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。

哈喽大家好，我是你们的老朋友，今天咱们来聊聊 Vue 3 源码中那个神秘又高效的 patch 函数，尤其是它在处理数组 Diff 时的“快速路径”优化。别害怕，虽然听起来很 scary，但只要跟着我一步步解剖，你会发现它其实就像一个精明的管家，把家里的东西收拾得井井有条。

开场：Diff 算法的重要性

在任何需要更新 UI 的框架里，Diff 算法都是核心。想象一下，你修改了一个列表里的一个元素，如果没有 Diff 算法，框架可能就会粗暴地把整个列表重新渲染一遍，这得多浪费性能啊！ Diff 算法就像一个聪明的侦探，它能找出哪些元素发生了变化，然后只更新这些变化的部分，从而达到高效更新的目的。

Vue 的 patch 函数就是实现 Diff 算法的关键。它接收两个 VNode（Virtual DOM 节点），一个是旧的 VNode，一个是新的 VNode，然后对比它们，找出差异，并应用到真实的 DOM 上。

主角登场：patch 函数的概览

patch 函数很复杂，包含各种各样的逻辑。今天我们重点关注它处理数组 Diff 的部分，特别是针对数组头部/尾部移动的“快速路径”优化。

function patch(
  n1: VNode | null, // 旧 VNode
  n2: VNode, // 新 VNode
  container: RendererElement, // 容器
  anchor: RendererNode | null = null, // 锚点
  parentComponent: ComponentInternalInstance | null = null,
  parentSuspense: SuspenseBoundary | null = null,
  isSVG: boolean = false,
  optimized: boolean = false,
  internals: RendererInternals<RendererElement, RendererNode>
) {
  // ... 省略其他类型的 VNode 处理逻辑

  if (n1 && n1.type !== n2.type) {
    // 如果新旧 VNode 类型不同，直接替换
    unmount(n1, parentComponent, parentSuspense, true);
    n1 = null;
  }

  switch (n2.type) {
    // ... 省略其他类型的 VNode 处理逻辑

    case Fragment:
      patchKeyedChildren(
        n1,
        n2,
        container,
        anchor,
        parentComponent,
        parentSuspense,
        isSVG,
        optimized,
        internals
      );
      break;

    // ...
  }
}

可以看到，当新旧 VNode 都是 Fragment 类型时，会调用 patchKeyedChildren 函数。 Fragment 经常用于渲染列表，所以 patchKeyedChildren 函数是处理数组 Diff 的核心。

重头戏：patchKeyedChildren 函数

patchKeyedChildren 函数的任务是对比两个包含子节点的 VNode（通常是列表），并更新 DOM。为了提高效率，它采用了多种优化策略，其中最著名的就是“快速路径”优化。

function patchKeyedChildren(
  n1: VNode | null,
  n2: VNode,
  container: RendererElement,
  anchor: RendererNode | null,
  parentComponent: ComponentInternalInstance | null,
  parentSuspense: SuspenseBoundary | null,
  isSVG: boolean,
  optimized: boolean,
  internals: RendererInternals<RendererElement, RendererNode>
) {
  const oldChildren = n1.children as VNode[];
  const newChildren = n2.children as VNode[];

  let i = 0;
  const l2 = newChildren.length;
  let e1 = oldChildren.length - 1;
  let e2 = l2 - 1;

  // 1. 从头开始比较，找到相同的前缀
  while (i <= e1 && i <= e2) {
    const n1 = oldChildren[i];
    const n2 = newChildren[i];
    if (isSameVNodeType(n1, n2)) {
      patch(
        n1,
        n2,
        container,
        null,
        parentComponent,
        parentSuspense,
        isSVG,
        optimized,
        internals
      );
    } else {
      break;
    }
    i++;
  }

  // 2. 从尾开始比较，找到相同的后缀
  while (i <= e1 && i <= e2) {
    const n1 = oldChildren[e1];
    const n2 = newChildren[e2];
    if (isSameVNodeType(n1, n2)) {
      patch(
        n1,
        n2,
        container,
        null,
        parentComponent,
        parentSuspense,
        isSVG,
        optimized,
        internals
      );
    } else {
      break;
    }
    e1--;
    e2--;
  }

