虚拟dom和diff算法是vue学习过程中的一个难点，也是面试中必须掌握的一个知识点。这两者相辅相成，是vue框架的核心。今天我们再来总结下vue2中的虚拟dom 和 diff算法。（学习视频分享：vue视频教程）
什么是 VNode
我们知道，render function 会被转化成 VNode。VNode 其实就是一棵以 JavaScript 对象作为基础的树，用对象属性来描述节点，实际上它只是一层对真实 DOM 的抽象。最终可以通过一系列操作使这棵树映射到真实环境上。
比如有如下template
<template>
<span class="demo" v-show="isShow"> This is a span. </span>
</template>
它换成 VNode 以后大概就是下面这个样子
{
tag: "span",
data: {
directives: [
{
rawName: "v-show",
expression: "isShow",
name: "show",
value: true,
},
],
staticClass: "demo",
},
text: undefined,
children: [
{
tag: undefined,
data: undefined,
text: "This is a span.",
children: undefined,
},
],
};
总的来说，VNode 就是一个 JavaScript 对象。这个JavaScript 对象能完整地表示出真实DOM。
为什么vue要使用 VNode
笔者认为有两点原因
由于
Virtual DOM是以JavaScript对象为基础而不依赖真实平台环境，所以使它具有了跨平台的能力，比如说浏览器平台、Weex、Node 等。减少操作
DOM，任何页面的变化，都只使用VNode进行操作对比，只需要在最后一次进行挂载更新DOM，避免了频繁操作DOM，减少了浏览器的回流和重绘从而提高页面性能。
diff算法
下面我们来看看组件更新所涉及到的diff算法。
前面我们讲依赖收集的时候有说到，渲染watcher传递给Watcher的get方法其实是updateComponent方法。
updateComponent = () => {
vm._update(vm._render(), hydrating)
}
new Watcher(vm, updateComponent, noop, {
before () {
if (vm._isMounted) {
callHook(vm, 'beforeUpdate')
}
}
}, true )
所以组件在响应式数据发生变化的时候会再次触发该方法，接下来我们来详细分析一下updateComponent里面的_update方法。
_update
在_update方法中做了初始渲染和更新的区分，虽然都是调用__patch__方法，但是传递的参数不一样。
// src/core/instance/lifecycle.js
Vue.prototype._update = function (vnode: VNode, hydrating?: boolean) {
const vm: Component = this
const prevEl = vm.$el
const prevVnode = vm._vnode
vm._vnode = vnode
// 初次渲染没有 prevVnode，组件更新才会有
if (!prevVnode) {
// 初次渲染
vm.$el = vm.__patch__(vm.$el, vnode, hydrating, false )
} else {
// 更新
vm.$el = vm.__patch__(prevVnode, vnode)
}
// ...
}
下面我们再来看看__patch__方法
__patch__
patch方法接收四个参数，由于初始渲染的时候oldVnode为vm.$el是null，所以初始渲染是没有oldVnode。
// src/core/vdom/patch.js
return function patch (oldVnode, vnode, hydrating, removeOnly) {
// 新节点不存在，只有oldVnode就直接销毁，然后返回
if (isUndef(vnode)) {
if (isDef(oldVnode)) invokeDestroyHook(oldVnode)
return
}
let isInitialPatch = false
const insertedVnodeQueue = []
// 没有老节点，直接创建，也就是初始渲染
if (isUndef(oldVnode)) {
isInitialPatch = true
createElm(vnode, insertedVnodeQueue)
} else {
const isRealElement = isDef(oldVnode.nodeType)
// 不是真实dom，并且是相同节点走patch
if (!isRealElement && sameVnode(oldVnode, vnode)) {
// 这里才会涉及到diff算法
patchVnode(oldVnode, vnode, insertedVnodeQueue, null, null, removeOnly)
} else {
if (isRealElement) {
// ...
