写点什么

手写简易版 React 来彻底搞懂 fiber 架构

  • 2022 年 2 月 14 日
  • 本文字数:6131 字

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React 16 之前和之后最大的区别就是 16 引入了 fiber,又基于 fiber 实现了 hooks。整天都提 fiber,那 fiber 到底是啥?它和 vdom 是什么关系?


与其看各种解释,不如手写一个 fiber 版 React,当你能实现的时候,一定是彻底理解了。


vdom 和 fiber 首先,我们用 vdom 来描述界面结构,比如这样:


{  "type": "ul",  "props": {      "className": "list",      "children": [          {              "type": "li",              "props": {                  "className": "item",                  "children": [                    "aa"                  ]              }          },          {            "type": "li",            "props": {                "className": "item",                "children": [                  "bb"                ]            }          }        ]   }}复制代码
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这很明显就是一个 ul、li 的结构。但是我们不会直接手写 vdom,而是会用 jsx:


const data = {    item1: 'bb',    item2: 'cc'}
const jsx = <ul className="list"> <li className="item" style={{ background: 'blue', color: 'pink' }} onClick={() => alert(2)}>aa</li> <li className="item">{data.item1}<i>xxx</i></li> <li className="item">{data.item2}</li></ul>;复制代码
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jsx 使用 babel 编译,我们配置一下 .babelrc:


module.exports = {    presets: [        [            '@babel/preset-react',            {                pragma: 'Dong.createElement'            }        ]    ]}复制代码
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然后用 babel 编译它:


babel index.js -d ./dist复制代码
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编译结果是这样的:


const data = {  item1: 'bb',  item2: 'cc'};const jsx = Dong.createElement("ul", {  className: "list"}, Dong.createElement("li", {  className: "item",  style: {    background: 'blue',    color: 'pink'  },  onClick: () => alert(2)}, "aa"), Dong.createElement("li", {  className: "item"}, data.item1, Dong.createElement("i", null, "xxx")), Dong.createElement("li", {  className: "item"}, data.item2));复制代码
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这里的 createElement 就叫做 render function,它的执行结果是 vdom。


为什么不直接把 jsx 编译为 vdom 呢?


因为 render function 可以执行动态逻辑呀。我们可以加入 state、props,也可以包装一下实现组件。



这样,我们只要实现 Dong.createElement 就能拿到 vdom 了:


createElement 就是返回 type、props、children 的对象。


我们把 children 也放在 props 里,并且文本节点单独创建:


function createElement(type, props, ...children) {    return {        type,        props: {            ...props,            children: children.map(child =>                typeof child === "object"                ? child                : createTextElement(child)            ),        }    }}
function createTextElement(text) { return { type: "TEXT_ELEMENT", props: { nodeValue: text, children: [], }, }}
const Dong = { createElement}复制代码
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这样执行以后渲染出来的就是 vdom:


我打印了一下:



接下来递归渲染这棵 vdom 不就是渲染么,也就是通过 document.createElement 创建元素、设置属性、样式、事件监听器等。


React 16 之后引入了 fiber 架构,就是在这里做了改变,它不是直接渲染 vdom 了,而是先转成 fiber:



本来 vdom 里通过 children 关联父子节点,而 fiber 里面则是通过 child 关联第一个子节点,然后通过 sibling 串联起下一个,所有的节点可以 return 到父节点。


这样不就把一颗 vdom 树,变成了 fiber 链表么?


然后渲染 fiber 就可以了,和渲染 vdom 的时候一样。


为什么费这么多事转成另一种结构再渲染呢?这不是多此一举么?


那肯定不是,fiber 架构的意义在这:


之前我们是递归渲染 vdom 的,然后 diff 下来做 patch 的渲染:



这个渲染和 diff 是递归进行的。


现在变成了这样:



先把 vdom 转 fiber,也就是 reconcile 的过程,因为 fiber 是链表,就可以打断,用 schedule 来空闲时调度(requestIdleCallback)就行,最后全部转完之后,再一次性 render,这个过程叫做 commit。


这样,之前只有 vdom 的 render 和 patch,现在却变成了 vdom 转 fiber 的 reconcile,空闲调度 reconcile 的 scdule,最后把 fiber 渲染的 commit 三个阶段。


意义就在于这个可打断上。因为递归渲染 vdom 可能耗时很多,JS 计算量大了会阻塞渲染,而 fiber 是可打断的,就不会阻塞渲染,而且还会在这个过程中把需要用到的 dom 创建好,做好 diff 来确定是增是删还是改。


dom 有了,增删改也知道了咋做了,一次性 commit 不就很快了么。


这就是 fiber 架构的意义!


