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【React源码解析】深入理解react时间切片和fiber架构

article 2024/11/15 2:17:28

时间切片

假如React一个更新需要耗时200ms，我们可以将其拆分为40个5ms的更新（后续会讲到如何拆分），然后每一帧里只花5ms来执行更新。那么，每一帧里不就剩余16.7 - 5 = 11.7ms的时间可以进行用户事件，渲染等其他的js操作吗？如下所示：

那么这里就有两个问题：

问题1：如何控制每一帧只执行5ms的更新？
问题2：如何控制40个更新分配到每一帧里？

对于问题1比较容易，我们可以在更新开始时记录startTime，然后每执行一小段时间判断是否超过5ms。如果超过了5ms就不再执行，等下一帧再继续执行。

对于问题2，我们可以通过宏任务实现。比如5ms的更新结束了，那么我们可以为下一个5ms更新开启一个宏任务。浏览器则会将这个宏任务分配到当前帧或者是下一帧执行。

注意：
浏览器这一行为是内置的，比如设置 10000 个 setTimeout(fn, 0)，并不会阻塞线程，而是浏览器会将这 10000 个回调合理分配到每一帧当中去执行。
比如：10000个个 setTimeout(fn, 0)在执行时，第一帧里可能执行了300个 setTimeout 回调，第二帧里可能执行了400个 setTimeout 回调，第 n 帧里可能执行了 200 个回调。浏览器为了尽量保证不掉帧，会合理将这些宏任务分配到帧当中去。

解决了上面两个问题，那么这个时候我们就有下面这种思路了：

更新开始，记录开始时间 startTime。
js 代码执行时，记录距离开始时间startTime是否超过了 5ms。
如果超过了 5ms，那么这个时候就不应该再以同步的形式来执行代码了，否则依然会阻塞后续的代码执行。
所以这个时候我们需要把后续的更新改为一个宏任务，这样浏览器就会分配给他执行的时机。如果有用户事件进来，那么会执行用户事件，等用户事件执行完成后，再继续执行宏任务中的更新。

如上图所示，由于更新拆分成了一个个小的宏任务，从而使得click事件的回调有机会执行。

现在我们已经解决了更新阻塞的问题，接下来就需要解决如何将一个完整的更新拆分为多个更新，并且让它可以暂停等到click事件完成后再回来更新。

Fiber 架构

React传统的Reconciler是通过类似于虚拟DOM的方式来进行对比和标记更新。而虚拟DOM的结构不能很好满足将更新拆分的需求。因为它一旦暂停对比过程，下次更新时，很难找到上一个节点和下一个节点的信息，虽然有办法能找到，但是相对而言比较麻烦。所以，React团队引入了Fiber来解决这一问题。

每一个DOM节点对应一个Fiber对象，DOM树对应的Fiber结构如下：

(图片来自于这里)
Fiber通过链表的形式来记录节点之间的关系，它与传统的虚拟DOM最大的区别是多加了几个属性：

return表示父节点fiber。
child表示子节点的第一个fiber。
sibling表示下一个兄弟节点的fiber。

通过这种链表的形式，可以很轻松的找到每一个节点的下一个节点或上一个节点。那么这个特性有什么作用呢？

结合上面提到的时间切片的思路，我们需要判断更新是否超过了5ms，我们以上面这棵Fiber树梳理一下更新的思路。从App Fiber开始：

浏览器第一帧：
- 记录更新开始时间startTime。
- 首先计算App节点，计算完成时，发现更新未超过5ms，继续更新下一个节点。
- 计算div节点，计算完成时，发现更新超过了5ms，那么不会进行更新，而是开启一个宏任务。
浏览器第二帧：
- 上一帧最后更新的是div节点，找到下一个节点i am，计算该节点，发现更新未超过5ms，继续更新下一个节点。
- 计算span节点，发现更新超过了5ms，那么不会进行更新，而是开启一个宏任务。
浏览器第三帧：
- 上一帧最后更新的是span节点，找到下一个节点KaSong，计算该节点，更新完成。

注：

实际的更新过程是 beginWork / completeWork 递与归的阶段，与这里有出入，这里仅做演示介绍。
这里的更新过程有可能不是第二帧和第三帧，而是在一帧里执行完成，具体需要看浏览器如何去分配宏任务。
更新过程分为 reconciler 和 commit 阶段，这里只会将 reconciler 阶段拆分。而 commit 阶段是映射为真实 DOM，无法拆分。

对应浏览器中的执行过程如下：

在这个过程中，每个节点计算完成后都会去校验更新时间是否超过了5ms，然后找到下一个节点继续计算，而双向链表恰恰是切合这种需求。