从源码层面理解 React 是如何做 diff 的

大家好，我是前端西瓜哥。今天带带大家来分析 React 源码，理解它的单节点 diff 和多节点 diff 的具体实现。

React 的版本为 18.2.0

reconcileChildFibers

React 的节点对比逻辑是在 reconcileChildFibers 方法中实现的。

reconcileChildFibers 是 ChildReconciler 方法内部定义的方法，通过调用 ChildReconciler 方法，并传入一个 shouldTrackSideEffects 参数返回。这样做是为了根据不同使用场景，产生不同的效果。

因为一个组件的更新和挂载的流程不同的。比如挂载会执行挂载的生命周期函数，更新则不会。

// reconcileChildFibers，和内部方法同名
export const reconcileChildFibers = ChildReconciler(true);

// mountChildFibers 是在一个节点从无到有的情况下调用
export const mountChildFibers = ChildReconciler(false);

reconcileChildFibers 的核心实现：

function reconcileChildFibers(
  returnFiber,
  currentFirstChild,
  newChild,
  lanes,
) {
  // newChild 可能是数组或对象
  // 如果是数组，那它的 $$typeof 就是 undefined
  switch (newChild.$$typeof) {
    case REACT_ELEMENT_TYPE:
      // 单节点 diff
      return placeSingleChild(
        reconcileSingleElement(
          returnFiber,
          currentFirstChild,
          newChild,
          lanes,
        ),
      );
    // ...
  }
  
  // 多节点 diff
  if (isArray(newChild)) {
    return reconcileChildrenArray(
      returnFiber,
      currentFirstChild,
      newChild,
      lanes,
    );
  }
}

newChild 是在组件 render 时得到 ReactElement，通过访问组件的 props.children 得到。

如果 newChild 是对象（非数组），会调用 reconcileSingleElement（普通元素的情况），做单个节点的对比。

如果是数组时，就会调用 reconcileChildrenArray，进行多节点的 diff。

更新和挂载的逻辑有点不同，后面都会用 “更新” 的场景进行讲解。

单节点 diff

先看看 单节点 diff。

需要注意的是，这里的 “单节点” 指的是新生成的 ReactElement 是单个的。只要新节点是数组就不算单节点，即使数组长度只为 1。此外旧节点可能是有兄弟节点的（sibling 不为 null）。

fiber 对象是通过链表来表示节点之间的关系的，它的 sibling 指向它的下一个兄弟节点，index 表示在兄弟节点中的位置。

ReactElement 则是对象或数组的形式，通过 React.createElement() 生成。

单节点 diff 对应 reconcileSingleElement 方法，其核心实现为：

function reconcileSingleElement(
  returnFiber, // 父 fiber
  currentFirstChild, // 更新前的 fiber
  element, // 新的 ReactElement
) {
  const key = element.key;
  let child = currentFirstChild;

  while (child !== null) {
 
    if (child.key === key) {
      const elementType = element.type;
      // key 相同，且类型相同（比如新旧都是 div 类型）
      // 则走 “更新” 逻辑
      if (child.elementType === elementType) {
        // 【分支 1】
        // 将旧节点后所有的 sibling 打上删除 tag
        deleteRemainingChildren(returnFiber, child.sibling);

        // 创建 WorkInProgress，也就是原来 fiber 的替身啦
        const existing = useFiber(child, element.props.children);
        existing.return = returnFiber;
        return existing;
      } else {
        //【分支 2】
        deleteRemainingChildren(returnFiber, child);
        break;
      }
    } 
    // 当前节点 key 不匹配，将它标记为待删除
    else {
      // 【分支 3】
      deleteChild(returnFiber, child);
    }
    // 取下一个兄弟节点，继续做对比
    child = child.sibling;
  }
    
  // 执行到这里说明没发现可复用节点，需要创建一个 fiber 出来
  const created = createFiberFromElement(element, returnFiber.mode, lanes);
  created.return = returnFiber;
  return created;
}

currentFirstChild 是更新前的节点，它是以链表的保存的，它的 sibling 指向它的下一个兄弟节点。

分支很多，下面我们进行详细地分析。

分支 1：key 相同且 type 相同

当发现 key 相同时，React 会尝试复用组件。新旧节点的 key 都没有设置的话，会设置为 null，如果新旧节点的 key 都为 null，会认为相等。

此外还要判断新旧类型是否相同（比如都是 div），因为类型都不同了，是无法复用的。

如果都满足，就会将旧 fiber 的后面的兄弟节点都标记为待删除，具体是调用 deleteRemainingChildren() 方法，它会在父 fiber 的 deletions 数组上，添加指定的子 fiber 和它之后的所有兄弟节点，作为删除标记。

