深入分析 Vue 3 源码中 `patch` 函数的 Diff 算法，特别是针对数组头部/尾部移动的“快速路径”（`fast path`）优化。

各位观众老爷们，大家好！我是你们的老朋友，今天咱们来聊聊 Vue 3 源码里那个神奇的 patch 函数，特别是它在 Diff 算法中，如何像闪电一样快速处理数组头部/尾部移动的“快速路径”。

准备好了吗？咱们这就开车！

开场白：Diff 算法的江湖地位

在前端的世界里，DOM 操作一直是个性能瓶颈。Vue、React 这些框架之所以能高效更新页面，很大程度上要归功于它们的 Virtual DOM 和 Diff 算法。Diff 算法就像一个聪明的侦探，它能找出新旧 Virtual DOM 树之间的差异，然后只更新真正变化的部分，避免不必要的 DOM 操作，从而提升性能。

patch 函数是 Vue 3 中执行实际 DOM 更新的核心函数，而 Diff 算法则是 patch 函数的灵魂。理解 patch 函数的 Diff 算法，尤其是那些“快速路径”优化，能帮助我们更好地理解 Vue 3 的性能优化策略，写出更高效的 Vue 代码。

patch 函数：DOM 更新的幕后英雄

简单来说，patch 函数负责比较新旧 VNode（Virtual DOM 节点），然后将差异应用到实际 DOM 上。它的主要任务包括：

类型判断： 判断新旧 VNode 是否是同一种类型的节点。如果不是，直接替换整个节点。
属性更新： 如果是同一种类型的节点，比较它们的属性，更新发生变化的属性。
子节点更新： 递归地比较新旧 VNode 的子节点，更新子节点。

Diff 算法：新旧 VNode 的差异侦探

Diff 算法的核心在于找出新旧 VNode 树之间的最小差异。Vue 3 的 Diff 算法借鉴了 React 的一些思想，并进行了优化。它主要采用了以下策略：

同级比较： 只比较同一层级的节点，不会跨层级比较。
Key 的作用： key 属性是 Diff 算法的关键。Vue 会尽可能地复用 DOM 节点，而 key 可以帮助 Vue 识别哪些节点是相同的，哪些是新增的，哪些是需要移动的。
优化策略： 针对常见的节点操作场景，Vue 3 提供了多种优化策略，例如：
- 简单 Diff： 新旧 VNode 只有一个子节点或都没有子节点的情况。
- 双端 Diff： 针对数组头部/尾部插入、删除、移动等操作的优化。
- 最长递增子序列 (Longest Increasing Subsequence, LIS)： 用于优化节点乱序排列的情况。

今天我们重点聊聊双端 Diff，也就是针对数组头部/尾部移动的“快速路径”。

双端 Diff：快速处理数组头部/尾部移动

想象一下，你有一个水果列表，需要根据用户的操作进行排序。如果只是简单地从头到尾比较，然后进行 DOM 操作，效率会很低。双端 Diff 算法就像一个聪明的搬运工，它能快速找到需要移动的水果，然后以最少的步骤完成排序。

算法原理：

双端 Diff 算法从新旧子节点数组的两端开始比较，逐步向中间靠拢。它会维护四个指针：

i: 新旧子节点数组的起始索引。
e1: 旧子节点数组的结束索引。
e2: 新子节点数组的结束索引。

算法的流程如下：

头部比较： 从 i 开始，比较新旧子节点数组的头部节点，直到找到不同的节点为止。
尾部比较： 从 e1 和 e2 开始，比较新旧子节点数组的尾部节点，直到找到不同的节点为止。
头部新增： 如果 i > e1 且 i <= e2，说明新的子节点数组头部有新增节点，需要创建这些节点并插入到 DOM 中。
头部删除： 如果 i > e2 且 i <= e1，说明旧的子节点数组头部有需要删除的节点，需要移除这些节点。
尾部新增： 如果 i > e1 且 i <= e2，说明新的子节点数组尾部有新增节点，需要创建这些节点并插入到 DOM 中。
尾部删除： 如果 i > e2 且 i <= e1，说明旧的子节点数组尾部有需要删除的节点，需要移除这些节点。
乱序比较： 如果头部和尾部比较都无法找到匹配的节点，说明节点发生了乱序移动，需要使用更复杂的算法来处理 (通常是基于 key 的查找和移动)。

代码示例 (简化版):

为了更好地理解双端 Diff 算法，我们来看一个简化版的代码示例 (只关注核心逻辑，省略了一些边界情况处理和 DOM 操作):

function patchChildren(n1, n2, container, anchor) {
  const oldChildren = n1.children;
  const newChildren = n2.children;

  const oldLength = oldChildren.length;
  const newLength = newChildren.length;

  let i = 0;
  let e1 = oldLength - 1;
  let e2 = newLength - 1;

  // 1. 头部比较
  while (i <= e1 && i <= e2 && isSameVNodeType(oldChildren[i], newChildren[i])) {
    patch(oldChildren[i], newChildren[i], container, anchor); // 递归 patch
    i++;
  }

