重新探讨React Diff算法

重新探讨一下 React DOM Diff 的原理。需要强调的是,直接分析 React 完整 的、当前版本的 Diff 源码并逐行解释,不仅极其复杂(涉及 Fiber 架构、调度、优先级等众多概念),而且代码量远超几千行,并且在一个回答中完整呈现并解释是不现实的。

但是,我们可以深入理解其核心原理、启发式策略、不同场景下的处理逻辑 ,并通过简化和概念性的代码示例来模拟其行为,让你对 Diff 过程有非常清晰和深入的认识。这比直接贴上难以理解的源码片段更有助于学习。

我们将遵循 React Diff 算法的核心思想进行讲解,主要基于经典的 Reconciliation 算法(Fiber 架构是其实现方式的进化,但核心 Diff 策略思想一脉相承)。

核心目标: React 需要高效地将 Virtual DOM 的变化更新到真实的 DOM 上。直接替换整个 DOM 会非常昂贵,因此需要找出最小的变更集(创建、更新、删除、移动节点)。这个找出变更集的过程就是 Reconciliation(协调),其核心就是 Diff 算法。

React Diff 的基石:虚拟 DOM (Virtual DOM)

在深入 Diff 之前,必须理解 Virtual DOM。

  1. 是什么? Virtual DOM 是一个用 JavaScript 对象(Plain Old JavaScript Object, POJO)来描述真实 DOM 结构和属性的树状结构。它存在于内存中。

  2. 为什么需要?

    • 性能: 直接操作真实 DOM 通常很慢,因为它涉及浏览器的渲染引擎、布局计算、重绘等复杂过程。而操作内存中的 JavaScript 对象非常快。
    • 抽象: Virtual DOM 提供了一个抽象层,使得 React 可以在不同环境(如浏览器 DOM、Native)中渲染,开发者只需关注 UI 的状态和结构。
    • 批量更新: React 可以累积多次状态变更,计算出最终的 VDOM,然后进行一次 Diff 和 DOM 更新,减少不必要的 DOM 操作。

一个简单的 VDOM 示例:

JavaScript 复制代码
// JSX:
// <div className="container">
//   <h1>Hello</h1>
//   <p>World</p>
// </div>

// Corresponding Virtual DOM (Simplified):
const vdom = {
  type: 'div',
  props: {
    className: 'container',
    children: [
      {
        type: 'h1',
        props: {
          children: 'Hello'
        }
      },
      {
        type: 'p',
        props: {
          children: 'World'
        }
      }
    ]
  },
  // key: null, // key 在列表 Diff 中很重要
  // ref: null,
  // ... 其他内部属性
};

React Diff 算法的两个核心启发式策略 (Heuristics)

传统的树 Diff 算法(比如找出两棵任意树的最小编辑距离)复杂度通常是 O(n3),其中 n 是树中节点的数量。这对于大型 Web 应用来说是无法接受的。React 团队基于 Web UI 的特点,提出了两个假设(启发式策略) ,将复杂度优化到了 O(n):

  1. 不同类型的元素会产生不同的子树 (Different Types Generate Different Subtrees):

    • 如果两个元素的 type 不同(比如从 <div> 变成 <span>,或者从 MyComponent 变成 YourComponent),React 不会尝试去比较它们的具体内容和结构,而是直接认为这是一个完全不同的东西。
    • 行为: React 会销毁(卸载)旧的节点及其所有子孙节点,然后创建并插入全新的节点及其子孙节点。
    • 理由: 跨组件类型或跨原生元素类型进行复用的可能性很小,或者说尝试复用的成本可能比直接重建更高。
  2. 开发者可以通过 key 属性来暗示哪些子元素在不同的渲染下能保持稳定 (Stable Keys for Stable Elements):

    • 在处理一个列表 (数组形式的子节点)时,比如 <ul> 下的多个 <li>,默认情况下 React 会按顺序进行 Diff。如果在列表开头插入一个元素,它会认为所有后续元素都发生了变化,导致大量不必要的 DOM 更新。
    • 行为: 通过给列表中的每个子元素添加一个唯一且稳定key 属性,React 就能精确地识别出哪些元素是新增的、哪些是删除的、哪些是移动的,以及哪些是仅仅内容或属性变化需要更新的。
    • 理由: key 提供了一个身份标识,让 React 能够跨越不同的渲染批次追踪同一个元素实例。