之后的 commit 阶段会再进行正式的删除，再执行一些调用生命周期函数等逻辑。

useFiber() 会创建旧的 fiber 的替身，更新到 fiber 的 alternate 属性上，最后这个 useFiber 返回这个 alternate。然后直接 return，结束这个方法。

分支 2：key 相同但 type 不同

type 不同是无法复用的，如果 type 不同但 key 却相同，React 会认为没有匹配的可复用节点了。直接就将剩下的兄弟节点标记为删除，然后结束循环。

分支 3：key 不匹配

key 不同，用 deleteChild() 方法将当前的 fiber 节点标记为待删除，取出下一个兄弟节点再和新节点再比较，不断循环，直到匹配到其中一种分支为止。

以上就是三个分支。

如果能走到循环结束，说明没能找到能复用的 fiber，就会根据 ReactElement 调用 createFiberFromElement() 方法创建一个新的 fiber，然后返回它。

外部会拿到这个 fiber，调用 placeSingleChild() 将其打上待更新 tag。

reconcileChildrenArray

然后是 多节点 diff。

对应 ReactElement 为数组的场景，这种场景的算法实现要复杂的多。

多节点 diff 对应 reconcileChildrenArray 方法，因为算法比较复杂，先不直接贴比较完整的代码，而是分成几个阶段去一点点讲解。

多节点的 diff 分 4 个阶段，下面细说。

阶段1：同时从左往右遍历

旧 fiber 和 element 各自的指针一起从左往右走。指针分别为 nextFiber 和 newIdx，从左往右不断遍历。

遍历中发生的逻辑有：

有一个指针走完，即 nextFiber 变成 null 或 newIdx 大于 newChildren.length，循环结束；
如果 key 不同，就会结束遍历（在源码中的体现是 updateSlot() 返回 null 赋值给 newFiber，然后就 break 跳出循环）；
如果 key 相同，但 type 不同，说明这个旧节点是不能用的了，给它打上 “删除” 标记，然后继续遍历；
key 相同，type 也相同，复用节点。对于普通元素类型，最终会调用 updateElement 方法。

updateElement 方法会判断 fiber 和 element 的类型是否相同，如果相同，会给 fiber 的 alternate 生成一个 workInProcess（替身） fiber 返回，否则创建一个新的 fiber 返回。它们会带上新的 pendingProps 属性。

function reconcileChildrenArray(
  returnFiber,
  currentFirstChild, // 旧的 fiber
  newChildren, // 新节点数组
  lanes,
) {
  let oldFiber = currentFirstChild;
  let lastPlacedIndex = 0;
  let newIdx = 0;
  let nextOldFiber = null;
 
  // 【1】分别从左往右遍历对比更新
  for (; oldFiber !== null && newIdx < newChildren.length; newIdx++) {
    if (oldFiber.index > newIdx) { // 旧 fiber 比新 element 多
      nextOldFiber = oldFiber;
      oldFiber = null;
    } else {
      nextOldFiber = oldFiber.sibling;
    }
    // 更新节点（或生成新的待插入节点）
    // 方法内部会判断 key 是否相等，不相等会返回 null。
    const newFiber = updateSlot(
      returnFiber,
      oldFiber,
      newChildren[newIdx],
      lanes,
    );

    // 如果当前新旧节点不匹配，就跳出循环
    if (newFiber === null) {
      if (oldFiber === null) {
        oldFiber = nextOldFiber;
      }
      break;
    }

    if (shouldTrackSideEffects) {
      if (oldFiber && newFiber.alternate === null) {
        // newFiber 不是基于 oldFiber 的 alternate 创建的
        // 说明 oldFiber 要销毁掉，要打上 “删除” 标记
        deleteChild(returnFiber, oldFiber);
      }
    }
    
    // 打 “place” 标记
    lastPlacedIndex = placeChild(newFiber, lastPlacedIndex, newIdx);
  }
}

阶段 2：新节点遍历完的情况

跳出循环后，我们先看新节点数组是否遍历完（newIdx 是否等于 newChildren.length）。

是的话，就将旧节点中剩余的所有节点编辑为 “删除”，然后直接结束整个函数。

function reconcileChildrenArray(
  returnFiber,
  currentFirstChild, // 旧的 fiber
  newChildren, // 新节点数组
  lanes,
) {
  // 【1】分别从左往右遍历对比更新
  // ...
    
