聊聊React源碼中的位運(yùn)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(yùn)算，有必要么?
作為業(yè)務(wù)依賴(lài)的框架，為了提升一點(diǎn)點(diǎn)運(yùn)行時(shí)性能，React從不吝惜將源碼寫(xiě)的很復(fù)雜。
在涉及狀態(tài)、標(biāo)記位、優(yōu)先級(jí)操作的地方大量使用了位運(yùn)算。
本文會(huì)講解其中比較有代表性的部分。學(xué)到之后，當(dāng)遇到類(lèi)似場(chǎng)景時(shí)露一手，你就是業(yè)務(wù)線(xiàn)最靚的仔。
幾個(gè)常用位運(yùn)算
在JS中，位運(yùn)算的操作數(shù)會(huì)先轉(zhuǎn)換為Int32(32位有符號(hào)整型)，執(zhí)行完位運(yùn)算會(huì)Int32對(duì)應(yīng)浮點(diǎn)數(shù)。
在React中，主要用到3種位運(yùn)算符 —— 按位與、按位或、按位非。
按位與(&)
對(duì)于兩個(gè)二進(jìn)制操作數(shù)的每個(gè)bit，如果都為1，則結(jié)果為1，否則為0。
舉個(gè)例子，計(jì)算3 & 2，首先將操作數(shù)轉(zhuǎn)化為Int32：
- // 3對(duì)應(yīng)的 Int32
- 0b000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011
- // 2對(duì)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(shí)際參與計(jì)算的應(yīng)該是32位)：
- 0000 0011
- & 0000 0010
- -----------
- 0000 0010
所以3 & 2計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化為浮點(diǎn)數(shù)后為2。
按位或(|)
對(duì)于兩個(gè)二進(jìn)制操作數(shù)的每個(gè)bit，如果都為0，則結(jié)果為0，否則為1。
計(jì)算10 | 3：
- 0000 1010
- | 0000 0011
- -----------
- 0000 1011
計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化為浮點(diǎn)數(shù)后為11。
按位非(～)
對(duì)一個(gè)二進(jìn)制操作數(shù)的每個(gè)bit，逐位進(jìn)行取反操作(0、1互換)
對(duì)于～3，將3轉(zhuǎn)化為Int32后逐位取反：
- // 3對(duì)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(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化為浮點(diǎn)數(shù)后為-4。
如果你對(duì)這個(gè)結(jié)果有疑惑，可以去了解補(bǔ)碼相關(guān)知識(shí)
讓我們從易到難，看看位運(yùn)算在React中的應(yīng)用。
標(biāo)記狀態(tài)
React源碼內(nèi)部有多個(gè)上下文環(huán)境，在執(zhí)行函數(shù)時(shí)經(jīng)常需要判斷當(dāng)前處在哪個(gè)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(méi)有處在上下文
- const NoContext = 0;
當(dāng)進(jìn)入某個(gè)上下文時(shí)，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(shí)際應(yīng)該是Int32，這里是為了簡(jiǎn)化)，curContext與A執(zhí)行按位或操作：
- 0000 0000 // curContext
- | 0000 0001 // A
- -----------
- 0000 0001
此時(shí)可以結(jié)合按位與操作與NoContext來(lái)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(kāi)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(shí)處理多個(gè)狀態(tài)時(shí)，可以使用如上位運(yùn)算技巧。
優(yōu)先級(jí)計(jì)算
在React中，不同情況下調(diào)用this.setState觸發(fā)的更新會(huì)擁有不同優(yōu)先級(jí)。優(yōu)先級(jí)之間的比較、挑選同樣使用了位運(yùn)算。
具體來(lái)說(shuō)，React中用31個(gè)bit位保存「更新」(之所以是31而不是32是因?yàn)镮nt32的最高位是符號(hào)位，不保存具體的數(shù))。
處在越低bit位的更新優(yōu)先級(jí)越高(越需要優(yōu)先處理)。
舉個(gè)例子，假設(shè)當(dāng)前應(yīng)用存在2個(gè)更新：
- 0b000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0001
其中第1位的更新優(yōu)先級(jí)最高(需要同步處理)，第5位為默認(rèn)優(yōu)先級(jí)。
React經(jīng)常需要找出當(dāng)前最高優(yōu)先級(jí)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(bǔ)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(jí))。
總結(jié)
雖然業(yè)務(wù)中不常使用位操作，但在特定場(chǎng)景下位操作時(shí)很方便、高效的方式。
這波操作你愛(ài)了么?
