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React 源码分析 (二) 渲染机制

作者:goClient1992
  • 2022-11-15
    浙江
  • 本文字数:5876 字

    阅读完需:约 19 分钟

准备工作

为了方便讲解,假设我们有下面这样一段代码:


function App(){  const [count, setCount] = useState(0)
useEffect(() => { setCount(1) }, [])
const handleClick = () => setCount(count => count++)
return ( <div> 勇敢牛牛, <span>不怕困难</span> <span onClick={handleClick}>{count}</span> </div> )}
ReactDom.render(<App />, document.querySelector('#root'))
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在 React 项目中,这种 jsx 语法首先会被编译成:


React.createElement("App", null)orjsx("App", null)
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这里不详说编译方法,感兴趣的可以参考:


babel 在线编译


新的 jsx 转换


jsx 语法转换后,会通过creatElementjsx的 api 转换为React element作为ReactDom.render()的第一个参数进行渲染。


在上一篇文章Fiber中,我们提到过一个 React 项目会有一个fiberRoot和一个或多个rootFiberfiberRoot是一个项目的根节点。我们在开始真正的渲染前会先基于rootDOM 创建fiberRoot,且fiberRoot.current = rootFiber,这里的rootFiber就是currentfiber 树的根节点。


if (!root) {    // Initial mount    root = container._reactRootContainer = legacyCreateRootFromDOMContainer(container, forceHydrate);    fiberRoot = root._internalRoot;}
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在创建好fiberRootrootFiber后,我们还不知道接下来要做什么,因为它们和我们的<App />函数组件没有一点关联。这时 React 开始创建update,并将ReactDom.render()的第一个参数,也就是基于<App />创建的React element赋给update


var update = {    eventTime: eventTime,    lane: lane,    tag: UpdateState,    payload: null,    callback: element,    next: null  };
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有了这个update,还需要将它加入到更新队列中,等待后续进行更新。在这里有必要讲下这个队列的创建流程,这个创建操作在 React 有多次应用。


var sharedQueue = updateQueue.shared;  var pending = sharedQueue.pending;
if (pending === null) { // mount时只有一个update,直接闭环 update.next = update; } else { // update时,将最新的update的next指向上一次的update, 上一次的update的next又指向最新的update形成闭环 update.next = pending.next; pending.next = update; } // pending指向最新的update, 这样我们遍历update链表时, pending.next会指向第一个插入的update。 sharedQueue.pending = update;
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我将上面的代码进行了一下抽象,更新队列是一个环形链表结构,每次向链表结尾添加一个update时,指针都会指向这个update,并且这个update.next会指向第一个更新:



上一篇文章也讲过,React 最多会同时拥有两个fiber树,一个是currentfiber 树,另一个是workInProgressfiber 树。currentfiber 树的根节点在上面已经创建,下面会通过拷贝fiberRoot.current的形式创建workInProgressfiber 树的根节点。


到这里,前面的准备工作就做完了, 接下来进入正菜,开始进行循环遍历,生成fiber树和dom树,并最终渲染到页面中。

render 阶段

这个阶段并不是指把代码渲染到页面上,而是基于我们的代码画出对应的fiber树和dom树。

workloopSync

function workLoopSync() {  while (workInProgress !== null) {    performUnitOfWork(workInProgress);  }}
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在这个循环里,会不断根据 workInProgress 找到对应的 child 作为下次循环的 workInProgress,直到遍历到叶子节点,即深度优先遍历。在performUnitOfWork会执行下面的beginWork


beginWork

简单描述下beginWork的工作,就是生成fiber树。


基于workInProgress的根节点生成<App />fiber节点并将这个节点作为根节点的child,然后基于<App />fiber节点生成<div />fiber节点并作为<App />fiber节点的child,如此循环直到最下面的牛牛文本。



注意, 在上面流程图中,updateFunctionComponent会执行一个renderWithHooks函数,这个函数里面会执行App()这个函数组件,在这里会初始化函数组件里所有的hooks,也就是上面实例代码的useState()


当遍历到牛牛文本时,它的下面已经没有了child,这时beginWork的工作就暂时告一段落,为什么说是暂时,是因为在completeWork时,如果遍历的fiber节点有sibling会再次走到beginWork。相关参考视频讲解:进入学习

completeWork

当遍历到牛牛文本后,会进入这个completeWork


在这里,我们再简单描述下completeWork的工作, 就是生成dom树。


基于fiber节点生成对应的dom节点,并且将这个dom节点作为父节点,将之前生成的dom节点插入到当前创建的dom节点。并会基于在beginWork生成的不完全的workInProgressfiber 树向上查找,直到fiberRoot。在这个向上的过程中,会去判断是否有sibling,如果有会再次走beginWork,没有就继续向上。这样到了根节点,一个完整的dom树就生成了。



