前言

通過??上一篇??文章的學(xué)習(xí)，了解了Fiber是什么，知道了Fiber節(jié)點可以保存對應(yīng)的DOM節(jié)點。Fiber節(jié)點構(gòu)成的Fiber Tree會對應(yīng)DOM Tree。

前面也提到Fiber是一種新的調(diào)和算法，那么它是如何更新DOM節(jié)點的呢？

單個節(jié)點的創(chuàng)建更新流程

對于同一個節(jié)點，React 會比較這個節(jié)點的ReactElement與FiberNode，生成子FiberNode。并根據(jù)比較的結(jié)果生成不同標(biāo)記（插入、刪除、移動...），對應(yīng)不同宿主環(huán)境API的執(zhí)行。

根據(jù)上面的Reconciler的工作流程，舉一個例子：

比如：

mount階段，掛載<div></div>。

1. 先通過jsx("div")生成 React Element <div></div>。
2. 生成的對應(yīng)的fiberNode為null（由于是由于是掛載階段，React還未構(gòu)建組件樹）。
3. 生成子fiberNode（實際上就是這個div的fiber節(jié)點）。
4. 生成Placement標(biāo)記。

將<div></div>更新為<p></p>。

update階段，更新將<div></div>更新為<p></p>。

1. 先通過jsx("p")生成 React Element <p></p>。
2. p與對應(yīng)的fiberNode作比較（FiberNode {type: 'div'}）。
3. 生成子fiberNode為null。
4. 生成對應(yīng)標(biāo)記Delement Placement。

用一張圖解釋上面的流程：

當(dāng)所有的ReactElement比較完后，會生成一顆fiberNode Tree，一共會存在兩棵fiberNode Tree。

• current：與視圖中真實UI對應(yīng)的fiberNode樹。
• workInProgress：觸發(fā)更新后，正在reconciler中計算的fiberNode Tree（用于下一次的視圖更新，在下一次視圖更新后，會變成current Tree）。

這就是React中的"雙緩存樹"技術(shù)。

什么是"雙緩存"？

雙緩存技術(shù)是一種計算機(jī)圖形學(xué)中用于減少屏幕閃爍和提高渲染性能的技術(shù)。

就好像你是一個畫家，你需要在一個畫布上繪制一幅畫。在沒有雙緩存技術(shù)的情況下，你會直接在畫布上作畫。當(dāng)你繪制一條線或一個形狀時，觀眾會立即看到這個過程。如果你的繪畫速度較慢，觀眾可能會看到畫面的閃爍和變化，這會導(dǎo)致視覺上的不舒適。

引入雙緩存技術(shù)就好比你有兩個畫布：一個是主畫布，觀眾可以看到它；另一個是隱藏畫布，觀眾看不到它。在這種情況下，你會在隱藏畫布上進(jìn)行繪畫。當(dāng)你完成一個階段性的繪制任務(wù)后，你將隱藏畫布上的圖像瞬間復(fù)制到主畫布上。觀眾只能看到主畫布上的圖像，而看不到隱藏畫布上的繪制過程。這樣，即使你的繪畫速度較慢，觀眾也不會看到畫面的閃爍和變化，從而獲得更流暢的視覺體驗。

使用雙緩存技術(shù)時，計算機(jī)會在一個隱藏的緩沖區(qū)（后臺緩沖區(qū)）上進(jìn)行繪制，然后將繪制好的圖像一次性復(fù)制到屏幕上（前臺緩沖區(qū)）。這樣可以減少屏幕閃爍，并提高渲染性能。

這種在內(nèi)存中構(gòu)建并直接替換的技術(shù)叫作雙緩存。

React 中使用"雙緩存"來完成Fiber Tree的構(gòu)建與替換，對應(yīng)著DOM Tree的創(chuàng)建于與更新。

雙緩存Fiber樹

Fiber架構(gòu)中同時存在兩棵Fiber Tree，一顆是"真實UI對應(yīng)的 Fiber Tree"可以理解為前緩沖區(qū)。另一課是"正在內(nèi)存中構(gòu)建的 Fiber Tree"可以理解為后緩沖區(qū)，這里值宿主環(huán)境（比如瀏覽器）。