基于这两个策略,我们来详细看 Diff 的过程。

Diff 算法详解

React 的 Diff 操作发生在组件的 render 函数被调用后,生成了新的 Virtual DOM 树。然后,React 会将这棵新树与上一次渲染生成的旧树(在 Fiber 架构中称为 current 树)进行比较。比较从根节点开始,逐层进行。

函数 diff(oldNode, newNode) (概念性)

这个函数是 Diff 的入口点,比较两个 VDOM 节点。

JavaScript 复制代码
/**
 * 比较新旧两个 VDOM 节点,找出差异并应用更新
 * @param {Fiber | null} oldNode 旧的 VDOM 节点 (或 Fiber 节点)
 * @param {ReactElement} newNode 新的 React Element (描述 VDOM)
 * @param {DOMElement | null} parentDOMElement 父级真实 DOM 节点,用于插入新节点
 * @returns {Fiber | null} 返回新创建或复用的 Fiber 节点
 */
function diff(oldNode, newNode, parentDOMElement) {
  console.log("Comparing:", oldNode ? oldNode.type : 'null', 'vs', newNode ? newNode.type : 'null');

  // 1. 处理 newNode 不存在的情况 (节点被删除)
  if (newNode === null || newNode === undefined || typeof newNode === 'boolean') {
    if (oldNode !== null) {
      // 旧节点存在,新节点没了 -> 标记为删除
      markNodeForDeletion(oldNode); // 实际操作会在 commit 阶段执行 unmount 和 DOM 移除
    }
    return null; // 没有新节点生成
  }

  // 处理文本节点 (简单比较值)
  if (typeof newNode === 'string' || typeof newNode === 'number') {
    if (oldNode !== null && (typeof oldNode.elementType === 'string' || typeof oldNode.elementType === 'number') && oldNode.stateNode) { // 假设 oldNode 有 stateNode 指向真实 DOM
      // 旧节点也是文本节点,直接更新内容
      if (oldNode.pendingProps !== newNode) { // 用 pendingProps 或类似属性存 VDOM 值
         console.log(`Updating text from "${oldNode.pendingProps}" to "${newNode}"`);
         oldNode.stateNode.nodeValue = newNode; // 直接更新真实 DOM
         oldNode.pendingProps = newNode; // 更新 Fiber 节点上的值
         markNodeForUpdate(oldNode); // 标记更新(虽然已直接更新,但标记可能用于其他逻辑)
      }
      return oldNode; // 复用旧节点
    } else {
      // 旧节点不是文本节点,或者不存在 -> 创建新的文本节点
      if (oldNode !== null) {
        markNodeForDeletion(oldNode); // 删除旧节点
      }
      const newTextNode = createTextNode(newNode, parentDOMElement); // 创建真实 Text Node
      const newFiber = createFiberForText(newNode, newTextNode); // 创建对应的 Fiber 节点
      markNodeForPlacement(newFiber); // 标记插入
      console.log(`Placing new text node: "${newNode}"`);
      return newFiber;
    }
  }

  // 2. 处理 oldNode 不存在的情况 (节点是新增的)
  if (oldNode === null) {
    // 旧的不存在,新节点存在 -> 创建并标记插入
    const newFiber = createFiberFromElement(newNode);
    const newDOMElement = createDOMElement(newFiber); // 根据 Fiber 信息创建真实 DOM
    newFiber.stateNode = newDOMElement; // Fiber 指向真实 DOM
    reconcileChildren(null, newFiber, newNode.props.children, newDOMElement); // 递归处理子节点 (因为是全新创建)
    markNodeForPlacement(newFiber); // 标记插入
    console.log(`Placing new element: <${newNode.type}>`);
    return newFiber;
  }

