vue3源码解析：diff算法之patchChildren函数分析

在上文中，我们分析了 processElement 函数的实现，了解了Vue是如何处理普通元素节点的。在分析过程中，我们看到在更新阶段，Vue提供了两种不同的子节点更新策略：patchBlockChildren 和 patchChildren。本文我们将深入分析这两个函数的实现细节，理解Vue在不同场景下的DOM更新策略。

patchBlockChildren实现分析

js 复制代码

const patchBlockChildren = (
  oldChildren,
  newChildren,
  fallbackContainer,
  parentComponent,
  parentSuspense,
  namespace: ElementNamespace,
  slotScopeIds,
) => {
  for (let i = 0; i < newChildren.length; i++) {
    const oldVNode = oldChildren[i]
    const newVNode = newChildren[i]
    // 确定更新的容器
    const container =
      oldVNode.el &&
      (oldVNode.type === Fragment ||
        !isSameVNodeType(oldVNode, newVNode) ||
        oldVNode.shapeFlag & (ShapeFlags.COMPONENT | ShapeFlags.TELEPORT))
        ? hostParentNode(oldVNode.el)!
        : fallbackContainer
    
    // 对每个节点调用patch进行更新
    patch(
      oldVNode,
      newVNode,
      container,
      null,
      parentComponent,
      parentSuspense,
      namespace,
      slotScopeIds,
      true,
    )
  }
}

核心设计

优化更新范围
- 块树优化（Block Tree）：
  1. 在编译阶段，Vue会将模板编译为渲染函数
  2. 编译器会标记出所有动态节点，收集到Block中
  3. 这些动态节点会形成一个扁平化的数组，称为"dynamicChildren"
  4. Block树中只有动态节点会被追踪，静态节点会被完全跳过
- 动态节点收集：
  1. 编译器会识别模板中的动态绑定，如：
    - 动态属性：v-bind、:
    - 动态文本：{{ }}
    - 动态指令：v-if、v-for等
  2. 这些动态节点会被赋予不同的 PatchFlag，用于标记其动态特性
  3. PatchFlag 会指示运行时如何更新这个节点
- 更新优化：
  1. patchBlockChildren 只处理 dynamicChildren 数组中的节点
  2. 由于数组是扁平的，不需要递归遍历整个树结构
  3. 静态节点完全不会参与 diff 过程
  4. 动态节点可以直接一一对应更新，因为它们的顺序是稳定的
容器确定策略
- fallbackContainer 是更新操作的默认容器，通常是当前正在处理的DOM元素
- 在以下三种情况下，需要获取真实的父容器（hostParentNode）而不是使用 fallbackContainer：
  1. Fragment 类型：因为 Fragment 本身不会渲染成真实DOM，需要获取实际的父容器
  2. 新旧节点类型不同：需要在实际的父容器中完成替换操作
  3. 组件或传送门：这些特殊节点可能会改变DOM结构，需要确保在正确的容器中更新
- 使用 fallbackContainer 的情况：
  1. 当节点类型相同且不是特殊节点时
  2. 这种情况下可以直接在当前容器中更新，无需获取父节点
  3. 这是一种优化手段，避免不必要的 DOM 父节点查找操作
更新方式
- 直接调用patch
- 保持节点顺序
- 一对一更新，无需diff

patchChildren实现分析

js 复制代码

const patchChildren = (
  n1,
  n2,
  container,
  anchor,
  parentComponent,
  parentSuspense,
  namespace: ElementNamespace,
  slotScopeIds,
  optimized = false,
) => {
  const c1 = n1 && n1.children
  const prevShapeFlag = n1 ? n1.shapeFlag : 0
  const c2 = n2.children

  const { patchFlag, shapeFlag } = n2

  // 快速路径处理
  if (patchFlag > 0) {
    if (patchFlag & PatchFlags.KEYED_FRAGMENT) {
      // 处理带key的片段
      patchKeyedChildren(
        c1 as VNode[],
        c2 as VNodeArrayChildren,
        container,
        anchor,
        parentComponent,
        parentSuspense,
        namespace,
        slotScopeIds,
        optimized,
      )
      return
    } else if (patchFlag & PatchFlags.UNKEYED_FRAGMENT) {
      // 处理无key的片段
      patchUnkeyedChildren(
        c1 as VNode[],
        c2 as VNodeArrayChildren,
        container,
        anchor,
        parentComponent,
        parentSuspense,
        namespace,
        slotScopeIds,
        optimized,
      )
      return
    }
  }

  // 处理三种可能的情况：文本、数组或无子节点
  if (shapeFlag & ShapeFlags.TEXT_CHILDREN) {
    // 文本子节点的快速路径
    if (prevShapeFlag & ShapeFlags.ARRAY_CHILDREN) {
      unmountChildren(c1 as VNode[], parentComponent, parentSuspense)
    }
    if (c2 !== c1) {
      hostSetElementText(container, c2 as string)
    }
  } else {
    if (prevShapeFlag & ShapeFlags.ARRAY_CHILDREN) {
      // 之前的子节点是数组
      if (shapeFlag & ShapeFlags.ARRAY_CHILDREN) {
        // 两个数组，需要完整的diff
        patchKeyedChildren(
          c1 as VNode[],
          c2 as VNodeArrayChildren,
          container,
          anchor,
          parentComponent,
          parentSuspense,
          namespace,
          slotScopeIds,
          optimized,
        )
      } else {
        // 没有新的子节点，卸载旧的
        unmountChildren(c1 as VNode[], parentComponent, parentSuspense, true)
      }
    } else {
      // 之前的子节点是文本或null
      if (prevShapeFlag & ShapeFlags.TEXT_CHILDREN) {
        hostSetElementText(container, '')
      }
      // 挂载新的数组子节点
      if (shapeFlag & ShapeFlags.ARRAY_CHILDREN) {
        mountChildren(
          c2 as VNodeArrayChildren,
          container,
          anchor,
          parentComponent,
          parentSuspense,
          namespace,
          slotScopeIds,
          optimized,
        )
      }
    }
  }
}

更新策略分析

PatchFlag优化
- KEYED_FRAGMENT：带key的片段更新
- UNKEYED_FRAGMENT：无key的片段更新
- 利用编译时信息优化运行时性能
子节点类型处理
- 文本子节点：直接替换
- 数组子节点：需要diff算法
- 无子节点：直接清空
不同场景的优化
- 数组 -> 数组：完整diff
- 数组 -> 文本：卸载后设置文本
- 文本 -> 数组：清空后挂载
- 文本 -> 文本：直接替换

总结

通过分析这两个函数，我们可以看到Vue在DOM更新时采用了多层次的优化策略：

Block树优化
- 编译时收集动态节点到 dynamicChildren 数组
- 扁平化的动态节点数组，避免树形递归
- 静态节点完全跳过，不参与更新过程
更新类型优化
- 基于 PatchFlag 的快速路径处理
- 针对性处理 KEYED_FRAGMENT 和 UNKEYED_FRAGMENT
- 区分文本节点和数组节点的更新策略
DOM操作优化
- 复用 DOM 节点，避免不必要的创建和销毁
- 优化容器查找策略，减少 DOM 父节点查找
- 根据节点类型选择最优的更新路径

这些优化策略让Vue能够在保证功能的同时，最小化DOM操作次数，提供高效的更新性能。在下一篇文章中，我们将深入分析 patchKeyedChildren 函数和patchUnkeyedChildren函数，了解Vue的核心diff算法实现。