今回は、React diff アルゴリズムの使い方と、React diff アルゴリズムを使用する際の注意点について説明します。以下は実際のケースです。
はじめに
前回の記事ではReactのコンポーネント機能を実装しましたが、機能面ではReactのコア機能を実装しました。
しかし、私たちの実装には大きな問題があります。アプリケーション全体またはコンポーネント全体が更新されるたびに再レンダリングされ、DOM 操作は非常にコストがかかるため、パフォーマンスが大幅に低下します。
DOM の更新を減らすには、レンダリングの前後で実際に変更された部分を見つけて、DOM のこの部分のみを更新する必要があります。変更を比較し、更新が必要な部分を見つけるアルゴリズムを diff アルゴリズムと呼びます。
比較戦略
前の 2 つの記事の後、仮想 DOM を実際の DOM にレンダリングできるレンダリング メソッドを実装しました。DOM 全体が愚かに再レンダリングされないようにする必要があります。ただし、実際に変更された部分を見つけるためです。
多くの React 系フレームワークは、この部分をさまざまな方法で実装しています。一部のフレームワークは、最後にレンダリングされた仮想 DOM を保存し、仮想 DOM の前後の変更を比較して一連の更新データを取得し、これらの更新を適用します。実際の DOM 上で。
ただし、仮想 DOM と実際の DOM を直接比較することを選択するフレームワークもあります。これにより、最後にレンダリングされた仮想 DOM を保存する必要がなく、比較中に更新できるようになります。これも私たちが選択する方法です。
DOM であっても仮想 DOM であっても、その構造はツリーです。2 つのツリーの変更を完全に比較するアルゴリズムの時間計算量は O(n^3) ですが、DOM をレベル間で移動することはほとんどないことを考慮すると、同じレベルでの変更を比較する必要があります。
同じカラーボックス内のノードを比較するだけで済みます
つまり、差分アルゴリズムには 2 つの原則があります:
現在の実際の DOM と仮想 DOM を比較し、比較プロセス中に実際の DOM を直接更新します。
同じレベルの変更のみを比較してください
diff メソッドを実装する必要があります。その機能は、実際の DOM と仮想 DOM を比較し、最終的に更新された DOM を返すことです
/**
* @param {HTMLElement} dom 真实DOM
* @param {vnode} vnode 虚拟DOM
* @returns {HTMLElement} 更新后的DOM
*/
function diff( dom, vnode ) {
// ...
}次のステップは実装ですこの方法。
その前に、仮想 DOM の構造を思い出してみましょう:
仮想 DOM の構造は、それぞれテキスト、ネイティブ DOM ノード、コンポーネントを表す 3 つのタイプに分類できます。
// 原生DOM节点的vnode
{
tag: 'p',
attrs: {
className: 'container'
},
children: []
}
// 文本节点的vnode
"hello,world"
// 组件的vnode
{
tag: ComponentConstrucotr,
attrs: {
className: 'container'
},
children: []
}テキスト ノードを比較する
まず、現在の DOM がテキスト ノードの場合はコンテンツを直接更新します。それ以外の場合は、新しいテキスト ノードを作成して元の DOM を削除します。
// diff text node
if ( typeof vnode === 'string' ) {
// 如果当前的DOM就是文本节点，则直接更新内容
if ( dom && dom.nodeType === 3 ) { // nodeType: https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/Node/nodeType
if ( dom.textContent !== vnode ) {
dom.textContent = vnode;
}
// 如果DOM不是文本节点，则新建一个文本节点DOM，并移除掉原来的
} else {
out = document.createTextNode( vnode );
if ( dom && dom.parentNode ) {
dom.parentNode.replaceChild( out, dom );
}
}
return out;
}テキスト ノードは非常に単純なので、属性や子要素がないため、このステップの後に直接結果を返すことができます。
非テキスト DOM ノードを比較する
vnode が非テキスト DOM ノードを表す場合、いくつかの状況が考えられます:
現在の実際の DOM が次のように、実際の DOM と仮想 DOM のタイプが異なる場合p で、vnode のタグの値が 'button' の場合、元の p には使用値がありません。新しいボタン要素を直接作成し、p のすべての子ノードをボタンの下に移動し、replaceChild メソッドを使用して置き換えます。 pをボタンに押し込みます。
if ( !dom || dom.nodeName.toLowerCase() !== vnode.tag.toLowerCase() ) {
out = document.createElement( vnode.tag );
if ( dom ) {
[ ...dom.childNodes ].map( out.appendChild ); // 将原来的子节点移到新节点下
if ( dom.parentNode ) {
dom.parentNode.replaceChild( out, dom ); // 移除掉原来的DOM对象
}
}
}実際の DOM と仮想 DOM が同じ型の場合は、今のところ他に何もする必要はありません。後で属性の比較と子ノードの比較を待つだけで済みます。
属性の比較
実際、diff アルゴリズムはノード タイプの変更を検出するだけでなく、ノード属性とイベント リスニングの変更も検出します。比較属性をメソッドとして分離します:
function diffAttributes( dom, vnode ) {
const old = dom.attributes; // 当前DOM的属性
const attrs = vnode.attrs; // 虚拟DOM的属性
// 如果原来的属性不在新的属性当中，则将其移除掉（属性值设为undefined）
for ( let name in old ) {
if ( !( name in attrs ) ) {
setAttribute( dom, name, undefined );
}
}
// 更新新的属性值
for ( let name in attrs ) {
if ( old[ name ] !== attrs[ name ] ) {
setAttribute( dom, name, attrs[ name ] );
}
}
}setAttribute メソッドの実装は最初の記事にあります
子ノードを比較します
