2.react心智模型(来来来,让大脑有react思维吧)

人人都能读懂的react源码解析(大厂高薪必备)

react心智模型(来来来,让大脑有react思维吧)

视频讲解

​ 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。

视频讲解（高效学习）:点击学习

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