React底层原理解析之diff算法

React的diff算法是在哪里进行计算的？

diff算法是在render里面进行计算的。

React的diff算法与传统的diff算法的区别：

传统的diff算法：
计算一棵树形结构转换为另一颗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。下面是diff算法源码：

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的diff算法

1.diff策略
下面介绍react diff算法的三个策略
(1)Web UI中DOM节点跨层级的移动操作特别少，可以忽略不计
(2)拥有相同类的俩个组件将会生成相似的树形结构，拥有不同类的俩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id进行区分。

对于以上三个策略，react分别对tree diff，component diff，element diff进行算法优化。
2.diff粒度

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？
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。

component 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，从而替换整个组件下的所有子节点。
如果是同一个类型的组件，有可能经过一轮Virtual DOM比较下拉，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。
比如说当组件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。

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。

总结：

React通过制定大胆的diff策略，将 O(n3) 复杂度的问题转换成 O(n) 复杂度的问题；
React是如何将O(n3) 复杂度的问题转换成 O(n) 的？
1. 只进行同级比较
2. 不同类的React组件会被当做完全不同的DOM结构而被完全替换
3. key prop：开发人员可以通过给Virtual DOM一个唯一的key属性暗示React这是同一个DOM结构，反之若key值不同则会被当做完全不同的DOM结构。
React通过分层求异的策略，对tree diff进行算法优化；
React通过相同类生成相似树形结构，不同类生成不同树形结构的策略，对component diff进行算法优化。
React通过设置唯一key的策略，对element diff进行算法优化；
建议，在开发组件时，保持稳定的DOM结构会有助于性能的提升；
建议，在开发过程中，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。