  // 2. 尾部比较
  while (i <= e1 && i <= e2 && isSameVNodeType(oldChildren[e1], newChildren[e2])) {
    patch(oldChildren[e1], newChildren[e2], container, anchor); // 递归 patch
    e1--;
    e2--;
  }

  // 3. 新增节点 (头部或尾部)
  if (i > e1) {
    if (i <= e2) {
      const nextPos = e2 + 1;
      const anchor = nextPos < newLength ? newChildren[nextPos].el : anchor; // 获取插入锚点
      while (i <= e2) {
        patch(null, newChildren[i], container, anchor); // 创建并插入新节点
        i++;
      }
    }
  }

  // 4. 删除节点 (头部或尾部)
  else if (i > e2) {
    while (i <= e1) {
      unmount(oldChildren[i]); // 移除旧节点
      i++;
    }
  }

  // 5. 乱序比较 (简化，实际 Vue 3 中更复杂)
  else {
    // 在实际 Vue 3 源码中，这里会使用基于 key 的查找和移动算法
    // 为了简化示例，我们这里只做一个简单的替换
    while (i <= e2) {
      patch(oldChildren[i], newChildren[i], container, anchor);
      i++;
    }
  }
}

function isSameVNodeType(n1, n2) {
  return n1.type === n2.type && n1.key === n2.key;
}

// 假设的 unmount 函数，用于移除节点
function unmount(vnode) {
    // 这里应该包含真正的 DOM 移除逻辑，以及卸载组件等等
    console.log('Removing node:', vnode);
}

// 假设的 patch 函数，用于更新节点
function patch(n1, n2, container, anchor) {
    if (!n1) {
        // 创建新节点 (mount)
        console.log('Creating node:', n2);
        // 这里应该包含真正的 DOM 创建和插入逻辑
    } else {
        // 更新节点
        console.log('Updating node:', n1, 'to', n2);
        // 这里应该包含真正的 DOM 更新逻辑
    }
}

代码解释：

patchChildren: 这是 patch 函数中处理子节点的关键部分。它接收新旧 VNode 的子节点数组，以及容器 (container) 和锚点 (anchor)。
isSameVNodeType: 判断两个 VNode 是否是相同的类型 (包括 type 和 key)。
头部比较和尾部比较: 这两个循环分别从新旧子节点数组的头部和尾部开始比较，如果节点相同，则递归调用 patch 函数更新节点。
新增节点和删除节点: 这两个 if 语句分别处理新增和删除节点的情况。
乱序比较: 如果头部和尾部比较都无法找到匹配的节点，说明节点发生了乱序移动。在实际 Vue 3 源码中，这里会使用更复杂的算法来处理，例如基于 key 的查找和移动算法。为了简化示例，我们这里只做一个简单的替换。
unmount: 用于移除vnode对应的dom

举个栗子：

假设我们有以下两个水果列表：

旧列表： [A, B, C, D, E]
新列表： [A, B, E, F, G]

双端 Diff 算法的执行过程如下：

头部比较： A 和 A 相同，B 和 B 相同，i 指针移动到 2。
尾部比较： E 和 G 不同，e1 指针指向 D，e2 指针指向 F。
乱序比较： 由于头部和尾部比较都无法找到匹配的节点，进入乱序比较。 (在简化版代码中，这里会简单地替换 C 为 E，D 为 F，然后创建 G 节点。)

真实 Vue 3 源码中的双端 Diff：

真实 Vue 3 源码中的双端 Diff 比我们上面看到的简化版代码要复杂得多。它包含了更多的优化和边界情况处理。例如：

key 的使用： Vue 3 会使用 key 来查找节点在旧子节点数组中的位置，从而更高效地移动节点。
move 标志： 如果节点需要移动，Vue 3 会给节点添加一个 move 标志，然后在后续的 DOM 操作中根据这个标志来移动节点。
最长递增子序列 (LIS) 优化： 对于乱序排列的节点，Vue 3 会使用 LIS 算法来找出不需要移动的节点，然后只移动其他节点，从而减少 DOM 操作。

双端 Diff 的优势：

高效处理头部/尾部移动： 双端 Diff 算法能够快速处理数组头部/尾部插入、删除、移动等操作，避免不必要的 DOM 操作。
减少 DOM 操作： 通过复用现有的 DOM 节点，双端 Diff 算法可以减少 DOM 操作，从而提升性能。
提高渲染速度： 更少的 DOM 操作意味着更快的渲染速度，从而提升用户体验。

总结：

双端 Diff 算法是 Vue 3 中 Diff 算法的重要组成部分。它通过从新旧子节点数组的两端开始比较，快速处理数组头部/尾部移动等常见场景，从而提升了 Vue 3 的渲染性能。

给观众老爷们的小提示：

在编写 Vue 组件时，尽量使用 key 属性，这可以帮助 Vue 更高效地进行 Diff。
了解 Vue 3 的 Diff 算法，可以帮助我们更好地理解 Vue 3 的性能优化策略，写出更高效的 Vue 代码。
源码面前，了无秘密。有兴趣的观众老爷们可以深入研究 Vue 3 的源码，相信会有更多的收获。

今天的讲座就到这里了。希望对大家有所帮助。感谢各位的观看！下次再见!

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