接下来我们实现下。


实现 fiber 版 react 我们从上到下来做吧,也就是分别实现 schedule、reconcile、commit


scheduleschdule 就是空闲调度,也就是这样的:


function workLoop(deadline) {    // do xxx    requestIdleCallback(workLoop);}
requestIdleCallback(workLoop);复制代码
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它就是一个不断的循环,就像 event loop 一样,可以叫做 reconcile loop。


然后它做的事情就是 vdom 转 fiber,也就是 reconcile:


我们用两个全局变量来记录当前处理到的 fiber 节点、根 fiber 节点:


let nextFiberReconcileWork = null;let wipRoot = null;复制代码
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它做的事情就是循环处理完所有的 reconcile:


let shouldYield = false;while (nextFiberReconcileWork && !shouldYield) {    nextFiberReconcileWork = performNextWork(        nextFiberReconcileWork    );    shouldYield = deadline.timeRemaining() < 1;}复制代码
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如果有下一个 fiber,并且还有空闲时间,那就执行下一个 vdom 转 fiber 的 renconcile


如果全部都转完了,那就 commit:


if (!nextFiberReconcileWork) {    commitRoot();}复制代码
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所以,schedule 的代码就是这样的:


let nextFiberReconcileWork = null;let wipRoot = null;  function workLoop(deadline) {    let shouldYield = false;    while (nextFiberReconcileWork && !shouldYield) {        nextFiberReconcileWork = performNextWork(            nextFiberReconcileWork        );        shouldYield = deadline.timeRemaining() < 1;    }
if (!nextFiberReconcileWork) { commitRoot(); }
requestIdleCallback(workLoop);}
requestIdleCallback(workLoop);复制代码
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每次执行的 performNextWork 就是 reconcile:


function performNextWork(fiber) {
reconcile(fiber);
if (fiber.child) { return fiber.child; } let nextFiber = fiber; while (nextFiber) { if (nextFiber.sibling) { return nextFiber.sibling; } nextFiber = nextFiber.return; }}复制代码
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reconcile 当前 fiber 节点,然后再按照顺序继续处理 child、sibling,处理完之后回到 return 的 fiber 节点。


这样不断的调度 reconcile。


这就是 schedule 做的事情:schedule 就是通过空闲调度每个 fiber 节点的 reconcile(vdom 转 fiber),全部 reconcile 完了就执行 commit。


接下来实现 reconcile:


reconcileschdule 的 loop 已经在不断进行了,那么只要提交一个 nextFiberReconcileWork,下次 loop 就能处理到。


所以,这就是 render 的实现:


function render(element, container) {    wipRoot = {        dom: container,        props: {            children: [element],        }    }    nextFiberReconcileWork = wipRoot}复制代码
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创建根 fiber 节点,赋值给 wipRoot,也就是 working in progress 的 fiber root 的意思。并且下一个处理的 fiber 节点指向它,那么下次 schedule 就会调度这个 fiber 节点,开始 reconcile。


reconcile 是 vdom 转 fiber,但还会做两件事:一个是提前创建对应的 dom 节点,一个是做 diff,确定是增、删还是改。


reconcile 的实现是这样的:


function reconcile(fiber) {    if (!fiber.dom) {        fiber.dom = createDom(fiber)    }    reconcileChildren(fiber, fiber.props.children)}复制代码
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fiber.props.children 就是 vdom 的子节点,这里的 reconcileChildren 就是把之前的 vdom 转成 child、sibling、return 这样串联起来的 fiber 链表:


循环处理每一个 vdom 的 elements,如果 index 是 0,那就是 child 串联,否则是 sibling 串联。创建出的节点都要用 return 指向父节点:



function reconcileChildren(wipFiber, elements) {    let index = 0    let prevSibling = null
while ( index < elements.length ) { const element = elements[index] let newFiber = { type: element.type, props: element.props, dom: null, return: wipFiber, effectTag: "PLACEMENT", }
if (index === 0) { wipFiber.child = newFiber } else if (element) { prevSibling.sibling = newFiber }
prevSibling = newFiber index++ }}复制代码
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因为我们只实现渲染,暂时不做 diff 和删除修改,所以这里的 effectTag 都是 placement,也就是新增元素。


通过 schdule 空闲调度这样处理每一个 vdom 转 fiber,就能生成整个 fiber 链表。


所以,这就是 reconcile 做的事情: reconcile 负责 vdom 转 fiber,并且还会准备好要用的 dom 节点、确定好是增、删、还是改,通过 schdule 的调度,最终把整个 vdom 树转成了 fiber 链表。


当 fiber 转完了,那么 schdule 调度就进入到了这里:


if (!nextFiberReconcileWork) {    commitRoot();}复制代码
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开始执行 commit:


commitcommit 就是对 dom 的增删改,而且比之前 vdom 架构时的渲染还要快,因为 dom 都提前创建了、也知道是增是删还是改了,那剩下的不就很简单了么?


