React?Streaming?SSR原理示例深入解析
功能簡介
React 18 提供了一種新的 SSR 渲染模式： Streaming SSR。通過 Streaming SSR，我們可以實現(xiàn)以下兩個功能：
- Streaming HTML：服務端可以分段傳輸 HTML 到瀏覽器，而不是像 React 18 以前一樣，需要等待服務端渲染完成整個頁面后才返回給瀏覽器。這樣，瀏覽器可以更快的啟動 HTML 的渲染，提高 FP、FCP 等性能指標。
- Selective Hydration：在瀏覽器端 hydration 階段，可以只對已經(jīng)完成渲染的區(qū)域做 hydration，而不需要等待整個頁面渲染完成、所有組件的 JS bundle 加載完成，才能開始 hydration。這樣可以更早的對已經(jīng)完成渲染的區(qū)域做事件綁定，從而讓頁面獲得更好的可交互性。
基本原理
使用示例
React 官網(wǎng)給出的一個簡單的使用示例（以 Node.js 環(huán)境下的 API 為例）如下：
let didError = false;
const stream = renderToPipeableStream(
<App />,
{
bootstrapScripts: ["main.js"],
onShellReady() {
// The content above all Suspense boundaries is ready.
// If something errored before we started streaming,
// we set the error code appropriately.
res.statusCode = didError ? 500 : 200;
res.setHeader('Content-type', 'text/html');
stream.pipe(res);
},
onShellError(error) {
// Something errored before we could complete the shell
// so we emit an alternative shell.
res.statusCode = 500;
res.send('<!doctype html><p>Loading...</p><script src="clientrender.js"></script>');
},
onAllReady() {
// stream.pipe(res);
},
onError(err) {
didError = true;
console.error(err);
}
}
);
renderToPipeableStream 是在 Node.js 環(huán)境下實現(xiàn) Streaming SSR 的 API。
Streaming HTML
HTTP 支持以 stream 格式進行數(shù)據(jù)傳輸。當 HTTP 的 Response header 設置 Transfer-Encoding: chunked 時，服務器端就可以將 Response 分段返回。一個簡單示例：
const http = require("http");
const url = require("url");
const sleep = (ms) => {
return new Promise((resolve) => {
setTimeout(resolve, ms);
});
};
const server = http.createServer(async (req, res) => {
const { pathname } = url.parse(req.url);
if (pathname === "/") {
res.statusCode = 200;
res.setHeader("Content-Type", "text/html");
res.setHeader("Transfer-Encoding", "chunked");
res.write("<html><body><div>First segment</div>");
// 手動設置延時，讓分段顯示的效果更加明顯
await sleep(2000);
res.write("<div>Second segment</div></body></html>");
res.end();
return;
}
res.writeHead(200, { "Content-Type": "text/plain" });
res.end("okay");
});
server.listen(8080);
當訪問 localhost:8080 時，「First segment」 和 「Second segment」會分 2 次傳輸?shù)綖g覽器端，「First segment」先顯示到頁面上，2s 延遲后，「Second segment」再顯示到頁面上。
React 中的 Streaming HTML 要更加復雜。例如，對下面的 App 組件做 SSR：
//文件1： Content.js
export default function Content() {
return (
<div> This is content </div>
);
}
// 文件2：App.js
import { Suspense, lazy } from "react";
const Content = lazy(() => import("./Content"));
export default function App() {
return (
<html>
<head></head>
<body>
<div>App shell</div>
<Suspense>
<Content />
</Suspense>
</body>
</html>
);
}
第 1 次訪問頁面時，SSR 渲染的結(jié)果會分成 2 段傳輸，傳輸?shù)牡?1 段數(shù)據(jù)，經(jīng)過格式化后，如下：
<!DOCTYPE html>
<html>
<head></head>
<body>
<div>App shell</div>
<!--$?-->
<template id="B:0"></template>
<!--/$-->
</body>
</html>
其中 template 標簽的用途是為后續(xù)傳輸?shù)?nbsp;Suspense 的 children 渲染結(jié)果占位，注釋 和 中間的內(nèi)容，表示是異步渲染出來的。
傳輸?shù)牡?2 段數(shù)據(jù)，經(jīng)過格式化后，如下：
<div hidden id="S:0">
<div> This is content </div>
</div>
<script>
function $RC(a, b) {
a = document.getElementById(a);
b = document.getElementById(b);
