React 调和（Reconciler）原理理解

Posted 2023-02-18 YuLong~W

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了React 调和（Reconciler）原理理解相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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Fiber

Reactv15及之前，React 对于虚拟 DOM 是采用 递归方式 遍历更新的，一次更新，从应用根部递归更新，递归开始后中途无法终端，随着项目复杂，层级变深，导致更新时间变成，给前端交互上的体验就卡顿。

Fiber 诞生在 Reactv16 版本，Fiber 架构目的就是解决大型 React 应用卡顿，fiber 在 React 中是最小粒度的执行单元，在遍历更新每一个节点的时候都不是用的真实 DOM ，都是采用虚拟 DOM ，所以可以 理解成 fiber 就是 React 的虚拟 DOM 。

Fiber解决：

更新 fiber 的过程叫做 Reconciler（调和器），每一个 fiber 可以作为一个 执行单元 来处理，所以每一个 fiber 可以根据自身的过期时间 expirationTime（ v17 版本叫做优先级 lane ）来判断是否还有空间时间执行更新。
如果没有时间更新，就要把主动权交给浏览器去渲染，做一些动画，重排（ reflow ），重绘（repaints）等。
等浏览器空余时间，再通过 Scheduler （调度器），再次恢复执行单元。在本质上中断了渲染，提升用户体验。

element、fiber、dom 三者间关系：

element 是 React 视图层在代码层级上的表象，也就是开发者写的 jsx 语法，写的元素结构，都会被创建成 element 对象的形式。上面保存了 props ， children 等信息。
dom 是元素在浏览器上给用户直观的表象。
fiber 可以理解为 element 和真实 dom 之间的交流枢纽站，每一个类型 element 都会有一个与之对应的 fiber 类型，element 变化引起更新流程都是通过 fiber 层面做一次调和改变，然后对于元素，形成新的 dom 做视图渲染。

element 与 fiber 之间的对应关系：

fiber	element
FunctionComponent = 0	函数组件
ClassComponent = 1	类组件
IndeterminateComponent = 2	初始化的时候不知道是函数组件还是类组件
HostRoot = 3	Root Fiber 可以理解为根元素，通过reactDom.render()产生的根元素
HostPortal = 4	ReactDOM.createPortal 产生的 Portal
HostComponent = 5	dom 元素比如
HostText = 6	文本节点
Fragment = 7	`<React.Fragment>`
Mode = 8	`<React.StrictMode>`
ContextConsumer = 9	`<Context.Consumer>`
ContextProvider = 10	`<Context.Provider>`
`ForwardRef = 11	React.ForwardRef
Profiler = 12	`<Profiler>`
SuspenseComponent = 13	`<Suspense>`
MemoComponent = 14	React.memo 返回的组件

fiber 保存信息：

function FiberNode()

  this.tag = tag;                  // fiber 标签 证明是什么类型fiber。
  this.key = key;                  // key调和子节点时候用到。 
  this.type = null;                // dom元素是对应的元素类型，比如div，组件指向组件对应的类或者函数。  
  this.stateNode = null;           // 指向对应的真实dom元素，类组件指向组件实例，可以被ref获取。
 
  this.return = null;              // 指向父级fiber
  this.child = null;               // 指向子级fiber
  this.sibling = null;             // 指向兄弟fiber 
  this.index = 0;                  // 索引

  this.ref = null;                 // ref指向，ref函数，或者ref对象。

  this.pendingProps = pendingProps;// 在一次更新中，代表element创建
  this.memoizedProps = null;       // 记录上一次更新完毕后的props
  this.updateQueue = null;         // 类组件存放setState更新队列，函数组件存放
  this.memoizedState = null;       // 类组件保存state信息，函数组件保存hooks信息，dom元素为null
  this.dependencies = null;        // context或是时间的依赖项

  this.mode = mode;                //描述fiber树的模式，比如 ConcurrentMode 模式

  this.effectTag = NoEffect;       // effect标签，用于收集effectList
  this.nextEffect = null;          // 指向下一个effect

  this.firstEffect = null;         // 第一个effect
  this.lastEffect = null;          // 最后一个effect

  this.expirationTime = NoWork;    // 通过不同过期时间，判断任务是否过期， 在v17版本用lane表示。

  this.alternate = null;           //双缓存树，指向缓存的fiber。更新阶段，两颗树互相交替。

fiber建立起关联：

每一个 element 都会对应一个 fiber ，每一个 fiber 是通过 return ， child ，sibling 三个属性建立起联系的。

return：指向父级 Fiber 节点。
child：指向子 Fiber 节点。
sibling：指向兄弟 fiber 节点。

Fiber 更新机制

1、初始化

第一步：创建 fiberRoot 和 rootFiber

fiberRoot：首次构建应用，创建一个 fiberRoot ，作为整个 React 应用的根基。
rootFiber：通过 ReactDOM.render 渲染出来的。

