深入理解 Vue Diff 算法中 `key` 属性的精确作用，以及在源码中它如何影响节点的复用和移动策略。 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

各位观众老爷们，大家好！我是今天的演讲嘉宾，咱今天聊聊 Vue Diff 算法里那个神乎其神的 key 属性。这玩意儿，说简单也简单，说复杂也复杂。很多时候，我们知道要用它，但真要问它干了啥，怎么干的，就有点含糊了。今天咱们就来个刨根问底，看看这 key 到底是怎么左右 Vue 的江湖的。

开场白：没有 key 的世界

咱们先设想一个没有 key 的平行宇宙。在这个宇宙里，Vue 遍历新旧 VNode 列表，发现节点类型一样，就开始比对属性，然后更新。听起来没啥毛病，对吧？但问题来了，如果列表只是顺序变了，或者中间插了个节点，那 Vue 会怎么处理呢？

假设我们有这么一个列表：

<ul>
  <li>A</li>
  <li>B</li>
  <li>C</li>
</ul>

然后变成了：

<ul>
  <li>B</li>
  <li>A</li>
  <li>C</li>
</ul>

在没有 key 的情况下，Vue 会认为：

A 变成了 B（更新 B 的内容为 A 的内容）
B 变成了 A（更新 A 的内容为 B 的内容）
C 没变，还是 C

也就是说，A 和 B 都被重新渲染了。这可是白白浪费性能啊！明明只是顺序换了，却要重新渲染两次。更可怕的是，如果这些 <li> 里面有 input 元素，用户输入的内容岂不是要丢失？这简直是程序员的噩梦！

key 的救赎：身份的证明

key 的作用，就是给每个 VNode 一个唯一的身份 ID。有了 key，Vue 就知道哪个节点是哪个节点，而不是简单地通过位置来判断。

还是上面的例子，如果加上 key：

<ul>
  <li key="a">A</li>
  <li key="b">B</li>
  <li key="c">C</li>
</ul>

变成了：

<ul>
  <li key="b">B</li>
  <li key="a">A</li>
  <li key="c">C</li>
</ul>

现在，Vue 看到 key="a" 的节点还在，只是位置变了，所以只需要移动这个节点，而不是重新渲染。同样，key="b" 的节点也只需要移动。这样就避免了不必要的渲染，大大提高了性能。

源码探秘：key 的影响

要真正理解 key 的作用，还得深入 Vue 的 Diff 算法源码。虽然完整的 Diff 算法非常复杂，但我们可以抓住关键部分。

Diff 算法的核心思想是：尽可能复用旧的 VNode。当 Vue 遇到新旧 VNode 节点类型相同，并且有 key 属性时，它会尝试复用旧的 VNode，而不是直接创建一个新的 VNode。

以下是 Diff 算法中与 key 相关的关键步骤（简化版）：

sameVnode 函数： 这是判断两个 VNode 是否相同的关键函数。它会比较两个 VNode 的 key 和 tag（节点类型）。如果 key 相同且 tag 相同，就认为这两个 VNode 是相同的。
```
function sameVnode (a, b) {
  return (
    a.key === b.key &&
    a.tag === b.tag &&
    // ... 还有其他判断条件
  )
}
```
patchVnode 函数： 如果 sameVnode 返回 true，说明两个 VNode 是相同的，那么 Vue 就会调用 patchVnode 函数来更新旧的 VNode。这个函数会比较新旧 VNode 的属性、子节点等，然后更新 DOM。
列表 Diff 算法： 这部分是 Diff 算法中最复杂的部分，也是 key 发挥最大作用的地方。Vue 会使用一些优化策略（例如双端 Diff 算法）来尽可能复用旧的 VNode，减少 DOM 操作。
- 寻找相同节点： Vue 会遍历新旧 VNode 列表，使用 sameVnode 函数来寻找相同的节点。
- 移动节点： 如果找到了相同的节点，并且位置发生了变化，Vue 会移动 DOM 节点，而不是重新创建。
- 创建新节点： 如果在新 VNode 列表中找到了一个旧 VNode 列表中没有的节点，Vue 会创建一个新的 DOM 节点。
- 删除旧节点： 如果在旧 VNode 列表中找到了一个新 VNode 列表中没有的节点，Vue 会删除对应的 DOM 节点。

代码示例：简单的 Diff 过程

为了更直观地理解 key 的作用，咱们来看一个简化的 Diff 过程的例子。

假设我们有以下新旧 VNode 列表：

// 旧 VNode 列表
const oldChildren = [
  { tag: 'li', key: 'a', text: 'A' },
  { tag: 'li', key: 'b', text: 'B' },
  { tag: 'li', key: 'c', text: 'C' }
];

// 新 VNode 列表
const newChildren = [
  { tag: 'li', key: 'b', text: 'B' },
  { tag: 'li', key: 'a', text: 'A' },
  { tag: 'li', key: 'd', text: 'D' }
];