b.parentNode.removeChild(b);
if (a) {
a = a.previousSibling;
var f = a.parentNode,
c = a.nextSibling,
e = 0;
do {
if (c && 8 === c.nodeType) {
var d = c.data;
if ("/$" === d)
if (0 === e) break;
else e--;
else "$" !== d && "$?" !== d && "$!" !== d || e++
}
d = c.nextSibling;
f.removeChild(c);
c = d
} while (c);
for (; b.firstChild;) f.insertBefore(b.firstChild, c);
a.data = "$";
a._reactRetry && a._reactRetry()
}
};
$RC("B:0", "S:0")
</script>
id="S:0" 的 div 正是 Suspense 的 children 的渲染結(jié)果，但是這個 div 設置了 hidden 屬性。接下來的 $RC 函數(shù)，會負責將這個 div 插入到第 1 段數(shù)據(jù)中 template 標簽所在的位置，同時刪除 template 標簽。
總結(jié)一下
React Streaming SSR ，會先傳輸所有 以上層級的可以同步渲染得到的 html 結(jié)構(gòu)，當 內(nèi)的組件渲染完成后，會把這部分組件對應的渲染結(jié)果，連同一個 JS 函數(shù)再傳輸?shù)綖g覽器端，這個 JS 函數(shù)會更新 dom ，得到最終的完整 HTML 結(jié)構(gòu)。
當?shù)?2 次訪問頁面時，html 結(jié)構(gòu)會一次性返回，而不會分成 2 次傳輸。這時候 組件為什么沒有將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分段呢？這是因為第 1 次請求時， Content 組件對應的 JS 模塊在服務器端已經(jīng)被加載到模塊緩存中，再次請求時，加載 Content組件是一個同步過程，所以整個渲染過程是同步的，不存在分段傳輸渲染結(jié)果的情況。由此可見，只有當 的 children，需要被異步渲染時，SSR 返回的 HTML 才會被分段傳輸。
除了動態(tài)加載 JS 模塊（code splitting）會產(chǎn)生分段傳輸數(shù)據(jù)的效果外，組件內(nèi)獲取異步數(shù)據(jù)則是更加常見的適用 Streaming SSR 的場景。
我們將 Content 組件做改造，通過調(diào)用異步函數(shù) getData 獲取數(shù)據(jù)：
let data;
const getData = () => {
if (!data) {
data = new Promise((resolve) => {
// 延遲 2s 返回數(shù)據(jù)
setTimeout(() => {
data = "content from remote";
resolve();
}, 2000);
});
throw data;
}
// promise-like
if (data && data.then) {
throw data;
}
const result = data;
data = undefined;
return result;
};
export default function Content() {
// 獲取異步數(shù)據(jù)
const data = getData();
return <div>{data}</div>;
}
這樣，Content 的內(nèi)容會延遲 2s，待獲取到 data 數(shù)據(jù)后傳輸?shù)綖g覽器顯示。示例代碼（codesandbox 最近升級了，在 html 的 head 里注入了會阻塞 DOM 渲染的 JS，導致 Streaming SSR 效果可能失效，可以把代碼復制到本地測試）。
注意：在數(shù)據(jù)未準備好前，getData 必須 throw 一個 promise，promise 會被 Suspense 組件捕獲，這樣才能保證 Streaming SSR 的順利執(zhí)行。
Selective Hydration
React 18 之前，SSR 實際上是不支持 code splitting 的，只能使用一些 workaround，常見的方式有：1. 對于需要 code splitting 的組件，不在服務端渲染，而是在瀏覽器端渲染；2. 提前將 code splitting 的 JS 寫到 html script 標簽中，在客戶端等待所有的 JS 加載完成后再執(zhí)行 hydration。
這一點 React Team 的 Dan 在 Suspense 的 RFC 中也有提及：
To the best of our knowledge, even popular workarounds forced you to choose between either opting out of SSR for code-split components or hydrating them after all their code loads, somewhat defeating the purpose of code splitting.
當前 Modern.js 對于這種情況的處理，采用的是第 2 種方式。Modern.js 利用 @loadable/component 在 SSR 階段，收集做了 code splitting 的組件的 JS bundle，然后把這些 JS bundle 添加到 html script 標簽中，@loadable/component 提供了一個 API loadableReady ，在等待 JS bundle 加載完成后，才執(zhí)行 hydration 。示意代碼如下：
loadableReady(function(){
hydrateRoot(root, <App/>)
})
如果在沒有等待所有的 JS bundle 都加載完成，就開始 hydration，會出現(xiàn)什么問題呢？
考慮下面的例子，Content 組件做了 code splitting，如果在瀏覽端，在 Content 組件的 JS bundle 還未加載完成時，就開始 hydration，hydration 得到的 HTML 結(jié)構(gòu)將缺少 Content 組件的內(nèi)容，而服務端 SSR 返回的結(jié)構(gòu)則是包含 Content 組件的，導致如下報錯：
Hydration failed because the initial UI does not match what was rendered on the server.
