOM 节点

React 会保留 DOM 节点,仅比对及更新有改变的属性。

<div className="old" title="老节点" />
<div className="new" title="新节点" />

通过比对这两个元素,React 知道需要修改 DOM 元素上的 className 属性和 title 属性。

处理完该节点后,React 继续对子节点进行递归。

b. 都是组件元素
  • 对于同一类型的组件,根据Virtual DOM是否变化也分两种,可以用shouldComponentUpdate()判断Virtual DOM是否发生了变化,若没有变化就不需要再进行diff,这样可以节省大量时间,若变化了,就按原策略进行比较
  • 对于非同一类的组件,则将该组件判断为 dirty component,从而替换整个组件下的所有子节点。

当一个组件更新时,组件实例保持不变,这样 state 在跨越不同的渲染时保持一致。React 将更新该组件实例的 props 以跟最新的元素保持一致,并且调用该实例的 componentWillReceiveProps()componentWillUpdate() 方法。

处理完该节点后,依然继续对子节点进行递归。

特殊情况讨论:遍历子元素列表

引入 key 值

首先,我们往列表末尾插入一个元素:

<ul>
  <li>1</li>
  <li>2</li>
</ul>

插入后为:

<ul>
  <li>1</li>
  <li>2</li>
  <li>3</li>
</ul>

React 会先匹配两个对应的树,最后插入第三个元素,没有任何问题。

但是如果在头部插入呢?

<ul>
  <li>3</li>
  <li>1</li>
  <li>2</li>
</ul>

此时前两个元素和原来都不一样,第三个元素被当作新增的节点,明明只需要更新 1 个节点,现在更新了 3 个。这样的情况效率是非常低的。

于是,React 引入了 key 值的概念。

<ul>
  <li key="first">1</li>
  <li key="second">2</li>
</ul>

插入之后变为:

<ul>
  <li key="third">3</li>
  <li key="first">1</li>
  <li key="second">2</li>
</ul>

现在 React 通过 key 得知 1 和 2 原来是存在的,现在只是换了位置,因此不需要更新整个节点了,只需要移动位置即可,大大提升效率。

选取 key 值的问题

key 选取的原一般是 不需要全局唯一,但必须列表中保持唯一

有很多人喜欢用数组元素的下标作为 key 值,在元素顺序不改变的情况是没有问题的,但一旦顺序发生改变,diff 效率就有可能骤然下降。

举个例子,现在在五个元素中插入 F

现在由于 F 的插入,后面的 C、D、E 索引值都改变,即 key 值改变,因此后面的节点都得更新。而且,数组乱序或者在头部插入都会导致同样的更新问题。

因此,不用数组索引做 key 值的根本原因在于:数组下标值不稳定,修改顺序会修改当前 key

当我们利用 key 值以后,上面的问题便迎刃而解,后面的 C、D、E 只需要向后挪动一个位置即可,真正需要更新的就只有新增的节点了。

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