react時間分片實現流程詳解
我們常說的調度,可以分為兩大模塊,時間分片和優(yōu)先級調度
- 時間分片的異步渲染是優(yōu)先級調度實現的前提
- 優(yōu)先級調度在異步渲染的基礎上引入優(yōu)先級機制控制任務的打斷、替換。
本節(jié)將從時間分片的實現剖析react
的異步渲染原理,閱讀本文你講可以了解
- 時間分片是什么
- 為什么需要時間分片
- 時間分片在react中是如何運行的
- 時間分片的極簡實現
什么是時間分片
上文提到過,時間分片其實就是一個固定而連續(xù)且有間隔的時間區(qū)間
固定:時間分片是工作時長是固定的
連續(xù):分片之間是連續(xù)的,當前分片內有工作沒做完,會留到下個分片繼續(xù)
有間隔:在進入下一個分片前,會有一定時間的間隔
這些解釋比較抽象,可以更加通俗去理解
固定:每天固定工作8小時
連續(xù):每天都要上班
有間隔:明天上班前會休息一段時間
為什么需要時間分片
我們知道,react
最重要,也是最耗時的任務是節(jié)點遍歷。
設想一個頁面上有一萬個DOM節(jié)點,如果我們用同步的方式一個個遍歷完需要花費多少時間。而且如果是同步遍歷的話,遍歷的過程中,JS線程一直會霸占主線程,導致阻塞了瀏覽器的其他線程,導致卡頓的情況出現。
換個思路解決這個遍歷問題,能不能遍歷一會,休息一會,休息的過程中就可以把主線程交還給渲染線程和事件線程,這樣就能及時渲染節(jié)點和響應用戶事件,避免造成卡頓。
為了實現遍歷一會,休息一會,我們可以將整個過程分解為以下三個步驟
- 分片開啟
- 分片中斷、分片重啟
- 延遲執(zhí)行
這三個步驟與時間分片的三個特性一一對應
實現分片開啟 - 固定
時間分片是獨立于React
的節(jié)點遍歷流程的,所以只需要把節(jié)點遍歷的入口函數以回調函數的形式傳入即可,這樣就可以讓時間分片來決定節(jié)點遍歷執(zhí)行時機。
// 節(jié)點遍歷的入口函數 function Reconcile協調() { 節(jié)點遍歷() } function Schedule調度() { 創(chuàng)建分片(Reconcile協調) }
第一步,需要將時間分片要調度的函數抽象為一個任務對象
function 創(chuàng)建分片(需要被調度的函數) { const 新的任務 = { callback: 需要被調度的函數 } }
第二步,設定分片工作時長,為了方便后續(xù),可以直接計算過期時間。分片工作時長一般為5ms
,但Scheduler
會根據任務優(yōu)先級有所調整,這里為了更好理解,先默認5ms
。
const taskQueue = [] function 創(chuàng)建分片(需要被調度的函數) { const 新的任務 = { callback: 需要被調度的函數, expirationTime: performance.now() + 5000 } taskQueue.push(新的任務) 發(fā)起異步調度() }
每次分片的創(chuàng)建其實都是新一輪調度的開始,所以在末尾會發(fā)起異步調度
為什么用performance.now()而不用Date.now()
performance.now()
返回當前頁面的停留時間,Date.now()
返回當前系統(tǒng)時間。但不同的是performance.now()
精度更高,且比Date.now()
更可靠
performance.now()
返回的是微秒級的,Date.now()
只是毫秒級performance.now()
一個恒定的速率慢慢增加的,它不會受到系統(tǒng)時間的影響。Date.now()
受到系統(tǒng)時間影響,系統(tǒng)時間修改Date.now()
也會改變
實現分片中斷、重啟 - 連續(xù)
分片中斷
我們在第一章已經將React的虛擬DOM結構
從樹形結構優(yōu)化成鏈表結構,所以能輕松使用while循環(huán)實現可中斷的遍歷
那么如果要將遍歷任務
和時間分片
相結合,且實現分片中斷
功能的話,只需要在while循環(huán)出加入分片時間過期的校驗即可