當(dāng)前屏幕上顯示內(nèi)容對應(yīng)的Fiber樹稱為current Fiber樹，正在內(nèi)存中構(gòu)建的Fiber樹稱為workInProgress Fiber樹。

current Fiber樹中的Fiber節(jié)點被稱為current fiber，workInProgress Fiber樹中的Fiber節(jié)點被稱為workInProgress fiber，他們通過alternate屬性連接。

雙緩存樹一個顯著的特點就是兩棵樹之間會互相切換，通過alternate屬性連接。

currentFiber.alternate === workInProgressFiber;
workInProgressFiber.alternate === currentFiber;

雙緩存樹切換的規(guī)則

React應(yīng)用的根節(jié)點通過current指針在不同F(xiàn)iber樹的HostRootFiber根節(jié)點（ReactDOM.render創(chuàng)建的根節(jié)點）間切換。

• 在 mount時（首次渲染），會根據(jù)jsx方法返回的React Element構(gòu)建Fiber對象，形成Fiber樹。

• 然后這棵Fiber樹會作為current Fiber應(yīng)用到真實DOM上。

• 在 update時（狀態(tài)更新），會根據(jù)狀態(tài)變更后的React Element和current Fiber作對比形成新的workInProgress Fiber樹。
• 即當(dāng)workInProgress Fiber樹構(gòu)建完成交給Renderer（渲染器）渲染在頁面上后，應(yīng)用根節(jié)點的current指針指向workInProgress Fiber樹。
• 然后workInProgress Fiber切換成current Fiber應(yīng)用到真實DOM上，這就達(dá)到了更新的目的。

這一切都是在內(nèi)存中發(fā)生的，從而減少了對DOM的直接操作。

每次狀態(tài)更新都會產(chǎn)生新的workInProgress Fiber樹，通過current與workInProgress的替換，完成DOM更新，這就是React中用的雙緩存樹切換規(guī)則。

Renderer 是一個與特定宿主環(huán)境（如瀏覽器 DOM、服務(wù)器端渲染、React Native 等）相關(guān)的模塊。Renderer 負(fù)責(zé)將 React 組件樹轉(zhuǎn)換為特定宿主環(huán)境下的實際 UI。從而使 React 能夠在多個平臺上運行。

上面的語言可能有些枯燥，我們來畫個圖演示一下。

比如有下面這樣一段代碼，點擊元素把div切換成p元素：

function App() {
  const [elementType, setElementType] = useState('div');

  const handleClick = () => {
    setElementType(prevElementType => {
      return prevElementType === 'div' ? 'p' : 'div';
    })
  }

  // 根據(jù) elementType 的值動態(tài)創(chuàng)建對應(yīng)的元素
  const Element = elementType;

  return (
    <div>
      <Element onClick={handleClick}>
        點擊我切換 div 和 p 標(biāo)簽
      </Element>
    </div>
  )
}

const root = document.querySelector("#root");
ReactDOM.createRoot(root).render(<App />);

接下來，我們分別從 mount（首次渲染）和 update（更新）兩個角度講解 Fiber 架構(gòu)的工作原理。

mount 時 Fiber Tree的構(gòu)建

mount 時有兩種情況：

1. 整個應(yīng)用的首次渲染，這種情況發(fā)生首次進(jìn)入頁面時。
2. 某個組件的首次渲染，當(dāng) isShow 為 true時，Btn 組件進(jìn)入 mount 首次渲染流程。