import loadable from '@loadable/component'
const Content = loadable(() => import("./Content"));
export default function App() {
return (
<html>
<head></head>
<body>
<div>App shell</div>
<Content />
</body>
</html>
);
}
把上面的代碼，用 React 18 的 lazy 和 Suspense 改寫，就可以支持 Selective Hydration，使得 SSR 真正支持 code splitting：
import {lazy, Suspense} from 'react'
const Content = lazy(() => import("./Content"));
export default function App() {
return (
<html>
<head></head>
<body>
<div>App shell</div>
<Suspense>
<Content />
</Suspense>
</body>
</html>
);
}
如果 Content 組件的 JS bundle 還沒有加載完成，在 hydration 階段，渲染到 Suspense 節(jié)點時會跳出，而不會讓整個 hydration 過程失敗。
Selective Hydration 還有另外一種使用場景：同步導入 Content 組件（不做 code splitting），但是需要注意 Content 組件內(nèi)仍然有異步的讀取數(shù)據(jù)操作（見上文代碼），另外增加一個 SideBar 組件，用于驗證事件綁定，代碼如下：
import {lazy, Suspense, useState} from 'react'
// 同步導入 Content 組件
import Content from './Content';
const Sidebar = () => {
const [color, setColor] = useState('black');
return (
<div className="home">
<div style={{ color }}>Siderbar</div>
<button
onClick={() => {
setColor(color === 'black' ? 'red' : 'black');
}}
>
change
</button>
</div>
);
};
export default function App() {
return (
<html>
<head></head>
<body>
<div>App shell</div>
<Sidebar />
<Suspense>
<Content />
</Suspense>
</body>
</html>
);
}
訪問頁面時，在渲染出 Content 組件前，Siderbar 就已經(jīng)可以交互了（點擊 change 按鈕，文字顏色會改變）。說明，雖然所有組件使用一個 JS bundle 做 hydration，但是如果 Suspense 內(nèi)的組件沒有完成渲染，并不會影響其他已經(jīng)渲染出的組件做 hydration。示例代碼。
總結(jié)一 下，React 18 的 hydration 階段，當渲染到 Suspense 組件時，會根據(jù) Suspense 的 children 是否已經(jīng)渲染完成，而選擇是否繼續(xù)向子組件執(zhí)行 hydration。未渲染完成的組件待渲染完成后，會恢復執(zhí)行 hydration。 Suspense 的 children 異步渲染的兩種場景：1. children 組件做了 code splitting；2. children 組件中有異步操作。
降級邏輯
Streaming SSR 過程中，如果某個 Suspense 的 children 渲染過程拋出異常，那么這個 children 組件將降級到 CSR，即在瀏覽器端重新嘗試渲染。
例如，我們對前面使用的 Content 組件做改造，刻意在服務端 SSR 階段拋出異常：
export default function Content() {
const _data = getData();
// 制造異常
if(typeof window === 'undefined'){
data = undefined
throw Error('SSR Error')
}
return (
<div>
{_data}
</div>
);
}
訪問頁面時，Response 返回的第二段數(shù)據(jù)，格式化后如下所示：
<script>
function $RX(b, c, d, e) {
var a = document.getElementById(b);
b = a.previousSibling;
b.data = "$!";
a = a.dataset;
c && (a.dgst = c);
d && (a.msg = d);
e && (a.stck = e);
b._reactRetry && b._reactRetry()
};
$RX("B:0", "", "SSR Error", "\n at Content\n at Lazy\n at Content\n at Lazy\n at Suspense\n at body\n at html\n at App\n at DataProvider (/Users/bytedance/work/examples/stream-ssr-demo/src/data.js:18:23)")
</script>
第二段數(shù)據(jù)中返回了 RX 函數(shù)，而不是渲染正確情況下的 RX 函數(shù)，而不是渲染正確情況下的 RX 函數(shù)，而不是渲染正確情況下的 RC 函數(shù)。RX 會將渲染出錯的Suspense在HTML中對應的Comment標簽 <!−−RX 會將渲染出錯的 Suspense 在 HTML 中對應的 Comment 標簽 <!--RX 會將渲染出錯的Suspense在HTML中對應的Comment標簽 <!−−?--> 修改為 ，表示這個 Suspense 的 children 需要在瀏覽器端執(zhí)行降級渲染。當執(zhí)行 $RX 時，如果父組件已經(jīng)完成 hydration，會調(diào)用 Comment 節(jié)點上的 _reactRetry 方法，立即執(zhí)行對需要降級的組件的渲染；否則等待父組件執(zhí)行時 hydration，再“順道”執(zhí)行渲染。
當 Suspense 的 children SSR 階段渲染失敗時，可以在 renderToPipeableStream 的 onError 回調(diào)中執(zhí)行專門的邏輯處理，例如下面的例子中，會打印出錯誤日志，并將響應的狀態(tài)碼設置為 500。
如果還沒有渲染到任一 Suspense 組件時，就發(fā)生了錯誤，這意味著應用對應的整棵組件樹都沒有渲染成功，SSR 完全失敗，這個時候 onShellReady 不會被調(diào)用，onShellError 會調(diào)用，我們可以在 onShellError 中返回 CSR 使用的 HTML 模版，讓整個應用完全降級到 CSR 。
let didError = false;
const stream = renderToPipeableStream(
<App assets={assets} />,
{
onShellReady() {
// If something errored before we started streaming, we set the error code appropriately.
