React源码剖析与解读：Fiber架构深入探究

# 1. React简介与Fiber架构概述 ## 1.1 React简介 React是一个由Facebook开发的用于构建用户界面的JavaScript库。它通过使用组件化的方式和虚拟DOM的概念，使得构建可复用且高效的UI变得更加简单。React的核心思想是“一切皆组件”，通过将界面拆分成独立的组件，可以更好地管理复杂的UI逻辑，并且实现UI的可复用性。 React可以用于开发Web应用、移动应用和VR应用等，它具有以下特点： - **声明式设计**：React使用声明式的语法，开发者只需描述想要的UI结构，而不需要手动管理UI的更新。 - **组件化开发**：React将UI划分为独立的组件，每个组件拥有自己的状态(state)和属性(props)，使得代码结构更加清晰且易于维护。 - **虚拟DOM**：React通过使用虚拟DOM，将组件的UI结构表示为一个轻量级的JavaScript对象，通过比对新旧虚拟DOM来确定需要更新的部分，从而提升页面的渲染效率。 - **单向数据流**：React采用单向数据流的数据流动模型，父组件可以通过props向子组件传递数据，子组件则通过调用回调函数通知父组件数据的变化。 - **高性能**：React通过使用Fiber架构等技术手段来提升组件的渲染性能，优化界面的渲染和更新过程。 ## 1.2 传统Stack Reconciler与Fiber Reconciler的对比传统的React调和器（Reconciler）采用了基于栈的同步模式来进行组件的渲染和更新，存在一些问题，例如： - 在大型应用中，组件的渲染和更新可能会造成页面的卡顿，影响用户体验。 - 在渲染过程中，无法中断和恢复任务，导致长任务的执行时间过长，页面响应变慢。 - 对于多个任务的调度顺序无法进行优先级的调整。为了解决这些问题，React团队推出了Fiber架构，它采用了基于链表的异步模式，具备以下优势： - 引入了任务的优先级调度，可以根据任务的紧急程度动态调整执行顺序，提高用户体验。 - 支持任务的中断与恢复，能够将渲染过程分解成多个可中断的小任务，避免长任务的阻塞。 - 通过时间切片技术实现渲染任务的时间均分，避免阻塞主线程，提高页面的流畅度。 ## 1.3 Fiber架构的设计初衷 Fiber架构的设计初衷是为了改善React在渲染过程中的性能问题，并且更好地支持用户交互和动画等场景。它的主要目标包括： - **增量渲染**：将渲染任务拆分成多个小任务，通过时间切片和优先级调度的方式，按照优先级和时间分片依次执行，避免长任务的阻塞，提高页面的响应速度。 - **任务中断与恢复**：允许任务在执行过程中被中断，并且能够在适当的时候恢复执行，以实现更好的用户交互和动画效果。 - **优先级调度**：根据任务的优先级动态调整执行顺序，保证紧急任务尽快得到执行，提高用户体验。通过引入Fiber架构，React在性能方面取得了显著的改进，使得React能够更好地应对复杂应用的需求，并且提供更流畅的用户体验。 # 2. Fiber架构核心原理解析 ### 2.1 Fiber节点 Fiber是React中虚拟DOM的最小工作单元，每个Fiber节点代表一个组件或DOM节点。它包含了组件的状态、属性、子节点等信息，并且通过链表的方式将这些Fiber节点连接起来，形成了虚拟DOM树。 Fiber节点的结构如下所示： ```javascript type Fiber = { tag: WorkTag, key: null | string, elementType: any, type: any, stateNode: any, return: Fiber | null, child: Fiber | null, sibling: Fiber | null, index: number, ... }; ``` 其中，`tag`字段表示节点的类型，可以是函数组件、类组件、原生DOM元素等。 ### 2.2 协调（Reconciliation）与提交阶段在React中，协调是指将组件的新属性和状态与之前保存的旧属性和状态进行对比，以确定哪些组件需要更新。在Fiber架构中，协调分为两个阶段：协调阶段和提交阶段。 - 协调阶段：根据更新的优先级和节点的类型，React使用虚拟DOM树的深度优先遍历算法对组件进行协调。在协调过程中，React会根据节点的变化情况，对组件进行不同的操作，如创建新节点、更新节点、删除节点等，并将这些操作保存在Fiber节点的`alternate`属性中。 - 提交阶段：在协调阶段完成后，React会根据保存在Fiber节点中的操作，使用循环的方式逐个执行这些操作，更新组件的状态和界面。同时，React会根据节点的优先级，将更新过程分为不同的优先级批次，以保证响应性能。 ### 2.3 可中断的渲染与优先级调度在传统的Stack Reconciler中，渲染过程是一次性完成的，如果渲染耗时较长，那么用户界面就会出现卡顿的现象。为了解决这个问题，Fiber架构引入了可中断的渲染机制。可中断的渲染是指在渲染过程中，React会根据浏览器的空闲时间，分配不同优先级的任务。如果浏览器发现有紧急任务需要执行，就会中断当前的任务，执行紧急任务。等待下一个空闲时间时，再继续执行之前被中断的任务。为了实现可中断的渲染，React使用了优先级调度机制。每个Fiber节点都有一个优先级字段，React会根据节点的类型和更新截止时间等因素，为每个任务分配一个优先级。更高优先级的任务会优先执行，以保证任务的相应时间。通过可中断的渲染和优先级调度，React在保证用户界面的及时响应的同时，最大限度地利用浏览器的空闲时间，提高了渲染的效率。这就是Fiber架构的核心原理，接下来的章节将进一步介绍Fiber架构的调度与渲染流程，以及如何利用Fiber架构进行性能优化。 # 3. Fiber架构的调度与渲染流程在本章中，我们将