详解key在Vue列表渲染时究竟起到了什么作用

Vue2+采用diff算法来进行新旧vnode的对比从而更新DOM节点。而通常在我们使用v-for这个指令的时候，Vue会要求你给循环列表的每一项添加唯一的key，那么这个key在渲染列表时究竟起到了什么作用呢？

在解释这一点之前，你最好已经了解Vue的diff算法的具体原理是什么。

Vue2更新真实DOM的操作主要是两种：创建新DOM节点并移除旧DOM节点和更新已存在的DOM节点，这两种方式里创建新DOM节点的开销肯定是远大于更新或移动已有的DOM节点，所以在diff中逻辑都是为了减少新的创建而更多的去复用已有DOM节点来完成DOM的更新。

在新旧vnode的diff过程中，key是判断两个节点是否为同一节点的首要条件：

// 参见Vue2源码 core/vdom/patch.js

function sameVnode (a, b) {
  return (
    a.key === b.key && (
      (
        a.tag === b.tag &&
        a.isComment === b.isComment &&
        isDef(a.data) === isDef(b.data) &&
        sameInputType(a, b)
      ) || (
        isTrue(a.isAsyncPlaceholder) &&
        a.asyncFactory === b.asyncFactory &&
        isUndef(b.asyncFactory.error)
      )
    )
  )
}

值得注意的是，如果新旧vnode的key值都未定义的话那么两个key都为undefined，a.key === b.key 是成立的

接下来是在updateChildren方法中，这个方法会对新旧vnode进行diff，然后将比对出的结果用来更新真实的DOM

// 参见Vue2源码 core/vdom/patch.js

function updateChildren (parentElm, oldCh, newCh, insertedVnodeQueue, removeOnly) {
  ...
  while (oldStartIdx <= oldEndIdx && newStartIdx <= newEndIdx) {
    if (isUndef(oldStartVnode)) {
      ...
    } else if (isUndef(oldEndVnode)) {
      ...
    } else if (sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)) {
      ...
    } else if (sameVnode(oldEndVnode, newEndVnode)) {
      ...
    } else if (sameVnode(oldStartVnode, newEndVnode)) { // Vnode moved right
      ...
    } else if (sameVnode(oldEndVnode, newStartVnode)) { // Vnode moved left
      ...
    } else {
      if (isUndef(oldKeyToIdx)) oldKeyToIdx = createKeyToOldIdx(oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)
      idxInOld = isDef(newStartVnode.key)
        ? oldKeyToIdx[newStartVnode.key]
        : findIdxInOld(newStartVnode, oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)
      if (isUndef(idxInOld)) { // New element
        createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx)
      } else {
        vnodeToMove = oldCh[idxInOld]
        if (sameVnode(vnodeToMove, newStartVnode)) {
          patchVnode(vnodeToMove, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx)
          oldCh[idxInOld] = undefined
          canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, vnodeToMove.elm, oldStartVnode.elm)
        } else {
          // same key but different element. treat as new element
          createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx)
        }
      }
      newStartVnode = newCh[++newStartIdx]
    }
  }
  ...
}

设置key的可以在diff中更快速的找到对应节点，提高diff速度

在updateChildren方法的while循环中，如果头尾交叉对比没有结果，即oldStartVnode存在且oldEndVnode存在且新旧children首尾四个vnode互不相同的条件下，会根据newStartVnode的key去对比oldCh数组中的key，从而找到相应oldVnode

首先通过createKeyToOldIdx方法创建一个关于oldCh的map

if (isUndef(oldKeyToIdx)) oldKeyToIdx = createKeyToOldIdx(oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)

function createKeyToOldIdx (children, beginIdx, endIdx) {
  let i, key
  const map = {}
  for (i = beginIdx; i <= endIdx; ++i) {
    key = children[i].key
    if (isDef(key)) map[key] = i
  }
  return map
}

这个map中将所有定义了key的oldVnode在数组中的index值作为键值，它的key作为键名存储起来，然后赋给oldKeyToIdx

idxInOld = isDef(newStartVnode.key) ? oldKeyToIdx[newStartVnode.key] : findIdxInOld(newStartVnode, oldCh, oldStartIdx, oldEndIdx)

function findIdxInOld (node, oldCh, start, end) {
  for (let i = start; i < end; i++) {
    const c = oldCh[i]
    if (isDef(c) && sameVnode(node, c)) return i
  }
}

如果newStartVnode的key存在的话，就去oldKeyToIdx中寻找相同key所对应的index值，这样就能拿到跟newStartVnode的key相同的oldVnode在oldCh数组中的index，即得到了与newStartVnode对应的oldVnode。如果找不到的话，那么idxInOld就为undefined。

而如果newStartVnode并没有设置key，则通过findIdxInOld方法遍历oldCh来获取与newStartVnode互为sameVnode的oldVnode，返回这个oldVnode在oldCh数组的index。（前面介绍过，Vue在更新真实DOM时倾向于真实DOM节点的复用，所以在这里还是会选择去找对应的oldVnode，来更新已有的DOM节点）