res.statusCode = didError ? 500 : 200;
res.setHeader("Content-type", "text/html");
stream.pipe(res);
},
onError(x) {
didError = true;
console.error(x);
},
onShellError(x) {
didError = true;
res.send(<html>...</html>)//返回 CSR 使用的 HTML 模版，整棵組件樹降級到 CSR
}
}
);
JS 和 CSS 設置
當前，我們還沒有介紹如何在 Streaming SSR 中設置 JS 和 CSS 文件。有三種方式：
- 在 HTML 組件中設置示例如下：
function Html({ assets, children, title }) {
return (
<html>
<head>
<title>{title}</title>
<link rel="stylesheet" href={assets["main.css"]} />
<script src={assets["main.js"]}></script>
</head>
<body>
<noscript
dangerouslySetInnerHTML={{
__html: `<b>Enable JavaScript to run this app.</b>`
}}
/>
{children}
<script
dangerouslySetInnerHTML={{
__html: `assetManifest = ${JSON.stringify(assets)};`
}}
/>
</body>
</html>
);
}
function App({assets}) {
return (
<Html assets={assets} title="Hello">
{/* other components */}
</Html>
);
}
hydrateRoot(document, <App assets={window.assetManifest} />);
我們將 html、head、body 等這些標簽也通過 React 組件表示，這樣對 JS 和 CSS 的設置，也可以在 JSX 中完成。示例中，通過 assets 屬性，設置 HTML 組件需要引人的 JS 和 CSS 文件。 SSR 階段時，assets 一般是通過讀取 webpack 等構(gòu)建工具的構(gòu)建產(chǎn)物結(jié)果得到的，assets 還會寫入到一個 script 的assetManifest 變量上， 這樣在 hydration 階段，App 組件可以通過 window.assetManifest 獲取到 assets 信息。
- 在返回第一段數(shù)據(jù)時添加這種方式下，html、head、body 等這些最外層標簽，通過 HTML 模版注入到 Streaming SSR 返回的第一段數(shù)據(jù)中。 示例如下：
import { Transform } from 'stream';
// 代表傳輸?shù)牡谝欢螖?shù)據(jù)
let isShellStream = true;
const injectTemplateTransform = new Transform({
transform(chunk, _encoding, callback) {
if (isShellStream) {
// headTpl 代表 <html><head>...</head><body><div id='root'> 部分的模版
// tailTpl 代表 </div></body></html> 部分的模版
this.push(`${headTpl}${chunk.toString()}${tailTpl}`));
isShellStream = false;
} else {
this.push(chunk);
}
callback();
},
});
const stream = renderToPipeableStream(
<App />,
{
onShellReady() {
res.setHeader('Content-type', 'text/html');
stream.pipe(injectTemplateTransform).pipe(res);
},
}
);
在構(gòu)建階段，將 HTML 所需的 JS 和 CSS 文件，構(gòu)建到 html 模版中。然后通過創(chuàng)建一個 Transform 流，在傳輸?shù)谝欢螖?shù)據(jù)時，將 headTpl 、tailTpl 的 html 模版數(shù)據(jù)添加到第一段數(shù)據(jù)的兩端。
- 通過參數(shù) bootstrapScripts 設置通過 renderToPipeableStream 的第二個參數(shù)，設置 bootstrapScripts 的值，``bootstrapScripts` 的值為 HTML 所需的 JS 文件路徑。注意，這種方式不支持設置 CSS 文件。 示例如下：
const stream = renderToPipeableStream(
<App />,
{
bootstrapScripts: ["main.js"],
onShellReady() {
res.setHeader('Content-type', 'text/html');
stream.pipe(res);
},
}
);
源碼解析
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
Streaming SSR 的實現(xiàn)，主要涉及 Segment、Boundary、Task 和 Request 4種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
Segment
代表 Streaming SSR 分段傳輸過程中的每段數(shù)據(jù)。
簡化后的 Segment 類型及字段說明如下：
type Segment = {
// segment 狀態(tài)。依次代表 pending、completed、flushed、aborted、errored
status: 0 | 1 | 2 | 3 | 4,
// 真正要傳輸?shù)綖g覽器端的數(shù)據(jù)
chunks: Array<string | Uint8Array>,
// 子級 Segment，當遇到 Suspense Boundary 時會創(chuàng)建新的 Segment，
// 作為當前 Segment 的子級 Segment
children: Array<Segment>,
// 在父級 Segment 的 chunks 中的位置索引，如果沒有父級 Segment, 則為 0
index: number,
// 如果這個 Segment 代表 Suspense 組件的 fallback，
// boundary 代表 Suspense 組件內(nèi)部真正內(nèi)容對應的 Boundary
boundary: null | SuspenseBoundary,
};
- status
新建時，狀態(tài)為 pending；當 Segment 已經(jīng)獲取到需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)時，狀態(tài)為 completed；當 Segment 的數(shù)據(jù)已經(jīng)寫入到 HTTP Response 對象時，狀態(tài)為 flushed。