  // 3. 核心策略 1:比较节点类型 `type`
  //    注意:在 Fiber 中,比较的是 oldFiber.type 和 newElement.type
  if (oldNode.type !== newNode.type) {
     console.log(`Type mismatch: ${oldNode.type} vs ${newNode.type}. Replacing node.`);
    // 类型不同,销毁旧节点,创建新节点
    markNodeForDeletion(oldNode); // 标记删除旧节点及其子树

    const newFiber = createFiberFromElement(newNode);
    const newDOMElement = createDOMElement(newFiber);
    newFiber.stateNode = newDOMElement;
    reconcileChildren(null, newFiber, newNode.props.children, newDOMElement); // 全新处理子节点
    markNodeForPlacement(newFiber); // 标记插入新节点
    return newFiber;
  }

  // 4. 类型相同,进行更细致的比较
  console.log(`Types match: ${newNode.type}. Reusing node.`);
  // 复用旧的 Fiber 节点作为基础,创建 WorkInProgress Fiber
  const workInProgressFiber = reuseFiber(oldNode, newNode.props);
  workInProgressFiber.stateNode = oldNode.stateNode; // 复用真实 DOM 引用

  // 4.1 如果是 DOM 元素 (e.g., 'div', 'span')
  if (typeof newNode.type === 'string') {
    // 更新属性 (Attributes and Styles)
    updateDOMProperties(oldNode.stateNode, oldNode.memoizedProps, newNode.props); // memoizedProps 存旧属性
    workInProgressFiber.memoizedProps = newNode.props; // 更新 Fiber 上的属性记录

    // 递归 Diff 子节点
    reconcileChildren(oldNode, workInProgressFiber, newNode.props.children, oldNode.stateNode);

    markNodeForUpdate(workInProgressFiber); // 标记需要更新(即使只是子节点变化)
    return workInProgressFiber;
  }

  // 4.2 如果是组件元素 (Class Component or Function Component)
  if (typeof newNode.type === 'function') {
    // 对于组件,需要调用其 render 方法 (或函数本身) 获取子 VDOM,然后 Diff 子 VDOM
    // 这一步在 Fiber 中会涉及到调用生命周期、更新 state/props 等
    // 这里简化处理:假设组件更新逻辑产生新的 children VDOM
    console.log(`Diffing component: ${newNode.type.name || 'FunctionComponent'}`);

    // 实际 React 会运行组件更新逻辑 (shouldComponentUpdate, render 等)
    // 假设 updateComponent 返回了新的子元素 VDOM
    const newChildren = updateComponentAndGetChildren(workInProgressFiber, newNode);

    // 递归 Diff 子节点 (组件 render 返回的结果)
    reconcileChildren(oldNode, workInProgressFiber, newChildren, oldNode.stateNode); // 注意:组件的 stateNode 可能不是 DOM 节点

    markNodeForUpdate(workInProgressFiber);
    return workInProgressFiber;
  }

  // 其他情况 (Fragment, Portal etc.) - 省略

  return workInProgressFiber; // 返回处理后的 Fiber 节点
}

// --- 以下是辅助函数 (概念性,非 React 源码) ---

// 标记节点及其子树需要被删除
function markNodeForDeletion(fiber) {
  console.log(`Marking <${fiber.type}> and its children for DELETION`);
  fiber.effectTag = 'Deletion';
  // 实际需要遍历子孙,都标记删除
}

// 标记节点需要被插入到 DOM 中
function markNodeForPlacement(fiber) {
  console.log(`Marking <${fiber.type}> for PLACEMENT`);
  fiber.effectTag = 'Placement';
}

// 标记节点需要更新 (属性或子节点可能变化)
function markNodeForUpdate(fiber) {
  console.log(`Marking <${fiber.type}> for UPDATE`);
  fiber.effectTag = 'Update';
}

// 创建文本节点的真实 DOM
function createTextNode(text, parentDOMElement) {
  console.log(`Creating text node: "${text}"`);
  // return document.createTextNode(text); // 实际创建
  return { nodeType: 3, nodeValue: text, _parentElement: parentDOMElement }; // 模拟 DOM 节点
}

