react原理之lane优先级和diff更新

PHP小丑

React 16中处理优先级的模型是expirationTime，它使用一个时间长度来描述任务的优先级。而React 17则使用Lane模型来处理任务的优先级，它通过将不同优先级赋值给一个位，通过31位的位运算来操作优先级，能够覆盖更多的边界条件。简言之：使用二进制数来表示任务的优先级。
为了理解的完整性，本文从 React 架构上 schedule, diff 和 commit 三个阶段的流程进行展开
1. Schedule
1.1 创建更新任务
在首次渲染和用户触发事件时会创建一个更新任务，并分配一个优先级，接着放入 fiber.updateQueue 更新对列中，交给 Scheduler 调度更新
fiber.updateQueue 是一个环形结构pending 指针指向最后一个 update，新的 update 插入过程：

const pending = sharedQueue.pending
if (pending === null) {
  // 第一个 update 进入队列，创建一个环形结构
  update.next = update
} else {
  // 最新的update插入到首尾中间
  update.next = pending.next
  pending.next = update
}
// pending 指向最新的 update
sharedQueue.pending = update

创建环形结构是为了能一次找到首节点和尾节点
1.2 优先级
优先级本质就是比较大小，对于区间优先级，react 使用了二进制运算来判断是否处于区间中，最多有 31 位，每一位都是一条车道，
如判断 lane 是否在一个区间中：

// 0b0000000001111111111111111000000 & 0b0000000000000000000000001000000 === 0b0000000000000000000000001000000
export function isSubsetOfLanes(set: Lanes, subset: Lanes | Lane) {
  return (set & subset) === subset
}

合并 lane：

// 0b0000000000000000000000010000000 ｜ 0b0000000000000000000000100000000 === 0b0000000000000000000000110000000
export function mergeLanes(a: Lanes | Lane, b: Lanes | Lane): Lanes {
  return a | b
}

1.3 updateQueue 执行

  
• 遍历 updateQueue 链表，收集在当前更新任务区间的任务，即计算 lane 是否在当前区间内，若不满足条件，则放进 newFirstBaseUpdate...newLastBaseUpdate 中推迟执行。
• 执行 update ，即通过 getStateFromUpdate 计算新的 state，将其结果存到 newState，剩余 update 插入到 lastBaseUpdate 后面
• 当 updateQueue 都处理完成后，将最后结果存入 baseState
  

1.4 通过时间分片实现并发
通过时间切片的方式，即将任务分解为多个工作单元。每完成一个工作单元，判断是否有高优作业，若有，则让浏览器中断渲染
可使用 requestIdleCallback 简单实现时间分片效果：

function workLoop(deadline: IdleDeadline) {
  // 如果存在空闲时间
  while (workInProgress && deadline.timeRemaining() > 0) {
  workInProgress = performUnitOfWork(workInProgress)
  }
}

// 当js线程空闲时执行
requestIdleCallback(workLoop)

为了减少commit执行(这过程用户可感知)，react设计了跟踪 fiber root，也被称为 progress root 或者 wipRoot，一旦完成所有的工作，即没有下一个工作单元时，才将 fiber 提交给 dom。
2. Diff
2.1 构建树
通过 CreateElement 函数生成 element 节点

/**
 * @param {string} type  HTML标签类型 或 函数组件
 * @param {object} props   具有JSX属性中的所有键和值
 * @param {string | array} children JSX子节点列表
 */
function CreateElement(type, props, ...children) {
  return {
  $$typeOf, // ReactElement, FragmentElement...
  tag, // ClassComponent, FunctionComponent, HostComponent...
  type, // "div", [[Function]], [[constructor]]...
  props: {
    ...props,
    children,
  },
  ...
  }
}

常见的 JSX 节点有如下几点

  
• 函数组件，其生成的element 节点为：
  

{
  $$typeOf: ReactElement,
  tag: FunctionComponent,
  type: 函数本身
}

  
• Class 组件，其生成的element 节点为：
  

{
  $$typeOf: ReactElement,
  tag: ClassComponent,
  type: class 构造函数
}

  
• 原生标签或文本节点，其生成的element 节点为：
  

{
  $$typeOf: ReactElement,
  tag: HostComponent,
  type: "div"或"text"
}

2.1.1 模拟CreateElement 函数执行的过程
下面的函数组件对于开发过react的同学应该不陌生，我们就以它为例子，学习学习

function App(props) {
  return <h1 title="el_title">Hi {props.name}</h1> // HTML标签类型
}
const element = <App name="foo" /> // FC

转换为 CreateElement 函数调用

function App(props) {
 return CreateElement("h1", {title:"el_title"}, "Hi ", props.name)
}
const element = CreateElement(App, {name:"foo"})

执行并生成的 element 节点

[
  {
  "type": App, // 函数组件本身
  "props": {
    "name": "foo"      // key-value
    "children": [] // 函数组件执行结果
  },
  {
  "type": "h1",
  "props": {
    "title": "el_title"      // key-value
    "children": ["Hi", props.name] // 注意喔，是数组类型
  }
  }
]

注意喔，函数组件的 children是来自于函数的运行结果而不是props， 即 children = type(props)
在这个过程中，返回的TreeNode树结构为[{...},{...}]，是一棵普通的树结构，基于递归遍历，无法实现断点回溯，而构建的Fiber链表，其每个 fiber 节点都有 3 个指针 ，链接到其第一个子节点 child，下一个兄弟姐妹节点 sibling 和父节点 return，且每个 fiber 都将成为一个工作单元
2.2 更新、删除
当我们需要实现 更新 和 删除 节点时，即调用setState，则需将 render 函数中收到的元素与提交给 dom 的最后的 FiberTree 进行比较。因此，我们需要保存最后一次提交给 FiberTree 的引用 currentRoot，同时，为每个fiber添加alternate属性，记录上一阶段提交的old fiber

let currentRoot = null
function Render(el, container) {
  wipRoot = {
  alternate: currentRoot,
  }
}

function CommitRoot() {
  currentRoot = wipRoot
  wipRoot = null
}

注意喔，子代创建的过程伴随着比对，即为元素的子代创建fiber的同时，将old fiber与new fiber进行比对

  
• 如果old fiber与new fiber具有相同的type，保留dom节点并更新其props，并设置标签effectTag为UPDATE
• 若type不同，且为new fiber，意味着要创建新的DOM节点，设置标签effectTag为PLACEMENT；若为old fiber，则需要删除节点，设置标签effectTag为DELETION
  

为了快速检测到变化，React 使用了 key。使其 更快速的检测到子元素何时更改了在元素数组中的位置key->fiber
3. commit 阶段
3.1 创建操作
提交创建操作会进行真实 dom 生成和 ref 初始化：

const stateNode = document.createElement(fiber.type)
fiber.stateNode = stateNode // 保存dom节点
fiber.props.ref(stateNode) // 执行props中的ref函数，传入dom节点

3.2 更新操作
更新阶段会将 props 设置到 dom

const oldProps = fiber.alternate.props
const newProps = fiber.props
// 对比oldProps和newProps，找到变化的key value然后设置到dom

3.3 替换操作
利用旧的节点找到父节点，然后替换 dom 节点为新的 dom 节点

const parent = fiber.alternate.return.stateNode
const oldDom = fiber.alternate.stateNode
const newDom = fiber.stateNode
parent.replaceChild(newDom, oldDom)

3.4 删除操作
新节点不存在，说明当前节点被删除

const oldDom = fiber.alternate.stateNode
oldDom.remove()