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React render核心階段深入探究穿插scheduler與reconciler

 更新時(shí)間:2022年11月04日 16:44:43   作者:goClient1992  
這篇文章主要介紹了React render核心階段穿插scheduler與reconciler,文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友們下面隨著小編來(lái)一起學(xué)習(xí)吧

本章將講解 react 的核心階段之一 —— render階段,我們將探究以下部分內(nèi)容的源碼:

  • 更新任務(wù)的觸發(fā)
  • 更新任務(wù)的創(chuàng)建
  • reconciler 過(guò)程同步和異步遍歷及執(zhí)行任務(wù)
  • scheduler 是如何實(shí)現(xiàn)幀空閑時(shí)間調(diào)度任務(wù)以及中斷任務(wù)的

觸發(fā)更新

觸發(fā)更新的方式主要有以下幾種:ReactDOM.render、setState、forUpdate 以及 hooks 中的 useState 等,關(guān)于 hooks 的我們后面再詳細(xì)講解,這里先關(guān)注前三種情況。

ReactDOM.render

ReactDOM.render 作為 react 應(yīng)用程序的入口函數(shù),在頁(yè)面首次渲染時(shí)便會(huì)觸發(fā),頁(yè)面 dom 的首次創(chuàng)建,也屬于觸發(fā) react 更新的一種情況。

首先調(diào)用 legacyRenderSubtreeIntoContainer 函數(shù),校驗(yàn)根節(jié)點(diǎn) root 是否存在,若不存在,調(diào)用 legacyCreateRootFromDOMContainer 創(chuàng)建根節(jié)點(diǎn) root、rootFiber 和 fiberRoot 并綁定它們之間的引用關(guān)系,然后調(diào)用 updateContainer 去非批量執(zhí)行后面的更新流程;若存在,直接調(diào)用 updateContainer 去批量執(zhí)行后面的更新流程:

// packages/react-dom/src/client/ReactDOMLegacy.js
function legacyRenderSubtreeIntoContainer(
  parentComponent: ?React$Component<any, any>,  children: ReactNodeList,  container: Container,  forceHydrate: boolean,  callback: ?Function,
) {
  // ...
  let root: RootType = (container._reactRootContainer: any);
  let fiberRoot;
  if (!root) {
    // 首次渲染時(shí)根節(jié)點(diǎn)不存在
    // 通過(guò) legacyCreateRootFromDOMContainer 創(chuàng)建根節(jié)點(diǎn)、fiberRoot 和 rootFiber
    root = container._reactRootContainer = legacyCreateRootFromDOMContainer(
      container,
      forceHydrate,
    );
    fiberRoot = root._internalRoot;
    if (typeof callback === 'function') {
      const originalCallback = callback;
      callback = function() {
        const instance = getPublicRootInstance(fiberRoot);
        originalCallback.call(instance);
      };
    }
    // 非批量執(zhí)行更新流程
    unbatchedUpdates(() => {
      updateContainer(children, fiberRoot, parentComponent, callback);
    });
  } else {
    fiberRoot = root._internalRoot;
    if (typeof callback === 'function') {
      const originalCallback = callback;
      callback = function() {
        const instance = getPublicRootInstance(fiberRoot);
        originalCallback.call(instance);
      };
    }
    // 批量執(zhí)行更新流程
    updateContainer(children, fiberRoot, parentComponent, callback);
  }
  return getPublicRootInstance(fiberRoot);
}

updateContainer 函數(shù)中,主要做了以下幾件事情:

  • requestEventTime:獲取更新觸發(fā)的時(shí)間
  • requestUpdateLane:獲取當(dāng)前任務(wù)優(yōu)先級(jí)
  • createUpdate:創(chuàng)建更新
  • enqueueUpdate:將任務(wù)推進(jìn)更新隊(duì)列
  • scheduleUpdateOnFiber:調(diào)度更新

關(guān)于這幾個(gè)函數(shù)稍后會(huì)詳細(xì)講到

// packages/react-dom/src/client/ReactDOMLegacy.js
export function updateContainer(
  element: ReactNodeList,  container: OpaqueRoot,  parentComponent: ?React$Component<any, any>,  callback: ?Function,
): Lane {
  // ...
  const current = container.current;
  const eventTime = requestEventTime(); // 獲取更新觸發(fā)的時(shí)間
  // ...
  const lane = requestUpdateLane(current); // 獲取任務(wù)優(yōu)先級(jí)
  if (enableSchedulingProfiler) {
    markRenderScheduled(lane);
  }
  const context = getContextForSubtree(parentComponent);
  if (container.context === null) {
    container.context = context;
  } else {
    container.pendingContext = context;
  }
  // ...
  const update = createUpdate(eventTime, lane); // 創(chuàng)建更新任務(wù)
  update.payload = {element};
  callback = callback === undefined ? null : callback;
  if (callback !== null) {
    // ...
    update.callback = callback;
  }
  enqueueUpdate(current, update); // 將任務(wù)推入更新隊(duì)列
  scheduleUpdateOnFiber(current, lane, eventTime); // schedule 進(jìn)行調(diào)度
  return lane;
}

setState

setState 時(shí)類組件中我們最常用的修改狀態(tài)的方法,狀態(tài)修改會(huì)觸發(fā)更新流程。

class 組件在原型鏈上定義了 setState 方法,其調(diào)用了觸發(fā)器 updater 上的 enqueueSetState 方法:

// packages/react/src/ReactBaseClasses.js
Component.prototype.setState = function(partialState, callback) {
  invariant(
    typeof partialState === 'object' ||
      typeof partialState === 'function' ||
      partialState == null,
    'setState(...): takes an object of state variables to update or a ' +
      'function which returns an object of state variables.',
  );
  this.updater.enqueueSetState(this, partialState, callback, 'setState');
};

然后我們?cè)賮?lái)看以下 updater 上定義的 enqueueSetState 方法,一看到這我們就了然了,和 updateContainer 方法中做的事情幾乎一模一樣,都是觸發(fā)后續(xù)的更新調(diào)度。

// packages/react-reconciler/src/ReactFiberClassComponent.old.js
const classComponentUpdater = {
  isMounted,
  enqueueSetState(inst, payload, callback) {
    const fiber = getInstance(inst);
    const eventTime = requestEventTime(); // 獲取更新觸發(fā)的時(shí)間
    const lane = requestUpdateLane(fiber); // 獲取任務(wù)優(yōu)先級(jí)
    const update = createUpdate(eventTime, lane); // 創(chuàng)建更新任務(wù)
    update.payload = payload;
    if (callback !== undefined && callback !== null) {
      if (__DEV__) {
        warnOnInvalidCallback(callback, 'setState');
      }
      update.callback = callback;
    }
    enqueueUpdate(fiber, update); // 將任務(wù)推入更新隊(duì)列
    scheduleUpdateOnFiber(fiber, lane, eventTime); // schedule 進(jìn)行調(diào)度
    // ...
    if (enableSchedulingProfiler) {
      markStateUpdateScheduled(fiber, lane);
    }
  },
  // ...
};

forceUpdate

forceUpdate 的流程與 setState 幾乎一模一樣:

同樣其調(diào)用了觸發(fā)器 updater 上的 enqueueForceUpdate 方法,enqueueForceUpdate 方法也同樣是觸發(fā)了一系列的更新流程:相關(guān)參考視頻講解:傳送門

reconciler/src/ReactFiberClassComponent.old.js
const classComponentUpdater = {
  isMounted,
  // ...
  enqueueForceUpdate(inst, callback) {
    const fiber = getInstance(inst);
    const eventTime = requestEventTime(); // 獲取更新觸發(fā)的時(shí)間
    const lane = requestUpdateLane(fiber); // 獲取任務(wù)優(yōu)先級(jí)
    const update = createUpdate(eventTime, lane); // 創(chuàng)建更新
    update.tag = ForceUpdate;
    if (callback !== undefined && callback !== null) {
      if (__DEV__) {
        warnOnInvalidCallback(callback, 'forceUpdate');
      }
      update.callback = callback;
    }
    enqueueUpdate(fiber, update); // 將任務(wù)推進(jìn)更新隊(duì)列
    scheduleUpdateOnFiber(fiber, lane, eventTime); // 觸發(fā)更新調(diào)度
    // ...
    if (enableSchedulingProfiler) {
      markForceUpdateScheduled(fiber, lane);
    }
  },
};

創(chuàng)建更新任務(wù)

可以發(fā)現(xiàn),上述的三種觸發(fā)更新的動(dòng)作,最后殊途同歸,都會(huì)走上述流程圖中從 requestEventTimescheduleUpdateOnFiber 這一流程,去創(chuàng)建更新任務(wù),先我們?cè)敿?xì)看下更新任務(wù)是如何創(chuàng)建的。

獲取更新觸發(fā)時(shí)間

前面的文章中我們講到過(guò),react 執(zhí)行更新過(guò)程中,會(huì)將更新任務(wù)拆解,每一幀優(yōu)先執(zhí)行高優(yōu)先級(jí)的任務(wù),從而保證用戶體驗(yàn)的流暢。那么即使對(duì)于同樣優(yōu)先級(jí)的任務(wù),在任務(wù)多的情況下該優(yōu)先執(zhí)行哪一些呢?

react 通過(guò) requestEventTime 方法去創(chuàng)建一個(gè) currentEventTime,用于標(biāo)識(shí)更新任務(wù)觸發(fā)的時(shí)間,對(duì)于相同時(shí)間的任務(wù),會(huì)批量去執(zhí)行。同樣優(yōu)先級(jí)的任務(wù),currentEventTime 值越小,就會(huì)越早執(zhí)行。

我們看一下 requestEventTime 方法的實(shí)現(xiàn):