// 创建元素的真实 DOM
function createDOMElement(fiber) {
  console.log(`Creating DOM element: <${fiber.type}>`);
  // const dom = document.createElement(fiber.type);
  // updateDOMProperties(dom, {}, fiber.pendingProps); // 设置初始属性
  // return dom; // 实际创建
  return { nodeType: 1, tagName: fiber.type.toUpperCase(), props: { ...fiber.pendingProps }, children: [], _parentElement: null, _fiber: fiber }; // 模拟 DOM 节点
}

// 更新 DOM 元素的属性和样式
function updateDOMProperties(domElement, oldProps, newProps) {
  oldProps = oldProps || {};
  newProps = newProps || {};
  let changed = false;

  // 移除旧的有,新的没有的属性
  for (const propKey in oldProps) {
    if (propKey !== 'children' && !(propKey in newProps)) {
      console.log(`  - Removing prop: ${propKey}`);
      // domElement.removeAttribute(propKey); // 实际操作
      delete domElement.props[propKey]; // 模拟
      changed = true;
    }
  }

  // 添加或更新属性
  for (const propKey in newProps) {
    if (propKey !== 'children') {
      if (oldProps[propKey] !== newProps[propKey]) {
        console.log(`  - Updating prop: ${propKey} from "${oldProps[propKey]}" to "${newProps[propKey]}"`);
        // domElement.setAttribute(propKey, newProps[propKey]); // 实际操作 (需要处理 style, event listeners 等特殊情况)
        domElement.props[propKey] = newProps[propKey]; // 模拟
        changed = true;
      }
    }
  }
  if (changed) {
      console.log(`Properties updated for <${domElement.tagName}>`);
  } else {
      console.log(`Properties for <${domElement.tagName}> remain unchanged.`);
  }
}

// 假设的组件更新逻辑 (简化)
function updateComponentAndGetChildren(fiber, element) {
    // 实际 React 会调用生命周期,更新 state/props, 然后调用 render()
    console.log(`Updating component ${fiber.type.name || 'FunctionComponent'}, getting new children`);
    // 假设 render() 返回 element.props.children
    return element.props.children;
}

// 创建 Fiber 节点的简化函数
function createFiberFromElement(element) {
    return {
        type: element.type,
        key: element.key,
        pendingProps: element.props,
        memoizedProps: {}, // 旧属性
        stateNode: null,   // 指向真实 DOM 或组件实例
        return: null,      // 父 Fiber
        sibling: null,     // 兄弟 Fiber
        child: null,       // 第一个子 Fiber
        effectTag: null    // 副作用标记 (Placement, Update, Deletion)
    };
}
function createFiberForText(text, domNode) {
     return {
        type: null, // 文本节点类型特殊表示,或直接用 'TEXT_NODE'
        elementType: text, // 存储文本内容
        key: null,
        pendingProps: text,
        memoizedProps: null,
        stateNode: domNode,
        effectTag: null
    };
}

// 复用旧 Fiber 节点
function reuseFiber(oldFiber, newProps) {
    const newFiber = { ...oldFiber }; // 浅拷贝
    newFiber.pendingProps = newProps;
    newFiber.effectTag = null; // 清除旧标记
    newFiber.child = null;
    newFiber.sibling = null;
    // ... 清理或重置其他可能需要更新的字段
    return newFiber;
}

核心策略 2 的体现:reconcileChildren (子节点 Diff)

这是 Diff 中最复杂的部分,尤其是处理列表(数组)时。

JavaScript 复制代码
/**
 * 协调子节点
 * @param {Fiber | null} currentParentFiber 旧的父 Fiber
 * @param {Fiber} workInProgressParentFiber 当前正在构建的父 Fiber
 * @param {Array | Object | string | number | null} newChildren 新的子 VDOM (可能是单个节点,也可能是数组)
 * @param {DOMElement} parentDOMElement 父真实 DOM 节点
 */
function reconcileChildren(currentParentFiber, workInProgressParentFiber, newChildren, parentDOMElement) {
    console.log(`Reconciling children for <${workInProgressParentFiber.type || 'Component'}>`);

    if (typeof newChildren === 'string' || typeof newChildren === 'number') {
        // 单个文本子节点
        reconcileSingleTextNode(currentParentFiber, workInProgressParentFiber, newChildren, parentDOMElement);
        return;
    }

