人人都能读懂的react源码解析(大厂高薪必备).2

2021-01-22

人人都能读懂的react源码解析(大厂高薪必备)

2.react心智模型(来来来,让大脑有react思维吧)

视频课程&调试demos

​ 视频课程的目的是为了快速掌握react源码运行的过程和react中的scheduler、reconciler、renderer、fiber等,并且详细debug源码和分析,过程更清晰。

​ 视频课程:进入课程

​ demos:demo

课程结构:

  1. 开篇(听说你还在艰难的啃react源码)
  2. react心智模型(来来来,让大脑有react思维吧)
  3. Fiber(我是在内存中的dom)
  4. 从legacy或concurrent开始(从入口开始,然后让我们奔向未来)
  5. state更新流程(setState里到底发生了什么)
  6. render阶段(厉害了,我有创建Fiber的技能)
  7. commit阶段(听说renderer帮我们打好标记了,映射真实节点吧)
  8. diff算法(妈妈再也不担心我的diff面试了)
  9. hooks源码(想知道Function Component是怎样保存状态的嘛)
  10. scheduler&lane模型(来看看任务是暂停、继续和插队的)
  11. concurrent mode(并发模式是什么样的)
  12. 手写迷你react(短小精悍就是我)

​ 在正式开始之前需要了解一下前置知识,现在不太清楚没关系,这些内容会在后面的章节中出现并且详细介绍,这一章的目标是了解react源码中存在的模型(数据结构或者思想)

react架构

​ react的核心可以用ui=fn(state)来表示,更详细可以用

const state = reconcile(update);
const UI = commit(state);

​ react源码可以分为如下几个模块:

  • Scheduler(调度器): 排序优先级,让优先级高的任务先进行reconcile

  • Reconciler(协调器): 找出哪些节点发生了改变,并打上不同的Tag

  • Renderer(渲染器): 将Reconciler中打好标签的节点渲染到视图上

    ​ Scheduler的作用是调度任务,react15没有Scheduler这部分,所以所有任务没有优先级,也不能中断,只能同步执行。

    ​ Reconciler发生在render阶段,render阶段会分别为节点执行beginWork和completeWork(后面会讲),或者计算state,对比节点的差异,为节点赋值相应的effectTag(对应dom节点的增删改)

    ​ Renderer发生在commit阶段,commit阶段遍历effectList执行对应的dom操作或部分生命周期

react17的出现是为了解决什么

​ react之前的版本在reconcile的过程中是同步执行的,而计算复杂组件的差异可能是一个耗时操作,加之js的执行是单线程的,设备性能不同,页面就可能会出现卡顿的现象。此外应用所处的网络状况也不同,也需要应对不同网络状态下获取数据的响应,所以为了解决这两类(cpu、io)问题,react17带了全新的concurrent mode,它是一类功能的合集(如fiber、schduler、lane、suspense),其目的是为了提高应用的响应速度,使应用不在那么卡顿,其核心是实现了一套异步可中断、带优先级的更新。

​ 那么react17怎么实现异步可中断的更新呢,我们知道一般浏览器的fps是60Hz,也就是每16.6ms会刷新一次,而js执行线程和GUI也就是浏览器的绘制是互斥的,因为js可以操作dom,影响最后呈现的结果,所以如果js执行的时间过长,会导致浏览器没时间绘制dom,造成卡顿。react17会在每一帧分配一个时间(时间片)给js执行,如果在这个时间内js还没执行完,那就要暂停它的执行,等下一帧继续执行,把执行权交回给浏览器去绘制。

​ 对比下开启和未开启concurrent mode的区别,开启之后,构建Fiber的任务的执行不会一直处于阻塞状态,而是分成了一个个的task

未开启concurrent

开启concurrent

Fiber双缓存

​ Fiber(Virtual dom)是内存中用来描述dom阶段的对象

​ 在它上面保存了包括这个节点的属性、类型、dom等,Fiber通过child、sibling、return(指向父节点)来形成Fiber树,

​ 还保存了更新状态时用于计算state的updateQueue,updateQueue是一种链表结构,上面可能存在多个未计算的update,update也是一种数据结构,上面包含了更新的数据、优先级等,

​ 除了这些之外,上面还有和副作用有关的信息。

​ 双缓存是指存在两颗Fiber树,current Fiber树描述了当前呈现的dom树,workInProgress Fiber是正在更新的Fiber树,这两颗Fiber树都是在内存中运行的,在workInProgress Fiber构建完成之后会将它作为current Fiber应用到dom上

​ 在mount时(首次渲染),会根据jsx对象(Class Component或的render函数者Function Component的返回值),构建Fiber对象,形成Fiber树,然后这颗Fiber树会作为current Fiber应用到真实dom上,在update(状态更新时如setState)的时候,会根据状态变更后的jsx对象和current Fiber做对比形成新的workInProgress Fiber,然后workInProgress Fiber切换成current Fiber应用到真实dom就达到了更新的目的,而这一切都是在内存中发生的,从而减少了对dom好性能的操作。