{isShow ? <Btn /> : null}

假如有這樣一段代碼：

function App() {
  const [num, add] = useState(0);
  return (
    <p onClick={() => add(num + 1)}>{num}</p>
  )
}

const root = document.querySelector("#root");
ReactDOM.createRoot(root).render(<App />)

mount 時上面的Fiber樹構(gòu)建過程如下：

1. 首次執(zhí)行ReactDOM.createRoot(root)會創(chuàng)建fiberRootNode。
2. 接著執(zhí)行到render(<App />)時會創(chuàng)建HostRootFiber，實際上它是一個HostRoot節(jié)點。

fiberRootNode 是整個應(yīng)用的根節(jié)點，HostRootFiber 是 <App /> 所在組件樹的根節(jié)點。

3. 從HostRootFiber開始，以DFS（深度優(yōu)先搜索）的的順序遍歷子節(jié)點，以及生成對應(yīng)的FiberNode。
4. 在遍歷過程中，為FiberNode標(biāo)記"代表不同副作用的 flags"，以便后續(xù)在宿主環(huán)境中渲染的使用。

在上面我們之所以要區(qū)分fiberRootNode和HostRootFiber是因為在整個React應(yīng)用程序中開發(fā)者可以多次多次調(diào)用render方法渲染不同的組件樹，它們會有不同的HostRootFiber，但是整個應(yīng)用的根節(jié)點只有一個，那就是fiberRootNode。

執(zhí)行 ReactDOM.createRoot 會創(chuàng)建如圖所示結(jié)構(gòu)：

mount 首屏渲染階段

由于是首屏渲染階段，頁面中還沒有掛載任何DOM節(jié)點，所以fiberRootNode.current指向的HostRootFiber沒有任何子Fiber節(jié)點（即current Fiber樹為空）。

當(dāng)前僅有一個HostRootFiber，對應(yīng)"首屏渲染時只有根節(jié)點的空白畫面"。

<body>
  <div id="root"></div>
</body>

render 生成workInProgress樹階段

接下來進(jìn)入render階段，根據(jù)組件返回的JSX在內(nèi)存中依次構(gòu)建創(chuàng)建Fiber節(jié)點并連接在一起構(gòu)建Fiber樹，被稱為workInProgress Fiber樹。

在構(gòu)建workInProgress Fiber樹時會嘗試復(fù)用current Fiber樹中已有的Fiber節(jié)點內(nèi)的屬性，（在首屏渲染時，只有HostRootFiber），也可以理解為首屏渲染時，它以自己的身份生成了一個workInProgress 樹只不過還是HostRootFiber（HostRootFiber.alternate。

基于DFS（深度優(yōu)先搜索）依次生成的workInProgress節(jié)點，并連接起來構(gòu)成wip 樹的過程如圖所示：

上圖中已構(gòu)建完的workInProgress Fiber樹會在commit階段被渲染到頁面。

commit 階段

等到頁面渲染完成時，workInProgress Fiber樹會替換之前的current Fiber樹，進(jìn)而fiberRootNode的current指針會指向新的current Fiber樹。

完成雙緩存樹的切換工作，曾經(jīng)的Wip Fiber樹變?yōu)閏urrent Fiber樹。

過程如圖所示：

update 時 Fiber Tree的更迭

1. 接下來我們點擊p節(jié)點觸發(fā)狀態(tài)改變。這會開啟一次新的render階段并構(gòu)建一課新的workInProgress Fiber樹。

和mount時一樣，workInProgress Fiber的創(chuàng)建可以復(fù)用current Fiber樹對應(yīng)節(jié)點的數(shù)據(jù)，這個決定是否服用的過程就是Diff算法， 后面章節(jié)會詳細(xì)講解。

2. workInProgress Fiber樹在render階段完成構(gòu)建后會進(jìn)入commit階段渲染到頁面上。渲染完成后，workInProgress Fiber樹變?yōu)閏urrent Fiber樹。

render 階段的流程

接下來，我們來看看用原理，在源碼中它是如何實現(xiàn)的。

Reconciler工作的階段在 React 內(nèi)部被稱為 render 階段，ClassComponent 的render函數(shù)、Function Component函數(shù)本身也都在 render 階段被調(diào)用。