}
// replacing existing element
const oldElm = oldVnode.elm
const parentElm = nodeOps.parentNode(oldElm)
// 1.创建一个新节点
createElm(
vnode,
insertedVnodeQueue,
// extremely rare edge case: do not insert if old element is in a
// leaving transition. Only happens when combining transition +
// keep-alive + HOCs. (#4590)
oldElm._leaveCb ? null : parentElm,
nodeOps.nextSibling(oldElm)
)
// 2.更新父节点占位符
if (isDef(vnode.parent)) {
let ancestor = vnode.parent
const patchable = isPatchable(vnode)
while (ancestor) {
for (let i = 0; i < cbs.destroy.length; ++i) {
cbs.destroy[i](ancestor)
}
ancestor.elm = vnode.elm
if (patchable) {
for (let i = 0; i < cbs.create.length; ++i) {
cbs.create[i](emptyNode, ancestor)
}
const insert = ancestor.data.hook.insert
if (insert.merged) {
// start at index 1 to avoid re-invoking component mounted hook
for (let i = 1; i < insert.fns.length; i++) {
insert.fns[i]()
}
}
} else {
registerRef(ancestor)
}
ancestor = ancestor.parent
}
}
// 3.删除老节点
if (isDef(parentElm)) {
removeVnodes([oldVnode], 0, 0)
} else if (isDef(oldVnode.tag)) {
invokeDestroyHook(oldVnode)
}
}
}
//触发插入钩子
invokeInsertHook(vnode, insertedVnodeQueue, isInitialPatch)
return vnode.elm
}
patch方法大概流程如下：
没有新节点只有老节点直接删除老节点。
只有新节点没有老节点直接添加新节点。
既有新节点又有老节点则判断是不是相同节点，相同则进入
pathVnode。patchVnode我们后面会重点分析。既有新节点又有老节点则判断是不是相同节点，不相同则直接删除老节点添加新节点。
我们再来看看它是怎么判断是同一个节点的。
// src/core/vdom/patch.js
function sameVnode (a, b) {
return (
a.key === b.key &&
a.asyncFactory === b.asyncFactory && (
(
a.tag === b.tag &&
a.isComment === b.isComment &&
isDef(a.data) === isDef(b.data) &&
sameInputType(a, b)
) || (
isTrue(a.isAsyncPlaceholder) &&
isUndef(b.asyncFactory.error)
)
)
)
}
function sameInputType (a, b) {
if (a.tag !== 'input') return true
let i
const typeA = isDef(i = a.data) && isDef(i = i.attrs) && i.type
const typeB = isDef(i = b.data) && isDef(i = i.attrs) && i.type
return typeA === typeB || isTextInputType(typeA) && isTextInputType(typeB)
}
判断两个VNode节点是否是同一个节点，需要同时满足以下条件
key相同都有异步组件工厂函数
tag（当前节点的标签名）相同isComment是否同为注释节点是否
data（当前节点对应的对象，包含了具体的一些数据信息，是一个VNodeData类型）当标签是
<input>的时候，type必须相同
当两个VNode的tag、key、isComment都相同，并且同时定义或未定义data的时候，且如果标签为input则type必须相同。这时候这两个VNode则算sameVnode，可以直接进行patchVnode操作。
patchVnode
下面我们再来详细分析下patchVnode方法。
// src/core/vdom/patch.js
function patchVnode (
oldVnode,
vnode,
insertedVnodeQueue,
ownerArray,
index,
removeOnly
) {
// 两个vnode相同则直接返回
if (oldVnode === vnode) {
return
}
if (isDef(vnode.elm) && isDef(ownerArray)) {
// clone reused vnode
vnode = ownerArray[index] = cloneVNode(vnode)
}
const elm = vnode.elm = oldVnode.elm
if (isTrue(oldVnode.isAsyncPlaceholder)) {
if (isDef(vnode.asyncFactory.resolved)) {
hydrate(oldVnode.elm, vnode, insertedVnodeQueue)
} else {
vnode.isAsyncPlaceholder = true
}
return