    if (typeof newChildren === 'object' && newChildren !== null && typeof newChildren.type !== 'undefined') {
        // 单个元素子节点
        reconcileSingleElement(currentParentFiber, workInProgressParentFiber, newChildren, parentDOMElement);
        return;
    }

    if (Array.isArray(newChildren)) {
        // 多个子节点(数组)-> 这是最关键的部分,需要用到 key
        reconcileChildrenArray(currentParentFiber, workInProgressParentFiber, newChildren, parentDOMElement);
        return;
    }

    if (newChildren === null || newChildren === undefined) {
        // 没有子节点了,需要删除所有旧的子节点
        deleteRemainingChildren(currentParentFiber, workInProgressParentFiber);
        return;
    }

    // 其他情况 (e.g., Iterables) 省略
    console.warn("Unsupported children type:", newChildren);
}

// --- 子节点协调的辅助函数 (概念性) ---

function reconcileSingleTextNode(currentParentFiber, workInProgressParentFiber, textContent) {
    // 尝试复用旧的第一个子节点(如果是文本节点)
    const currentFirstChild = currentParentFiber ? currentParentFiber.child : null;
    if (currentFirstChild && currentFirstChild.stateNode && currentFirstChild.stateNode.nodeType === 3) { // 假设是文本节点
        if (currentFirstChild.pendingProps !== textContent) {
             console.log(`Updating single text child from "${currentFirstChild.pendingProps}" to "${textContent}"`);
             currentFirstChild.stateNode.nodeValue = textContent;
             currentFirstChild.pendingProps = textContent;
             markNodeForUpdate(currentFirstChild);
        } else {
            console.log(`Single text child "${textContent}" unchanged.`);
        }
        // 复用旧 Fiber,但可能需要创建一个新的 workInProgress Fiber
        workInProgressParentFiber.child = reuseFiber(currentFirstChild, textContent);
        // 删除旧的其他兄弟节点 (如果有的话)
        deleteRemainingChildren(currentFirstChild.sibling, workInProgressParentFiber);
    } else {
        // 创建新的文本节点
        console.log(`Placing new single text child: "${textContent}"`);
        const newDOM = createTextNode(textContent, null); // 父 DOM 在 commit 阶段关联
        const newFiber = createFiberForText(textContent, newDOM);
        workInProgressParentFiber.child = newFiber;
        markNodeForPlacement(newFiber);
        // 删除所有旧的子节点
        deleteRemainingChildren(currentFirstChild, workInProgressParentFiber);
    }
}

function reconcileSingleElement(currentParentFiber, workInProgressParentFiber, element) {
     const currentFirstChild = currentParentFiber ? currentParentFiber.child : null;
     const newFiber = diff(currentFirstChild, element, null); // 调用主 diff 函数比较
     if (newFiber) {
         workInProgressParentFiber.child = newFiber; // 关联父子关系
         newFiber.return = workInProgressParentFiber;
         // 删除旧的其他兄弟节点
         if (currentFirstChild && newFiber !== currentFirstChild) {
             deleteRemainingChildren(currentFirstChild.sibling, workInProgressParentFiber);
         } else if (!currentFirstChild){
             // 如果之前就没有 child,那么第一个 newFiber 就是 Placement
             // diff 内部会处理 Placement 标记
         } else {
            // 复用了第一个 child,删除它后面的兄弟
            deleteRemainingChildren(currentFirstChild.sibling, workInProgressParentFiber);
         }
     } else {
         // 新的 element 是 null 或 diff 返回 null (表示删除)
         deleteRemainingChildren(currentFirstChild, workInProgressParentFiber);
     }
}

function deleteRemainingChildren(currentFiber, workInProgressParentFiber) {
    let childToDelete = currentFiber;
    while(childToDelete !== null) {
        markNodeForDeletion(childToDelete);
        childToDelete = childToDelete.sibling;
    }
    // 实际 React 会将这些 Deletion effect 链接起来
}

