深入浅出 Vue 的 Diff 算法：最小化 DOM 操作的魔法

虚拟 DOM 是 Vue 性能优化的核心，而 Diff 算法则是虚拟 DOM 的精髓所在。

前言

在现代前端框架中，虚拟 DOM 技术已经成为提升性能的重要手段。作为 Vue.js 的核心技术之一，Diff 算法通过在内存中比较虚拟 DOM 树的差异，最小化真实 DOM 操作，极大地提高了页面渲染效率。本文将带你深入剖析 Vue 中 Diff 算法的工作原理，揭开这层神秘面纱。

Diff 算法的触发时机

当组件创建时，以及依赖的属性或数据变化时，Vue 会运行一个关键函数，这个函数完成两个重要任务：

运行 _render 生成新的虚拟 DOM 树（vnode tree）
运行 _update，对新旧两棵树进行对比，最终完成对真实 DOM 的更新

核心代码如下：

javascript 复制代码

// vue构造函数
function Vue(){
  let updateComponent = () => {
    this._update(this._render())
  }
  new Watcher(updateComponent)
}

Diff 算法就发生在 _update 函数的运行过程中。

虚拟 DOM 的生成与对比

render 函数的作用

render 函数通过调用用户配置的 render 函数或编译模板生成虚拟 DOM 树，并返回虚拟 DOM 树的根节点。

update 函数的职责

_update 函数接收新生成的虚拟 DOM 树（vnode），通过组件的 _vnode 属性获取旧虚拟 DOM 树，_update 函数首先会给组件的 _vnode 属性重新赋值，让它指向新树，完成新旧树的对比（Diff 算法）。

JavaScript 复制代码

function update(vnode){
  let oldVnode = this._vnode // 旧树
  this._vnode = vnode // 新树
  // 对比目的：更新真实DOM
}

_update 函数根据旧树是否存在采取不同策略：

初次渲染：当 oldVnode 不存在时，表示是组件的第一次渲染。此时通过内部的 patch 函数直接遍历新树，为每个节点生成真实 DOM，挂载到节点的 elm 属性上。

更新渲染：当 oldVnode 存在时，表示之前已经渲染过该组件。此时通过 patch 函数对新旧两棵树进行对比，以达到两个目标：

完成对所有真实 DOM 的最小化处理
让新树的节点对应合适的真实 DOM

Patch 函数的详细对比流程

初次渲染过程

遍历新虚拟 DOM 树的每个节点
根据节点信息创建对应的真实 DOM 元素
将创建的真实 DOM 挂载到节点的 elm 属性上
建立父子节点关系，最终挂载到容器元素

关键属性：

elm 属性：每个虚拟节点都有 elm 属性，用于存储对应的真实 DOM 元素
挂载过程：从根节点开始递归渲染，确保 DOM 结构完整建立

更新渲染过程

Patch 算法通过深度优先的递归比较，找出最小变更集合：

节点对比：递归比较新旧树的节点类型、属性和子节点

真实 DOM 操作：

创建：新树节点无对应旧树节点时生成新 DOM
删除：旧树节点无对应新节点时移除旧 DOM
复用：相同节点则更新属性或调整位置

相同节点的判断标准：两个虚拟节点的标签类型和 key 值均相同，input 元素需要额外比较 type 属性

更新操作的范围：仅修改现有 DOM 元素属性，不会删除重建。文本节点通过修改 nodeValue/textContent 实现内容更新。

深度优先的对比策略

对比子节点时，Vue 采用深度优先算法，先处理当前节点再递归处理子节点。

根节点比较

若新旧根节点不相同，直接销毁旧 DOM 树，按新虚拟树创建完整真实 DOM
若相同，则复用旧真实 DOM，同步新节点属性至真实 DOM，并进入子节点对比流程

相同节点更新步骤：

将新虚拟节点的 elm 指向旧真实 DOM
对比属性差异并更新至真实 DOM
递归处理子节点对比

子节点对比策略

操作优先级说明：

属性更新：优先修改元素属性，避免结构调整
移动元素：次优调整元素位置，减少增删操作
增删元素：最终手段，当上述方式无法满足时使用

双指针算法优化

Vue 使用双指针算法高效对比子节点数组：

新旧子节点数组分别设置头尾指针，优先比较头头/尾尾节点
若匹配，复用真实 DOM 并移动指针；否则交叉比较头尾节点
未匹配节点按新建或销毁处理，最终移除旧树多余节点

对比过程示例：

首先判断两个根节点是否相同（类型相同、key相同）
示例：旧节点是 h1 元素 key=5，新节点也是 h1 元素 key=5 → 相同
反例：类型不同（h1 变 h2）或 key 值不同（5 变 2） → 不相同

设计目的：

最大化复用现有 DOM
最小化 DOM 操作代价
通过移动代替创建/销毁

面试指南：如何阐述 Vue 的 Diff 算法

当被问及 Vue 的 Diff 算法时，可以按以下要点组织答案：

触发时机：组件创建和更新时触发
核心流程：update 函数接收新虚拟 DOM 树，通过 patch 函数与旧树对比
比较原则：采用深度优先、同层比较的方式
相同节点判断：通过虚拟节点的 key 和 tag 进行判断
优化策略：使用双指针算法高效对比子节点数组
递归过程：从根节点开始递归对比，直到整棵树完成对比

具体表述示例：

"当组件创建或更新时，Vue 会执行内部的 update 函数，该函数使用 render 函数生成新的虚拟 DOM 树，将新旧两树进行对比，找到差异点并更新到真实 DOM。对比差异的过程叫做 diff，Vue 在内部通过一个叫 patch 的函数完成此过程。

在对比时，Vue 采用深度优先、同层比较的方式进行。判断两节点是否相同是通过虚拟节点的 key 和 tag 来进行判断的。

具体来说，首先对根节点进行对比，如果相同则将旧节点关联的真实 DOM 的引用挂到新节点上，然后根据需要更新属性到真实 DOM，再对比其子节点数组；如果不相同，则按照新节点的信息递归创建所有真实 DOM，同时挂到对应虚拟节点上，然后移除掉旧的 DOM。

在对比子节点数组时，Vue 使用双指针算法，分别指向头尾，然后不断向中间靠拢来进行对比，这样做的目的是尽量复用真实 DOM，减少销毁和创建操作。如果发现相同，则进入和根节点一样的对比流程；如果发现不同，则移动真实 DOM 到合适的位置。

这样一直递归遍历下去，直到整棵树完成对比。"

总结

Vue 的 Diff 算法通过智能的对比策略和优化手段，最大限度地减少了直接操作真实 DOM 的开销，提高了应用程序的性能。理解这一机制不仅有助于我们更好地理解 Vue 的工作原理，也能帮助我们在开发过程中做出更合理的性能优化决策。

通过虚拟 DOM 和 Diff 算法的结合，Vue 在保持开发体验的同时，实现了高效的页面渲染和更新。