}
if (isTrue(vnode.isStatic) &&
isTrue(oldVnode.isStatic) &&
vnode.key === oldVnode.key &&
(isTrue(vnode.isCloned) || isTrue(vnode.isOnce))
) {
vnode.componentInstance = oldVnode.componentInstance
return
}
let i
const data = vnode.data
if (isDef(data) && isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.prepatch)) {
i(oldVnode, vnode)
}
// 获取新老虚拟节点的子节点
const oldCh = oldVnode.children
const ch = vnode.children
if (isDef(data) && isPatchable(vnode)) {
for (i = 0; i < cbs.update.length; ++i) cbs.update[i](oldVnode, vnode)
if (isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.update)) i(oldVnode, vnode)
}
// 新节点不是文本节点
if (isUndef(vnode.text)) {
if (isDef(oldCh) && isDef(ch)) {
if (oldCh !== ch) updateChildren(elm, oldCh, ch, insertedVnodeQueue, removeOnly)
} else if (isDef(ch)) {
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
checkDuplicateKeys(ch)
}
if (isDef(oldVnode.text)) nodeOps.setTextContent(elm, '')
addVnodes(elm, null, ch, 0, ch.length - 1, insertedVnodeQueue)
} else if (isDef(oldCh)) {
removeVnodes(oldCh, 0, oldCh.length - 1)
} else if (isDef(oldVnode.text)) {
nodeOps.setTextContent(elm, '')
}
// 新节点是文本节点，如果文本不一样就设置新的文本
} else if (oldVnode.text !== vnode.text) {
nodeOps.setTextContent(elm, vnode.text)
}
if (isDef(data)) {
if (isDef(i = data.hook) && isDef(i = i.postpatch)) i(oldVnode, vnode)
}
}
patchVnode方法大概流程如下：
1.新老节点相同就直接返回。
2.如果新旧VNode都是静态的，同时它们的key相同（代表同一节点），并且新的VNode是clone或者是标记了once（标记v-once属性，只渲染一次），那么只需要替换componentInstance即可。
3.新节点不是文本节点，新老节点均有children子节点，则对子节点进行diff操作，调用updateChildren，这个updateChildren是diff算法的核心，后面我们会重点说。
4.新节点不是文本节点，如果老节点没有子节点而新节点存在子节点，先清空老节点DOM的文本内容，然后为当前DOM节点加入子节点。
5.新节点不是文本节点，当新节点没有子节点而老节点有子节点的时候，则移除该DOM节点的所有子节点。
6.新节点不是文本节点，并且新老节点都无子节点的时候，只需要将老节点文本清空。
7.新节点是文本节点，并且新老节点文本不一样，则进行文本的替换。
updateChildren(diff算法核心)
updateChildren是diff算法的核心，下面我们来重点分析。
这两张图代表旧的VNode与新VNode进行patch的过程，他们只是在同层级的VNode之间进行比较得到变化（相同颜色的方块代表互相进行比较的VNode节点），然后修改变化的视图，所以十分高效。所以Diff算法是:深度优先算法。 时间复杂度:O(n)
function updateChildren (parentElm, oldCh, newCh, insertedVnodeQueue, removeOnly) {
let oldStartIdx = 0
let newStartIdx = 0
let oldEndIdx = oldCh.length - 1
let oldStartVnode = oldCh[0]
let oldEndVnode = oldCh[oldEndIdx]
let newEndIdx = newCh.length - 1
let newStartVnode = newCh[0]
let newEndVnode = newCh[newEndIdx]
let oldKeyToIdx, idxInOld, vnodeToMove, refElm
const canMove = !removeOnly
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
checkDuplicateKeys(newCh)
}
while (oldStartIdx <= oldEndIdx && newStartIdx <= newEndIdx) {
if (isUndef(oldStartVnode)) {
oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx] // Vnode has been moved left
} else if (isUndef(oldEndVnode)) {
oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
