react源码解析3.react源码架构

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这一章的目的是让我们认识一下react源码架构和各个模块。

在真正的代码学习之前,我们需要在大脑中有一个react源码的地图,知道react渲染的大致流程和框架,这样才能从上帝视角看react是怎么更新的,来吧少年。

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);

上面的fn可以分为如下一个部分:

  • 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Flags(旧版本react叫Tag)
  • Renderer(渲染器): 将Reconciler中打好标签的节点渲染到视图上

一图胜千言:

react源码3.1

react源码3.2

jsx

jsx是js语言的扩展,react通过babel词法解析(具体怎么转换可以查阅babel相关插件),将jsx转换成React.createElement,React.createElement方法返回virtual-dom对象(内存中用来描述dom阶段的对象),所有jsx本质上就是React.createElement的语法糖,它能声明式的编写我们想要组件呈现出什么样的ui效果。在第5章jsx我们会详细介绍jsx解析之后的结果。

Fiber双缓存

Fiber对象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7章会详细讲解

function App() {
  const [count, setCount] = useState(0);
  return (
   	<>
      <h1
    		onClick={() => {
          // debugger;
          setCount(() => count + 1);
        }}
    	>
 					<p title={count}>{count}</p> xiaochen
      </h1>
    </>
  )
}

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

react源码7.3

scheduler

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。

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。

//ReactFiberWorkLoop.old.js
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。

react源码15.2

Lane模型

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,1的bits越多,优先级越低

//ReactFiberLane.js
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;

reconciler (render phase)

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effectFlags(对应dom节点的增删改)

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。

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9章。

reconcile时会在这些Fiber上打上Flags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

//ReactFiberFlags.js
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9章详细讲解

function App() {
  return (
   	<>
      <h1>
        <p>count</p> xiaochen
      </h1>
    </>
  )
}

react源码7.2

看如下代码

function App() {
  const [count, setCount] = useState(0);
  return (
   	 <>
      <h1
        onClick={() => {
          setCount(() => count + 1);
        }}
      >
        <p title={count}>{count}</p> xiaochen
      </h1>
    </>
  )
}

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

react源码8.3

renderer(commit phase)

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。

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

react源码10.1

concurrent

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cpu密集型的更新不在那么卡顿,其核心是实现了一套异步可中断、带优先级的更新。

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。

react源码15.3

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

react源码1.2

开启concurrent

react源码3.3

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