React源码解读之React Fiber_2023-02-19

开始之前，先讲一下该文章能帮你解决哪些问题？

• facebook为什么要使用重构React
• React Fiber是什么
• React Fiber的核心算法 - react是如何中断重启任务的
• react fiber部分源码简化版

前言

该文章涉及的源码部分基于React v17.0.2

why React Fiber

• 浏览器渲染过程

从浏览器的运行机制谈起。大家都知道，浏览器是多进程多线程的，多进程包括主进程，渲染进程，插件进程，GPU进程等，作为前端开发者，我们主要关注其中的渲染进程，这里是页面渲染，HTML解析，css解析，js执行所在的地方。在渲染进程中包括多个线程，此次核心关注页面渲染的两个线程，GUI线程和JS线程。

GUI线程负责浏览器界面的渲染，包括解析HTML，CSS，布局绘制等；js线程包含我们通常编写的js代码的解析引擎，最有名的就是google的V8。需要注意的一点是，js引擎和GUI渲染是互斥的，因为JS可能会更改HTML或者CSS样式，如果同时执行会导致页面渲染混乱，所以当JS引擎执行时，GUI渲染线程会被挂起，等JS引擎执行完立即执行。

• GPU渲染

我们通常看到的动画，视频本质上是通过一张张图片快速的闪过，欺骗人类的双眼，让人以为是连续的动画，每秒内包含的图片越多动画越流畅，正常60张图片可以让人眼感觉是流畅的动画，所以当前大部分设备的FPS是60，即，每秒60帧。所以Chrome要在16ms的时间内执行完下图的渲染任务，才能让用户感觉不到掉帧。

img

所以，如果JS执行时间过长，基本上超过10ms之后，用户会感觉到明显的卡顿，很影响用户体验（下文中js执行都以16ms为分界点，不计算后续的渲染，实际的可执行时间肯定小于16ms）。而React执行是要进行两棵树的diff，虽然React根据html的特性对diff算法做了优化，但是如果两棵树比对的层级较深，依旧会远远超过16ms。

React Fiber

基于此，那如何解决问题呢？在上图中，React作为js，所有的同步操作执行在最开始，在React执行完成后，后续的html解析，布局渲染等操作才会执行。最容易想到的就是，优化JS的执行速度，把React占用线程的时间缩短到16ms以内。在React执行中，最耗时的就是diff算法，React针对html这种场景下做了优化，业界已经没有更好的算法可以缩短diff算法的时间，所以当树的层次很深时，执行时间依旧很长。

那还有什么办法呢，我们依旧可以看上图，在现代浏览器中，浏览器为了让开发者知道浏览器执行完当前帧所有的操作后，还有多长时间可以使用，提供了requestIdleCallback这么一个方法，据此我们可以知道当前还有多长时间可以执行。

requestIdleCallback

题外话：有兴趣可以在控制台执行输出一下requestIdleCallback回调参数的requestIdleCallback((deadline) ,在不同的网页上得到的时间可能不同。甚至可能会超过16ms（在React官网就显示49.9ms）因为requestIdleCallback的一些限制原因，React源码中未使用requestIdleCallback，而是自己实现了一套类似的机制。

使用此方法我们知道每帧的剩余时间之后，这样就可以在剩余时间内进行工作，如果当前帧时间不够，就把剩余的工作放到下一帧的requestIdleCallback中执行。这就是React所说的时间切片（time slicing)。

所以要使用此方法，需要把基于js内置栈调用的同步递归遍历的diff算法改为异步增量更新。按照React负责人的说法就是

如果你仅仅依赖js内置的调用栈，它会一直执行直到栈为空...，如果我们可以任意的中断并且手动的操作调用栈，不是更完美吗？这就是React Fiber的目的。Fiber是针对React Component的栈的重新实现。你可以认为一个Fiber就是一个虚拟的栈中的一项任务。

说人话，就是原来树的递归是深度递归遍历，现在需要把递归算法重新实现，以便于我不依赖于栈的调用，可以对react组件一个一个节点的遍历，中途任意时间可以中断和从当前开始。

stack Reconciliation vs Fiber Reconciliation

stack Reconciliation

假如我们有如下一个html结构

image-47.png

转化成类React组件的js对象如下

正常情况，我们会使用像下面这种方式递归来遍历这棵"树",在React最早的版本就是基于此来递归遍历dom树

可以看到，这种方式，是可以遍历完整棵树，可是它没办法做到我们之前所说的中断递归，如果你中途中断了递归这棵树，下次你要重新从根节点整个遍历。这显然是不行的，它只能不断递归遍历，直到stack调用栈为空。那React Fiber是如何中断重启任务呢？

答案是单链表树遍历算法。简单来说就是把原来树本身的嵌套结构，改为单链表形式的树。

Fiber Reconciliation

React具体是如何使用链表遍历树呢？为了实现这种算法，首先先看下我们需要的数据结构

• child，指向该节点第一个子节点
• sibling，指向该节点的下一个兄弟节点
• return，指向该节点的父节点

还是之前的dom树结构，现在变成了这样

image-48-2.png

构建Fiber树的过程就不描述了,我们直接看遍历算法(父节点优先，深度优先)

可以看到，拿到根节点后，不断遍历子节点，直到最深节点，然后从最深的子节点开始遍历兄弟节点，如果没有兄弟节点就返回该节点父节点，如果有兄弟节点，把每个兄弟节点的子节点遍历完，直到最后一个子节点，然后返回父节点。这样不断遍历，直到返回根节点。

下面是在React源码中Fiber的数据对象。其实说到底，Fiber就是一个对象。他相对于之前React createElement生成的element对象，多了一层数据结构来支撑上述的单链表遍历算法。

Fiber数据结构

下面是React源码中的Fiber对象的属性，具体可以直接看注释。

相关参考视频讲解：进入学习

fiber带来的效果提升

1. 可以通过看下重构前后的对比Demo，体会一下带来的体验提升
2. 为后续React Concurrent模式做了基础

Fiber流转过程

画了一个简单的流程图说明Fiber的流转流程。

react-fiber.png

图示说明：

react在performUnitOfWork和completeUnitOfWork两个方法中，处理上述Fiber遍历算法的逻辑，在beginwork和completeWork中完成处理组件的逻辑。

在beginwork中会处理state的更新，此阶段相应生命周期的调用，reconcile的过程（给Fiber节点打上新增，删除，移动等标记的过程。在completeWork阶段，会把所有flags的标记，冒泡到父节点。以便于在commit阶段更新。

我记得Dan Abramov对effect list有过一个形象的比喻，可以写一下（大致意思是这样）

你可以把react fiber看做一棵圣诞树，effect list就是这颗圣诞树上悬挂的装饰灯

React源码 ---太长不看系列

下面是React中关于Fiber的一些核心源码---已删除了很多跟此次文章无关的代码，大家可以自行选择是否服用。

包含代码注释，及代码在React仓库中的所在位置。大家可以直接看代码注释，不作具体解读了。

performUnitOfWork

beginWork

completeUnitOfWork