这时候设置key的好处就显而易见了，有key存在时我们可以通过map映射快速定位到对应的oldVnode然后进行patch，没有key值时我们需要遍历这个oldCh数组然后去一一进行比较，相比之下肯定是key存在时diff更高效。

接下来就是更新DOM的过程，如果oldCh[idxInOld]存在且与newStartVnode互为sameVnode存在则先更新再移动，否则创建新的element

if (isUndef(idxInOld)) { // New element
  createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx)
} else {
  vnodeToMove = oldCh[idxInOld]
  if (sameVnode(vnodeToMove, newStartVnode)) {
    patchVnode(vnodeToMove, newStartVnode, insertedVnodeQueue, newCh, newStartIdx)
    oldCh[idxInOld] = undefined
    canMove && nodeOps.insertBefore(parentElm, vnodeToMove.elm, oldStartVnode.elm)
  } else {
    // same key but different element. treat as new element
    createElm(newStartVnode, insertedVnodeQueue, parentElm, oldStartVnode.elm, false, newCh, newStartIdx)
  }
}

那么设置key值就一定能提高diff效率吗？

答案是否定的

`<div v-for="i in arr">{{ i }}</div>`

// 如果我们的数组是这样的
[1, 2, 3, 4, 5]

// 它的渲染结果是这样的
`<div>1</div>` // key: undefined
`<div>2</div>` // key: undefined
`<div>3</div>` // key: undefined
`<div>4</div>` // key: undefined
`<div>5</div>` // key: undefined

// 将它打乱
[4, 1, 3, 5, 2]

// 渲染结果是这样的 期间只发生了DOM节点的文本内容的更新
`<div>4</div>` // key: undefined
`<div>1</div>` // key: undefined
`<div>3</div>` // key: undefined
`<div>5</div>` // key: undefined
`<div>2</div>` // key: undefined


// 如果我们给这个数组每一项都设置了唯一的key
[{id: 'A', value: 1}, {id: 'B', value: 2}, {id: 'C', value: 3}, {id: 'D', value: 4}, {id: 'E', value: 5}]

// 它的渲染结果应该是这样的
`<div>1</div>` // key: A
`<div>2</div>` // key: B
`<div>3</div>` // key: C
`<div>4</div>` // key: D
`<div>5</div>` // key: E

// 将它打乱
[{id: 'D', value: 4}, {id: 'A', value: 1}, {id: 'C', value: 3}, {id: 'E', value: 5}, {id: 'B', value: 2}]

// 渲染结果是这样的 期间只发生了DOM节点的移动
`<div>4</div>` // key: D
`<div>1</div>` // key: A
`<div>3</div>` // key: C
`<div>5</div>` // key: E
`<div>2</div>` // key: B

我们给数组设置了key之后数组的diff效率真的变高了吗？

并没有，因为在简单模板的数组渲染中，新旧节点的key都为undefined，根据sameVnode的判断条件，这些新旧节点的key、tag等属性全部相同，所以在sameVnode(oldStartVnode, newStartVnode)这一步的时候就已经判定为对应的节点（不再执行头尾交叉对比），然后直接进行patchVnode，根本没有走后面的那些else。每一次循环新旧节点都是相对应的，只需要更新其内的文本内容就可以完成DOM更新，这种原地复用的效率无疑是最高的。

而当我们设置了key之后，则会根据头尾交叉对比结果去执行下面的if else，进行判断之后还需要执行insertBefore等方法移动真实DOM的节点的位置或者进行DOM节点的添加和删除，这样的查找复用开销肯定要比不带key直接原地复用的开销要高。

Vue文档中对此也进行了说明：

当 Vue.js 用 v-for 正在更新已渲染过的元素列表时，它默认用“就地复用”策略。如果数据项的顺序被改变，Vue 将不会移动 DOM 元素来匹配数据项的顺序， 而是简单复用此处每个元素，并且确保它在特定索引下显示已被渲染过的每个元素。

这个默认的模式是高效的，但是只适用于不依赖子组件状态或临时 DOM 状态 (例如：表单输入值) 的列表渲染输出。

建议尽可能在使用 v-for 时提供 key，除非遍历输出的 DOM 内容非常简单，或者是刻意依赖默认行为以获取性能上的提升。

所以，简单列表的渲染可以不使用key或者用数组的index作为key（效果等同于不带key），这种模式下性能最高，但是并不能准确的更新列表项的状态。一旦你需要保存列表项的状态，那么就需要用使用唯一的key用来准确的定位每一个列表项以及复用其自身的状态，而大部分情况下列表组件都有自己的状态。

总结

key在列表渲染中的作用是：在复杂的列表渲染中快速准确的找到与newVnode相对应的oldVnode，提升diff效率