// packages/react-reconciler/src/ReactFiberWorkLoop.old.js
export function requestEventTime() {
  if ((executionContext & (RenderContext | CommitContext)) !== NoContext) {
    // 在 react 執(zhí)行過(guò)程中,直接返回當(dāng)前時(shí)間
    return now();
  }
  // 如果不在 react 執(zhí)行過(guò)程中
  if (currentEventTime !== NoTimestamp) {
    // 正在執(zhí)行瀏覽器事件,返回上次的 currentEventTime
    return currentEventTime;
  }
  // react 中斷后首次更新,計(jì)算新的 currentEventTime
  currentEventTime = now();
  return currentEventTime;
}

在這個(gè)方法中,(executionContext & (RenderContext | CommitContext) 做了二進(jìn)制運(yùn)算,RenderContext 代表著 react 正在計(jì)算更新,CommitContext 代表著 react 正在提交更新。所以這句話是判斷當(dāng)前 react 是否處在計(jì)算或者提交更新的階段,如果是則直接返回 now()。

// packages/react-reconciler/src/ReactFiberWorkLoop.old.js
export const NoContext = /*             */ 0b0000000;
const BatchedContext = /*               */ 0b0000001;
const EventContext = /*                 */ 0b0000010;
const DiscreteEventContext = /*         */ 0b0000100;
const LegacyUnbatchedContext = /*       */ 0b0001000;
const RenderContext = /*                */ 0b0010000;
const CommitContext = /*                */ 0b0100000;
export const RetryAfterError = /*       */ 0b1000000;
let executionContext: ExecutionContext = NoContext;

再來(lái)看一下 now 的代碼,這里的意思時(shí),當(dāng)前后的更新任務(wù)時(shí)間差小于 10ms 時(shí),直接采用上次的 Scheduler_now,這樣可以抹平 10ms 內(nèi)更新任務(wù)的時(shí)間差, 有利于批量更新:

// packages/react-reconciler/src/SchedulerWithReactIntegration.old.js
export const now =
  initialTimeMs < 10000 ? Scheduler_now : () => Scheduler_now() - initialTimeMs;

綜上所述,requestEvent 做的事情如下:

  • 在 react 的 render 和 commit 階段我們直接獲取更新任務(wù)的觸發(fā)時(shí)間,并抹平相差 10ms 以內(nèi)的更新任務(wù)以便于批量執(zhí)行。
  • 當(dāng) currentEventTime 不等于 NoTimestamp 時(shí),則判斷其正在執(zhí)行瀏覽器事件,react 想要同樣優(yōu)先級(jí)的更新任務(wù)保持相同的時(shí)間,所以直接返回上次的 currentEventTime
  • 如果是 react 上次中斷之后的首次更新,那么給 currentEventTime 賦一個(gè)新的值

劃分更新任務(wù)優(yōu)先級(jí)

說(shuō)完了相同優(yōu)先級(jí)任務(wù)的觸發(fā)時(shí)間,那么任務(wù)的優(yōu)先級(jí)又是如何劃分的呢?這里就要提到 requestUpdateLane,我們來(lái)看一下其源碼:

// packages/react-reconciler/src/ReactFiberWorkLoop.old.js
export function requestUpdateLane(fiber: Fiber): Lane {
  // ...
  // 根據(jù)記錄下的事件的優(yōu)先級(jí),獲取任務(wù)調(diào)度的優(yōu)先級(jí)
  const schedulerPriority = getCurrentPriorityLevel();
  // ...
  let lane;
  if (
    (executionContext & DiscreteEventContext) !== NoContext &&
    schedulerPriority === UserBlockingSchedulerPriority
  ) {
    // 如果是用戶阻塞級(jí)別的事件,則通過(guò)InputDiscreteLanePriority 計(jì)算更新的優(yōu)先級(jí) lane
    lane = findUpdateLane(InputDiscreteLanePriority, currentEventWipLanes);
  } else {
    // 否則依據(jù)事件的優(yōu)先級(jí)計(jì)算 schedulerLanePriority
    const schedulerLanePriority = schedulerPriorityToLanePriority(
      schedulerPriority,
    );
    if (decoupleUpdatePriorityFromScheduler) {
      const currentUpdateLanePriority = getCurrentUpdateLanePriority();
    // 根據(jù)計(jì)算得到的 schedulerLanePriority,計(jì)算更新的優(yōu)先級(jí) lane
    lane = findUpdateLane(schedulerLanePriority, currentEventWipLanes);
  }
  return lane;
}

它首先找出會(huì)通過(guò) getCurrentPriorityLevel 方法,根據(jù) Scheduler 中記錄的事件優(yōu)先級(jí),獲取任務(wù)調(diào)度的優(yōu)先級(jí) schedulerPriority。然后通過(guò) findUpdateLane 方法計(jì)算得出 lane,作為更新過(guò)程中的優(yōu)先級(jí)。

findUpdateLane 這個(gè)方法中,按照事件的類型,匹配不同級(jí)別的 lane,事件類型的優(yōu)先級(jí)劃分如下,值越高,代表優(yōu)先級(jí)越高:

// packages/react-reconciler/src/ReactFiberLane.js
export const SyncLanePriority: LanePriority = 15;
export const SyncBatchedLanePriority: LanePriority = 14;
const InputDiscreteHydrationLanePriority: LanePriority = 13;
export const InputDiscreteLanePriority: LanePriority = 12;
const InputContinuousHydrationLanePriority: LanePriority = 11;
export const InputContinuousLanePriority: LanePriority = 10;
const DefaultHydrationLanePriority: LanePriority = 9;
export const DefaultLanePriority: LanePriority = 8;
const TransitionHydrationPriority: LanePriority = 7;
export const TransitionPriority: LanePriority = 6;
const RetryLanePriority: LanePriority = 5;
const SelectiveHydrationLanePriority: LanePriority = 4;
const IdleHydrationLanePriority: LanePriority = 3;
const IdleLanePriority: LanePriority = 2;
const OffscreenLanePriority: LanePriority = 1;
export const NoLanePriority: LanePriority = 0;

創(chuàng)建更新對(duì)象

eventTime 和 lane 都創(chuàng)建好了之后,就該創(chuàng)建更新了,createUpdate 就是基于上面兩個(gè)方法所創(chuàng)建的 eventTime 和 lane,去創(chuàng)建一個(gè)更新對(duì)象:

// packages/react-reconciler/src/ReactUpdateQueue.old.js
export function createUpdate(eventTime: number, lane: Lane): Update<*> {
  const update: Update<*> = {
    eventTime, // 更新要出發(fā)的事件
    lane, // 優(yōu)先級(jí)
    tag: UpdateState, // 指定更新的類型,0更新 1替換 2強(qiáng)制更新 3捕獲性的更新
    payload: null, // 要更新的內(nèi)容,例如 setState 接收的第一個(gè)參數(shù)
    callback: null, // 更新完成后的回調(diào)
    next: null, // 指向下一個(gè)更新
  };
  return update;
}

關(guān)聯(lián) fiber 的更新隊(duì)列

創(chuàng)建好了 update 對(duì)象之后,緊接著調(diào)用 enqueueUpdate 方法把update 對(duì)象放到 關(guān)聯(lián)的 fiber 的 updateQueue 隊(duì)列之中:

// packages/react-reconciler/src/ReactUpdateQueue.old.js
export function enqueueUpdate<State>(fiber: Fiber, update: Update<State>) {
  // 獲取當(dāng)前 fiber 的更新隊(duì)列
  const updateQueue = fiber.updateQueue;
  if (updateQueue === null) {
    // 若 updateQueue 為空,表示 fiber 還未渲染,直接退出
    return;
  }
  const sharedQueue: SharedQueue<State> = (updateQueue: any).shared;
  const pending = sharedQueue.pending;
  if (pending === null) {
    // pending 為 null 時(shí)表示首次更新,創(chuàng)建循環(huán)列表
    update.next = update;
  } else {
    // 將 update 插入到循環(huán)列表中
    update.next = pending.next;
    pending.next = update;
  }
  sharedQueue.pending = update;
  // ...
}

reconciler 過(guò)程

上面的更新任務(wù)創(chuàng)建好了并且關(guān)聯(lián)到了 fiber 上,下面就該到了 react render 階段的核心之一 —— reconciler 階段。

根據(jù)任務(wù)類型執(zhí)行不同更新

reconciler 階段會(huì)協(xié)調(diào)任務(wù)去執(zhí)行,以 scheduleUpdateOnFiber 為入口函數(shù),首先會(huì)調(diào)用 checkForNestedUpdates 方法,檢查嵌套的更新數(shù)量,若嵌套數(shù)量大于 50 層時(shí),被認(rèn)為是循環(huán)更新(無(wú)限更新)。此時(shí)會(huì)拋出異常,避免了例如在類組件 render 函數(shù)中調(diào)用了 setState 這種死循環(huán)的情況。

然后通過(guò) markUpdateLaneFromFiberToRoot 方法,向上遞歸更新 fiber 的 lane,lane 的更新很簡(jiǎn)單,就是將當(dāng)前任務(wù) lane 與之前的 lane 進(jìn)行二進(jìn)制或運(yùn)算疊加。

我們看一下其源碼:

// packages/react-reconciler/src/ReactFiberWorkLoop.old.js
export function scheduleUpdateOnFiber(
  fiber: Fiber,  lane: Lane,  eventTime: number,
) {
  // 檢查是否有循環(huán)更新
  // 避免例如在類組件 render 函數(shù)中調(diào)用了 setState 這種死循環(huán)的情況
  checkForNestedUpdates();
  // ...
  // 自底向上更新 child.fiberLanes
  const root = markUpdateLaneFromFiberToRoot(fiber, lane);
  // ...
  // 標(biāo)記 root 有更新,將 update 的 lane 插入到root.pendingLanes 中
  markRootUpdated(root, lane, eventTime);
  if (lane === SyncLane) { // 同步任務(wù),采用同步渲染
    if (
      (executionContext & LegacyUnbatchedContext) !== NoContext &&
      (executionContext & (RenderContext | CommitContext)) === NoContext
    ) {
      // 如果本次是同步更新,并且當(dāng)前還未開始渲染
      // 表示當(dāng)前的 js 主線程空閑,并且沒(méi)有 react 任務(wù)在執(zhí)行
      // ...
      // 調(diào)用 performSyncWorkOnRoot 執(zhí)行同步更新任務(wù)
      performSyncWorkOnRoot(root);
    } else {
      // 如果本次時(shí)同步更新,但是有 react 任務(wù)正在執(zhí)行
      // 調(diào)用 ensureRootIsScheduled 去復(fù)用當(dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù),讓其將本次的更新一并執(zhí)行
      ensureRootIsScheduled(root, eventTime);
      schedulePendingInteractions(root, lane);
      // ...
  } else {
    // 如果本次更新是異步任務(wù)
    // ... 
    // 調(diào)用 ensureRootIsScheduled 執(zhí)行可中斷更新
    ensureRootIsScheduled(root, eventTime);
    schedulePendingInteractions(root, lane);
  }
  mostRecentlyUpdatedRoot = root;
}

然后會(huì)根據(jù)任務(wù)類型以及當(dāng)前線程所處的 react 執(zhí)行階段,去判斷進(jìn)行何種類型的更新:

執(zhí)行同步更新

當(dāng)任務(wù)的類型為同步任務(wù),并且當(dāng)前的 js 主線程空閑(沒(méi)有正在執(zhí)行的 react 任務(wù)時(shí)),會(huì)通過(guò) performSyncWorkOnRoot(root) 方法開始執(zhí)行同步任務(wù)。

performSyncWorkOnRoot 里面主要做了兩件事:

  • renderRootSync 從根節(jié)點(diǎn)開始進(jìn)行同步渲染任務(wù)
  • commitRoot 執(zhí)行 commit 流程
// packages/react-reconciler/src/ReactFiberWorkLoop.old.js
function performSyncWorkOnRoot(root) {
  // ...
  exitStatus = renderRootSync(root, lanes);
  // ...
  commitRoot(root);
  // ...
}

當(dāng)任務(wù)類型為同步類型,但是 js 主線程非空閑時(shí)。會(huì)執(zhí)行 ensureRootIsScheduled 方法:

// packages/react-reconciler/src/ReactFiberWorkLoop.old.js
function ensureRootIsScheduled(root: FiberRoot, currentTime: number) {
  // ...
  // 如果有正在執(zhí)行的任務(wù),
  if (existingCallbackNode !== null) {
    const existingCallbackPriority = root.callbackPriority;
    if (existingCallbackPriority === newCallbackPriority) {
      // 任務(wù)優(yōu)先級(jí)沒(méi)改變,說(shuō)明可以復(fù)用之前的任務(wù)一起執(zhí)行
      return;
    }
    // 任務(wù)優(yōu)先級(jí)改變了,說(shuō)明不能復(fù)用。
    // 取消正在執(zhí)行的任務(wù),重新去調(diào)度
    cancelCallback(existingCallbackNode);
  }
  // 進(jìn)行一個(gè)新的調(diào)度
  let newCallbackNode;
  if (newCallbackPriority === SyncLanePriority) {
    // 如果是同步任務(wù)優(yōu)先級(jí),執(zhí)行 performSyncWorkOnRoot
    newCallbackNode = scheduleSyncCallback(
      performSyncWorkOnRoot.bind(null, root),
    );
  } else if (newCallbackPriority === SyncBatchedLanePriority) {
    // 如果是批量同步任務(wù)優(yōu)先級(jí),執(zhí)行 performSyncWorkOnRoot
    newCallbackNode = scheduleCallback(
      ImmediateSchedulerPriority,
      performSyncWorkOnRoot.bind(null, root),
    );
  } else {
    // ...
    // 如果不是批量同步任務(wù)優(yōu)先級(jí),執(zhí)行 performConcurrentWorkOnRoot
    newCallbackNode = scheduleCallback(
      schedulerPriorityLevel,
      performConcurrentWorkOnRoot.bind(null, root),
    );
  }
  // ...
}

ensureRootIsScheduled 方法中,會(huì)先看加入了新的任務(wù)后根節(jié)點(diǎn)任務(wù)優(yōu)先級(jí)是否有變更,如果無(wú)變更,說(shuō)明新的任務(wù)會(huì)被當(dāng)前的 schedule 一同執(zhí)行;如果有變更,則創(chuàng)建新的 schedule,然后也是調(diào)用performSyncWorkOnRoot(root) 方法開始執(zhí)行同步任務(wù)。

