Vue VNode 复用策略：Key 匹配与 VNode 类型匹配的底层逻辑
大家好，今天我们来深入探讨 Vue 中 VNode 的复用策略，特别是 key 匹配和 VNode 类型匹配的底层逻辑。 理解这些机制对于优化 Vue 应用的性能至关重要。Vue 的虚拟 DOM (VNode) 是其高效更新机制的核心。 当数据发生变化时，Vue 会创建一个新的 VNode 树，并将其与旧的 VNode 树进行比较 (diff)。 为了提高效率，Vue 会尝试复用现有的 VNode 节点，而不是总是创建新的节点。 这个复用策略主要依赖于两个因素：key 属性的匹配和 VNode 类型的匹配。
1. VNode 的基本概念
首先，我们需要了解 VNode 的基本结构。 VNode 是一个 JavaScript 对象，它描述了 DOM 元素的信息。 它包含了诸如标签名、属性、子节点等信息。 在 Vue 源码中，VNode 的结构大致如下：
// 简化版的 VNode 结构
{
tag: 'div', // 标签名
data: { // 属性、指令等
attrs: {
id: 'my-div',
class: 'container'
},
key: 'unique-id' // key 属性
},
children: [ // 子节点 (VNode 数组)
{ tag: 'p', data: null, children: ['Hello'] },
{ tag: 'span', data: null, children: ['World'] }
],
text: undefined, // 文本内容 (当 VNode 是文本节点时)
elm: undefined, // 对应的真实 DOM 元素 (在 patch 过程中会被赋值)
componentInstance: undefined // 组件实例 (当 VNode 是组件节点时)
}tag 属性表示 VNode 的标签名，例如 ‘div’、’p’、’span’ 等。 data 属性包含了 VNode 的属性、指令等信息，其中 data.attrs 存储了 HTML 属性，data.key 存储了 key 属性。 children 属性是一个 VNode 数组，表示 VNode 的子节点。 text 属性表示 VNode 的文本内容，当 VNode 是文本节点时，该属性会被赋值。 elm 属性指向对应的真实 DOM 元素，在 patch 过程中会被赋值。 componentInstance 属性指向组件实例，当 VNode 是组件节点时，该属性会被赋值。
2. Diff 算法中的复用策略
Vue 的 diff 算法用于比较新旧 VNode 树，并找出需要更新的部分。 当 diff 算法遇到一个新旧 VNode 节点时，它会首先检查这两个节点是否可以复用。 复用的条件主要有两个：
- key 属性匹配： 新旧 VNode 节点的
key属性必须相等。 - VNode 类型匹配： 新旧 VNode 节点的
tag属性必须相等。
如果这两个条件都满足，那么 Vue 就会认为这两个 VNode 节点可以复用，并直接更新旧 VNode 节点对应的 DOM 元素，而不是创建新的 DOM 元素。
2.1 Key 属性的重要性
key 属性是 Vue 进行 VNode 复用的关键。 当 Vue 遇到一个新旧 VNode 节点时，它会首先根据 key 属性来判断这两个节点是否是同一个节点。 如果 key 属性相同，那么 Vue 就会认为这两个节点是同一个节点，并尝试复用旧的 VNode 节点。
如果没有 key 属性，Vue 只能采用“就地更新”的策略，即依次比较新旧 VNode 节点的属性和子节点，并更新旧 VNode 节点对应的 DOM 元素。 这种策略在某些情况下可能会导致性能问题，例如当列表中的元素顺序发生变化时，Vue 可能会错误地更新 DOM 元素，而不是创建新的 DOM 元素。
考虑以下例子：
<ul>
<li v-for="item in items" :key="item.id">{{ item.name }}</li>
</ul>假设 items 数组的初始值为 [{ id: 1, name: 'A' }, { id: 2, name: 'B' }]。 当我们将 items 数组的顺序改为 [{ id: 2, name: 'B' }, { id: 1, name: 'A' }] 时，Vue 会根据 key 属性来判断哪些节点需要更新。 由于 key 属性没有发生变化，Vue 会认为这两个节点仍然是同一个节点，并直接更新它们的文本内容。 这样就可以避免不必要的 DOM 操作，提高性能。
