前言
react升级到16之后,架构发生了比较大的变化,现在不看,以后怕是看不懂了,react源码看起来也很麻烦,也有很多不理解的地方。
大体看了一下渲染过程。react16架构的变化
react api的变化就不说了。react架构从stack变到了“fiber”。
最大的变化就是支持了任务帧,把各个任务都增加了优先级,同步和异步。比如用户输入input是优先级比较高的,它可以打断低优先级的任务。 比如再处理dom diff的时候耗时严重,fiber任务处理大概会有50ms的帧时长,超过这个时间就会先去看看有没高优任务去做。然后回来做低优先级任务。- 优先级高的任务可以中断低优先级的任务。然后再重新,注意是重新执行优先级低的任务。
- 还增加了异步任务,调用requestIdleCallback api,浏览器空闲的时候执行。(不过用户操作默认是同步的,暂时还没开放这个特性)
- dom diff树变成了链表,一个dom对应两个fiber(一个链表),对应两个队列,这都是为找到被中断的任务,重新执行而设计的。
设计成链表之后就更方便了。递归改循环,结点关系更好维护了,看下图就一目了然。
渲染流程
代码太多,就不贴出来了,整理了一个图。这里就对图说下流程。(以下是个人理解,欢迎指正)
这篇源码分析还是挺不错的()调用setState后,其实是调用了this.updater.enqueueSetState,这个函数首先从全局拿到React组件实例对应的fiber,然后拿到了fiber的优先级。最后调用了addUpdate向队列中推入需要更新的fiber,并调用scheduleUpdate触发调度器调度一次新的更新。
setState其实是把任务推到队列里,然后调用调度器处理更新
addUpdate
然后看下addUpdate,其实是把任务封装成update,然后把update推入updateQueue,
type Update = { priorityLevel: PriorityLevel, partialState: PartialState, callback: Callback | null, isReplace: boolean, isForced: boolean, isTopLevelUnmount: boolean, next: Update | null,};type UpdateQueue = { first: Update | null, last: Update | null, hasForceUpdate: boolean, callbackList: null | Array , // Dev only isProcessing?: boolean,};
每个react 结点都有2个fiber链表,一个叫current fiber,一个叫alternate fiber,而每个链表又对应两个updateQueue。
而currentFiber.alternate = alternateFiber; alternateFiber.alternate = currentFiber。通过alternate属性连接起来。初始化的时候,alternate fiber是current fiber 的clone。 处理diff的时候,操作的是alternateFiber,处理完diff,让currentFiber = alternateFiber;这样一个处理就完成了。 如果被高优插入,current queue的存在就可以做备份,需要继续处理。insertUpdate函数,将update按优先级插入这两个queue。
到此,一般工作做完了。另一半就是react的核心,调度算法了。
scheduleUpdate
fiber的调度是一个链表,从当前的结点,一直遍历到根结点(每个fiber都有fiber.return,它的值是它的父元素)。fiber的调度是从根结点进行的。遍历过程中会更新父结点的pendingWorkPriority(当前fiber的优先级)。标志这个结点上等待更新的事务的优先级。
当遍历到HostRoot(根结点)时,开始真正的调度工作。
会根据任务的优先级来决定是不是执行这次更新,
- 如果优先级为sychronousPriority(比如用户输入), 就执行同步更新,立马执行。
- 如果是TaskPriority,它的执行一般是在batchUpdate里面进行更新。(比如我回调里执行setSate,它的任务优先级就是TaskPriority),它会在dispatch的callback里面等callback执行完再执行更新。这样是对应setstate的batchUpdate。后面再讲这部分。如果是TaskPriority,直接return。
- 如果不是这两个优先级的话,表明这次更新是异步的,那就在浏览器空闲的时间处理它。调用的是scheduleDeferredCallback,会根据平台注入函数,比如浏览器的api是requestIdleCallback,如果浏览器不支持react还有个polyfill。
我们继续跟着同步任务处理走,同步任务调用performWork:
performWork
这里会开始任务的处理,调度完成。
performWork的作用就是“刷新”待更新队列,执行待更新的事务。 处理逻辑主循环是workLoop,也会调用一次scheduleDeferredCallback,未来处理一次更新,来完成workLoop未完成的任务。workLoop
如果没有alternate fiber首先会根据update queue创建fiber,进入的是createWorkInProgress函数。createWorkInProgress 这个函数会构建一颗树的顶端,赋值给全局变量 nextUnitOfWork ,通过迭代的方式,不断更新 nextUnitOfWork 直到遍历完所有树的节点。
然后就会处理帧任务,进入函数首要处理就是看下上次处理有没有没被处理的任务,然后根据时间片处理任务。
如果任务在deadline之前没有commit,就会被标记pendingCommit,workLoop首先会处理pendingCommit。 接下来是处理逻辑:- 如果下一个update是同步的,就调用performUnitOfWork进行reconcilation,最后调用commitAllWork把它渲染到dom。
- 解决完同步的任务,这时候看下时间片,有没有超时,如果没有,调用performUnitOfWork执行异步任务。
- 如果还有时间就commitAllWork,如果没有时间就留到下一帧提交。
react16 将任务的处理分成reconcilation和render,reconcilation包括dom diff,处理react组件的属性和钩子等。单独把render到dom抽出来,以便跨平台。
