摘要：毫無疑問的是算法的復雜度與效率是決定能夠帶來性能提升效果的關鍵因素。速度略有損失，但可讀性大大提高。因此目前的主流算法趨向一致，在主要思路上，與的方式基本相同。在里面實現了的算法與支持。是唯一添加的方法所以只發生在中。

VirtualDOM是react在組件化開發場景下，針對DOM重排重繪性能瓶頸作出的重要優化方案，而他最具價值的核心功能是如何識別并保存新舊節點數據結構之間差異的方法，也即是diff算法。毫無疑問的是diff算法的復雜度與效率是決定VirtualDOM能夠帶來性能提升效果的關鍵因素。因此，在VirtualDOM方案被提出之后，社區中不斷涌現出對diff的改進算法，引用司徒正美的經典介紹：

最開始經典的深度優先遍歷DFS算法，其復雜度為O(n^3)，存在高昂的diff成本，然后是cito.js的橫空出世，它對今后所有虛擬DOM的算法都有重大影響。它采用兩端同時進行比較的算法，將diff速度拉高到幾個層次。緊隨其后的是kivi.js，在cito.js的基出提出兩項優化方案，使用key實現移動追蹤及基于key的編輯長度距離算法應用（算法復雜度 為O(n^2)）。但這樣的diff算法太過復雜了，于是后來者snabbdom將kivi.js進行簡化，去掉編輯長度距離算法，調整兩端比較算法。速度略有損失，但可讀性大大提高。再之后，就是著名的vue2.0 把snabbdom整個庫整合掉了。

因此目前VirtualDOM的主流diff算法趨向一致，在主要diff思路上，snabbdom與react的reconilation方式基本相同。

如果沒有理解virtual dom的構建思想,那么你可以參考這篇精致文章Boiling React Down to a Few Lines in jQuery
virtual dom優化開發的方式是：通過vnode,來實現無狀態組件,結合單向數據流(undirectional data flow),進行UI更新,整體代碼結構是：

var newVnode = render(vnode, state)
var oldVnode = patch(oldVnode, newVnode)
state.dispatch("change")
var newVnode = render(vnode, state)
var oldVnode = patch(oldVnode, newVnode)

在眾多virtual dom庫中,我們選擇snabbdom庫,原因有很多：

1.snabbdom性能排名靠前,雖然這個benchmark的參考性不高
2。snabbdom示例豐富
3.snabbdom具有一定的生態圈,如motorcycle.js,cycle-snabbdom,cerebral
4.snabbdom實現的十分優雅,使用的是recursive方式調用patch,對比infernojs優化痕跡明顯的代碼,snabbdom更易讀。
5.在閱讀過程中發現,snabbdom的模塊化,插件支持做得極佳

我們來查看snabbdom基本使用方式。

// snabbdom在./snabbdom.js
var snabbdom = require("snabbdom")
// 初始化snabbdom,得到patch。隨后,我們可以看到snabbdom設計的精妙之處
var patch = snabbdom.init([
  require("snabbdom/modules/class"),
  require("snabbdom/modules/props"),
  require("snabbdom/modules/style"),
  require("snabbdom/modules/eventlisteners")
])
// h是一個生成vnode的包裝函數,factory模式？對生成vnode更精細的包裝就是使用jsx
// 在工程里,我們通常使用webpack或者browserify對jsx編譯
var h = require("snabbdom/h")
// 構造一個virtual dom,在實際中,我們通常希望一個無狀態的vnode
// 并且我們通過state來創造vnode
// react使用具有render方法的對象來作為組件,這個組件可以接受props和state
// 在snabbdom里面,我們同樣可以實現類似效果
// function component(state){return h(...)}
var vnode = 
  h(
    "div#container.two.classes", 
    {on: {click: someFn}}, 
    [ 
      h("span", {style: {fontWeight: "bold"}}, "This is bold"), 
      " and this is just normal text", 
      h("a", {props: {href: "/foo"}}, 
      "I"ll take you places!")
    ]
  )
// 得到初始的容器,注意container是一個dom element
var container = document.getElementById("container")
// 將vnode patch到container中
// patch函數會對第一個參數做處理,如果第一個參數不是vnode,那么就把它包裝成vnode
// patch過后,vnode發生變化,代表了現在virtual dom的狀態
patch(container, vnode)
// 創建一個新的vnode
var newVnode = 
  h(
    "div#container.two.classes", 
    {on: {click: anotherEventHandler}}, 
    [ 
      h("span", {style: {fontWeight: "normal", fontStyle: "italics"}},
      "This is now italics"), 
      " and this is still just normal text", 
      h("a", {props: {href: "/bar"}}, "I"ll take you places!")
    ]
  )
// 將新的vnode patch到vnode上,現在newVnode代表vdom的狀態
patch(vnode, newVnode)