/**
 * 核心:处理子节点数组 Diff (Key 的作用在此体现)
 * 这是 React Diff 算法中最精妙也最能体现 Key 重要性的地方。
 * React 的实际实现比这个复杂得多,包含多轮遍历和优化,这里展示基本思路。
 */
function reconcileChildrenArray(currentParentFiber, workInProgressParentFiber, newChildren, parentDOMElement) {
    console.log(`Reconciling children array (length: ${newChildren.length})`);

    let oldFiber = currentParentFiber ? currentParentFiber.child : null; // 旧 Fiber 链表的头节点
    let previousNewFiber = null; // 上一个处理的新 Fiber,用于链接 sibling
    let newIdx = 0; // 当前处理的新子节点数组的索引
    let lastPlacedIndex = 0; // 旧链表中最后一个被复用且确定位置的节点的索引
    let nextOldFiber = null; // 临时保存下一个旧 Fiber

    // --- 第一轮遍历:尝试按顺序复用 ---
    // 尽可能地按顺序比较新旧子节点,处理更新和 key/type 变化
    for (; oldFiber !== null && newIdx < newChildren.length; newIdx++) {
        const newChild = newChildren[newIdx];
        if (newChild === null || typeof newChild !== 'object') {
             console.log(`Skipping null/primitive new child at index ${newIdx}`);
             continue; // 跳过无效的新节点,但在实际中可能需要特殊处理占位
        }

        // 检查 key 是否匹配
        if (oldFiber.key === newChild.key) {
            nextOldFiber = oldFiber.sibling; // 先保存下一个旧节点
            // Key 相同,检查类型是否相同
            if (oldFiber.type === newChild.type) {
                console.log(`Key and type match (${newChild.key || `index ${newIdx}`}/${newChild.type}). Reusing.`);
                // 类型也相同,可以复用,进行 Diff
                const newFiber = reuseFiber(oldFiber, newChild.props);
                newFiber.return = workInProgressParentFiber;
                newFiber.stateNode = oldFiber.stateNode; // 复用 DOM

                // 递归地对这个节点的子节点进行 Diff
                diff(oldFiber, newChild, parentDOMElement); // 注意:这里简化了,实际是递归调用 reconcileChildren

                // 处理节点移动:如果当前复用的旧节点在旧列表中的位置 < lastPlacedIndex,说明它需要向右移动
                if (oldFiber.index < lastPlacedIndex) {
                    console.log(`Marking <${newFiber.type} key=${newFiber.key}> for PLACEMENT (moved right).`);
                    newFiber.effectTag = 'Placement';
                } else {
                    lastPlacedIndex = oldFiber.index;
                }

                // 链接兄弟节点
                if (previousNewFiber === null) {
                    workInProgressParentFiber.child = newFiber; // 第一个子节点
                } else {
                    previousNewFiber.sibling = newFiber;
                }
                previousNewFiber = newFiber;

            } else {
                 console.log(`Key matches (${newChild.key}) but type differs (${oldFiber.type} vs ${newChild.type}). Replacing.`);
                // Key 相同但类型不同,无法复用,标记旧的删除,跳出第一轮
                 markNodeForDeletion(oldFiber);
                 // 注意:这里应该跳出第一轮,因为顺序被打断了
                 // 为了简化,我们假设直接处理下一个 newChild,但会丢失对后续 oldFiber 的复用机会
                 // 实际 React 会更复杂地处理这种情况
                 break; // 跳出第一轮循环
            }
            oldFiber = nextOldFiber; // 移动到下一个旧节点
        } else {
            console.log(`Keys mismatch at index ${newIdx} (old: ${oldFiber.key}, new: ${newChild.key}). Stopping sequential reuse.`);
            // Key 不同,顺序复用中断,跳出第一轮
            break;
        }
    }

    // --- 处理剩余节点 ---

    // 情况 1: 新节点列表已遍历完,但旧 Fiber 链表还有剩余 -> 删除剩余旧节点
    if (newIdx === newChildren.length) {
        console.log("New children exhausted. Deleting remaining old children.");
        deleteRemainingChildren(oldFiber, workInProgressParentFiber);
        return;
    }

