嘿，大家好！今天咱们聊聊 Vue 3 源码里那个神秘又高效的 patch 函数，重点剖析它的 Diff 算法，尤其是针对数组头部/尾部移动的“快速路径”（fast path）优化。准备好了吗？Let’s dive in!
啥是 patch 函数？ 为啥它这么重要？
在 Vue 的世界里，patch 函数就像个“和事佬”，负责把新 Virtual DOM（虚拟 DOM）“打补丁”到旧 Virtual DOM 上，从而更新真实 DOM。与其一股脑儿地全部替换，patch 函数会聪明地找出差异，只更新需要改变的部分，大大提升性能。想象一下，你要更新一个网页，与其重新加载整个页面，不如只修改变动的部分，效率当然更高！
Diff 算法：找出差异的侦探
patch 函数的核心就是 Diff 算法，它负责找出新旧 Virtual DOM 之间的差异。Diff 算法有很多种，Vue 3 采用了一种相当高效的算法，它综合运用了多种优化策略。
数组 Diff：复杂度挑战
数组 Diff 比单个节点的 Diff 更复杂。想象一下，如果数组中的元素顺序发生变化，或者新增/删除了元素，Diff 算法需要高效地找出这些变化，并更新真实 DOM。暴力破解当然可以，但效率太低。Vue 3 的 Diff 算法针对数组头部/尾部移动做了专门的优化，也就是我们今天要重点讨论的“快速路径”。
“快速路径”：针对头部/尾部移动的闪电战
“快速路径”针对数组头部/尾部移动的情况，采用了一种非常高效的策略。它会先从数组的头部和尾部开始比较，如果发现有相同的元素，就直接跳过，直到找到不同的元素为止。这样就能快速地处理头部/尾部的移动，避免不必要的比较和更新。
咱们用一个例子来说明：
旧数组：[a, b, c, d, e, f, g]
新数组：[a, b, e, c, d, f, g, h]
如果没有“快速路径”，Diff 算法可能会比较很多次，才能找到差异。但有了“快速路径”，它会：
- 从头部开始比较：
a和a相同，跳过；b和b相同，跳过。 - 头部不同：
c和e不同，停止头部比较。 - 从尾部开始比较：
g和g相同，跳过；f和f相同，跳过。 - 尾部不同：
e和d不同，停止尾部比较。
这样，我们就快速地确定了差异的范围，只需要处理中间的 [c, d, e] 和 [e, c, d, h]。
代码剖析：深入 patchKeyedChildren 函数
“快速路径”的实现主要在 patchKeyedChildren 函数中。这个函数负责处理带 key 的子节点的 Diff。咱们来一起看看关键代码（简化版）：
function patchKeyedChildren(
c1: VNode[], // 旧子节点
c2: VNode[], // 新子节点
container: RendererElement, // 容器
parentAnchor: RendererNode | null, // 锚点
parentComponent: ComponentInternalInstance | null, // 父组件实例
parentSuspense: SuspenseBoundary | null, // 父 Suspense
isSVG: boolean, // 是否 SVG
optimized: boolean // 是否优化
) {
let i = 0;
const l2 = c2.length;
let e1 = c1.length - 1;
let e2 = l2 - 1;
// 1. 从头部开始比较
while (i <= e1 && i <= e2) {
const n1 = c1[i];
const n2 = c2[i];
if (isSameVNodeType(n1, n2)) {
patch(
n1,
n2,
container,
null,
parentComponent,
parentSuspense,
isSVG,
optimized
);
} else {
break;
}
i++;
}
// 2. 从尾部开始比较
while (i <= e1 && i <= e2) {
const n1 = c1[e1];
const n2 = c2[e2];
if (isSameVNodeType(n1, n2)) {
patch(
n1,
n2,
container,
null,
parentComponent,
parentSuspense,
isSVG,
optimized
);
} else {
break;
}
e1--;
e2--;
}
// ... 其他逻辑（新增、删除、移动）
}
function isSameVNodeType(n1: VNode, n2: VNode): boolean {
return n1.type === n2.type && n1.key === n2.key;
}这段代码的核心逻辑就是两个 while 循环，分别从头部和尾部开始比较。isSameVNodeType 函数用于判断两个 VNode 是否是相同的类型和 key。如果相同，就调用 patch 函数进行更新；如果不同，就跳出循环。
“快速路径”的优势
“快速路径”的优势在于：
- 高效性：对于头部/尾部移动的情况，只需要比较少量的元素，就能快速地确定差异的范围。
- 简单性：代码逻辑相对简单，易于理解和维护。
- 适用性：在很多实际场景中，数组的头部/尾部移动是很常见的，因此“快速路径”的优化效果非常显著。
完整 Diff 流程
当然，patchKeyedChildren 函数不仅仅包含“快速路径”，它还处理了新增、删除、移动等更复杂的情况。完整的 Diff 流程大致如下：
- 头部比较：从头部开始比较，找到第一个不同的节点。
- 尾部比较：从尾部开始比较，找到第一个不同的节点。
- 新增节点：如果新数组比旧数组长，说明有新增节点，需要创建新的 DOM 元素并插入到正确的位置。
- 删除节点：如果旧数组比新数组长，说明有删除节点，需要移除对应的 DOM 元素。
- 移动节点：如果节点的位置发生了变化，需要移动 DOM 元素到正确的位置。
- 未知序列：处理一些特殊的场景。
性能对比： 没有“快速路径”会怎样？
为了更直观地感受“快速路径”的性能优势，咱们来简单对比一下：
| 场景 | 有“快速路径” | 没有“快速路径” |
|---|---|---|
| 头部/尾部移动 | 非常快 | 较慢 |
| 大量节点移动 | 较快 | 慢 |
| 少量节点移动 | 较快 | 稍慢 |
| 无节点移动 | 快 | 快 |
| 新增/删除大量节点 | 较慢 | 较慢 |
可以看到，在头部/尾部移动的场景下，“快速路径”的优势非常明显。即使在其他场景下，也能带来一定的性能提升。
总结： 优化无止境
Vue 3 的 Diff 算法是一个非常复杂但又精妙的设计。通过“快速路径”等优化策略，它能够高效地找出 Virtual DOM 之间的差异，并更新真实 DOM。这使得 Vue 3 在性能上有了很大的提升。
当然，优化是无止境的。Diff 算法还有很多可以改进的地方。例如，可以尝试使用更高级的数据结构来存储节点信息，或者采用更智能的启发式算法来预测节点的位置。
一些思考题
- “快速路径”的适用场景有哪些？
- 除了“快速路径”，Vue 3 的 Diff 算法还有哪些优化策略？
- 如何根据实际场景选择合适的 Diff 算法？
- 你能想到哪些改进 Diff 算法的方法？
希望今天的讲座能帮助大家更好地理解 Vue 3 的 Diff 算法。记住，学习源码不仅仅是为了了解技术细节，更是为了学习优秀的设计思想和解决问题的思路。
下次再见！