一次更新是同步还是异步是由优先级决定的,异步渲染默认是关闭的。用户代码的优先级是同步的。
performUnitOfWork
performUnitOfWork是执行的reconcilation阶段,它又拆分成beginWork和complete,beginWork做的是产出effect list,complete做的是处理react实例的生命周期和处理属性等操作。
effect list是dom diff的产出,其实是被打过tag的diff数组。render阶段会根据effect list render到dom
beginWork
beginWork就会根据不同的fiber tag做不同的处理,比如ClassComponent(React组件实例)调用updateClassComponent,hostComponent(真实dom)调用updateHostComponent。
updateClassComponent
如果为空,初始化一个react组件,调用组件的componentWillMount,如果新老props不一样,调用componentWillReceiveProps。这时候会检测shouldComponentUpdate,如果为true,就调用实例的render渲染出children,然后调用reconcileChildren对dom进行diff。
reconcileChildren其实是调用的reconcileChildrenArray。进行大名鼎鼎的dom diff操作。updateHostComponent
真实dom直接进行reconcileChildrenArray dom diff
reconcileChildrenArray(dom diff)
React的reconcile算法采用的是层次遍历,然后在层次上面进行简化的两端比较法,因为fiber树是单链表结构,没有子节点数组这样的数据结构。也就没有可以供两端同时比较的尾部游标。所以React的这个算法是一个简化的两端比较法,只从头部开始比较。
从头部遍历。第一次遍历新数组,对上了,新老index都++,比较新老数组哪些元素是一样的,(通过updateSlot,比较key),如果是同样的就update。第一次遍历完了,如果新数组遍历完了,那就可以把老数组中剩余的fiber删除了。
如果老数组完了新数组还没完,那就把新数组剩下的都插入。 如果这些情况都不是,就把所有老数组元素按key放map里,然后遍历新数组,插入老数组的元素,这是移动的情况。 最后再删除没有被上述情况涉及的元素completeUnitOfWork
completeUnitOfWork是reconcile的complete阶段,主要是更新props和调用生命周期方法等等。
主要的逻辑是调用completeWork完成收尾,然后将当前子树的effect list插入到HostRoot的effect list中(这块主要是收集effect tag到顶端的effect,然后直接render,不需要遍历链表了)completeWork
这里也是根据不同的fiber tag进行对应的处理。
主要是HostComponent的处理,检查结点是不是需要更新,如果需要就打个tag,标记为update的side-effect。更新新老ref。commitAllWork
这块就是render到dom的操作了。根据dom diff产生的effect list进行dom的增删改。还会调用一些生命周期,比如删除组件调用componentWillUnmount。
如果effect发生在ClassComponent上,调用组件的componentDidMount
componentDidUpdate。 在render完暴露钩子以便调用包括 componentDidMount、componentDidUpdate和componentWillUnmount到这全部流程就结束了。
带来的问题
render是不会被打断的,可以被打断的只有reconcilation阶段,而且被打断之后,低优先级的任务是重新执行,这就导致了reconcilation阶段的一些操作会被多次执行。
reconcilation阶段的react生命周期函数不能保证只被调用一次,所以相关逻辑需要整理。- 如果高优先级的任务一直存在,那么低优先级的任务则永远无法进行,组件永远无法继续渲染。
因为以上两个问题,到现在为止react16还不敢直接开启默认渲染。
fiber对象
为帮助理解,这里写一下fiber对象。
const Fiber = { tag: HOST_COMPONENT, type: 'div', return: parentFiber, child: childFiber, sibling: null, alternate: currentFiber, stateNode: document.createElement('div') | instance, props: { children: [], className: 'foo' }, partialState: null, effectTag: PLACEMENT, effects: [], firstEffect: null, lastEffect: null}
return,child,sibling都标识着该结点的下个结点的连接,链表就是通过这3个属性遍历的。
effectTag 和 effects 这两个属性为的是记录每个节点 Diff 后需要变更的状态,比如删除,移动,插入,替换,更新等 alternate就是之前提过的连接两个fiber 链表的属性,通过这个属性获得两个链表 stateNode,用于记录当前 fiber 所对应的真实 DOM 结点 或者 当前虚拟组件的实例,这么做的原因第一是为了实现 Ref ,第二是为了实现 DOM 的跟踪。 firstEffect 、lastEffect 等是用来保存中断前后 effect 的状态,用户中断后恢复之前的操作。 tag:export type TypeOfWork = 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10;export const IndeterminateComponent = 0; // 尚不知是类组件还是函数式组件export const FunctionalComponent = 1; // 函数式组件export const ClassComponent = 2; // Class类组件export const HostRoot = 3; // 组件树根组件,可以嵌套export const HostPortal = 4; // 子树. Could be an entry point to a different renderer.export const HostComponent = 5; // 标准组件,如地div, span等export const HostText = 6; // 文本export const CallComponent = 7; // 组件调用export const CallHandlerPhase = 8; // 调用组件方法export const ReturnComponent = 9; // placeholder(占位符)export const Fragment = 10; // 片段