function 分片過期校驗() { return (perfromance.now() - 分片開啟時間) >= 5000 } let 需要被遍歷的幸運兒節(jié)點 = null function 構建節(jié)點() { /** * ...在這里進行節(jié)點構建工作 */ 需要被遍歷的幸運兒節(jié)點 = 需要被遍歷的幸運兒節(jié)點.next } function 節(jié)點遍歷() { while (需要被遍歷的幸運兒節(jié)點 != null && !分片過期校驗()) { 構建節(jié)點() } } function Schedule調度() { 創(chuàng)建分片(Reconcile協調) }
分片重啟
分片重啟意思就是上一輪時間分片因為過期中斷了,需要重新發(fā)起一輪時間分片。
實現的思路是,在上一輪分片結束之后判斷是否還需要開啟下一輪分片,需要的話則重新發(fā)起一輪異步調度即可,相關參考視頻講解:進入學習
function 分片過期校驗() { return (perfromance.now() - 分片開啟時間) >= 5000 } function 分片事件循環(huán)() { let 棧頂任務 = taskQueue.peek() while (棧頂任務) { if (分片過期校驗()) break const 棧頂任務回調 = 棧頂任務.callback() if (typeof 棧頂任務回調 == 'function') { // 當前任務還沒有執(zhí)行完,繼續(xù)搞 棧頂任務.callback = 棧頂任務回調 } else { // 當前任務已執(zhí)行完,彈出隊列 taskQueue.pop() } 棧頂任務 = taskQueue.peek() } // 還有任務哦 if (棧頂任務) return true return false } function 分片執(zhí)行() { 分片開啟時間 = performance.now() var 是否還有任務未執(zhí)行完畢 try { 是否還有任務未執(zhí)行完畢 = 分片事件循環(huán)() } finally { // 分片重啟 if (是否還有任務未執(zhí)行) 發(fā)起異步調度() } } function 發(fā)起異步調度() { // 這里實際上是異步執(zhí)行,看下面有間隔 分片執(zhí)行() }
重啟的條件就是判斷分片任務隊列中是否還有任務,有的話就發(fā)起下一輪的時間分片
實現延遲執(zhí)行 - 有間隔
有間隔的本質是延遲JS的執(zhí)行,讓瀏覽器有喘息的時間,去處理其他線程的任務,哪如何把主線程控制權交還給瀏覽器呢??
可以使用異步特性發(fā)起下一輪時間分片,實現延遲執(zhí)行
function 發(fā)起異步調度() { // 將主線程短暫的交還給瀏覽器 setTimeout(() => { 分片執(zhí)行() }, 0) }
為什么選擇宏任務實現異步執(zhí)行
微任務無法真正達到交還主線程控制權的要求。
因為一輪事件循環(huán),是先執(zhí)行一個宏任務,然后再清空微任務隊列里面的任務,如果在清空微任務隊列的過程中,依然有新任務插入到微任務隊列中的話,還是把這些任務執(zhí)行完畢才會釋放主線程。所以微任務不合適。
時間分片異步執(zhí)行方案的演進
為什么不是setTimeout
?
因為setTimeout的遞歸層級過深的話,延遲就不是1ms,而是4ms,這樣會造成延遲時間過長
為什么不是requestAnimationFrame
?
requestAnimationFramed是在微任務執(zhí)行完之后,瀏覽器重排重繪之前執(zhí)行,執(zhí)行的時機是不準確的。如果raf之前JS的執(zhí)行時間過長,依然會造成延遲
為什么不是requestIdleCallback
?
requestIdleCallback的執(zhí)行時機是在瀏覽器重排重繪之后,也就是瀏覽器的空閑時間執(zhí)行。其實執(zhí)行的時機依然是不準確的,raf執(zhí)行的JS代碼耗時可能會過長
為什么是 MessageChannel
?