    // 情况 2: 旧 Fiber 链表已遍历完,但新节点列表还有剩余 -> 创建并插入剩余新节点
    if (oldFiber === null) {
        console.log("Old children exhausted. Placing remaining new children.");
        for (; newIdx < newChildren.length; newIdx++) {
             const newChild = newChildren[newIdx];
             if (newChild === null || typeof newChild !== 'object') continue;

             const newFiber = createFiberFromElement(newChild);
             const newDOM = createDOMElement(newFiber); // 创建 DOM
             newFiber.stateNode = newDOM;
             newFiber.return = workInProgressParentFiber;
             markNodeForPlacement(newFiber); // 标记插入

             // 递归其子节点
             reconcileChildren(null, newFiber, newChild.props.children, newDOM);

             // 链接兄弟
             if (previousNewFiber === null) {
                 workInProgressParentFiber.child = newFiber;
             } else {
                 previousNewFiber.sibling = newFiber;
             }
             previousNewFiber = newFiber;
        }
        return;
    }

    // --- 第二轮遍历:处理乱序、插入、删除 (最复杂的部分) ---
    // 将剩余的旧 Fiber 放入 Map 中,用 Key 快速查找
    const existingChildren = mapRemainingOldChildren(oldFiber);
    console.log("Entering non-sequential reconciliation. Remaining old children map:", Array.from(existingChildren.keys()));

    for (; newIdx < newChildren.length; newIdx++) {
        const newChild = newChildren[newIdx];
        if (newChild === null || typeof newChild !== 'object') continue;

        // 尝试用 Key 从 Map 中查找可复用的旧 Fiber
        const matchedOldFiber = existingChildren.get(newChild.key === null ? undefined : newChild.key);

        if (matchedOldFiber) {
            console.log(`Found matching old fiber for key "${newChild.key}" via map.`);
            existingChildren.delete(newChild.key === null ? undefined : newChild.key); // 从 Map 中移除,表示已处理

            // 检查类型是否匹配
            if (matchedOldFiber.type === newChild.type) {
                const newFiber = reuseFiber(matchedOldFiber, newChild.props);
                newFiber.return = workInProgressParentFiber;
                newFiber.stateNode = matchedOldFiber.stateNode; // 复用 DOM

                // 递归 Diff 子节点
                diff(matchedOldFiber, newChild, parentDOMElement); // 简化调用

                // 处理移动
                 if (matchedOldFiber.index < lastPlacedIndex) {
                    console.log(`Marking <${newFiber.type} key=${newFiber.key}> for PLACEMENT (moved right, found via map).`);
                    newFiber.effectTag = 'Placement';
                } else {
                    lastPlacedIndex = matchedOldFiber.index;
                }

                 // 链接兄弟
                 if (previousNewFiber === null) {
                    workInProgressParentFiber.child = newFiber;
                 } else {
                    previousNewFiber.sibling = newFiber;
                 }
                 previousNewFiber = newFiber;

            } else {
                 console.log(`Type mismatch for key "${newChild.key}" (${matchedOldFiber.type} vs ${newChild.type}). Creating new.`);
                 // Key 匹配但类型不匹配 -> 创建新节点,旧节点稍后会被删除(因为它还在 Map 里没被删除,最后会被标记)
                 const newFiber = createFiberFromElement(newChild);
                 const newDOM = createDOMElement(newFiber);
                 newFiber.stateNode = newDOM;
                 newFiber.return = workInProgressParentFiber;
                 markNodeForPlacement(newFiber); // 标记插入
                 reconcileChildren(null, newFiber, newChild.props.children, newDOM); // 处理子节点

                 // 链接兄弟
                 if (previousNewFiber === null) {
                     workInProgressParentFiber.child = newFiber;
                 } else {
                     previousNewFiber.sibling = newFiber;
                 }
                 previousNewFiber = newFiber;
                 // 旧的 matchedOldFiber 留在 Map 中,最后会被删除
            }
        } else {
            console.log(`No matching old fiber found for key "${newChild.key}". Creating new element.`);
            // 在 Map 中找不到 Key 匹配的旧 Fiber -> 创建新节点
            const newFiber = createFiberFromElement(newChild);
            const newDOM = createDOMElement(newFiber);
            newFiber.stateNode = newDOM;
            newFiber.return = workInProgressParentFiber;
            markNodeForPlacement(newFiber); // 标记插入
            reconcileChildren(null, newFiber, newChild.props.children, newDOM);

