詳解React Fiber的工作原理
啥是React Fiber?
React Fiber,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是一個(gè)從React v16開(kāi)始引入的新協(xié)調(diào)引擎,用來(lái)實(shí)現(xiàn)Virtual DOM的增量渲染。
說(shuō)人話:就是一種能讓React視圖更新過(guò)程變得更加流暢順滑的處理手法。
我們都知道:進(jìn)程大,線程小。而Fiber(纖維)是一種比線程還要細(xì)粒度的處理機(jī)制。從這個(gè)單詞也可以猜測(cè):React Fiber會(huì)很“細(xì)”。到底怎么個(gè)細(xì)法,我們接著往下看。
為什么會(huì)有React Fiber?
之前說(shuō)了,React Fiber是為了讓React的視圖更新過(guò)程變得更加流暢順滑。怎么,之前React的視圖更新不流暢,不順滑了?
還真是的,在React v16之前,React的視圖更新確實(shí)存在很大的性能問(wèn)題,其中首當(dāng)其沖的,就是它的同步更新機(jī)制。
在React決定要加載或更新一顆組件樹(shù)之前,會(huì)大致做出如下一系列動(dòng)作:調(diào)用各組件的生命周期函數(shù) --> 計(jì)算和對(duì)比Virtual DOM --> 更新真實(shí)的DOM樹(shù)。這個(gè)過(guò)程是同步的,也就是說(shuō),一旦這個(gè)過(guò)程開(kāi)始,它就會(huì)一鼓作氣跑完,一直到真實(shí)DOM樹(shù)更新完畢。
然而,當(dāng)組件樹(shù)比較龐大時(shí),這種機(jī)制的問(wèn)題就來(lái)了:一顆擁有300個(gè)組件的組件樹(shù)需要全部更新,假設(shè)一個(gè)組件更新只需耗時(shí)1ms,整棵樹(shù)更新一次就需要耗時(shí)300ms。在這300ms期間,瀏覽器的主線程一直在“專(zhuān)心致志”地忙著更新這顆組件樹(shù)(這時(shí)函數(shù)的調(diào)用棧會(huì)非常長(zhǎng)),對(duì)于頁(yè)面上的任何操作都是“不聞不問(wèn)”的。在這期間,假如用戶(hù)在一個(gè)輸入框敲了幾個(gè)字,頁(yè)面上也不會(huì)有任何反應(yīng),因?yàn)殇秩景存I輸入結(jié)果也需要主線程來(lái)做,然而此時(shí)主線程正忙著更新組件樹(shù)呢。等到300ms結(jié)束了,瀏覽器主線程有空了,才把剛剛敲的那幾個(gè)字渲染到input輸入框內(nèi)。
太卡了,真的。
由于JavaScript的單線程工作特點(diǎn),業(yè)內(nèi)一直有個(gè)這樣的原則:任何動(dòng)作都不要長(zhǎng)時(shí)間霸占主線程,如果遲遲不歸還主線程,那么在這期間程序就沒(méi)法對(duì)其他輸入作出響應(yīng)。輸入了卻沒(méi)有響應(yīng),或者說(shuō)響應(yīng)來(lái)的很慢,也就是我們常常說(shuō)的“卡頓”。顯然,React的同步更新機(jī)制在組件樹(shù)龐大時(shí)就違反了這一原則,犯了大忌。
這就是React Fiber出現(xiàn)的原因:為了解決舊版React視圖更新的性能瓶頸。
React Fiber到底怎么工作的?