MessageChannel的執(zhí)行時機比setTimeout靠前
在React中,異步執(zhí)行優(yōu)先使用setImmediate
,其次是MessageChannel
,最后是setTimeout
,都是根據瀏覽器對這些的特性支持程度決定的。
時間分片簡單實現
下面會整合上面的所有代碼,模擬出最簡單的時間分片實現(不包含優(yōu)先級機制)
Scheduler.js
const taskQueue = [] let 分片開啟時間 = -1 // **時間分片核心** const 分片過期校驗 = () => { return (perfromance.now() - 分片開啟時間) >= 5000 } function 分片事件循環(huán)() { let 棧頂任務 = taskQueue.peek() while (棧頂任務) { // 每執(zhí)行完一個任務,都要校驗一下分片是否過期 if (分片過期校驗()) break const 棧頂任務回調 = 棧頂任務.callback() if (typeof 棧頂任務回調 == 'function') { // 當前任務還沒有執(zhí)行完,繼續(xù)搞 棧頂任務.callback = 棧頂任務回調 } else { // 當前任務已執(zhí)行完,彈出隊列 taskQueue.pop() } 棧頂任務 = taskQueue.peek() } // 還有任務哦 if (棧頂任務) return true return false } function 分片執(zhí)行() { 分片開啟時間 = performance.now() var 是否還有任務未執(zhí)行完畢 try { 是否還有任務未執(zhí)行完畢 = 分片事件循環(huán)() } finally { // **時間分片核心:分片重啟** if (是否還有任務未執(zhí)行) 發(fā)起異步調度() } } // 實例化 MessageChannel const channel = new MessageChannel() const port2 = channel.port2 channel.port1.onmessage = 分片執(zhí)行 function 發(fā)起異步調度() { // 向通道1發(fā)消息,通道1收到消息就會執(zhí)行分片任務 // **時間分片核心:延遲執(zhí)行** port2.postMessage(null) } function 創(chuàng)建分片(需要被調度的函數) { // **時間分片核心:分片開啟** const 新的任務 = { callback: 需要被調度的函數, expirationTime: performance.now() + 5000 } taskQueue.push(新的任務) 發(fā)起異步調度() } export default { 創(chuàng)建分片, 分片過期校驗 }
ReactDOM.js
import * as Scheduler from './Scheduler' const { 創(chuàng)建分片, 分片過期校驗 } = Scheduler let 需要被遍歷的幸運兒節(jié)點 = null function 構建節(jié)點() { /** * ...在這里進行節(jié)點構建工作 */ 需要被遍歷的幸運兒節(jié)點 = 需要被遍歷的幸運兒節(jié)點.next } function 節(jié)點遍歷() { // **時間分片核心:分片中斷** while (需要被遍歷的幸運兒節(jié)點 != null && !分片過期校驗()) { 構建節(jié)點() } } function Schedule調度() { 創(chuàng)建分片(Reconcile協調) } function 調度入口() { 需要被遍歷的幸運兒節(jié)點 = react應用根節(jié)點 Schedule調度() } 調度入口()
這段時間分片的偽代碼相對于react中源碼的實現,少了很多邏輯判斷,并且集中了起來,應該會相對好理解很多。
如果還是覺得有點晦澀,可以重點關注偽代碼中標有時間分片核心注釋的代碼,結合上文提到的概念理解
總結
讀完這篇文章估計你可能對時間分片的概念已經有所有了解了,是不是覺得react16
的新特性之一時間分片,也并沒有想象中的神秘。
總的下來,時間分片就是由簡單的三個模塊組成:
- 分片開啟
- 分片中斷、重啟
- 延遲執(zhí)行
時間分片是Scheduler調度器兩大特性中的一個,另一個是任務的優(yōu)先級調度,接下來可能會花兩到三篇的篇幅去講解。在源碼閱讀的過程中,我覺得時間分片的實現已經非常驚艷了,沒想到后面優(yōu)先級調度的設計對我更是無可匹敵的沖擊。
到此這篇關于react時間分片實現流程詳解的文章就介紹到這了,更多相關react時間分片內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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