ノード自体の比較が完了し、次のステップは子ノードを比較します。
这里会面临一个问题，前面我们实现的不同diff方法，都是明确知道哪一个真实DOM和虚拟DOM对比，但是子节点是一个数组，它们可能改变了顺序，或者数量有所变化，我们很难确定要和虚拟DOM对比的是哪一个。
为了简化逻辑，我们可以让用户提供一些线索：给节点设一个key值，重新渲染时对比key值相同的节点。
// diff方法
if ( vnode.children && vnode.children.length > 0 || ( out.childNodes && out.childNodes.length > 0 ) ) {
diffChildren( out, vnode.children );
}function diffChildren( dom, vchildren ) {
const domChildren = dom.childNodes;
const children = [];
const keyed = {};
// 将有key的节点和没有key的节点分开
if ( domChildren.length > 0 ) {
for ( let i = 0; i < domChildren.length; i++ ) {
const child = domChildren[ i ];
const key = child.key;
if ( key ) {
keyedLen++;
keyed[ key ] = child;
} else {
children.push( child );
}
}
}
if ( vchildren && vchildren.length > 0 ) {
let min = 0;
let childrenLen = children.length;
for ( let i = 0; i < vchildren.length; i++ ) {
const vchild = vchildren[ i ];
const key = vchild.key;
let child;
// 如果有key，找到对应key值的节点
if ( key ) {
if ( keyed[ key ] ) {
child = keyed[ key ];
keyed[ key ] = undefined;
}
// 如果没有key，则优先找类型相同的节点
} else if ( min < childrenLen ) {
for ( let j = min; j < childrenLen; j++ ) {
let c = children[ j ];
if ( c && isSameNodeType( c, vchild ) ) {
child = c;
children[ j ] = undefined;
if ( j === childrenLen - 1 ) childrenLen--;
if ( j === min ) min++;
break;
}
}
}
// 对比
child = diff( child, vchild );
// 更新DOM
const f = domChildren[ i ];
if ( child && child !== dom && child !== f ) {
if ( !f ) {
dom.appendChild(child);
} else if ( child === f.nextSibling ) {
removeNode( f );
} else {
dom.insertBefore( child, f );
}
}
}
}
}对比组件
如果vnode是一个组件，我们也单独拿出来作为一个方法:
function diffComponent( dom, vnode ) {
let c = dom && dom._component;
let oldDom = dom;
// 如果组件类型没有变化，则重新set props
if ( c && c.constructor === vnode.tag ) {
setComponentProps( c, vnode.attrs );
dom = c.base;
// 如果组件类型变化，则移除掉原来组件，并渲染新的组件
} else {
if ( c ) {
unmountComponent( c );
oldDom = null;
}
c = createComponent( vnode.tag, vnode.attrs );
setComponentProps( c, vnode.attrs );
dom = c.base;
if ( oldDom && dom !== oldDom ) {
oldDom._component = null;
removeNode( oldDom );
}
}
return dom;
}下面是相关的工具方法的实现，和上一篇文章的实现相比，只需要修改renderComponent方法其中的一行。
function renderComponent( component ) {
// ...
// base = base = _render( renderer ); // 将_render改成diff
base = diff( component.base, renderer );
// ...
}完整diff实现看这个文件
渲染
现在我们实现了diff方法，我们尝试渲染上一篇文章中定义的Counter组件，来感受一下有无diff方法的不同。
class Counter extends React.Component {
constructor( props ) {
super( props );
this.state = {
num: 1
}
}
onClick() {
this.setState( { num: this.state.num + 1 } );
}
render() {
return (
<p>
<h1>count: { this.state.num }</h1>
<button onClick={ () => this.onClick()}>add</button>
</p>
);
}
}不使用diff
使用上一篇文章的实现，从chrome的调试工具中可以看到，闪烁的部分是每次更新的部分，每次点击按钮，都会重新渲染整个组件。
使用diff
而实现了diff方法后，每次点击按钮，都只会重新渲染变化的部分。
后话
在这篇文章中我们实现了diff算法，通过它做到了每次只更新需要更新的部分，极大地减少了DOM操作。React实现远比这个要复杂，特别是在React 16之后还引入了Fiber架构，但是主要的思想是一致的。
实现diff算法可以说性能有了很大的提升，但是在别的地方仍然后很多改进的空间：每次调用setState后会立即调用renderComponent重新渲染组件，但现实情况是，我们可能会在极短的时间内多次调用setState。
假设我们在上文的Counter组件中写出了这种代码
onClick() {
for ( let i = 0; i < 100; i++ ) {
this.setState( { num: this.state.num + 1 } );
}
}那以目前的实现，每次点击都会渲染100次组件，对性能肯定有很大的影响。
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