首先,React Fiber并沒(méi)有解決更新龐大組件樹(shù)耗時(shí)長(zhǎng)的問(wèn)題,實(shí)際上總的耗時(shí)還是一樣的長(zhǎng)。但是它解決了一個(gè)被廣大開(kāi)發(fā)者口誅筆伐的惡行:長(zhǎng)時(shí)間霸占主線程不放。
而它解決的方法就是:分片。
它的工作原理是這樣的:把耗時(shí)長(zhǎng)的更新任務(wù)拆解成一個(gè)個(gè)小的任務(wù)分片,每執(zhí)行完一個(gè)小的任務(wù)分片,都?xì)w還一次主線程,看看有沒(méi)有什么其他緊急任務(wù)要做。如果在歸還主線程時(shí)恰巧發(fā)現(xiàn)有緊急任務(wù),那么會(huì)馬上停掉當(dāng)前更新任務(wù),轉(zhuǎn)而讓主線程去做緊急任務(wù),等主線程做完緊急任務(wù),再重新做更新任務(wù)。(注意⚠️:是重新!不是從上次被打斷的點(diǎn)繼續(xù));如果沒(méi)有緊急任務(wù),才敢唯唯諾諾地繼續(xù)做接下來(lái)的任務(wù)分片。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是降了視圖更新的優(yōu)先級(jí),把更新過(guò)程碎片化。
現(xiàn)在我們捋一捋,React Fiber會(huì)這樣處理一個(gè)更新過(guò)程:
- 將一個(gè)更新過(guò)程分為Reconciliation階段和Commit階段,Reconciliation階段(調(diào)度階段)會(huì)更新數(shù)據(jù)并生成新的虛擬DOM,并且對(duì)新舊的虛擬DOM進(jìn)行diff,得到需要更新的元素,放到新的更新隊(duì)列中;而Commit階段(渲染階段)則會(huì)遍歷更新隊(duì)列,并且將所有的變更一次性更新到真實(shí)DOM中;
- 對(duì)于Reconciliation階段進(jìn)行分片處理,這個(gè)階段可以被更緊急的任務(wù)打斷,分片任務(wù)做到一半可能要重來(lái);
- 對(duì)于Commit階段,直接一鼓作氣把DOM更新完,不能被打斷。
React Fiber的實(shí)現(xiàn)原理
React Fiber實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)有兩個(gè):暫停/重啟如何實(shí)現(xiàn)?任務(wù)如何分散執(zhí)行?
對(duì)于前者,暫停/重啟意味著我們需要保存狀態(tài),這里在實(shí)現(xiàn)上用到了具有鏈表和指針的“單鏈表樹(shù)遍歷算法”,能夠記錄遍歷過(guò)程中的上一步和下一步。
而對(duì)于后者,則用到了requestAnimationFrame和requestIdelCallback這兩個(gè)API,其中requestAnimationFrame是瀏覽器在每一幀都一定會(huì)執(zhí)行的,可以放一些高優(yōu)先級(jí)的任務(wù);而requestIdelCallback則是瀏覽器在一幀中最后如果有空閑時(shí)間才會(huì)去執(zhí)行,可以放一些低優(yōu)先級(jí)的任務(wù),需要polyfill(因?yàn)榧嫒菪圆患眩?/p>
React Fiber對(duì)我們?nèi)粘i_(kāi)發(fā)有什么影響?
React Fiber在Reconciliation階段可能會(huì)調(diào)用以下生命周期函數(shù)(這也意味著在這個(gè)階段的生命周期函數(shù)在一次加載和更新過(guò)程中可能會(huì)被多次調(diào)用):
componentWillMountcomponentWillUpdatecomponentWillReceivePropsshouldComponentUpdate
如果你恰巧沒(méi)有上react hooks的車(chē),而是使用傳統(tǒng)的類(lèi)組件進(jìn)行開(kāi)發(fā),那么切記,不要在以上幾個(gè)生命周期函數(shù)中做只需要做一次的操作(比如:頁(yè)面初始化時(shí)發(fā)起一個(gè)ajax請(qǐng)求獲取數(shù)據(jù))。
如果你平常使用react hooks進(jìn)行開(kāi)發(fā),那沒(méi)事了,就當(dāng)看了個(gè)熱鬧。
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