vnode的定義在./vnode.js中 vnode具備的屬性

1.tagName 可以是custom tag,可以是"div","span",etc,代表這個virtual dom的tag name
2.data, virtual dom數據,它們與dom element的prop、attr的語義類似。但是virtual dom包含的數據可以更靈活。
比如利用./modules/class.js插件,我們在data里面輕松toggle一個類名

h("p", {class: {"hide": hideIntro}})

children,
對應element的children,但是這是vdom的children。vdom的實現重點就在對children的patch上

text, 對應element.textContent,在children里定義一個string,那么我們會為這個string創建一個textNode

elm, 對dom element的引用

key,用于提示children patch過程,隨后將詳細說明

隨后是h函數的包裝

h的實現在./h.js

包裝函數一共注意三點

對svg的包裝,創建svg需要namespace

將vdom.text統一轉化為string類型

將vdom.children中的string element轉化為textNode

與dom api的對接

實現在./htmldomapi.js

采用adapter模式,對dom api進行包裝,然后將htmldomapi作為默認的瀏覽器接口
這種設計很機智。在擴展snabbdom的兼容性的時候,只需要改變snabbdom.init使用的瀏覽器接口,而不用改變patch等方法的實現

snabbdom的核心內容實現在./snabbdom.js。snabbdom的核心實現不到三百行(233 sloc),非常簡短。

在snabbdom里面實現了snabbdom的virtual dom diff算法與virtual dom lifecycle hook支持。
virtual dom diff
vdom diff是virtual dom的核心算法,snabbdom的實現原理與react官方文檔Reconciliation一致
總結起來有：

對兩個樹結構進行完整的diff和patch,復雜度增長為O(n^3),幾乎不可用

對兩個數結構進行啟發式diff,將大大節省開銷

一篇閱讀量頗豐的文章React’s diff algorithm也說明的就是啟發過程,可惜,沒有實際的代碼參照。現在,我們根據snabbdom代碼來看啟發規則的運用,結束后,你會明白virtual dom的實現有多簡單。

首先來到snabbdom.js中init函數的return語句

return function(oldVnode, vnode) {
  var i, elm, parent;
  // insertedVnodeQueue存在于整個patch過程
  // 用于收集patch中新插入的vnode
  var insertedVnodeQueue = [];
  // 在進行patch之前,我們需要運行prepatch hook
  // cbs是init函數變量,即,這個return語句中函數的閉包
  // 這里,我們不理會lifecycle hook,而只關注vdom diff算法
  for (i = 0; i < cbs.pre.length; ++i) cbs.pre[i]();

  // 如果oldVnode不是vnode(在第一次調用時,oldVnode是dom element)
  // 那么用emptyNodeAt函數來將其包裝為vnode
  if (isUndef(oldVnode.sel)) {
    oldVnode = emptyNodeAt(oldVnode);
  }
  