根據(jù)Scheduler調(diào)度的結(jié)果不同，render階段可能開始于performSyncWorkOnRoot或performConcurrentWorkOnRoot方法的調(diào)用。

也就是說React在執(zhí)行render階段的初期會依賴于Scheduler（調(diào)度器）的結(jié)果來判斷執(zhí)行哪個方法，比如Scheduler（調(diào)度器）會根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級選擇執(zhí)行performSyncWorkOnRoot或performConcurrentWorkOnRoot方法。這取決于任務(wù)的類型和優(yōu)先級。同步任務(wù)通常具有較高優(yōu)先級，需要立即執(zhí)行，而并發(fā)任務(wù)會在空閑時間段執(zhí)行以避免阻塞主線程。

這里補(bǔ)充一下，調(diào)度器可能的執(zhí)行結(jié)果，以用來判斷執(zhí)行什么入口函數(shù)：

如果不知道調(diào)度器的執(zhí)行結(jié)構(gòu)都有哪幾類，可以跳過這段代碼向下看：

現(xiàn)在還不需要學(xué)習(xí)這兩個方法，只需要知道在這兩個方法中會調(diào)用 performUnitOfWork方法就好。

// performSyncWorkOnRoot會調(diào)用該方法
function workLoopSync() {
  while (workInProgress !== null) {
    performUnitOfWork(workInProgress);
  }
}

// performConcurrentWorkOnRoot會調(diào)用該方法
function workLoopConcurrent() {
  while (workInProgress !== null && !shouldYield()) {
    performUnitOfWork(workInProgress);
  }
}

可以看到，它們唯一的區(qū)別就是是否會調(diào)用shouldYield。如果當(dāng)前瀏覽器幀沒有剩余時間，shouldYield會終止循環(huán)，直到瀏覽器有空閑時間再繼續(xù)遍歷。

也就說當(dāng)更新正在進(jìn)行時，如果有 "更高優(yōu)先級的更新" 產(chǎn)生，則會終端當(dāng)前更新，優(yōu)先處理高優(yōu)先級更新。

高優(yōu)先級的更新比如："鼠標(biāo)懸停"，"文本框輸入"等用戶更易感知的操作。

workInProgress代表當(dāng)前正在工作的一個fiberNode，它是一個全局的指針，指向當(dāng)前正在工作的 fiberNode，一般是workInProgress。

performUnitOfWork方法會創(chuàng)建下一個Fiber節(jié)點，并賦值給workInProgress，并將workInProgress與已經(jīng)創(chuàng)建好的Fiber節(jié)點連接起來構(gòu)成Fiber樹。

這里為什么指向的是 workInProgress 呢？ 因為在每次渲染更新時，即將展示到界面上的是 workInProgress 樹，只有在首屏渲染的時候它才為空。

render階段流程概覽

Fiber Reconciler是從Stack Reconciler重構(gòu)而來，通過遞歸遍歷的方式實現(xiàn)可中斷的遞歸。 因為可以把performUnitOfWork方法分為兩部分："遞"和"歸"。

"遞" 階段會從 HostRootFiber開始向下以 DFS 的方式遍歷，為遍歷到的每個fiberNode執(zhí)行beginWork方法。該方法會根據(jù)傳入的fiberNode創(chuàng)建下一級fiberNode。

當(dāng)遍歷到葉子元素（不包含子fiberNode）時，performUnitOfWork就會進(jìn)入 "歸" 的階段。

"歸" 階段會調(diào)用completeWork方法處理fiberNode。當(dāng)某個fiberNode執(zhí)行完complete方法后，如果其存在兄弟fiberNode（fiberNode.sibling !== null），會進(jìn)入其兄弟fiber的"遞階段"。如果不存在兄弟fiberNode，會進(jìn)入父fiberNode的 "歸" 階段。