  // 【2】如果新节点遍历完，将旧节点剩余节点全都标记为删除
  if (newIdx === newChildren.length) {
    // We've reached the end of the new children. We can delete the rest.
    deleteRemainingChildren(returnFiber, oldFiber);
    return resultingFirstChild;
  }
}

阶段三：旧节点遍历完，新节点没遍历完的情况

如果是旧节点遍历完了，但新节点没有遍历完，就将新节点中的剩余节点，根据 element 构建为 fiber。

function reconcileChildrenArray(
  returnFiber,
  currentFirstChild, // 旧的 fiber
  newChildren, // 新节点数组
  lanes,
) {
  // 【1】分别从左往右遍历对比更新
  // ...
    
  // 【2】如果新节点遍历完，将旧节点剩余节点全都标记为删除
  // ...
  
  // 【3】如果旧节点遍历完了，但新节点没有遍历完，根据剩余新节点生成新 fiber
  if (oldFiber === null) {
    for (; newIdx < newChildren.length; newIdx++) {
      // 通过 element 创建 fiber
      const newFiber = createChild(returnFiber, newChildren[newIdx], lanes);
      if (newFiber === null) {
        continue;
      }
      // fiber 设置 index，并打上 “placement” 标签
      lastPlacedIndex = placeChild(newFiber, lastPlacedIndex, newIdx);
      if (previousNewFiber === null) {
        resultingFirstChild = newFiber;
      } else {
        // 新建的 fiber 彼此连起来
        previousNewFiber.sibling = newFiber;
      }
      previousNewFiber = newFiber;
    }
    // 返回新建 fiber 中的第一个
    return resultingFirstChild;
  }
}

阶段 4：使用 map 高效匹配新旧节点进行更新

【4】如果新旧节点都没遍历完，那我们会调用 mapRemainingChildren 方法，先将剩余的旧节点，放到 Map 映射中，以便快速访问。

map 中会优先使用 fiber.key（保证会转换为字符串）作为键；如果 fiber.key 是 null，则使用 fiber.index（数值类型），key 和 index 的值是不会冲突的。值自然就是 fiber 对象本身。

然后就是遍历剩余的新节点，调用 updateFromMap 方法，从映射表中找到对应的旧节点，和新节点进行对比更新。

遍历完后就是收尾工作了，map 中剩下的就是没能匹配的旧节点，给它们打上 “删除” 标记。

function reconcileChildrenArray(
  returnFiber,
  currentFirstChild, // 旧的 fiber
  newChildren, // 新节点数组
  lanes,
) {
  // 【1】分别从左往右遍历对比更新
  // ...
    
  // 【2】如果新节点遍历完，将旧节点剩余节点全都标记为删除
  // ...
  
  // 【3】如果旧节点遍历完了，但新节点没有遍历完，根据剩余新节点生成新 fiber
  // ...

  // 【4】剩余旧节点放入 map 中，再遍历快速访问，快速进行新旧节点匹配更新。
  const existingChildren = mapRemainingChildren(returnFiber, oldFiber);

  for (; newIdx < newChildren.length; newIdx++) {
    const newFiber = updateFromMap(
      existingChildren,
      returnFiber,
      newIdx,
      newChildren[newIdx],
      lanes,
    );
    if (newFiber !== null) {
      if (shouldTrackSideEffects) {
         // 是在旧 fiber 上的复用更新，所以需要移除 set 中的对应键
        if (newFiber.alternate !== null) {
          existingChildren.delete(
            newFiber.key === null ? newIdx : newFiber.key,
          );
        }
      }
      // 给 newFiber 打上 “place” 标记
      lastPlacedIndex = placeChild(newFiber, lastPlacedIndex, newIdx);

      // 给新 fiber 构建成链表
      // 并维持 resultingFirstChild 指向新生成节点的头个节点
      if (previousNewFiber === null) {
        resultingFirstChild = newFiber;
      } else {
        previousNewFiber.sibling = newFiber;
      }
      previousNewFiber = newFiber;
    }
  }
    
  // 收尾工作，将没能匹配的旧节点打上 “删除” 标记
  if (shouldTrackSideEffects) {
    // Any existing children that weren't consumed above were deleted. We need
    // to add them to the deletion list.
    existingChildren.forEach(child => deleteChild(returnFiber, child));
  }
  return resultingFirstChild;
}