// 老 VNode 节点的头部与新 VNode 节点的头部是相同的 VNode 节点，直接进行 patchVnode，同时 oldStartIdx 与 newStartIdx 向后移动一位。
} else if (sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) {
patchVnode(oldStartVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx)
oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]
newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
// 两个 VNode 的结尾是相同的 VNode，同样进行 patchVnode 操作。并将 oldEndVnode 与 newEndVnode 向前移动一位。
} else if (sameVnode(oldEndVnode, newEndVnode)) {
patchVnode(oldEndVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newEndIdx)
oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
newEndVnode = newCh[--newEndIdx]
// oldStartVnode 与 newEndVnode 符合 sameVnode 的时候，
// 将 oldStartVnode.elm 这个节点直接移动到 oldEndVnode.elm 这个节点的后面即可。
// 然后 oldStartIdx 向后移动一位，newEndIdx 向前移动一位。
} else if (sameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)) { // Vnode moved right
patchVnode(oldStartVnode, newEndVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newEndIdx)
canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldStartVnode.elm, nodeOps.nextSibling(oldEndVnode.elm))
oldStartVnode = oldCh[++oldStartIdx]
newEndVnode = newCh[--newEndIdx]
// oldEndVnode 与 newStartVnode 符合 sameVnode 时，
// 将 oldEndVnode.elm 插入到 oldStartVnode.elm 前面。
// oldEndIdx 向前移动一位，newStartIdx 向后移动一位。
} else if (sameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)) { // Vnode moved left
patchVnode(oldEndVnode, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx)
canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, oldEndVnode.elm, oldStartVnode.elm)
oldEndVnode = oldCh[--oldEndIdx]
newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
} else {
// createKeyToOldIdx 的作用是产生 key 与 index 索引对应的一个 map 表
if (isUndef(oldKeyToIdx)) oldKeyToIdx = createKeyToOldIdx(oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)
idxInOld = isDef(newStartVnode.key)
? oldKeyToIdx[newStartVnode.key]
: findIdxInOld(newStartVnode, oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)
// 如果没有找到相同的节点，则通过 createElm 创建一个新节点，并将 newStartIdx 向后移动一位。
if (isUndef(idxInOld)) { // New element
createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx)
} else {
vnodeToMove = oldCh[idxInOld]
// 如果找到了节点，同时它符合 sameVnode，则将这两个节点进行 patchVnode，将该位置的老节点赋值 undefined
// 同时将 newStartVnode.elm 插入到 oldStartVnode.elm 的前面
if (sameVnode(vnodeToMove, newStartVnode)) {
patchVnode(vnodeToMove, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx)
oldCh[idxInOld] = undefined
canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, vnodeToMove.elm, oldStartVnode.elm)
} else {
// 如果不符合 sameVnode，只能创建一个新节点插入到 parentElm 的子节点中，newStartIdx 往后移动一位。
createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx)
}
}
newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
}
}