- children
當 React 解析到 Suspense 組件時，會創(chuàng)建新的 Segment，存儲到當前 Segment 的 children 中。 例如以下 App 組件：
import { lazy } from 'react'
const Content = lazy(() => import('./Content' ));
function App = (props) => {
return (
<div>
<div>App</div>
<Suspense fallback={<Spinner />}>
<Content />
</Suspense>
</div>
)
}
React 會創(chuàng)建 3 個 Segment：
Segment 1 對應的 DOM 結(jié)構(gòu)為：
<div> <div>App<div/> </div>
Segement 1 對應所有 Suspense 組件之上的內(nèi)容，可以稱為 Root Segment
Segment 2 對應 Spinner 組件渲染出的內(nèi)容。同時 Segment 2 會存儲到 Segment 1 的 children 屬性中。
Segment 3 對應 Suspense 組件的 children 渲染出的內(nèi)容。注意，因為被 Suspense 組件分割，Segment 3 的內(nèi)容和 Segment 1 、Segment 2 的內(nèi)容，在 HTTP 傳輸過程中，是分成 2 段傳輸?shù)模ㄒ灿锌赡苁窃?1 段中傳輸，后面會介紹），所以 Segment 3 并不會保存到 Segment 1 的 children中。
- index
繼續(xù)考慮上面的例子，Segment 1 chunks 保存的數(shù)組元素，我們做一下簡化，用以下 3 個元素示意：
[0]: <div> [1]: <div>App</div> [2]: </div>
Segment 2 chunks 中的數(shù)據(jù)，需要插入到 Segment 1 chunks 數(shù)組中的第 1 個元素之后的位置，才能保證傳輸?shù)?dom 結(jié)構(gòu)順序是正確的，所以這個例子中 index 等于 2 。
Boundary
SSR 邏輯分段的“分界線”，每個 Suspense 組件對應 1 個 Suspense Boundary。
例如以下 App 組件有 2 個 Suspense 組件，會創(chuàng)建 2 個 Boundary，這 2 個 Boundary 實際上將整個組件的解析過程分成了 3 部分，Boundary 1 以上的部分，我們也可以視做一個 Boundary，稱為 Root Boundary。
import { lazy } from 'react'
const Content = lazy(() => import('./Content' ));
const Comments = lazy(() => import('./Comments' ));
function App = (props) => {
return (
<div>
<div>App<div/>
{/* Boundary 1 */}
<Suspense fallback={<Spinner />}>
<Content />
{/* Boundary 2 */}
<Suspense fallback={<Spinner />}>
<Comments />
</Suspense>
</Suspense>
</div>
)
}
簡化后的 Boundary （ React 代碼中命名為 SuspenseBoundary）類型及字段說明如下：
type SuspenseBoundary = {
// 當前 boundary 范圍內(nèi)的 pending 狀態(tài)的 task 數(shù)量
pendingTasks: number,
// 當前 boundary 范圍內(nèi)的已完成渲染的 Segment
completedSegments: Array<Segment>,
};
Task
1 個 Task 代表一個將組件樹渲染成 DOM 結(jié)構(gòu)的任務。一般情況下，一個應用對應一棵組件樹，似乎一個應用只需要 1 個 Task 即可。但是，因為 Suspense 將組件樹分成了多個子組件樹，子組件樹可以是異步處理的，所以實際上會需要多個 Task。
簡化后的 Task 類型及字段說明如下：
type Task = {
// Task 對應的組件樹
node: ReactNodeList,
// Task 對應的 Boundary
blockedBoundary: null | SuspenseBoundary,
// Task 對應的 Segment
blockedSegment: Segment,
// 后面介紹
ping: () => void,
}
blockedBoundary 的值可以為 null 或 SuspenseBoundary。 null 表示 task 代表所有 Suspense 組件之上的組件樹的渲染任務，即 root task；
SuspenseBoundary 表示 task 代表某個 Suspense 組件內(nèi)的組件樹的異步渲染任務。
通過如下示例進一步說明：
import { lazy } from 'react'
const Content = lazy(() => import('./Content' ));
function App = (props) => {
return (
<div>
<div>App</div>
<Suspense fallback={<Spinner />}>
<Content />
</Suspense>
</div>
)
}
在 SSR 渲染開始時，會創(chuàng)建一個 Task，代表 App 作為根節(jié)點的組件樹的渲染任務。這個 Task 的 Boundary 為 Root Boundary，所以為 null。
如果是第一次請求，因為 Content 組件做了 code splitting，所以 Content 組件代碼的加載是異步的。這時會再創(chuàng)建 2 個 Task，一個為代表包裹 Content 組件的 React.lazy 為根節(jié)點的組件樹的渲染任務；另一個為代表 Spinner 作為根節(jié)點的組件樹的渲染任務。
這種情況，SSR 渲染結(jié)果會分成 2 次傳輸。
如果不是第一次請求，這是 Content 模塊已經(jīng)被加載到緩存中，再次加載不存在異步問題。此時，整個組件樹的渲染是一個同步過程，也不需要使用 fallback 組件 Spinner ，所以只需要一個 Task 即可，即 App 作為根節(jié)點的 Task。
這種情況，SSR 渲染結(jié)果只需要 1 次傳輸。
Request
Request 是 SSR 邏輯中的最頂層對象。每 1 個 SSR 請求，會生成一個 Request 對象，存儲這次 SSR 過程所需要的 Task、Boundary、Segement 等相關信息，以及 SSR 過程中不同時機的回調(diào)函數(shù)（onShellReady ，onAllReady ，onShellError，onError ）。
簡化后的 Request 類型及字段說明如下：
type Request = {