注意：一个 React 应用可以有多 ReactDOM.render 创建的 rootFiber ，但是只能有一个 fiberRoot（应用根节点）

第二步：workInProgress和current

开始到正式渲染阶段，会进入 beginwork 流程

workInProgress：正在内存中构建的 Fiber 树称为 workInProgress Fiber 树。在一次更新中，所有的更新都是发生在 workInProgress 树上。在一次更新之后，workInProgress 树上的状态是最新的状态，那么它将变成 current 树用于渲染视图。
current：正在视图层渲染的树叫做 current Fiber树。

rootFiber 的渲染流程： 首先会复用当前 current 树（ rootFiber ）的 alternate 作为 workInProgress 。如果没有 alternate （初始化的 rootFiber 是没有 alternate ），那么会创建一个 fiber 作为 workInProgress 。会用 alternate 将新创建的 workInProgress 与 current 树建立起关联。

currentFiber.alternate = workInProgressFiber

workInProgressFiber.alternate = currentFiber

第三步：深度调和子节点，渲染视图

在新创建的 alternates 上，完成整个 fiber 树的遍历，包括 fiber 的创建。

最后会以 workInProgress 作为最新的渲染树，fiberRoot 的 current 指针指向 workInProgress 使其变为 current Fiber 树。到此完成初始化流程。

2、更新

首先会重新创建 workInProgresss 树，复用当前 current 树上的 alternate ，作为新的 workInProgress ，

由于初始化 rootfiber 有 alternate ，所以对于剩余的子节点，React 还需要创建一份，和 current 树上的 fiber 建立起 alternate 关联。

渲染完毕后，workInProgresss 再次变成 current 树。

总结：

① 每一个 fiber 可以看作一个执行的单元。

② 在调和过程中，每一个发生更新的 fiber 都会作为一次 workInProgress 。

双缓冲树

问题：canvas 绘制动画的时候，如果上一帧计算量比较大，导致清除上一帧画面到绘制当前帧画面之间有较长间隙，就会出现白屏。

解决： canvas 在内存中绘制当前动画，绘制完毕后直接用当前帧替换上一帧画面，由于省去了两帧替换间的计算时间，不会出现从白屏到出现画面的闪烁情况。

这种在内存中构建并直接替换的技术叫做 双缓存。

React 用 workInProgress 树(内存中构建的树) 和 current (渲染树) 来实现更新逻辑。双缓存一个 在内存中构建，一个 渲染视图，两颗树用 alternate 指针相互指向，在下一次渲染的时候，直接复用缓存树做为下一次渲染树，上一次的渲染树又作为缓存树，这样可以 防止只用一棵树更新状态的丢失的情况，又加快了 DOM 节点的替换与更新。

render阶段

1、workLoop

fiber 的遍历开始—— workLoop，workLoop 就是执行每一个单元的 调度器，如果渲染没有被中断，那么 workLoop 会遍历一遍 fiber 树。

2、performUnitOfWork

performUnitOfWork 包括两个阶段 beginWork 和 completeWork。

beginWork：是 向下调和 的过程。就是由 fiberRoot 按照 child 指针逐层向下调和，期间会执行函数组件，实例类组件，diff 调和子节点，打不同 effectTag。
completeUnitOfWork：是 向上归并 的过程。如果有兄弟节点，会返回 sibling兄弟，没有返回 return 父级，一直返回到 fiebrRoot ，期间可以形成 effectList，对于初始化流程会创建 DOM ，对于 DOM 元素进行事件收集，处理style，className等。

3、beiginWork

beiginWork 作用：

对于组件，执行部分生命周期，执行 render ，得到最新的 children 。
向下遍历调和 children ，复用 oldFiber ( diff 算法)
打不同的副作用标签 effectTag ，比如类组件的生命周期，或者元素的增加，删除，更新。

常用的 effectTag：

effectTag	含义
Placement =0b0000000000010	插入节点
Update = 0b0000000000100	更新fiber
Deletion = 0b0000000001000	删除fiebr
Snapshot = 0b0000100000000	快照
Passive =0b0001000000000	useEffect的副作用
Callback =0b0000000100000	setState的 callback
Ref = 0b0000010000000	ref

4、completeUnitOfWork

completeUnitOfWork 会将 effectTag 的 Fiber 节点会被保存在一条被称为 effectList 的单向链表中。在 commit 阶段，将不再需要遍历每一个 fiber ，只需要执行更新 effectList 。
对于组件处理 context ；对于元素标签初始化，会创建真实 DOM ，将子孙 DOM 节点插入刚生成的 DOM 节点中；会触发 diffProperties 处理 props ，比如事件收集，style，className 处理。

commit 阶段

一方面是 对一些生命周期和副作用钩子的处理，比如 componentDidMount ，函数组件的 useEffect ，useLayoutEffect ；
另一方面就是 在一次更新中，添加节点（ Placement ），更新节点（ Update ），删除节点（ Deletion ），还有就是 一些细节的处理，比如 ref 的处理。

commit 可以分为：

Before mutation 阶段（执行 DOM 操作前）；
mutation 阶段（执行 DOM 操作）；
layout 阶段（执行 DOM 操作后）

1、Before mutation

还没修改真实的 DOM ，是 获取 DOM 快照的最佳时期，如果是类组件有 getSnapshotBeforeUpdate ，那么会执行这个生命周期。
会 异步调用 useEffect ， useEffect 是采用异步调用的模式，其目的就是 防止同步执行时阻塞浏览器做视图渲染。

2、Mutation