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从0到一实现React Fiber从零到一实现React Fiber

article 2025/2/27 23:51:22

为什么引入fiber

JavaScript引擎和页面渲染引擎两个线程是互斥的，当其中一个线程执行时，另一个线程只能挂起等待如果 JavaScript线程长时间地占用了主线程，那么渲染层面的更新就不得不长时间地等待，界面长时间不更新，会导致页面响应度变差，用户可能会感觉到卡顿而这也正是React 15 的 Stack Reconciler 所面临的问题，当React在渲染组件时，从开始到渲染完成整个过程是一气呵成的，无法中断如果组件较大，那么js线程会一直执行，然后等到整棵VDOM树计算完成后，才会交给渲染的线程这就会导致一些用户交互、动画等任务无法立即得到处理，导致卡顿的情况，

JavaScript执行Javascript引擎和页面渲染在同一个线程中，GUI渲染和Javascript执行两者之间是互斥的工如果某个任务执行时间过长，浏览器就会推迟渲染。这就引入了Fiber

React Fiber是React 16引入的一种新的协调引擎，它的目标是使React能够更好地处理大型应用和动态更新。Fiber的主要目标是实现以下几个方面的改进：

增量渲染：将渲染工作分成多个小任务，避免长时间占用主线程，从而提高应用的响应性。

可中断和恢复：在渲染过程中，可以中断当前的渲染任务，并在稍后恢复，这样可以更好地利用浏览器的主线程。

优先级调度：根据任务的优先级来调度渲染工作，确保高优先级的任务（如用户交互）能够优先执行。

并发模式：支持并发模式，使得React可以同时处理多个更新任务，提高渲染效率。

Fiber执行阶段

每次渲染有两个阶段:Reconciliation(协调render阶段)和Commit(提交阶段) - 协调的阶段:可以认为是Diff阶段，这个阶段可以被终止，这个阶段会找出所有节点变更，例如节点新增、删除、属性变更等等，这些变更React称之为副作用。 - 提交阶段:将上一阶段计算出来的需要处理的副作用(effects)一次性执行了。这个阶段必须同步执行，不能被打断。

Fiber的核心概念

Fiber是React中用于表示组件树的数据结构，每个Fiber节点对应一个React组件实例或DOM节点。Fiber节点包含以下关键属性：

type ：组件的类型（类组件或函数组件）。

key ：组件的唯一标识。

props ：组件的属性。

stateNode ：组件对应的DOM节点或组件实例。

return ：父Fiber节点。

child ：第一个子Fiber节点。

sibling ：下一个兄弟Fiber节点。

alternate ：当前Fiber节点的旧版本（用于并发模式）。

Fiber树在执行时采用的是链表结构，存放指针如上几个，具备了可以随机存取的特性，而且时间复杂度很低，当中断或者优先调度某个Fiber的时候都能很快的找到他的父节点和子节点和兄弟节点，完整渲染的时候是按照树的深度优先遍历的。

手写简单的Render函数

下面是一个简化的React Fiber渲染过程的实现，包括创建Fiber节点和基本的协调过程：

// 定义Fiber节点
class Fiber {
  constructor(type, key, props, returnFiber) {
    this.type = type;
    this.key = key;
    this.props = props;
    this.return = returnFiber;
    this.child = null;
    this.sibling = null;
    this.alternate = null;
    this.stateNode = null;
  }
}
// 创建Fiber树的函数
function createFiberTree(element, returnFiber) {
  const fiber = new Fiber(element.type, element.key, element.props, returnFiber);
  if (typeof element.type === 'function') {
    // 如果是函数组件，调用它并获取子元素
    const children = element.type(element.props);
    reconcileChildren(fiber, children);
  } else {
    // 如果是DOM元素，设置stateNode
    fiber.stateNode = createDom(fiber);
  }
  return fiber;
}
// 创建DOM节点的函数
function createDom(fiber) {
  const dom =
    fiber.type === 'TEXT_ELEMENT'
      ? document.createTextNode('')
      : document.createElement(fiber.type);
  updateDom(dom, {}, fiber.props);
  return dom;
}
// 更新DOM的函数
const isEvent = key => key.startsWith('on');
const isProperty = key =>
  key !== 'children' && !isEvent(key) && key !==  'key';
function updateDom(dom, prevProps, nextProps) {
  // 移除旧的属性
  Object.keys(prevProps)
    .filter(isProperty)
    .filter(name => !(name in nextProps))
    .forEach(name => {
      dom[name] = '';
    });
  // 设置新的属性
  Object.keys(nextProps)
    .filter(isProperty)
    .forEach(name => {
      dom[name] = nextProps[name];
    });
  // 移除旧的事件监听器
  Object.keys(prevProps)
    .filter(isEvent)
    .forEach(name => {
      const eventType = name
        .toLowerCase()
        .substring(2);
      dom.removeEventListener(eventType, prevProps[name]);
    });
  // 添加新的事件监听器
  Object.keys(nextProps)
    .filter(isEvent)
    .forEach(name => {
      const eventType = name
        .toLowerCase()
        .substring(2);
      dom.addEventListener(eventType, nextProps[name]);
    });
}
// 协调子元素的函数
function reconcileChildren(wipFiber, elements) {
  let index = 0;
  let oldFiber = wipFiber.alternate && wipFiber.alternate.child;
  let prevSibling = null;
  while (index < elements.length || oldFiber != null) {
    const element = elements[index];
    let newFiber = null;
    const sameType = oldFiber && element && element.type === oldFiber.type;
    if (sameType) {
      newFiber = {
        type: oldFiber.type,
        key: oldFiber.key,
        props: element.props,
        return: wipFiber,
        stateNode: oldFiber.stateNode,
        alternate: oldFiber,
      };
      newFiber.child = oldFiber.child;
      newFiber.sibling = oldFiber.sibling;
      oldFiber = oldFiber.sibling;
    } else if (element) {
      newFiber = createFiberTree(element, wipFiber);
    } else if (oldFiber) {
      oldFiber.return.child = null;
    }
    if (oldFiber === null) {
      if (newFiber != null) {
        if (prevSibling == null) {
          wipFiber.child = newFiber;
        } else {
          prevSibling.sibling = newFiber;
        }
      }
    } else if (newFiber == null) {
      if (prevSibling == null) {
        wipFiber.child = null;
      } else {
        prevSibling.sibling = null;
      }
    }
    prevSibling = newFiber;
    index++;
  }
}
// 简单的render函数
function render(element, container) {
  const rootFiber = createFiberTree(element, null );
  const dom = rootFiber.stateNode;
  container.appendChild(dom);
}
// 示例使用
const element = {
  type: 'div',
  props: {
    children: 'Hello, Fiber!',
  },
};
render(element, document.getElementById('root'));