// 当 while 循环结束以后，如果 oldStartIdx > oldEndIdx，说明老节点比对完了，但是新节点还有多的，
// 需要将新节点插入到真实 DOM 中去，调用 addVnodes 将这些节点插入即可。
if (oldStartIdx > oldEndIdx) {
refElm = isUndef(newCh[newEndIdx + 1]) ? null : newCh[newEndIdx + 1].elm
addVnodes(parentElm, refElm, newCh, newStartIdx, newEndIdx, insertedVnodeQueue)
// 如果满足 newStartIdx > newEndIdx 条件，说明新节点比对完了，老节点还有多，
// 将这些无用的老节点通过 removeVnodes 批量删除即可。
} else if (newStartIdx > newEndIdx) {
removeVnodes(oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)
}
}
vue2的diff算法采用的是双端比较，所谓双端比较就是新列表和旧列表两个列表的头与尾互相对比，在对比的过程中指针会逐渐向内靠拢，直到某一个列表的节点全部遍历过，对比停止。
首尾对比的四种情况
我们首先来看看首尾对比的四种情况。
使用旧列表的头一个节点
oldStartNode与新列表的头一个节点newStartNode对比使用旧列表的最后一个节点
oldEndNode与新列表的最后一个节点newEndNode对比使用旧列表的头一个节点
oldStartNode与新列表的最后一个节点newEndNode对比使用旧列表的最后一个节点
oldEndNode与新列表的头一个节点newStartNode对比
首先是 oldStartVnode 与 newStartVnode 符合 sameVnode 时，说明老 VNode 节点的头部与新 VNode 节点的头部是相同的 VNode 节点，直接进行 patchVnode，同时 oldStartIdx 与 newStartIdx 向后移动一位。
其次是 oldEndVnode 与 newEndVnode 符合 sameVnode，也就是两个 VNode 的结尾是相同的 VNode，同样进行 patchVnode 操作并将 oldEndVnode 与 newEndVnode 向前移动一位。
接下来是两种交叉的情况。
先是 oldStartVnode 与 newEndVnode 符合 sameVnode 的时候，也就是老 VNode 节点的头部与新 VNode 节点的尾部是同一节点的时候，将 oldStartVnode.elm 这个节点直接移动到 oldEndVnode.elm 这个节点的后面即可。然后 oldStartIdx 向后移动一位，newEndIdx 向前移动一位。
同理，oldEndVnode 与 newStartVnode 符合 sameVnode 时，也就是老 VNode 节点的尾部与新 VNode 节点的头部是同一节点的时候，将 oldEndVnode.elm 插入到 oldStartVnode.elm 前面。同样的，oldEndIdx 向前移动一位，newStartIdx 向后移动一位。
最后是当以上情况都不符合的时候，这种情况怎么处理呢？
查找对比
那就是查找对比。
首先通过createKeyToOldIdx方法生成oldVnode的key 与 index 索引对应的一个 map 表。
然后我们根据newStartVnode.key，可以快速地从 oldKeyToIdx（createKeyToOldIdx 的返回值）中获取相同 key 的节点的索引 idxInOld，然后找到相同的节点。
这里又分三种情况
如果没有找到相同的节点，则通过
createElm创建一个新节点，并将newStartIdx向后移动一位。如果找到了节点，同时它符合
sameVnode，则将这两个节点进行patchVnode，将该位置的老节点赋值undefined（之后如果还有新节点与该节点key相同可以检测出来提示已有重复的 key ），同时将newStartVnode.elm插入到oldStartVnode.elm的前面。同理，newStartIdx往后移动一位。
如果不符合
sameVnode，只能创建一个新节点插入到parentElm的子节点中，newStartIdx往后移动一位。
添加、删除节点
最后一步就很容易啦，当 while 循环结束以后，如果 oldStartIdx > oldEndIdx，说明老节点比对完了，但是新节点还有多的，需要将新节点插入到真实 DOM 中去，调用 addVnodes 将这些节点插入即可。
同理，如果满足 newStartIdx > newEndIdx 条件，说明新节点比对完了，老节点还有多，将这些无用的老节点通过 removeVnodes 批量删除即可。
总结
Diff算法是一种对比算法。对比两者是旧虚拟DOM和新虚拟DOM，对比出是哪个虚拟节点更改了，找出这个虚拟节点，并只更新这个虚拟节点所对应的真实节点，而不用更新其他数据没发生改变的节点，实现精准地更新真实DOM，进而提高效率和性能。
精准主要体现在，diff 算法首先就是找到可复用的节点，然后移动到正确的位置。当元素没有找到的话再来创建新节点。
扩展
vue中为什么需要使用key，它的作用是什么？
key 是 Vue 中 vnode 的唯一标记，通过这个 key，diff 操作可以更准确、更快速。
- 更准确：因为带
key就不是就地复用了，在sameNode函数a.key === b.key对比中可以避免就地复用的情况。所以会更加准确。 - 更快速：利用
key的唯一性生成map对象来获取对应节点，比遍历方式更快。
为什么不推荐使用index作为key
当我们的列表只涉及到 展示，不涉及到排序、删除、添加的时候使用index作为key是没什么问题的。因为此时的index在每个元素上是唯一的。
但是如果涉及到排序、删除、添加的时候就不能再使用index作为key了，因为每个元素key不再唯一了。不唯一的key，对diff算法没有任何帮助，写和没写是一样的。
（学习视频分享：web前端开发、编程基础视频）
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