  // sameVnode是上述“值不值得patch”的核心
  // sameVnode實現很簡單,查看兩個vnode的key與sel是否分別相同
  // ()=>{vnode1.key === vnode2.key && vnode1.sel === vnode2.
  // 比較語義不同的結構沒有意義,比如diff一個"div"和"span"
  // 而應該移除div,根據span vnode插入新的span
  // diff兩個key不相同的vnode同樣沒有意義
  // 指定key就是為了區分element
  // 對于不同key的element,不應該去根據newVnode來改變oldVnode的數據
  // 而應該移除不再oldVnode,添加newVnode
  if (sameVnode(oldVnode, vnode)) {
    // oldVnode與vnode的sel和key分別相同,那么這兩個vnode值得去比較
    //patchVnode根據vnode來更新oldVnode
    patchVnode(oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue);
  } else {
    //不值得去patch的,我們就暴力點
    // 移除oldVnode,根據newVnode創建elm,并添加至parent中
    elm = oldVnode.elm;
    parent = api.parentNode(elm);

    // createElm根據vnode創建element
    createElm(vnode, insertedVnodeQueue);

    if (parent !== null) {
      // 將新創建的element添加到parent中
      api.insertBefore(parent, vnode.elm, api.nextSibling(elm));
      // 同時移除oldVnode
      removeVnodes(parent, [oldVnode], 0, 0);
    }
  }

  // 結束以后,調用插入vnode的insert hook
  for (i = 0; i < insertedVnodeQueue.length; ++i) {
    insertedVnodeQueue[i].data.hook.insert(insertedVnodeQueue[i]);
  }

  // 整個patch結束,調用cbs中的post hook
  for (i = 0; i < cbs.post.length; ++i) cbs.post[i]();
  return vnode;
};
```

    ###然后我們閱讀patch的過程

```
function patchVnode(oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue) {
  var i, hook;
  // 如前,在patch之前,調用prepatch hook,但是這個是vnode在data里定義的prepatch hook,而不是全局定義的prepatch hook
  if (isDef(i = vnode.data) && isDef(hook = i.hook) && isDef(i = hook.prepatch)) {
    i(oldVnode, vnode);
  }

  var elm = vnode.elm = oldVnode.elm, oldCh = oldVnode.children, ch = vnode.children;

  // 如果oldVnode和vnode引用相同,則沒必要比較。在良好設計的vdom里,大部分時間我們都在執行這個返回語句。
  if (oldVnode === vnode) return;
  // 如果兩次引用不同,那說明新的vnode創建了
  // 與之前一樣,我們先看這兩個vnode值不值得去patch
  if (!sameVnode(oldVnode, vnode)) {
    // 這四條語句是否與init返回函數里那四條相同？
    var parentElm = api.parentNode(oldVnode.elm);
    elm = createElm(vnode, insertedVnodeQueue);
    api.insertBefore(parentElm, elm, oldVnode.elm);
    removeVnodes(parentElm, [oldVnode], 0, 0);
    return;
  }
  // 這兩個vnode值得去patch
  // 我們先patch vnode,patch的方法就是先調用全局的update hook
  // 然后調用vnode.data定義的update hook
  if (isDef(vnode.data)) {
    for (i = 0; i < cbs.update.length; ++i) cbs.update[i](oldVnode, vnode);
    i = vnode.data.hook;
    if (isDef(i) && isDef(i = i.update)) i(oldVnode, vnode);
  }
  // patch兩個vnode的text和children
  // 查看vnode.text定義
  // vdom中規定,具有text屬性的vnode不應該具備children
  // 對于
foo:123
的良好寫法是
  // h("p", [ "foo:", h("b", "123")]), 而非
  // h("p", "foo:", [h("b", "123")])
  if (isUndef(vnode.text)) {
    // vnode不是text node,我們再查看他們是否有children
    if (isDef(oldCh) && isDef(ch)) {
      // 兩個vnode都有children,那么就調用updateChildren
      if (oldCh !== ch) updateChildren(elm, oldCh, ch, insertedVnodeQueue);
    } else if (isDef(ch)) {
      // 只有新的vnode有children,那么添加vnode的children
      if (isDef(oldVnode.text)) api.setTextContent(elm, "");
      addVnodes(elm, null, ch, 0, ch.length - 1, insertedVnodeQueue);
    } else if (isDef(oldCh)) {
      // 只有舊vnode有children,那么移除oldCh
      removeVnodes(elm, oldCh, 0, oldCh.length - 1);
    } else if (isDef(oldVnode.text)) {
      // 兩者都沒有children,并且oldVnode.text不為空,vnode.text未定義,則清空elm.textContent
      api.setTextContent(elm, "");
    }
  } else if (oldVnode.text !== vnode.text) {
    // vnode是一個text node,我們改變對應的elm.textContent
    // 在這里我們使用api.setText api
    api.setTextContent(elm, vnode.text);
  }
  if (isDef(hook) && isDef(i = hook.postpatch)) {
    i(oldVnode, vnode);
  }
}