// 請求結(jié)果的輸出流，即 Response 對象
destination: null | Destination,
// 所有未完成的 Task 數(shù)量，當?shù)扔?0 時，表示本次 SSR 完成，可以關閉 HTTP 連接
allPendingTasks: number,
// Root Boundary 范圍內(nèi)的未完成的 Task 數(shù)量，當?shù)扔?0 時，Root Boundary 渲染完成
pendingRootTasks: number,
// 等待執(zhí)行的 Task
pingedTasks: Array<Task>,
// 已完成的 Root Segment
completedRootSegment: null | Segment,
// 已完成的 Boundary
completedBoundaries: Array<SuspenseBoundary>,
// Root Boundary 渲染完成后的回調(diào)
onShellReady: () => void,
// Root Boundary 渲染過程中，出錯的回調(diào)
onShellError: (error: mixed) => void,
// 所有 Boundary 都渲染完成，即 SSR 完成的回調(diào)
onAllReady: () => void,
// Root Boundary 渲染完成后，在后續(xù) Suspense Boundary 渲染過程中出錯的回調(diào)
onError: (error: mixed) => ?string,
};
主要流程
renderToPipeableStream 涉及的關鍵函數(shù)調(diào)用過程如下圖所示：
renderToPipeableStream 的關鍵代碼如下：
function renderToPipeableStream(
children: ReactNodeList,
options?: Options,
): PipeableStream {
// 創(chuàng)建請求對象 Request
const request = createRequest(children, options);
// 啟動組件樹的渲染任務
startWork(request);
return {
pipe<T: Writable>(destination: T): T {
// 開始將渲染結(jié)果寫入輸出流
startFlowing(request, destination);
return destination;
},
abort(reason: mixed) {
abort(request, reason);
},
};
}
為了便于理解主干流程，本節(jié)列出的 React 源碼，做了大量刪減和微調(diào)，并非完整源碼。
完整源碼請參考：ReactDOMFizzServerNode.js 、ReactFizzServer.js、 ReactServerStreamConfigNode.js 等文件。
分析上面的代碼調(diào)用過程，我們把 SSR 過程分為三個階段：
創(chuàng)建請求對象創(chuàng)建請求對象即創(chuàng)建 Request 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對應 createRequest ，主要邏輯為：a. 根據(jù)入?yún)?nbsp;options ，創(chuàng)建 request 對象，設置 onShellReady 、onAllReady 等回調(diào)函數(shù)b. 創(chuàng)建 root segment，關聯(lián)的 boundary 為 root boundary，即 nullc. 根據(jù)入?yún)?nbsp;children 和 root segment，創(chuàng)建 root taskd. 將 root task 保存到 request 的 pingedTasks 中，root task 將作為后續(xù)渲染操作的起點
export function createRequest(
children: ReactNodeList,
options?: Options,
): Request {
const pingedTasks = [];
const request = {
// 初始化 request
};
// This segment represents the root fallback.
const rootSegment = {
status: PENDING,
index: 0,
chunks: [],
children: [],
};
const rootTask = createTask(
request,
children,
null,
rootSegment
);
pingedTasks.push(rootTask);
return request;
}
Root task 由createTask 創(chuàng)建，創(chuàng)建 task 時，需要設置 task 關聯(lián)的待渲染的組件樹（ node ）、 Boundary( blockedBoundary ) 和 Segement ( blockedSegment )，同時還需要修改 request和 blockedBoundary 關聯(lián)的待完成的 task 數(shù)量。
createTask 簡化后的代碼及注釋如下：
function createTask(
request: Request,
node: ReactNodeList,
blockedBoundary: Root | SuspenseBoundary,
blockedSegment: Segment,
): Task {
// allPendingTasks 自增 1
request.allPendingTasks++;
// 如果是 root boundary, pendingRootTasks 自增1；
// 否則把對應 boundary 范圍里的 pendingTask 自增1
if (blockedBoundary === null) {
request.pendingRootTasks++;
} else {
blockedBoundary.pendingTasks++;
}
// 創(chuàng)建 task，ping 的作用后續(xù)介紹
const task: Task = ({
node,
ping: () => pingTask(request, task),
blockedBoundary,
blockedSegment,
}: any);
return task;
}
2、啟動渲染流程創(chuàng)建好 root task 后，就可以以 root task 作為起點，啟動組件的渲染流程了，對應 startWork 。
主要邏輯可以從 startWork 內(nèi)部調(diào)用performWork 開始看：
export function performWork(request: Request): void {
const pingedTasks = request.pingedTasks;
let i;
for (i = 0; i < pingedTasks.length; i++) {
const task = pingedTasks[i];
retryTask(request, task);
}
pingedTasks.splice(0, i);