额外提一下,在completeWork中有这样一段代码


if (flags > PerformedWork) {  if (returnFiber.lastEffect !== null) {    returnFiber.lastEffect.nextEffect = completedWork;  } else {    returnFiber.firstEffect = completedWork;  }
returnFiber.lastEffect = completedWork;}
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解释一下, flags > PerformedWork代表当前这个fiber节点是有副作用的,需要将这个fiber节点加入到父级fibereffectList链表中。

commit 阶段

这个阶段的主要工作是处理副作用。所谓副作用就是不确定操作,比如:插入,替换,删除 DOM,还有useEffect()hook 的回调函数都会被作为副作用。

commitWork

准备工作

commitWork前,会将在workloopSync中生成的workInProgressfiber 树赋值给fiberRootfinishedWork属性。


var finishedWork = root.current.alternate;  // workInProgress fiber树root.finishedWork = finishedWork;  // 这里的root是fiberRootroot.finishedLanes = lanes;commitRoot(root);
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在上面我们提到,如果一个fiber节点有副作用会被记录到父级fiberlastEffectnextEffect。在下面代码中,如果fiber树有副作用,会将rootFiber.firstEffect节点作为第一个副作用firstEffect,并且将effectList形成闭环。


var firstEffect;// 判断当前rootFiber树是否有副作用if (finishedWork.flags > PerformedWork) {
// 下面代码的目的还是为了将这个effectList链表形成闭环 if (finishedWork.lastEffect !== null) { finishedWork.lastEffect.nextEffect = finishedWork; firstEffect = finishedWork.firstEffect; } else { firstEffect = finishedWork; }} else {// 这个rootFiber树没有副作用firstEffect = finishedWork.firstEffect;}
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mutation 之前

简单描述 mutation 之前阶段的工作:


  • 处理 DOM 节点渲染/删除后的 autoFocus、blur 逻辑;

  • 调用 getSnapshotBeforeUpdate,fiberRoot 和 ClassComponent 会走这里;

  • 调度 useEffect(异步);在 mutation 之前的阶段,遍历effectList链表,执行commitBeforeMutationEffects方法。


do {  // mutation之前
invokeGuardedCallback(null, commitBeforeMutationEffects, null);
} while (nextEffect !== null);
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我们进到commitBeforeMutationEffects方法,我将代码简化一下:


function commitBeforeMutationEffects() {  while (nextEffect !== null) {    var current = nextEffect.alternate;    // 处理DOM节点渲染/删除后的 autoFocus、blur 逻辑;    if (!shouldFireAfterActiveInstanceBlur && focusedInstanceHandle !== null){...}
var flags = nextEffect.flags; // 调用getSnapshotBeforeUpdate,fiberRoot和ClassComponent会走这里 if ((flags & Snapshot) !== NoFlags) {...} // 调度useEffect(异步) if ((flags & Passive) !== NoFlags) { // rootDoesHavePassiveEffects变量表示当前是否有副作用 if (!rootDoesHavePassiveEffects) { rootDoesHavePassiveEffects = true; // 创建任务并加入任务队列,会在layout阶段之后触发 scheduleCallback(NormalPriority$1, function () { flushPassiveEffects(); return null; }); } } // 继续遍历下一个effect nextEffect = nextEffect.nextEffect; }}
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按照我们示例代码,我们重点关注第三件事,调度 useEffect(注意,这里是调度,并不会马上执行)。


scheduleCallback主要工作是创建一个task


var newTask = {    id: taskIdCounter++,    callback: callback,  //上面代码传入的回调函数    priorityLevel: priorityLevel,    startTime: startTime,    expirationTime: expirationTime,    sortIndex: -1};
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它里面有个逻辑会判断startTimecurrentTime, 如果startTime > currentTime,会把这个任务加入到定时任务队列timerQueue,反之会加入任务队列taskQueue,并task.sortIndex = expirationTime

mutation

简单描述 mutation 阶段的工作就是负责 dom 渲染。


区分fiber.flags,进行不同的操作,比如:重置文本,重置 ref,插入,替换,删除 dom 节点。


和 mutation 之前阶段一样,也是遍历effectList链表,执行commitMutationEffects方法。


do {    // mutation  dom渲染  invokeGuardedCallback(null, commitMutationEffects, null, root, renderPriorityLevel);
} while (nextEffect !== null);
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看下commitMutationEffects的主要工作:


function commitMutationEffects(root, renderPriorityLevel) {  // TODO: Should probably move the bulk of this function to commitWork.  while (nextEffect !== null) {     // 遍历EffectList    setCurrentFiber(nextEffect);    // 根据flags分别处理    var flags = nextEffect.flags;    // 根据 ContentReset flags重置文字节点    if (flags & ContentReset) {...}    // 更新ref    if (flags & Ref) {...}
var primaryFlags = flags & (Placement | Update | Deletion | Hydrating);
switch (primaryFlags) { case Placement: // 插入dom {...}
case PlacementAndUpdate: //插入dom并更新dom { // Placement commitPlacement(nextEffect); nextEffect.flags &= ~Placement; // Update var _current = nextEffect.alternate; commitWork(_current, nextEffect); break; }
case Hydrating: //SSR {...}
case HydratingAndUpdate: // SSR {...}
case Update: // 更新dom {...}
case Deletion: // 删除dom {...} }
resetCurrentFiber(); nextEffect = nextEffect.nextEffect; }}
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按照我们的示例代码,这里会走PlacementAndUpdate,首先是commitPlacement(nextEffect)方法,在一串判断后,最后会把我们生成的dom树插入到rootDOM 节点中。


function appendChildToContainer(container, child) {  var parentNode;
if (container.nodeType === COMMENT_NODE) { parentNode = container.parentNode; parentNode.insertBefore(child, container); } else { parentNode = container; parentNode.appendChild(child); // 直接将整个dom作为子节点插入到root中 }}
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到这里,代码终于真正的渲染到了页面上。下面的commitWork方法是执行和useLayoutEffect()有关的东西,这里不做重点,后面文章安排,我们只要知道这里是执行上一次更新effect unmount

fiber 树切换

在讲layout阶段之前,先来看下这行代码


root.current = finishedWork  // 将`workInProgress`fiber树变成`current`树
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这行代码在 mutation 和 layout 阶段之间。在 mutation 阶段, 此时的currentfiber 树还是指向更新前的fiber树, 这样在生命周期钩子内获取的 DOM 就是更新前的, 类似于componentDidMountcompentDidUpdate的钩子是在layout阶段执行的,这样就能获取到更新后的 DOM 进行操作。

layout

简单描述 layout 阶段的工作:


  • 调用生命周期或 hooks 相关操作

  • 赋值 ref


和 mutation 之前阶段一样,也是遍历effectList链表,执行commitLayoutEffects方法。


do {   // 调用生命周期和hook相关操作, 赋值ref   invokeGuardedCallback(null, commitLayoutEffects, null, root, lanes);} while (nextEffect !== null);
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来看下commitLayoutEffects方法:


function commitLayoutEffects(root, committedLanes) {  while (nextEffect !== null) {    setCurrentFiber(nextEffect);    var flags = nextEffect.flags;    // 调用生命周期或钩子函数    if (flags & (Update | Callback)) {      var current = nextEffect.alternate;      commitLifeCycles(root, current, nextEffect);    }
{ // 获取dom实例,更新ref if (flags & Ref) { commitAttachRef(nextEffect); } }
resetCurrentFiber(); nextEffect = nextEffect.nextEffect; }}
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提一下,useLayoutEffect()的回调会在commitLifeCycles方法中执行,而useEffect()的回调会在commitLifeCycles中的schedulePassiveEffects方法进行调度。从这里就可以看出useLayoutEffect()useEffect()的区别:


  • useLayoutEffect上次更新销毁函数mutation阶段销毁,本次更新回调函数是在 dom 渲染后的layout阶段同步执行;

  • useEffectmutation之前阶段会创建调度任务,在layout阶段会将销毁函数和回调函数加入到pendingPassiveHookEffectsUnmountpendingPassiveHookEffectsMount队列中,最终它的上次更新销毁函数本次更新回调函数都是在layout阶段后异步执行; 可以明确一点,他们的更新都不会阻塞 dom 渲染。

layout 之后

还记得在mutation之前阶段的这几行代码吗?


// 创建任务并加入任务队列,会在layout阶段之后触发scheduleCallback(NormalPriority$1, function () {  flushPassiveEffects();  return null;});
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这里就是在调度useEffect(),在layout阶段之后会执行这个回调函数,此时会处理useEffect上次更新销毁函数本次更新回调函数

总结

看完这篇文章, 我们可以弄明白下面这几个问题:


  1. React 的渲染流程是怎样的?

  2. React 的 beginWork 都做了什么?

  3. React 的 completeWork 都做了什么?

  4. React 的 commitWork 都做了什么?

  5. useEffect 和 useLayoutEffect 的区别是什么?

  6. useEffect 和 useLayoutEffect 的销毁函数和更新回调的调用时机?


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