如果没有 key 属性，Vue 会依次比较新旧 VNode 节点的属性和子节点，并更新旧 VNode 节点对应的 DOM 元素。 在这种情况下，Vue 会错误地将第一个 li 元素的文本内容更新为 ‘B’，将第二个 li 元素的文本内容更新为 ‘A’。 这样就会导致显示错误，并且会触发不必要的 DOM 操作，降低性能。
总结：
key属性用于唯一标识 VNode 节点。- 当列表中的元素顺序发生变化时，
key属性可以帮助 Vue 正确地更新 DOM 元素。 - 如果没有
key属性，Vue 可能会错误地更新 DOM 元素，导致性能问题。
2.2 VNode 类型匹配
除了 key 属性之外，Vue 还会比较新旧 VNode 节点的 tag 属性。 只有当 tag 属性相同时，Vue 才会认为这两个节点可以复用。 tag 属性表示 VNode 的类型，例如 ‘div’、’p’、’span’ 等。
如果 tag 属性不同，那么 Vue 就会认为这两个节点不是同一个节点，并创建一个新的 DOM 元素来替换旧的 DOM 元素。 例如，如果旧 VNode 节点的 tag 属性为 ‘div’，而新 VNode 节点的 tag 属性为 ‘p’，那么 Vue 就会创建一个新的 <p> 元素来替换旧的 <div> 元素。
VNode 类型匹配的原因：
VNode 类型匹配是为了保证 DOM 结构的正确性。 如果 Vue 允许复用不同类型的 VNode 节点，那么可能会导致 DOM 结构错误，例如将一个 <div> 元素的内容插入到一个 <p> 元素中。 为了避免这种情况，Vue 强制要求只有当 tag 属性相同时，才能复用 VNode 节点。
示例：
<template>
<div>
<component :is="currentComponent"></component>
</div>
</template>
<script>
export default {
data() {
return {
currentComponent: 'ComponentA' // 初始组件
};
},
mounted() {
setTimeout(() => {
this.currentComponent = 'ComponentB'; // 切换组件
}, 2000);
},
components: {
ComponentA: {
template: '<div>Component A</div>'
},
ComponentB: {
template: '<div>Component B</div>'
}
}
};
</script>在这个例子中，currentComponent 的值会在 ComponentA 和 ComponentB 之间切换。 当 currentComponent 的值发生变化时，Vue 会创建一个新的 VNode 节点来替换旧的 VNode 节点。 由于 ComponentA 和 ComponentB 的 tag 属性不同，Vue 不会复用旧的 VNode 节点，而是创建一个新的 DOM 元素。
3. Key 匹配和 VNode 类型匹配的底层逻辑
现在我们深入了解一下 key 匹配和 VNode 类型匹配的底层逻辑。 这些逻辑主要体现在 patchVnode 函数中，这是 Vue diff 算法的核心函数之一。
patchVnode 函数的作用是比较两个 VNode 节点，并根据比较结果来更新 DOM 元素。 该函数首先检查新旧 VNode 节点是否是同一个节点，如果是，则继续比较它们的属性和子节点；否则，创建一个新的 DOM 元素来替换旧的 DOM 元素。
// 简化版的 patchVnode 函数
function patchVnode(oldVnode, vnode) {
// 1. 判断新旧 VNode 节点是否是同一个节点
if (sameVnode(oldVnode, vnode)) {
// 2. 如果是同一个节点，则比较它们的属性和子节点
patchChildren(oldVnode, vnode);
} else {
// 3. 如果不是同一个节点，则创建一个新的 DOM 元素来替换旧的 DOM 元素
const elm = oldVnode.elm;
const parent = elm.parentNode;
createElm(vnode); // 创建新的 DOM 元素
parent.insertBefore(vnode.elm, elm.nextSibling); // 插入到 DOM 中
removeVnodes(parent, [oldVnode], 0, 0); // 移除旧的 DOM 元素
}
}
function sameVnode(a, b) {
return (
a.key === b.key &&
a.tag === b.tag