執(zhí)行可中斷更新

當(dāng)任務(wù)的類型不是同步類型時(shí),react 也會(huì)執(zhí)行 ensureRootIsScheduled 方法,因?yàn)槭钱惒饺蝿?wù),最終會(huì)執(zhí)行 performConcurrentWorkOnRoot 方法,去進(jìn)行可中斷的更新,下面會(huì)詳細(xì)講到。

workLoop

同步

以同步更新為例,performSyncWorkOnRoot 會(huì)經(jīng)過(guò)以下流程,performSyncWorkOnRoot ——> renderRootSync ——> workLoopSync。

workLoopSync 中,只要 workInProgress(workInProgress fiber 樹中新創(chuàng)建的 fiber 節(jié)點(diǎn)) 不為 null,就會(huì)一直循環(huán),執(zhí)行 performUnitOfWork 函數(shù)。

// packages/react-reconciler/src/ReactFiberWorkLoop.old.js
function workLoopSync() {
  while (workInProgress !== null) {
    performUnitOfWork(workInProgress);
  }
}

可中斷

可中斷模式下,performConcurrentWorkOnRoot 會(huì)執(zhí)行以下過(guò)程:performConcurrentWorkOnRoot ——> renderRootConcurrent ——> workLoopConcurrent。

相比于 workLoopSync, workLoopConcurrent 在每一次對(duì) workInProgress 執(zhí)行 performUnitOfWork 前,會(huì)先判斷以下 shouldYield() 的值。若為 false 則繼續(xù)執(zhí)行,若為 true 則中斷執(zhí)行。

// packages/react-reconciler/src/ReactFiberWorkLoop.old.js
function workLoopConcurrent() {
  while (workInProgress !== null && !shouldYield()) {
    performUnitOfWork(workInProgress);
  }
}

performUnitOfWork

最終無(wú)論是同步執(zhí)行任務(wù),還是可中斷地執(zhí)行任務(wù),都會(huì)進(jìn)入 performUnitOfWork 函數(shù)中。

performUnitOfWork 中會(huì)以 fiber 作為單元,進(jìn)行協(xié)調(diào)過(guò)程。每次 beginWork 執(zhí)行后都會(huì)更新 workIngProgress,從而響應(yīng)了上面 workLoop 的循環(huán)。

直至 fiber 樹便利完成后,workInProgress 此時(shí)置為 null,執(zhí)行 completeUnitOfWork 函數(shù)。

// packages/react-reconciler/src/ReactFiberWorkLoop.old.js
function performUnitOfWork(unitOfWork: Fiber): void {
  // ...
  const current = unitOfWork.alternate;
  // ...
  let next;
  if (enableProfilerTimer && (unitOfWork.mode & ProfileMode) !== NoMode) {
    // ...
    next = beginWork(current, unitOfWork, subtreeRenderLanes);
  } else {
    next = beginWork(current, unitOfWork, subtreeRenderLanes);
  }
  // ...
  if (next === null) {
    completeUnitOfWork(unitOfWork);
  } else {
    workInProgress = next;
  }
  ReactCurrentOwner.current = null;
}

beginWork

beginWork 是根據(jù)當(dāng)前執(zhí)行環(huán)境,封裝調(diào)用了 originalBeginWork 函數(shù):

// packages/react-reconciler/src/ReactFiberWorkLoop.old.js
let beginWork;
if (__DEV__ && replayFailedUnitOfWorkWithInvokeGuardedCallback) {
  beginWork = (current, unitOfWork, lanes) => {
    // ...
    try {
      return originalBeginWork(current, unitOfWork, lanes);
    } catch (originalError) {
      // ...
    }
  };
} else {
  beginWork = originalBeginWork;
}

originalBeginWork 中,會(huì)根據(jù) workInProgress 的 tag 屬性,執(zhí)行不同類型的 react 元素的更新函數(shù)。但是他們都大同小異,不論是 tag 是何種類型,更新函數(shù)最終都會(huì)去調(diào)用 reconcileChildren 函數(shù)。

// packages/react-reconciler/src/ReactFiberBeginWork.old.js
function beginWork(
  current: Fiber | null,  workInProgress: Fiber,  renderLanes: Lanes,
): Fiber | null {
  const updateLanes = workInProgress.lanes;
  workInProgress.lanes = NoLanes;
  // 針對(duì) workInProgress 的tag,執(zhí)行相應(yīng)的更新
  switch (workInProgress.tag) {
    // ...
    case HostRoot:
      return updateHostRoot(current, workInProgress, renderLanes);
    case HostComponent:
      return updateHostComponent(current, workInProgress, renderLanes);
    // ...
  }
  // ...
}

updateHostRoot 為例,根據(jù)根 fiber 是否存在,去執(zhí)行 mountChildFibers 或者 reconcileChildren:

// packages/react-reconciler/src/ReactFiberBeginWork.old.js
function updateHostRoot(current, workInProgress, renderLanes) {
  // ...
  const root: FiberRoot = workInProgress.stateNode;
  if (root.hydrate && enterHydrationState(workInProgress)) {
    // 若根 fiber 不存在,說(shuō)明是首次渲染,調(diào)用 mountChildFibers
    // ...
    const child = mountChildFibers(
      workInProgress,
      null,
      nextChildren,
      renderLanes,
    );
    workInProgress.child = child;
  } else {
    // 若根 fiber 存在,調(diào)用 reconcileChildren
    reconcileChildren(current, workInProgress, nextChildren, renderLanes);
    resetHydrationState();
  }
  return workInProgress.child;
}

reconcileChildren 做的事情就是 react 的另一核心之一 —— diff 過(guò)程,在下一篇文章中會(huì)詳細(xì)講。

completeUnitOfWork

當(dāng) workInProgress 為 null 時(shí),也就是當(dāng)前任務(wù)的 fiber 樹遍歷完之后,就進(jìn)入到了 completeUnitOfWork 函數(shù)。

經(jīng)過(guò)了 beginWork 操作,workInProgress 節(jié)點(diǎn)已經(jīng)被打上了flags 副作用標(biāo)簽。completeUnitOfWork 方法中主要是逐層收集 effects

鏈,最終收集到 root 上,供接下來(lái)的commit階段使用。

completeUnitOfWork 結(jié)束后,render 階段便結(jié)束了,后面就到了 commit 階段。

// packages/react-reconciler/src/ReactFiberWorkLoop.old.js
function completeUnitOfWork(unitOfWork: Fiber): void {
  let completedWork = unitOfWork;
  do {
    // ... 
    // 對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行completeWork,生成DOM,更新props,綁定事件
    next = completeWork(current, completedWork, subtreeRenderLanes);
    if (
      returnFiber !== null &&
      (returnFiber.flags & Incomplete) === NoFlags
    ) {
      // 將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的 effectList 并入到父節(jié)點(diǎn)的 effectList
      if (returnFiber.firstEffect === null) {
        returnFiber.firstEffect = completedWork.firstEffect;
      }
      if (completedWork.lastEffect !== null) {
        if (returnFiber.lastEffect !== null) {
          returnFiber.lastEffect.nextEffect = completedWork.firstEffect;
        }
        returnFiber.lastEffect = completedWork.lastEffect;
      }
      // 將自身添加到 effectList 鏈,添加時(shí)跳過(guò) NoWork 和 PerformedWork的 flags,因?yàn)檎嬲?commit 時(shí)用不到
      const flags = completedWork.flags;
      if (flags > PerformedWork) {
        if (returnFiber.lastEffect !== null) {
          returnFiber.lastEffect.nextEffect = completedWork;
        } else {
          returnFiber.firstEffect = completedWork;
        }
        returnFiber.lastEffect = completedWork;
      }
    }
  } while (completedWork !== null);
  // ...
}

實(shí)現(xiàn)幀空閑調(diào)度任務(wù)

剛剛上面說(shuō)到了在執(zhí)行可中斷的更新時(shí),瀏覽器會(huì)在每一幀空閑時(shí)刻去執(zhí)行 react 更新任務(wù),那么空閑時(shí)刻去執(zhí)行是如何實(shí)現(xiàn)的呢?我們很容易聯(lián)想到一個(gè) api —— requestIdleCallback。但由于 requestIdleCallback 的兼容性問(wèn)題以及 react 對(duì)應(yīng)部分高優(yōu)先級(jí)任務(wù)可能犧牲部分幀的需要,react 通過(guò)自己實(shí)現(xiàn)了類似的功能代替了 requestIdleCallback。

我們上面講到執(zhí)行可中斷更新時(shí),performConcurrentWorkOnRoot 函數(shù)時(shí)通過(guò) scheduleCallback 包裹起來(lái)的:

scheduleCallback(
  schedulerPriorityLevel,
  performConcurrentWorkOnRoot.bind(null, root),
);

scheduleCallback 函數(shù)是引用了 packages/scheduler/src/Scheduler.js 路徑下的 unstable_scheduleCallback 函數(shù),我們來(lái)看一下這個(gè)函數(shù),它會(huì)去按計(jì)劃插入調(diào)度任務(wù):

// packages/scheduler/src/Scheduler.js
function unstable_scheduleCallback(priorityLevel, callback, options) {
  // ...
  if (startTime > currentTime) {
    // 當(dāng)前任務(wù)已超時(shí),插入超時(shí)隊(duì)列
    // ...
  } else {
    // 任務(wù)未超時(shí),插入調(diào)度任務(wù)隊(duì)列
    newTask.sortIndex = expirationTime;
    push(taskQueue, newTask);
    // 符合更新調(diào)度執(zhí)行的標(biāo)志
    if (!isHostCallbackScheduled && !isPerformingWork) {
      isHostCallbackScheduled = true;
      // requestHostCallback 調(diào)度任務(wù)
      requestHostCallback(flushWork);
    }
  }
  return newTask;
}