  // 3. 处理新增的节点
  if (i > e1) {
    if (i <= e2) {
      const nextPos = e2 + 1;
      const anchor = nextPos < l2 ? newChildren[nextPos].el : anchor;
      while (i <= e2) {
        patch(
          null,
          newChildren[i],
          container,
          anchor,
          parentComponent,
          parentSuspense,
          isSVG,
          optimized,
          internals
        );
        i++;
      }
    }
  }

  // 4. 处理需要移除的节点
  else if (i > e2) {
    while (i <= e1) {
      unmount(oldChildren[i], parentComponent, parentSuspense, true);
      i++;
    }
  }

  // 5. 处理中间未知的序列
  else {
    // ... (完整 Diff 算法，包括 key 的比较和移动)
  }
}

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

这个函数主要分为以下几个步骤：

查找相同的前缀： 从头开始比较新旧 children，直到遇到不同的节点为止。
查找相同的后缀： 从尾部开始比较新旧 children，直到遇到不同的节点为止。
处理新增的节点： 如果旧 children 已经遍历完，但新 children 还有剩余，说明有新增的节点，需要创建并插入到 DOM 中。
处理需要移除的节点： 如果新 children 已经遍历完，但旧 children 还有剩余，说明有需要移除的节点，需要从 DOM 中移除。
处理中间未知的序列： 如果以上步骤都无法完全处理，说明中间存在乱序的情况，需要进行更复杂的 Diff 算法（例如基于 key 的比较和移动）。

“快速路径”的奥秘：针对头部/尾部移动的优化

“快速路径”指的是前四个步骤。它们之所以被称为“快速路径”，是因为它们能以极高的效率处理以下几种常见的更新场景：

在列表头部或尾部添加/删除节点： 比如你往聊天记录的开头或结尾添加了一条消息。
列表头部或尾部的节点顺序发生变化： 比如你把一个待办事项从列表末尾拖动到开头。

这些场景在实际应用中非常常见，因此“快速路径”的优化可以显著提高 Vue 的性能。

举个栗子：头部添加节点

假设我们有以下旧的 children：

[A, B, C]

现在，我们在头部添加一个新节点 D，得到新的 children：

[D, A, B, C]

patchKeyedChildren 函数会这样处理：

查找相同的前缀： i 从 0 开始，发现 oldChildren[0] (A) 和 newChildren[0] (D) 不同，循环结束。
查找相同的后缀： e1 指向 oldChildren[2] (C)，e2 指向 newChildren[3] (C)，发现相同，e1 和 e2 都减 1。接着比较 oldChildren[1] (B) 和 newChildren[2] (B)，也相同，e1 和 e2 继续减 1。最后比较 oldChildren[0] (A) 和 newChildren[1] (A)，相同，e1 和 e2 继续减 1。此时，e1 为 -1，e2 为 0。
处理新增的节点： 因为 i (0) 大于 e1 (-1)，进入新增节点的逻辑。因为 i (0) 小于等于 e2 (0)，说明有新增的节点。找到 newChildren[1](A) 的 DOM 元素作为锚点，然后创建节点 D，并插入到 A 之前。

可以看到，在这种情况下，patchKeyedChildren 函数只需要创建一个新的节点 D，并插入到 DOM 中，而不需要进行复杂的 Diff 运算。这就是“快速路径”的威力！

再来一个栗子：尾部删除节点

假设我们有以下旧的 children：

[A, B, C, D]

现在，我们删除尾部的节点 D，得到新的 children：

[A, B, C]

patchKeyedChildren 函数会这样处理：

查找相同的前缀： i 从 0 开始，发现 oldChildren[0] (A) 和 newChildren[0] (A) 相同，i 加 1。接着比较 oldChildren[1] (B) 和 newChildren[1] (B)，也相同，i 继续加 1。最后比较 oldChildren[2] (C) 和 newChildren[2] (C)，也相同，i 继续加 1。此时，i 为 3，e1 为 3，e2 为 2。
查找相同的后缀： 因为 i (3) 大于 e1 (3)，循环结束。
处理新增的节点： 因为 i (3) 大于 e1 (3)，条件不满足，跳过。
处理需要移除的节点： 因为 i (3) 大于 e2 (2)，进入移除节点的逻辑。移除 oldChildren[3] (D) 对应的 DOM 元素。

同样，在这种情况下，patchKeyedChildren 函数只需要移除一个 DOM 元素，而不需要进行复杂的 Diff 运算。

表格总结：快速路径的优势

| 场景 | 快速路径的优势

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