// && (
// typeof a.data !== 'function' ||
// typeof b.data !== 'function' ||
// isAsyncPlaceholder(a) === isAsyncPlaceholder(b)
// ) &&
// a.isComment === b.isComment &&
// isDef(a.data) === isDef(b.data) &&
// sameInputType(a, b)
)
}sameVnode 函数用于判断两个 VNode 节点是否是同一个节点。 该函数首先比较它们的 key 属性和 tag 属性，只有当这两个属性都相同时，才会认为这两个节点是同一个节点。 此外，sameVnode 还会进行一些其他的判断，例如判断是否是异步占位符、是否是注释节点、是否存在 data 属性等。 这些判断可以进一步提高 diff 算法的准确性。
patchChildren 函数用于比较两个 VNode 节点的子节点。 该函数会递归地调用 patchVnode 函数来比较每个子节点，并根据比较结果来更新 DOM 元素。 patchChildren 函数是 diff 算法中最复杂的部分，它需要处理各种不同的情况，例如添加新的子节点、删除旧的子节点、移动子节点等。
4. Key 的选择策略
选择合适的 key 非常重要。Key 应该具有唯一性，并且尽可能保持稳定。以下是一些建议：
- 使用唯一 ID： 如果数据本身具有唯一 ID，例如数据库中的主键，那么可以使用该 ID 作为 key。这是最推荐的做法。
- 使用索引（不推荐）： 在某些情况下，可以使用数组的索引作为 key。 但是，当列表中的元素顺序发生变化时，使用索引作为 key 可能会导致性能问题。 这是因为 Vue 会认为所有的节点都发生了变化，并重新创建所有的 DOM 元素。只有在列表内容完全静态，不涉及增删改时才考虑使用索引。
- 组合 key： 如果数据本身没有唯一 ID，可以考虑使用多个属性的组合作为 key。 例如，如果数据包含
name和age属性，可以使用name + '_' + age作为 key。 但是，这种做法可能会导致 key 的值过长，影响性能。
| Key 的选择 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 唯一 ID | 性能最佳，最稳定，保证正确更新 | 需要数据本身具有唯一 ID | 数据来自数据库，每个条目都有唯一 ID |
| 索引 | 简单易用 | 列表顺序变化时性能差，可能导致错误更新。绝对不要用于有状态的列表，例如包含输入框的列表。 | 列表内容完全静态，不涉及增删改，仅仅用于展示 |
| 组合 Key | 数据没有唯一 ID 时的替代方案 | Key 值可能过长，影响性能；需要确保组合的属性能够唯一标识数据。如果组合属性经常变化，会导致频繁更新。 | 数据没有唯一 ID，但可以找到一组属性来唯一标识数据 |
| 不使用 Key | 适用于静态列表，或不关心组件状态的列表 | 列表更新时会进行就地更新，性能可能较差。如果列表项包含组件，可能会导致组件状态错乱。 | 列表内容完全静态，不涉及增删改，或者不关心列表项的状态 |
5. 避免过度优化
虽然理解 VNode 复用策略很重要，但也要避免过度优化。 在大多数情况下，Vue 的默认策略已经足够高效。 只有当遇到性能瓶颈时，才需要考虑手动优化 VNode 的复用。
以下是一些常见的过度优化：
- 过度使用
key属性： 为每个元素都添加key属性并不一定能提高性能。 只有当列表中的元素顺序发生变化时，key属性才能发挥作用。 如果列表中的元素顺序不会发生变化，那么添加key属性反而会增加 diff 算法的开销。 - 手动控制 VNode 的创建： Vue 允许我们手动创建 VNode 节点，但这通常是不必要的。 Vue 的模板编译器已经足够智能，可以生成高效的 VNode 树。 手动创建 VNode 节点可能会导致代码难以维护，并且可能会引入 bug。
最佳实践：
- 在需要复用 VNode 节点的地方使用
key属性。 - 避免过度优化。
- 使用 Vue Devtools 来分析性能瓶颈。
6. 总结
理解 Vue VNode 的复用策略对于编写高性能的 Vue 应用至关重要。Key 匹配和 VNode 类型匹配是 Vue 进行 VNode 复用的两个关键因素。合理使用 key 属性，可以帮助 Vue 正确地更新 DOM 元素，提高性能。但是，也要避免过度优化，只有当遇到性能瓶颈时，才需要考虑手动优化 VNode 的复用。
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