我们从根 fiber 开始 commit,并且把 wipRoot 设置为空,因为不再需要调度它了:


function commitRoot() {    commitWork(wipRoot.child);    wipRoot = null}复制代码
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每个 fiber 节点的渲染就是按照 child、sibling 的顺序以此插入到 dom 中:


function commitWork(fiber) {    if (!fiber) {        return    }
let domParentFiber = fiber.return while (!domParentFiber.dom) { domParentFiber = domParentFiber.return } const domParent = domParentFiber.dom
if ( fiber.effectTag === "PLACEMENT" && fiber.dom != null ) { domParent.appendChild(fiber.dom) } commitWork(fiber.child) commitWork(fiber.sibling)}复制代码
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这里每个 fiber 节点都要往上找它的父节点,因为我们只是新增,那么只需要 appendChild 就行。


dom 已经在 reconcile 节点就创建好了,当时我们没细讲,现在来看下 dom 创建逻辑:


function createDom(fiber) {    const dom = fiber.type == "TEXT_ELEMENT" ? document.createTextNode("") : document.createElement(fiber.type);
for (const prop in fiber.props) { setAttribute(dom, prop, fiber.props[prop]); }
return dom;}复制代码
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就是根据类型创建元素,然后设置属性:


属性要分别处理 style、文本节点的 value、事件监听器:


function isEventListenerAttr(key, value) {    return typeof value == 'function' && key.startsWith('on');}
function isStyleAttr(key, value) { return key == 'style' && typeof value == 'object';}
function isPlainAttr(key, value) { return typeof value != 'object' && typeof value != 'function';}
const setAttribute = (dom, key, value) => { if (key === 'children') { return; }
if (key === 'nodeValue') { dom.textContent = value; } else if (isEventListenerAttr(key, value)) { const eventType = key.slice(2).toLowerCase(); dom.addEventListener(eventType, value); } else if (isStyleAttr(key, value)) { Object.assign(dom.style, value); } else if (isPlainAttr(key, value)) { dom.setAttribute(key, value); }};复制代码
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这在 reconcile 时就做好了,commit 自然很快。


这就是 commit 做的事情: 把 reconcile 产生的 fiber 链表一次性添加到 dom 中,因为 fiber 对应的节点提前创建好了、是增是删还是改也都知道了,所以,这一个阶段很快。


这样,我们就实现了简易版 React,当然,目前只实现了渲染,我们来试下效果:


这样一段 jsx:


const data = {    item1: 'bb',    item2: 'cc'}
const jsx = <ul className="list"> <li className="item" style={{ background: 'blue', color: 'pink' }} onClick={() => alert(2)}>aa</li> <li className="item">{data.item1}<i>xxx</i></li> <li className="item">{data.item2}</li></ul>;
console.log(JSON.stringify(jsx, null, 4));
Dong.render(jsx, document.getElementById("root"));复制代码
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总结 fiber 是 React16 引入的架构变动,为了彻底理解它,我们实现了一个简易版的 fiber 架构的 React。


界面通过 vdom 描述,但是不是直接手写 vdom,而是 jsx 编译产生的 render function 之后以后生成的。这样就可以加上 state、props 和一些动态逻辑,动态产生 vdom。


vdom 生成之后不再是直接渲染,而是先转成 fiber,这个 vdom 转 fiber 的过程叫做 reconcile。


fiber 是一个链表结构,可以打断,这样就可以通过 requestIdleCallback 来空闲调度 reconcile,这样不断的循环,直到处理完所有的 vdom 转 fiber 的 reconcile,就开始 commit,也就是更新到 dom。


reconcile 的过程会提前创建好 dom,还会标记出增删改,那么 commit 阶段就很快了。


从之前递归渲染时做 diff 来确定增删改以及创建 dom,提前到了可打断的 reconcile 阶段,让 commit 变得非常快,这就是 fiber 架构的目的和意义。


当然,我们还没实现 hooks 以及更新删除,后续会陆续实现。


如果想彻底搞懂 fiber 架构,不妨按照文章所写来实现一遍 reconcile 的过程,一定会让你对它有更深的认识。


最后

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