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React 的 Diff 算法是 React 用于高效更新 DOM 的核心機制。其目的是在組件狀態更新時，計算出虛擬 DOM 樹的新舊版本之間的最小差異，并將這些差異高效地應用到真實 DOM 上。本文將深入講解 React 的 Diff 算法原理，并提供代碼示例以幫助理解。

一、背景與 Diff 算法的意義

傳統的 DOM 操作會因為頻繁的重排和重繪導致性能瓶頸。React 引入虛擬 DOM 的概念，使用 JavaScript 對象表示 DOM 結構。每次狀態變化時，React 會生成新的虛擬 DOM 樹，并通過 Diff 算法計算新舊虛擬 DOM 樹的差異，再將必要的變更應用到真實 DOM 上。這種方式能夠顯著減少不必要的 DOM 操作，提高應用性能。

二、Diff 算法的基本策略

React 的 Diff 算法遵循以下三條策略：

1. 樹分層比較（Tree Level Diffing） React 只比較同一層級的節點，忽略跨層級的節點移動。跨層級操作會導致舊節點的刪除和新節點的創建。
2. 同類型節點復用（Component Level Diffing）
• 如果新舊節點是同類型的組件，則保留舊組件實例并更新其屬性。
• 如果是不同類型的組件，則移除舊組件及其子樹，重新創建新組件及其子樹。
3. 通過 key 優化列表比較（Element Level Diffing） 對于列表類型的節點（如 map 渲染的元素），React 使用 key 屬性標識節點，確保即使節點順序變化，也能正確復用或更新對應的節點。

三、Diff 算法的核心實現

1. 核心函數 reconcileChildFibers

reconcileChildFibers 是 React Diff 算法的核心函數之一，負責對子節點進行對比并生成新的 Fiber 節點。以下是簡化版的實現流程：

function reconcileChildFibers(returnFiber, currentFirstChild, newChild) {
if (typeof newChild === 'object' && newChild !== null) {
    switch (newChild.$$typeof) {
      case REACT_ELEMENT_TYPE:
        return reconcileSingleElement(returnFiber, currentFirstChild, newChild);
      case REACT_PORTAL_TYPE:
        return reconcileSinglePortal(returnFiber, currentFirstChild, newChild);
      default:
        break;
    }
  }
// 處理其他類型的情況，比如文本或數組
returnnull;
}

在上述代碼中，React 會根據新節點的類型調用不同的處理函數，例如處理單個元素或Portal 的 Diff。

2. 單元素 Diff 示例

當新舊節點是同類型時，React 會復用舊節點并更新其屬性，否則直接替換節點。以下是處理單元素的邏輯：

function reconcileSingleElement(returnFiber, currentFirstChild, element) {
  if (currentFirstChild !== null && currentFirstChild.type === element.type) {
    // 類型相同，復用節點
    const existing = useFiber(currentFirstChild, element.props);
    return existing;
  } else {
    // 類型不同，創建新節點
    const newFiber = createFiberFromElement(element);
    return newFiber;
  }
}

四、代碼示例

以下是一個簡單的 React 組件，展示了 Diff 算法在組件更新中的工作原理。

初始狀態

function App() {
  return (
    <div id="root">
      <p className="text">Hello</p>
      <ul>
        <li>Item 1</li>
        <li>Item 2</li>
      </ul>
    </div>
  );
}

對應的虛擬 DOM 如下：

const virtualDOM = {
type: 'div',
props: { id: 'root' },
children: [
    { type: 'p', props: { className: 'text' }, children: ['Hello'] },
    {
      type: 'ul',
      children: [
        { type: 'li', children: ['Item 1'] },
        { type: 'li', children: ['Item 2'] },
      ],
    },
  ],
};

更新狀態

狀態更新后，UI 變為：

function App() {
  return (
    <div id="root">
      <p className="new-text">World</p>
      <ul>
        <li>Item 2</li>
        <li>Item 3</li>
      </ul>
    </div>
  );
}

React 的 Diff 算法會檢測到以下變化：

1. <p> 元素的className 從"text"變為"new-text"，文本內容從"Hello" 變為"World"。React 更新屬性和文本。
2. <ul> 中：
• "Item 1" 被移除。
• "Item 2" 被復用。
• "Item 3" 是新增項。

最終只會對真實 DOM 應用這些必要的修改，而非重建整個樹。

五、列表 Diff 的優化

對于列表節點，React 強烈建議為每個節點提供唯一的 key。以下是帶 key 的列表示例：

function List({ items }) {
  return (
    <ul>
      {items.map((item) => (
        <li key={item.id}>{item.text}</li>
      ))}
    </ul>
  );
}

當列表發生變更時，React 會根據 key 進行以下操作：

1. 如果 key 匹配舊節點，則復用。
2. 如果 key 不存在于新列表，則刪除對應的舊節點。
3. 如果 key 不存在于舊列表，則新增對應的新節點。

這種策略避免了誤操作，提高了性能。

六、總結

React 的 Diff 算法通過分層比較、同類型節點復用和基于 key 的列表優化等策略，顯著減少了 DOM 操作的復雜度。其核心思想是找到虛擬 DOM 樹的最小差異，并高效地將這些差異應用到真實 DOM 上。這種機制是 React 高性能的根基，也為復雜交互和實時更新的前端應用提供了強有力的支持。

通過了解 React 的 Diff 算法，我們不僅能深入理解其性能優化原理，還能在開發中更好地利用這些特性，編寫更高效的代碼。