聊聊React源碼中的位運算技巧
大家好，我卡頌。
這兩年有不少朋友和我吐槽React源碼，比如：
- 調(diào)度器為什么用小頂堆這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，直接用數(shù)組不行?
- 源碼里各種單向鏈表、環(huán)狀鏈表，直接用數(shù)組不行?
- 源碼里各種位運算，有必要么?
作為業(yè)務(wù)依賴的框架，為了提升一點點運行時性能，React從不吝惜將源碼寫的很復(fù)雜。
在涉及狀態(tài)、標(biāo)記位、優(yōu)先級操作的地方大量使用了位運算。
本文會講解其中比較有代表性的部分。學(xué)到之后，當(dāng)遇到類似場景時露一手，你就是業(yè)務(wù)線最靚的仔。
幾個常用位運算
在JS中，位運算的操作數(shù)會先轉(zhuǎn)換為Int32(32位有符號整型)，執(zhí)行完位運算會Int32對應(yīng)浮點數(shù)。
在React中，主要用到3種位運算符 —— 按位與、按位或、按位非。
按位與(&)
對于兩個二進(jìn)制操作數(shù)的每個bit，如果都為1，則結(jié)果為1，否則為0。
舉個例子，計算3 & 2，首先將操作數(shù)轉(zhuǎn)化為Int32：
- // 3對應(yīng)的 Int32
- 0b000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011
- // 2對應(yīng)的 Int32
- 0b000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010
為了直觀，我們排除前面的0，只保留最后8位(實際參與計算的應(yīng)該是32位)：
- 0000 0011
- & 0000 0010
- -----------
- 0000 0010
所以3 & 2計算結(jié)果轉(zhuǎn)化為浮點數(shù)后為2。
按位或(|)
對于兩個二進(jìn)制操作數(shù)的每個bit，如果都為0，則結(jié)果為0，否則為1。
計算10 | 3：
- 0000 1010
- | 0000 0011
- -----------
- 0000 1011
計算結(jié)果轉(zhuǎn)化為浮點數(shù)后為11。
按位非(～)
對一個二進(jìn)制操作數(shù)的每個bit，逐位進(jìn)行取反操作(0、1互換)
對于～3，將3轉(zhuǎn)化為Int32后逐位取反：
- // 3對應(yīng)的 Int32
- 0b000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011
- // 逐位取反
- 0b111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100
計算結(jié)果轉(zhuǎn)化為浮點數(shù)后為-4。
如果你對這個結(jié)果有疑惑，可以去了解補碼相關(guān)知識
讓我們從易到難，看看位運算在React中的應(yīng)用。
標(biāo)記狀態(tài)
React源碼內(nèi)部有多個上下文環(huán)境，在執(zhí)行函數(shù)時經(jīng)常需要判斷當(dāng)前處在哪個上下文環(huán)境中。
假設(shè)共有三種上下文情況：
- // A上下文
- const A = 1;
- // B上下文
- const B = 2;
- // 沒有處在上下文
- const NoContext = 0;
當(dāng)進(jìn)入某個上下文時，可以使用按位或操作標(biāo)記進(jìn)入：
- // 當(dāng)前所處上下文
- let curContext = 0;
- // 進(jìn)入A上下文
- curContext |= A;
我們用8位二進(jìn)制舉例(同樣，實際應(yīng)該是Int32，這里是為了簡化)，curContext與A執(zhí)行按位或操作：
- 0000 0000 // curContext
- | 0000 0001 // A
- -----------
- 0000 0001
此時可以結(jié)合按位與操作與NoContext來判斷是否處在某一上下文中：
- // 是否處在A上下文中 true
- (curContext & A) !== NoContext
- // 是否處在B上下文中 false
- (curContext & B) !== NoContext
離開某上下文后，結(jié)合按位與、按位非移除標(biāo)記：
- // 從當(dāng)前上下文中移除上下文A
- curContext &= ~A;
- // 是否處在A上下文中 false
- (curContext & A) !== NoContext
curContext與~A執(zhí)行按位與操作：
- 0000 0001 // curContext
- & 1111 1110 // ~A
- -----------
- 0000 0000
即從curContext中移除A。
當(dāng)業(yè)務(wù)中需要同時處理多個狀態(tài)時，可以使用如上位運算技巧。
優(yōu)先級計算
在React中，不同情況下調(diào)用this.setState觸發(fā)的更新會擁有不同優(yōu)先級。優(yōu)先級之間的比較、挑選同樣使用了位運算。
具體來說，React中用31個bit位保存「更新」(之所以是31而不是32是因為Int32的最高位是符號位，不保存具體的數(shù))。
處在越低bit位的更新優(yōu)先級越高(越需要優(yōu)先處理)。
舉個例子，假設(shè)當(dāng)前應(yīng)用存在2個更新：
- 0b000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0001
其中第1位的更新優(yōu)先級最高(需要同步處理)，第5位為默認(rèn)優(yōu)先級。
React經(jīng)常需要找出當(dāng)前最高優(yōu)先級的更新在哪一位(如上例子中在第一位)，方法如下：
- function getHighestPriorityLane(lanes) {
- return lanes & -lanes;
- }
解釋下，由于Int32采用「補碼」表示，所以-lanes可以看作如下兩步操作：
- lanes取反(~lanes)
- 加1
為了直觀，用8位表示：
- lanes 0001 0001
- ~lanes 1110 1110 // 第一步
- +1 1110 1111 // 第二步
則lanes & -lanes如下：
- 0001 0001 // lanes
- & 1110 1111 // -lanes
- -----------
- 0000 0001
取到的就是第一位(已有更新中最高的優(yōu)先級)。
總結(jié)
雖然業(yè)務(wù)中不常使用位操作，但在特定場景下位操作時很方便、高效的方式。
這波操作你愛了么?