if (request.destination !== null) {
flushCompletedQueues(request, request.destination);
}
}
performWork遍歷 request 的pingedTasks，對每一個 task 執(zhí)行 retryTask 。retryTask 主要邏輯如下：
- 通過調(diào)用 renderNodeDestructive ，對 task 包含的 React node 節(jié)點執(zhí)行渲染邏輯。
- 如果renderNodeDestructive 執(zhí)行過程中沒有拋出異常：a. 表示 task 關聯(lián)的渲染任務完成，將 task 關聯(lián)的 segment 狀態(tài)設置為完成狀態(tài)。b. 調(diào)用 finishedTask ，對 request 上的 segment 信息做更新：如果是 root boundary 的task，將當前 task 關聯(lián)的 segment 賦值給 request 的completedRootSegment ；如果是 suspense boundary，將當前 task 關聯(lián)的 segment 添加到關聯(lián) boundary 的 completedSegments。注意，onShellReady 回調(diào)也是在這個函數(shù)中執(zhí)行的，當 root boundary 上的 task 都已經(jīng)執(zhí)行完成（request.pendingRootTasks === 0），就會調(diào)用onShellReady 。
- 如果renderNodeDestructive 執(zhí)行過程中拋出異常（主要針對 throw promise 場景）：a. 捕獲異常，如果是 promise-like 對象，在 promise resolve 后，把當前 task 重新放到 request 的 pingedTask 中，等待重新執(zhí)行（調(diào)用 performWork ）。
retryTask 主要代碼如下：
function retryTask(request: Request, task: Task): void {
const segment = task.blockedSegment;
try {
renderNodeDestructive(request, task, task.node);
segment.status = COMPLETED;
finishedTask(request, task.blockedBoundary, segment);
} catch (x) {
resetHooksState();
if (typeof x === 'object' && x !== null && typeof x.then === 'function') {
// Something suspended again, let's pick it back up later.
const ping = task.ping;
x.then(ping, ping);
}
}
}
3.a 步驟中，需要依賴 12行的 task.ping 把 task 重新放回 request 的pingedTasks。
task.ping 對應函數(shù)：() => pingTask(request, task)，pingTask 實現(xiàn)如下：
function pingTask(request: Request, task: Task): void {
const pingedTasks = request.pingedTasks;
pingedTasks.push(task);
scheduleWork(() => performWork(request));
}
renderNodeDestructive 對 task 的 node 屬性代表的組件樹，做 深度優(yōu)先 遍歷，一邊將組件渲染為 dom 節(jié)點，一邊將 dom 節(jié)點的信息存儲到 task 的 blockedSegment 屬性中。
Streaming SSR 實現(xiàn)的一個關鍵，是對Suspense組件的渲染邏輯。當 renderNodeDestructive 遍歷到 Suspense 組件時，會調(diào)用renderSuspenseBoundary 執(zhí)行渲染邏輯。
renderSuspenseBoundary 的主要邏輯為：
- 針對解析到的 Suspense 組件，創(chuàng)建一個新的 Boundary：newBoundary
- 新建一個 segment：boundarySegment， boundarySegment用于保存 Suspense 的 fallback 代表的內(nèi)容，所以boundarySegment 的 boundary 屬性值為 newBoundary 。同時， boundarySegment 也會保存到當前 task 的 blockedSegment的 children 屬性中（可參考介紹 Segment 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的例子）。
- 新建一個 segment：contentRootSegment ，保存 Suspense組件的children 代表的內(nèi)容。
- 渲染 Suspense組件的children
- 如果渲染成功，說明 Suspense組件的 children沒有需要異步等待的內(nèi)容（渲染是同步完成的）：a. 設置contentRootSegment 的狀態(tài)為 COMPLETEDb. 把 contentRootSegment存入newBoundary的completedSegments屬性中
- 如果渲染過程 throw promise，說明 Suspense的 children 有需要異步等待的內(nèi)容：a. 新建一個 task，task 的blockedBoundary等于 newBoundaryb. 當 promise resolve 后，將 task 保存到 request 的 pingedTasks 中（通過 task 的ping屬性），等待下一個事件循環(huán)處理。c. 再新建一個 task，代表Suspense 的 fallback 組件樹的渲染任務， task 的blockedSegment 等于 boundarySegment，task 的blockedBoundary 等于調(diào)用 renderSuspenseBoundary時的 task.blockedBoundary (不是 newBoundary，是 newBoundary 上一層級的 boundary)d. 把 task 保存到 request的 pingedTasks 中，等待在 performWork 中處理
這段邏輯比較復雜，簡單理解的話，在渲染過程中，每當遇到 Suspense 組件，就會創(chuàng)建一個新的 Boundary，但新 Boundary 并不意味著一定要創(chuàng)建一個新的 Task，因為Suspense組件內(nèi)元素的渲染不一定需要異步完成，只有存在 動態(tài)導入組件（React.lazy）或獲取異步數(shù)據(jù)等情況，才會創(chuàng)建一個新的 Task，用以表示這個異步的渲染過程。
上面的過程還有 2 個注意點：