            // 链接兄弟
            if (previousNewFiber === null) {
                workInProgressParentFiber.child = newFiber;
            } else {
                previousNewFiber.sibling = newFiber;
            }
            previousNewFiber = newFiber;
        }
    }

    // --- 第三步:删除 Map 中剩余的旧节点 ---
    // 遍历完新子节点后,Map 中还存在的旧 Fiber 都是需要删除的
    if (existingChildren.size > 0) {
        console.log(`Deleting ${existingChildren.size} old children that were not matched:`, Array.from(existingChildren.keys()));
        existingChildren.forEach(childToDelete => {
            markNodeForDeletion(childToDelete);
        });
    }
    console.log(`Finished reconciling children array for <${workInProgressParentFiber.type || 'Component'}>`);
}

// 辅助函数:将剩余旧 Fiber 存入 Map
function mapRemainingOldChildren(currentFirstChild) {
    const map = new Map();
    let current = currentFirstChild;
    while (current !== null) {
        // 使用 key 或 index 作为 map 的键
        const key = current.key !== null ? current.key : current.index; // 实际 React 处理 null key 更复杂
        map.set(key, current);
        current = current.sibling;
    }
    return map;
}

关于 Fiber 架构的补充

虽然上面的讲解主要基于经典 Diff 思想,但现代 React 使用 Fiber 架构来实现 Reconciliation。Fiber 并没有改变上述的 Diff 核心策略(比较 type、比较 key),但它改变了执行方式

  1. 可中断与恢复 (Interruptible & Resumable): Fiber 将大的更新任务分解成许多小的工作单元 (Fiber Node) 。React 可以在完成一个单元后检查是否有更高优先级的任务(如用户输入),并暂停当前渲染,稍后再恢复。这使得应用能够保持响应性。
  2. 优先级 (Prioritization): 不同更新可以有不同优先级(如动画 > 数据加载)。
  3. 异步渲染 (Async Rendering): Fiber 使得并发模式 (Concurrent Mode) 成为可能,React 可以在后台渲染组件树的一部分,而不阻塞主线程。
  4. 双缓冲树 (Double Buffering): React 维护两棵 Fiber 树:current 树(当前显示在屏幕上的 UI 对应的树)和 workInProgress 树(正在内存中构建的新树)。Diff 过程实际上是在构建 workInProgress 树时,比较 current Fiber 和新的 React Element 来进行的。
  5. Effect List: Diff 的结果不是直接操作 DOM,而是在 workInProgress Fiber 节点上添加副作用标记 (Effect Tag) ,如 Placement(插入)、Update(更新)、Deletion(删除)。所有带 Effect Tag 的 Fiber 节点会被收集到一个链表 (Effect List) 中。
  6. Commit 阶段:workInProgress 树构建完成(即 Reconciliation 阶段结束),React 进入 Commit 阶段。在这个阶段,React 会一次性地遍历 Effect List,并根据 Effect Tag 执行相应的真实 DOM 操作(或调用 Class 组件的生命周期方法如 componentDidMount, componentDidUpdate, componentWillUnmount)。这个阶段是同步且不可中断的,以保证 UI 的一致性。

总结

React DOM Diff 的核心在于其高效的启发式策略

  • 不同类型全量替换。
  • 相同类型 DOM 元素比较属性,递归子节点。
  • 相同类型组件元素更新 props/state,调用 render,递归 Diff 结果。
  • 列表 Diff 依赖稳定且唯一的 key 来实现高效的节点复用、移动、增删识别。

虽然我们没有直接逐行分析数千行 React 源码,但通过理解这些核心原理、策略、不同情况的处理逻辑,以及模拟代码的演示,你应该对 React Diff 的工作方式有了深入的了解。Fiber 架构是对这一过程执行方式的重大改进,使其更适应现代 Web 应用对性能和响应性的要求,但 Diff 的比较逻辑基础是相似的。理解 Diff 有助于你编写出性能更好的 React 组件,尤其是在处理列表和条件渲染时,正确使用 key 至关重要。

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