遞階段和歸階段會交錯執(zhí)行直至HostRootFiber的"歸"階段。到此，render階段的工作就結(jié)束了。

舉一個例子：

function App() {
  return (
    <div>
      <p>1229</p>
      jasonshu
    </div>
  )
}

const root = document.querySelector("#root");
ReactDOM.createRoot(root).render(<App />);

當(dāng)執(zhí)行完深度優(yōu)先搜索之后形成的workInProgress樹。

圖中的數(shù)組是遍歷過程中的順序，可以看到，遍歷的過程中會從應(yīng)用的根節(jié)點RootFiberNode開始，依次執(zhí)行beginWork和completeWork，最后形成一顆Fiber樹，每個節(jié)點以child和return項鏈。

注意：當(dāng)遍歷到只有一個子文本節(jié)點的Fiber時，該Fiber節(jié)點的子節(jié)點不會執(zhí)行beginWork和completeWork，如圖中的"jasonshu"文本節(jié)點。這是react的一種優(yōu)化手段

剛剛提到：workInProgress代表當(dāng)前正在工作的一個fiberNode，它是一個全局的指針，指向當(dāng)前正在工作的 fiberNode，一般是workInProgress。

// 該函數(shù)用于調(diào)度和執(zhí)行 FiberNode 樹的更新和渲染過程
// 該函數(shù)的作用是處理 React 程序中更新請求，計算 FiberNode 樹中的每個節(jié)點的變化，并把這些變化同步到瀏覽器的DOM中
function workLoop() {
  while (workInProgress !== null) {
    // 開始執(zhí)行每個工作單元的工作
    performUmitOfWork(workInProgress);
  }
}

知道了beginWork和completeWork它們是怎樣的流程后，我們再來看它是如何實現(xiàn)的：

這段代碼主要計算FiberNode節(jié)點的變化，更新workInProgress，beginWork函數(shù)的最初運行也是在下面這個函數(shù)中，同時它也完成遞和歸兩個階段的操作。

// 在這個函數(shù)中，React 會計算 FiberNode 節(jié)點的變化，并更新 workInProgress
function performUmitOfWork(fiber: FiberNode) {
  // 如果有子節(jié)點，就一直遍歷子節(jié)點
  const next = beginWork(fiber);
  // 遞執(zhí)行完之后，需要更新下工作單元的props
  fiber.memoizedProps = fiber.pendingProps;

  // 沒有子節(jié)點的 FiberNode 了，代表遞歸到最深層了。
  if (next === null) {
    completeUnitOfWork(fiber);
  } else {
  // 如果有子節(jié)點的 FiberNode，則更新子節(jié)點為新的 fiberNode 繼續(xù)執(zhí)行
    workInProgress = next;
  }
}

在下面的函數(shù)中主要進(jìn)行歸的操作：

// 主要進(jìn)行歸的過程，向上遍歷父節(jié)點以及兄弟，更新它們節(jié)點的變化，并更新 workInProgress
function completeUnitOfWork(fiber: FiberNode) {
  let node: FiberNode | null = fiber;

  do {
    // 歸：沒有子節(jié)點之后開始向上遍歷父節(jié)點
    completeWork(node);
    const sibling = node.sibling;
    if (sibling !== null) {
      // 有兄弟節(jié)點時，將指針指到兄弟節(jié)點
      workInProgress = sibling;
      return;
    }
    // 兄弟節(jié)點不存在時，遞歸應(yīng)該繼續(xù)往上指到父親節(jié)點
    node = node.return;
    workInProgress = node;
  } while (node !== null);
}

到此，Reconciler的工作架構(gòu)架子我們就搭完了。

接下來我們來講在構(gòu)建過程中每個Fiber節(jié)點具體是如何創(chuàng)建的呢？在下一篇會詳細(xì)講解beginWork和completeWork是如何實現(xiàn)的？會正式進(jìn)入render階段的實現(xiàn)了。