將任務(wù)插入了調(diào)度隊(duì)列之后,會(huì)通過(guò) requestHostCallback 函數(shù)去調(diào)度任務(wù)。

react 通過(guò) new MessageChannel() 創(chuàng)建了消息通道,當(dāng)發(fā)現(xiàn) js 線程空閑時(shí),通過(guò) postMessage 通知 scheduler 開始調(diào)度。然后 react 接收到調(diào)度開始的通知時(shí),就通過(guò) performWorkUntilDeadline 函數(shù)去更新當(dāng)前幀的結(jié)束時(shí)間,以及執(zhí)行任務(wù)。從而實(shí)現(xiàn)了幀空閑時(shí)間的任務(wù)調(diào)度。

// packages/scheduler/src/forks/SchedulerHostConfig.default.js
// 獲取當(dāng)前設(shè)備每幀的時(shí)長(zhǎng)
forceFrameRate = function(fps) {
  // ...
  if (fps > 0) {
    yieldInterval = Math.floor(1000 / fps);
  } else {
    yieldInterval = 5;
  }
};
// 幀結(jié)束前執(zhí)行任務(wù)
const performWorkUntilDeadline = () => {
  if (scheduledHostCallback !== null) {
    const currentTime = getCurrentTime();
    // 更新當(dāng)前幀的結(jié)束時(shí)間
    deadline = currentTime + yieldInterval;
    const hasTimeRemaining = true;
    try {
      const hasMoreWork = scheduledHostCallback(
        hasTimeRemaining,
        currentTime,
      );
      // 如果還有調(diào)度任務(wù)就執(zhí)行
      if (!hasMoreWork) {
        isMessageLoopRunning = false;
        scheduledHostCallback = null;
      } else {
        // 沒(méi)有調(diào)度任務(wù)就通過(guò) postMessage 通知結(jié)束
        port.postMessage(null);
      }
    } catch (error) {
      // ..
      throw error;
    }
  } else {
    isMessageLoopRunning = false;
  }
  needsPaint = false;
};
// 通過(guò) MessageChannel 創(chuàng)建消息通道,實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度通知
const channel = new MessageChannel();
const port = channel.port2;
channel.port1.onmessage = performWorkUntilDeadline;
// 通過(guò) postMessage,通知 scheduler 已經(jīng)開始了幀調(diào)度
requestHostCallback = function(callback) {
  scheduledHostCallback = callback;
  if (!isMessageLoopRunning) {
    isMessageLoopRunning = true;
    port.postMessage(null);
  }
};

任務(wù)中斷

前面說(shuō)到可中斷模式下的 workLoop,每次遍歷執(zhí)行 performUnitOfWork 前會(huì)先判斷 shouYield 的值

// packages/react-reconciler/src/ReactFiberWorkLoop.old.js
function workLoopConcurrent() {
  while (workInProgress !== null && !shouldYield()) {
    performUnitOfWork(workInProgress);
  }
}

我們看一下 shouYield 的值是如何獲取的:

// packages\scheduler\src\SchedulerPostTask.js
export function unstable_shouldYield() {
  return getCurrentTime() >= deadline;
}

getCurrentTime 獲取的是當(dāng)前的時(shí)間戳,deadline 上面講到了是瀏覽器每一幀結(jié)束的時(shí)間戳。也就是說(shuō) concurrent 模式下,react 會(huì)將這些非同步任務(wù)放到瀏覽器每一幀空閑時(shí)間段去執(zhí)行,若每一幀結(jié)束未執(zhí)行完,則中斷當(dāng)前任務(wù),待到瀏覽器下一幀的空閑再繼續(xù)執(zhí)行。

總結(jié)

總結(jié)一下 react render 階段的設(shè)計(jì)思想:

當(dāng)發(fā)生渲染或者更新操作時(shí),react 去創(chuàng)建一系列的任務(wù),任務(wù)帶有優(yōu)先級(jí),然后構(gòu)建 workInProgress fiber 樹鏈表。

遍歷任務(wù)鏈表去執(zhí)行任務(wù)。每一幀幀先執(zhí)行瀏覽器的渲染等任務(wù),如果當(dāng)前幀還有空閑時(shí)間,則執(zhí)行任務(wù),直到當(dāng)前幀的時(shí)間用完。如果當(dāng)前幀已經(jīng)沒(méi)有空閑時(shí)間,就等到下一幀的空閑時(shí)間再去執(zhí)行。如果當(dāng)前幀沒(méi)有空閑時(shí)間但是當(dāng)前任務(wù)鏈表有任務(wù)到期了或者有立即執(zhí)行任務(wù),那么必須執(zhí)行的時(shí)候就以丟失幾幀的代價(jià),執(zhí)行這些任務(wù)。執(zhí)行完的任務(wù)都會(huì)被從鏈表中刪除。

到此這篇關(guān)于React render核心階段深入探究穿插scheduler與reconciler的文章就介紹到這了,更多相關(guān)React render內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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