​ 例如下面代码的Fiber双缓存结构如下,在第5章会详细讲解

function App() {
  return (
    <div>
      xiao
      <p>chen</p>
    </div>
  )
}

ReactDOM.render(<App />, document.getElementById("root"));

Reconciler(render阶段中)

​ 协调器是在render阶段工作的,简单一句话概括就是Reconciler会创建或者更新Fiber节点。在mount的时候会根据jsx生成Fiber对象,在update的时候会根据最新的state形成的jsx对象和current Fiber树对比构建workInProgress Fiber树,这个对比的过程就是diff算法。reconcile时会在这些Fiber上打上Tag标签,在commit阶段把这些标签应用到真实dom上,这些标签代表节点的增删改,如

export const Placement = /*             */ 0b0000000000010;
export const Update = /*                */ 0b0000000000100;
export const PlacementAndUpdate = /*    */ 0b0000000000110;
export const Deletion = /*              */ 0b0000000001000;

​ render阶段遍历Fiber树类似dfs的过程,‘捕获’阶段发生在beginWork函数中,该函数做的主要工作是创建Fiber节点,计算state和diff算法,‘冒泡’阶段发生在completeWork中,该函数主要是做一些收尾工作,例如处理节点的props、和形成一条effectList的链表,该链表是被标记了更新的节点形成的链表

​ 深度优先遍历过程如下,图中的数字是顺序,return指向父节点,第8章详细讲解

​ 如果p和h1节点更新了则effectList如下,从rootFiber->h1->p,,顺便说下fiberRoot是整个项目的根节点,只存在一个,rootFiber是应用的根节点,可能存在多个,例如多个ReactDOM.render(<App />, document.getElementById("root"));创建多个应用节点

Renderer(commit阶段中)

​ Renderer是在commit阶段工作的,commit阶段会遍历render阶段形成的effectList,并执行真实dom节点的操作和一些生命周期,不同平台对应的Renderer不同,例如浏览器对应的就是react-dom。

​ commit阶段发生在commitRoot函数中,该函数主要遍历effectList,分别用三个函数来处理effectList上的节点,这三个函数是commitBeforeMutationEffects、commitMutationEffects、commitLayoutEffects,他们主要做的事情如下,后面会详细讲解,现在在大脑里有一个结构就行

diff算法

​ diff算法发生在render阶段的reconcileChildFibers函数中,diff算法分为单节点的diff和多节点的diff(例如一个节点中包含多个子节点就属于多节点的diff),单节点会根据节点的key和type,props等来判断节点是复用还是直接新创建节点,多节点diff会涉及节点的增删和节点位置的变化,详细见第10章。

Scheduler

​ 我们知道了要实现异步可中断的更新,需要浏览器指定一个时间,如果没有时间剩余了就需要暂停任务,requestIdleCallback貌似是个不错的选择,但是它存在兼容和触发不稳定的原因,react17中采用MessageChannel来实现。

function workLoopConcurrent() {
  while (workInProgress !== null && !shouldYield()) {//shouldYield判断是否暂停任务
    workInProgress = performUnitOfWork(workInProgress); 
  }
}

​ 在Scheduler中的每的每个任务的优先级使用过期时间表示的,如果一个任务的过期时间离现在很近,说明它马上就要过期了,优先级很高,如果过期时间很长,那它的优先级就低,没有过期的任务存放在timerQueue中,过期的任务存放在taskQueue中,timerQueue和timerQueue都是小顶堆,所以peek取出来的都是离现在时间最近也就是优先级最高的那个任务,然后优先执行它。

Lane

​ react之前的版本用expirationTime属性代表优先级,该优先级和IO不能很好的搭配工作(io的优先级高于cpu的优先级),现在有了更加细粒度的优先级表示方法Lane,Lane用二进制位表示优先级,二进制中的1表示位置,同一个二进制数可以有多个相同优先级的位,这就可以表示‘批’的概念,而且二进制方便计算。

​ 这好比赛车比赛,在比赛开始的时候会分配一个赛道,比赛开始之后大家都会抢内圈的赛道(react中就是抢优先级高的Lane),比赛的尾声,最后一名赛车如果落后了很多,它也会跑到内圈的赛道,最后到达目的地(对应react中就是饥饿问题,低优先级的任务如果被高优先级的任务一直打断,到了它的过期时间,它也会变成高优先级)