- 步驟 6.a 中，新建的 task 不會立即放入 request的 pingedTasks 中，而是要等待代表異步任務的 promise resolve 后，才放入pingedTasks。所以pingedTasks ，實際上保存的是「沒有異步任務依賴」的 task，是可以同步完成組件渲染工作的 task。
- 步驟 5 中， 沒有 6.c 和 6.d 兩步， 因為如果 Suspense 的 children 沒有需要異步等待的內(nèi)容，就不需要展示 fallback 內(nèi)容，自然也不需要新建一個 task 負責 fallback 組件樹的渲染任務 。
3、啟動輸出流
renderToPipeableStream 返回 pipe 和 abort 2 個方法，分別用于向輸出流寫入組件樹的渲染結(jié)果，和終止本次 SSR 請求。這里我們主要分析向輸出流寫入組件樹的渲染結(jié)果。pipe 內(nèi)部調(diào)用startFlowing，startFlowing 調(diào)用 flushCompletedQueues，flushCompletedQueues顧名思義，會將已完成的組件樹的渲染信息，寫入到輸出流（Response）。
flushCompletedQueues 主要邏輯為：
- 檢測 root boundary 范圍的 tasks 是否已經(jīng)渲染完成，如果是，則將對應的 segments 寫入輸出流；如果否，則返回（因為需要保證寫入輸出流的第一段數(shù)據(jù)，一定是 root boundary 范圍內(nèi)的組件的渲染結(jié)果）
- 檢查 suspense boundaries ，如果 suspense boundary 滿足條件：關聯(lián)的所有 task 都已經(jīng)完成， 則將 suspense boundary 的 segment 寫入輸出流，suspense boundary 的完整內(nèi)容在瀏覽器頁面處于可見狀態(tài)（不再顯示 suspense 的 fallback 內(nèi)容）。
- 繼續(xù)檢查 suspense boundaries，如果 suspense boundary 滿足條件：存在完成的 task，但不是所有 task 都完成，則將這些完成的 task 的 segment 寫入輸出流，但 suspense boundary 的完整內(nèi)容在瀏覽器頁面仍然處于隱藏狀態(tài)（包裹內(nèi)容的 div 此時還是 hidden 狀態(tài)）。
- 如果所有 suspense boundaries 的關聯(lián)的 task 都已經(jīng)完成，說明本次 SSR 完成， 調(diào)用 close 結(jié)束請求。
flushCompletedQueues 簡化后的代碼如下：
function flushCompletedQueues(
request: Request,
destination: Destination,
): void {
// 1.開始：root boundary 寫入到輸出流
beginWriting(destination);
let i;
const completedRootSegment = request.completedRootSegment;
if (completedRootSegment !== null) {
// 將 root boundary 范圍內(nèi)的組件渲染結(jié)果寫入輸出流
if (request.pendingRootTasks === 0) {
flushSegment(request, destination, completedRootSegment);
request.completedRootSegment = null;
writeCompletedRoot(destination, request.responseState);
} else {
// root boundary 范圍內(nèi)，還存在沒有完成的 task，直接返回。
// 不需要繼續(xù)向下看 suspense boundary 是否完成
return;
}
}
// 1.完成：root boundary 寫入到輸出流
completeWriting(destination);
// 2.開始：suspense boundary（關聯(lián)的 task 已全部完成）寫入到輸出流
beginWriting(destination);
const completedBoundaries = request.completedBoundaries;
for (i = 0; i < completedBoundaries.length; i++) {
const boundary = completedBoundaries[i];
if (!flushCompletedBoundary(request, destination, boundary)) {
request.destination = null;
i++;
completedBoundaries.splice(0, i);
return;
}
}
completedBoundaries.splice(0, i);
// 2.完成：suspense boundary（關聯(lián)的 task 已全部完成）寫入到輸出流
completeWriting(destination);
// 3.開始：suspense boundary（關聯(lián)的 task 部分完成）寫入到輸出流
beginWriting(destination);
const partialBoundaries = request.partialBoundaries;
for (i = 0; i < partialBoundaries.length; i++) {
const boundary = partialBoundaries[i];
if (!flushPartialBoundary(request, destination, boundary)) {
request.destination = null;
i++;
partialBoundaries.splice(0, i);
return;
}
}
partialBoundaries.splice(0, i);
// 3.完成：suspense boundary（關聯(lián)的 task 部分完成）寫入到輸出流
completeWriting(destination);
if (
request.allPendingTasks === 0 &&
request.pingedTasks.length === 0 &&
request.clientRenderedBoundaries.length === 0 &&
request.completedBoundaries.length === 0
) {
// 所有渲染任務都已完成，關閉輸出流
close(destination);
}
}
上面的代碼中，一共有 3 組 beginWriting / completeWriting ，分別代表了 flushCompletedQueues 的前 3 步驟。
至此，我們就完成了 Streaming SSR 主要源碼實現(xiàn)的分析。
以上就是React Streaming SSR原理示例深入解析的詳細內(nèi)容，更多關于React Streaming SSR的資料請關注腳本之家其它相關文章！
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