patch的實現是否簡單明了？甚至有覺得“啊？這就patch完了”的感覺。當然,我們還差最后一個,這個是重頭戲——updateChildren。

updateChildren的代碼較長且密集,但是算法十分簡單
oldCh是一個包含oldVnode的children數組,newCh同理
我們先遍歷兩個數組(while語句),維護四個變量

遍歷oldCh的頭索引 - oldStartIdx

遍歷oldCh的尾索引 - oldEndIdx

遍歷newCh的頭索引 - newStartIdx

遍歷newCh的尾索引 - newEndIdx

當oldStartIdx > oldEndIdx或者newStartIdx > newOldStartIdx的時候停止遍歷。

遍歷過程中有五種比較
前四種比較

oldStartVnode和newStartVnode,兩者elm相對位置不變,若值得(sameVnode)比較,這patch這兩個vnode

oldEndVnode和newEndVnode,同上,elm相對位置不變,做相同patch檢測

oldStartVnode和newEndVnode,如果oldStartVnode和newEndVnode值得比較,說明oldCh中的這- - oldStartVnode.elm向右移動了。那么執行api.insertBefore(parentElm,oldStartVnode.elm, api.nextSibling(oldEndVnode.elm))調整它的位置

oldEndVnode和newStartVnode,同上,但這是oldVnode.elm向左移,需要調整它的位置

最后一種比較

利用vnode.key,在ul>li*n的結構里,我們很有可能使用key來標志li的唯一性,那么我們就會來到最后一種情況。這個時候,我們先產生一個index-key表(createKeyToOldIdx),然后根據這個表來進行更改。

更改規則

如果newVnode.key不在表中,那么這個newVnode就是新的vnode,將其插入
如果newVnode.key在表中,那么對應的oldVnode存在,我們需要patch這兩個vnode,并在patch之后,將這個oldVnode置為undefined(oldCh[idxInOld] = undefined),同時將oldVnode.elm位置變換到當前oldStartIdx之前,以免影響接下來的遍歷

遍歷結束后,檢查四個變量,對移除剩余的oldCh或添加剩余的newCh
patch總結
閱讀完init函數return語句,patch,updateChildren,我們可以理解整個diff和patch的過程

有些函數createElm,removeVnodes并不重要

閱讀完virtual dom diff算法實現后,我們可能會奇怪,關于style、class、attr的patch在哪里？這些實現都在modules,并通過lifecycle發揮作用
snabbdom的生命周期鉤子函數定義在core doc - hook中。
再查看modules里的class會發現,class module通過兩個hook鉤子來對elm的class進行patch。這兩個鉤子是create和update。
回到init函數,這兩個鉤子在函數體開頭注冊

for (i = 0; i < hooks.length; ++i) {
  cbs[hooks[i]] = [];
  for (j = 0; j < modules.length; ++j) {
    if (modules[j][hooks[i]] !== undefined)
     cbs[hooks[i]].push(modules[j][hooks[i]]);
  }
}

create hook在createElm中調用。createElm是唯一添加vnode的方法,所以insertedVnodeQueue.push只發生在createElm中。