// 简化版的 Diff 函数
function diff (oldChildren, newChildren) {
  const patches = []; // 用于存放补丁

  let oldStartIdx = 0;
  let newStartIdx = 0;
  let oldEndIdx = oldChildren.length - 1;
  let newEndIdx = newChildren.length - 1;

  while (oldStartIdx <= oldEndIdx && newStartIdx <= newEndIdx) {
    const oldStartVnode = oldChildren[oldStartIdx];
    const newStartVnode = newChildren[newStartIdx];
    const oldEndVnode = oldChildren[oldEndIdx];
    const newEndVnode = newChildren[newEndIdx];

    if (sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) {
      // 首首相同，更新节点
      patches.push({ type: 'update', oldVnode: oldStartVnode, newVnode: newStartVnode });
      oldStartIdx++;
      newStartIdx++;
    } else if (sameVnode(oldEndVnode, newEndVnode)) {
      // 尾尾相同，更新节点
      patches.push({ type: 'update', oldVnode: oldEndVnode, newVnode: newEndVnode });
      oldEndIdx--;
      newEndIdx--;
    } else if (sameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)) {
      // 首尾相同，移动节点
      patches.push({ type: 'move', oldVnode: oldStartVnode, newVnode: newEndVnode, position: 'end' });
      oldStartIdx++;
      newEndIdx--;
    } else if (sameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)) {
      // 尾首相同，移动节点
      patches.push({ type: 'move', oldVnode: oldEndVnode, newVnode: newStartVnode, position: 'start' });
      oldEndIdx--;
      newStartIdx++;
    } else {
      // 都没有匹配到，创建新节点
      patches.push({ type: 'create', newVnode: newStartVnode, position: oldStartIdx });
      newStartIdx++;
    }
  }

  // 处理剩余的旧节点
  if (oldStartIdx <= oldEndIdx) {
    for (let i = oldStartIdx; i <= oldEndIdx; i++) {
      patches.push({ type: 'remove', oldVnode: oldChildren[i] });
    }
  }

  // 处理剩余的新节点
  if (newStartIdx <= newEndIdx) {
    for (let i = newStartIdx; i <= newEndIdx; i++) {
      patches.push({ type: 'create', newVnode: newChildren[i], position: oldStartIdx });
    }
  }

  return patches;
}

// 判断两个 VNode 是否相同
function sameVnode (a, b) {
  return a.key === b.key && a.tag === b.tag;
}

// 执行 Diff 算法
const patches = diff(oldChildren, newChildren);

// 打印补丁
console.log(patches);

这个简化的 Diff 函数会生成一个补丁列表，描述了如何将旧的 VNode 列表转换为新的 VNode 列表。可以看到，key 属性在 sameVnode 函数中起到了关键作用，决定了是否复用旧的 VNode。

key 的最佳实践：避免踩坑

虽然 key 很重要，但用不好也会踩坑。以下是一些 key 的最佳实践：

key 必须是唯一的： 在同一个父节点下，key 必须是唯一的。否则，Vue 会发出警告，并且可能导致 Diff 算法出错。
使用稳定的 key： key 应该尽可能保持稳定。如果 key 经常变化，Vue 会认为节点是新的，从而导致不必要的渲染。

避免使用索引作为 key： 这是一个常见的错误。当列表发生变化时，索引可能会改变，导致 Vue 无法正确地复用节点。

<!-- 不推荐：使用索引作为 key -->
<ul>
  <li v-for="(item, index) in list" :key="index">{{ item }}</li>
</ul>

应该使用唯一的 ID 作为 key：

<!-- 推荐：使用唯一的 ID 作为 key -->
<ul>
  <li v-for="item in list" :key="item.id">{{ item.name }}</li>
</ul>

key 的类型： key 可以是字符串或数字。但最好使用字符串，因为数字可能会被 Vue 误认为是数组的索引。

不同场景下的 key 的使用

场景	`key` 的选择	理由
列表渲染	唯一 ID（例如数据库 ID，UUID）	保证节点的唯一性，避免因列表顺序变化导致的错误渲染。
可复用的组件	组件实例的唯一标识（例如组件名称 + 自增 ID）	区分不同的组件实例，保证组件状态的正确性。
条件渲染	不同的条件值（例如 `isShow ? 'show' : 'hide'`）	区分不同的渲染状态，避免因状态切换导致的错误渲染。
`transition-group`	唯一 ID（例如数据库 ID，UUID），或者组件的名称	让 `transition-group` 能够正确地跟踪节点的进入和退出，实现动画效果。
强制更新组件	动态生成的唯一 ID（例如 `Math.random()` 或者 `Date.now()`）	强制 Vue 重新渲染组件，即使组件的 props 没有发生变化。这通常用于解决一些极端情况下的渲染问题。注意：谨慎使用，因为它会破坏 Vue 的性能优化机制。
高阶组件	传递给子组件的 props 的组合，或者子组件的名称	区分不同的高阶组件实例，避免因 props 变化导致的错误渲染。

key 的性能考量

虽然 key 可以提高性能，但使用不当也会降低性能。

避免过度使用 key： 只有在需要的时候才使用 key。如果列表不会发生变化，或者节点的顺序不会改变，那么可以不使用 key。
选择合适的 key： 尽量选择简单的 key，例如数字或字符串。复杂的 key 会增加 Diff 算法的计算量。
避免频繁更新 key： 频繁更新 key 会导致 Vue 重新渲染节点，从而降低性能。

总结：key 的重要性

key 是 Vue Diff 算法中一个非常重要的属性。它可以帮助 Vue 识别 VNode 的身份，从而尽可能地复用旧的 VNode，减少 DOM 操作，提高性能。但是，key 也需要正确使用，否则可能会导致错误或降低性能。

总而言之，key 就是 VNode 的身份证，有了它，Vue 才能更好地管理和更新 DOM。理解 key 的作用，可以帮助我们写出更高效、更稳定的 Vue 应用。

好了，今天的演讲就到这里。希望大家对 Vue Diff 算法中的 key 属性有了更深入的理解。感谢各位的观看！咱们下次再见！

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