​ Lane的二进制位如下,从上往下,优先级递减

export const NoLanes: Lanes = /*                        */ 0b0000000000000000000000000000000;
export const NoLane: Lane = /*                          */ 0b0000000000000000000000000000000;

export const SyncLane: Lane = /*                        */ 0b0000000000000000000000000000001;
export const SyncBatchedLane: Lane = /*                 */ 0b0000000000000000000000000000010;

export const InputDiscreteHydrationLane: Lane = /*      */ 0b0000000000000000000000000000100;
const InputDiscreteLanes: Lanes = /*                    */ 0b0000000000000000000000000011000;

const InputContinuousHydrationLane: Lane = /*           */ 0b0000000000000000000000000100000;
const InputContinuousLanes: Lanes = /*                  */ 0b0000000000000000000000011000000;

export const DefaultHydrationLane: Lane = /*            */ 0b0000000000000000000000100000000;
export const DefaultLanes: Lanes = /*                   */ 0b0000000000000000000111000000000;

const TransitionHydrationLane: Lane = /*                */ 0b0000000000000000001000000000000;
const TransitionLanes: Lanes = /*                       */ 0b0000000001111111110000000000000;

const RetryLanes: Lanes = /*                            */ 0b0000011110000000000000000000000;

export const SomeRetryLane: Lanes = /*                  */ 0b0000010000000000000000000000000;

export const SelectiveHydrationLane: Lane = /*          */ 0b0000100000000000000000000000000;

const NonIdleLanes = /*                                 */ 0b0000111111111111111111111111111;

export const IdleHydrationLane: Lane = /*               */ 0b0001000000000000000000000000000;
const IdleLanes: Lanes = /*                             */ 0b0110000000000000000000000000000;

export const OffscreenLane: Lane = /*                   */ 0b1000000000000000000000000000000;

jsx

​ jsx是ClassComponent的render函数或者FunctionComponent的返回值,可以用来表示组件的内容,在经过babel编译之后,最后会被编译成React.createElement,这就是为什么jsx文件要声明import React from 'react'的原因,你可以在 babel编译jsx 站点查看jsx被编译后的结果

React.createElement的源码中做了如下几件事

  • 处理config,把除了保留属性外的其他config赋值给props
  • 把children处理后赋值给props.children
  • 处理defaultProps
  • 调用ReactElement返回一个jsx对象
export function createElement(type, config, children) {
  let propName;

  const props = {};

  let key = null;
  let ref = null;
  let self = null;
  let source = null;

  if (config != null) {
    //处理config,把除了保留属性外的其他config赋值给props
    //...
  }

  const childrenLength = arguments.length - 2;
  //把children处理后赋值给props.children
  //...

  //处理defaultProps
  //...

  return ReactElement(
    type,
    key,
    ref,
    self,
    source,
    ReactCurrentOwner.current,
    props,
  );
}

const ReactElement = function(type, key, ref, self, source, owner, props) {
  const element = {
    $$typeof: REACT_ELEMENT_TYPE,//表示是ReactElement类型

    type: type,//class或function
    key: key,//key
    ref: ref,//useRef的ref对象
    props: props,//props
    _owner: owner,
  };

  return element;
};

​ $$typeof表示的是组件的类型,例如在源码中有一个检查是否是合法Element的函数,就是根object.$$typeof === REACT_ELEMENT_TYPE来判断的

export function isValidElement(object) {
  return (
    typeof object === 'object' &&
    object !== null &&
    object.$$typeof === REACT_ELEMENT_TYPE
  );
}

​ 如果组件是ClassComponent则type是class本身,如果组件是FunctionComponent创建的,则type是这个function,源码中用ClassComponent.prototype.isReactComponent来区别二者。注意class或者function创建的组件一定要首字母大写,不然后被当成普通节点,type就是字符串。

​ jsx对象上没有优先级、状态、effectTag等标记,这些标记在Fiber对象上,在mount时Fiber根据jsx对象来构建,在update是根据最新状态的jsx和current Fiber对比,形成新的workInProgress Fiber,最后workInProgress Fiber切换成current Fiber

源码目录结构

源码中主要包括如下部分

  • fixtures:为代码贡献者提供的测试React
  • packages:主要部分,包含Scheduler,reconciler等
  • scripts:react构建相关

下面来看下packages主要包含的模块

  • react:核心Api如:React.createElement、React.Component都在这

  • 和平台相关render相关的文件夹:

    react-art:如canvas svg的渲染
    react-dom:浏览器环境
    react-native-renderer:原生相关
    react-noop-renderer:调试或者fiber用
    
  • 试验性的包

    react-server        # ssr相关
    react-fetch         # 请求相关
    react-interactions  # 和事件如点击事件相关
    react-reconciler    # 构建节点
    
  • shared:包含公共方法和变量

  • 辅助包:

    react-is       # 判断类型
    react-client   # 流相关
    react-fetch    # 数据请求相关
    react-refresh  # 热加载相关
    
  • scheduler:调度器相关

  • React-reconciler:在render阶段用它来构建fiber节点

怎样调试源码

​ 本课程使用的react版本是17.0.1,通过下面几步就可以调试源码了,当然你可以用现成的包含本课程所有demo的项目来调试,建议使用已经构建好的项目,地址:https://github.com/xiaochen1024/react_code_build

  • clone源码:git clone https://github.com/facebook/react.git

  • 依赖安装:npm install or yarn

  • build源码:npm build react,react-dom,scheduler --type=NODE

  • 为源码建立软链:

    cd build/node_modules/react
    npm link
    cd build/node_modules/react-dom
    npm link
  • create-react-app创建项目

    npx create-react-app demo
    npm link react react-dom

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潇晨简介:
前阿里、道富前端工程师
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