fiber优先级
同步任务包括SynchronousPriority和TaskPriority,剩下的异步任务会在接下来的几帧完成。
{ NoWork: 0, // No work is pending. SynchronousPriority: 1, // For controlled text inputs. Synchronous side-effects. TaskPriority: 2, // Completes at the end of the current tick. HighPriority: 3, // Interaction that needs to complete pretty soon to feel responsive. LowPriority: 4, // Data fetching, or result from updating stores. OffscreenPriority: 5, // Won't be visible but do the work in case it becomes visible.}
QA
fiber的异步任务挂起和恢复?任务调度的粒度?
任务的调度是在workLoop中进行的,workLoop首先会判断有没有之前没有commitAll的(这块其实在做渲染),没有的话就看下时间,执行performUnitOfWork。(这里还会判断一下如果没有下个工作的结点了,就判断一下再commitAll)。这是挂起的过程,直接return掉。粒度显而易见就是每个performUnitOfWork函数,每个结点的performUnitOfWork就是最小工作粒度。
任务的恢复是在调用workLoop之后,判断一下之前的任务有没有被return。然后调用scheduleDeferredCallback来执行一下workLoop来解决之前没被处理的事务。如何进行批量的setstate处理?异步setstate?
比如
handleClick = (e) => { e.stopPropagation(); this.setState({ title: 'click2' }) this.setState({ title: 'click3' }) this.setState({ title: 'click4' }) }
触发 dispatchEvent 回调函数的处理过程中,会执行到 batchedUpdates。
function batchedUpdates(fn, a) { var previousIsBatchingUpdates = isBatchingUpdates; // 批量处理 isBatchingUpdates = true; try { return fn(a); // // 此过程中可能改变state所以需要再performWork } finally { isBatchingUpdates = previousIsBatchingUpdates; if (!isBatchingUpdates && !isRendering) { performWork(Sync, null); } }}
isBatchingUpdates被置为true,这三个 setState 都不能立即执行performWork。
if (isBatchingUpdates) { if (isUnbatchingUpdates) { nextFlushedRoot = root; nextFlushedExpirationTime = Sync; performWorkOnRoot(nextFlushedRoot, nextFlushedExpirationTime); } return;}if (expirationTime === Sync) { performWork(Sync, null);} else { scheduleCallbackWithExpiration(expirationTime);}
而会在这个callback执行之后调用performWork,这样就完成了batch 处理。
为什么settimeout可以跳过batchUpdate呢?
setTimeout 的回调函数须等 dispatchEvent 函数执行完,也就是要等到 performWork 执行,然而在 performWork 中, nextFlushedRoot 为 null , while 循环无法进行。
function performWork () { while (nextFlushedRoot !== null && nextFlushedExpirationTime !== NoWork && (minExpirationTime === NoWork || nextFlushedExpirationTime <= minExpirationTime) && !deadlineDidExpire) { performWorkOnRoot(nextFlushedRoot, nextFlushedExpirationTime); // Find the next highest priority work. findHighestPriorityRoot(); }}
执行 setTimeout 的回调函数时, isBatchingUpdates 已经变为 false,所以每次 setState 都会触发 performWork 。
回顾
这里总结一下react的渲染流程:把新state push 到2个fiber queue里面,通过alternate queue构建一个alternate fiber之后所有的tag都打在这个fiber上面,遍历到根结点,从根结点进行dom diff的打tag处理。打完tag,收集tag(收集到顶端的currentFiber.effect上),收集的tag列表(effect List)。到此进入render过程,直接根据effect List操作dom。到此完成。