深入浅出的学习react[学习笔记18]

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特别的事件系统:React 事件与 DOM 事件有何不同?

相信不少人在进阶 React 的过程中都会或多或少地了解到这样一件事情:React 有着自成一派的事件系统,它和DOM 原生事件系统不一样。但具体不一样在哪,却很少有人能够一五一十地说清楚。

我们知道,对于不同的知识,需要采取不同的学习策略。就 React 事件系统来说,它涉及的源码量不算小,相关逻辑也不够内聚,整体的理解成本相对较高,很多人都会因此而被劝退。

幸运的是,无论是在面试场景下,还是在实际的开发中,React 事件相关的问题都更倾向于考验对事件工作流、事件特征等逻辑层面问题的理解,而非对源码细节的把握。而事件工作流、事件特征等逻辑层面的“主要矛盾”,正是本讲探讨的重点

【注】:本文逻辑提取自 React 16.13.x。随着 React 版本的更迭,事件系统的实现细节难免有调整,但其设计思想总是一脉相承的,所以重点在于把握住核心逻辑

1、回顾原生 DOM 下的事件流

在当下这个前端发展阶段,会发现有这样一种魔幻现实主义现象:一些人提起前端框架时能够滔滔不绝,可说到 DOM 基础时却开始胡言乱语。但是要知道:想理解好 React 事件机制,就必须对原生 DOM 事件流有扎实的掌握。因此开篇我们先来简单复习一下 DOM 事件流是如何工作的。

在浏览器中是通过事件监听来实现 JS 和 HTML 之间的交互。一个页面往往会被绑定许许多多的事件,而页面接收事件的顺序,就是事件流

W3C 标准约定了一个事件的传播过程要经过以下 3 个阶段

  • 事件捕获阶段

  • 目标阶段

  • 事件冒泡阶段

可以通过下图一棵 DOM 树的结构简图来理解这个过程,图中的箭头就代表着事件的“穿梭”路径。

这里有图1。

当事件被触发时,首先经历的是一个捕获过程:事件会从最外层的元素开始“穿梭”,逐层“穿梭”到最内层元素,这个过程会持续到事件抵达它目标的元素(也就是真正触发这个事件的元素)为止;此时事件流就切换到了“目标阶段”——事件被目标元素所接收;然后事件会被“回弹”,进入到冒泡阶段——它会沿着来时的路“逆流而上”,一层一层再走回去。

这个过程很像小时候玩的蹦床:从高处下落,触达蹦床后再弹起、回到高处,整个过程呈一个对称的“V”字形。

这里有图2。

2、DOM 事件流下的性能优化思路:事件委托

在原生 DOM 中,事件委托(也叫事件代理)是一种重要的性能优化手段。这里通过一道面试题,来快速地回忆相关的知识。

请看下面这段代码:

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
  <title>Document</title>
</head>
<body>
  <ul id="poem">
    <li>床前明月光</li>
    <li>疑是地上霜</li>
    <li>举头望明月</li>
    <li>低头思故乡</li>
    <li>锄禾日当午</li>
    <li>汗滴禾下土</li>
    <li>谁知盘中餐</li>
    <li>粒粒皆辛苦</li>
    <li>背不动了</li>
    <li>我背不动了</li>
  </ul>
</body>
</html>
复制代码

问:在这段 HTML 渲染出的界面里,希望做到点击每一个 li 元素,都能输出它内在的文本内容。你会怎么做?

一个比较直观的思路是:让每一个 li 元素都去监听一个点击动作,按照这个思路写出来的代码是这样的:

<script>
  // 获取 li 列表
  var liList = document.getElementsByTagName('li')
  // 逐个安装监听函数
  for (var i = 0; i < liList.length; i++) {
    liList[i].addEventListener('click', function (e) {
      console.log(e.target.innerHTML)
    })
  }
</script>
复制代码

当然,像这样给 10 个 li 安装 10 次监听函数的做法是可以的,但这样不仅做法繁杂有失优雅,而且10 个监听函数都是在做一模一样的事情,开销也大。那么怎么办呢?有效的方法是什么呢?——事件冒泡!

对于这 10 个 li 来说,无论点击动作发生在哪个 li 上,点击事件最终都会被冒泡到它们共同的父亲——ul 元素上去,所以完全可以让 ul 来帮忙感知这个点击事件

既然 ul 可以帮忙感知事件,那它能不能帮忙处理事件呢?答案是能,因为有e.target。ul 元素可以通过事件对象中的 target 属性,拿到实际触发事件的那个元素,针对这个元素分发事件处理的逻辑,做到真正的“委托”

按照这个思路,就可以丢掉 for 循环来写代码了,以下是用事件代理来实现同样效果的代码:

var ul = document.getElementById('poem')
ul.addEventListener('click', function(e){
  console.log(e.target.innerHTML)
})
复制代码

这里再强调一下 e.target 这个属性,它指的是触发事件的具体目标,它记录着事件的源头。所以无论监听函数在哪一层执行,只要获取到了这个 e.target的值,就相当于拿到了真正触发事件的那个元素。拿到这个元素后就可以模拟出它的行为,实现无差别的监听效果。

像这样利用事件的冒泡特性,把多个子元素的同一类型的监听逻辑,合并到父元素上通过一个监听函数来管理的行为,就是【事件委托】。通过事件委托,可以减少内存开销、简化注册步骤,大大提高开发效率

这绝妙的事件委托,正是 React合成事件的灵感源泉

3、React 事件系统是如何工作的

React 的事件系统沿袭了事件委托的思想。在 React 中,除了少数特殊的不可冒泡的事件(比如媒体类型的事件)无法被事件系统处理外,绝大部分的事件都不会被绑定在具体的元素上,而是统一被绑定在页面的 document 上。当事件在具体的 DOM 节点上被触发后,最终都会冒泡到 document 上,document 上所绑定的统一事件处理程序会将事件分发到具体的组件实例

在分发事件之前,React 首先会对事件进行包装,把原生 DOM 事件包装成合成事件

1)认识 React 合成事件

【合成事件】是 React 自定义的事件对象,它符合W3C规范,在底层抹平了不同浏览器的差异,在上层面向开发者暴露统一的、稳定的、与 DOM 原生事件相同的事件接口。开发者们由此便不必再关注烦琐的兼容性问题,可以专注于业务逻辑的开发。

虽然合成事件并不是原生 DOM 事件,但它保存了原生 DOM 事件的引用。当你需要访问原生 DOM 事件对象时,可以通过合成事件对象的 e.nativeEvent 属性获取到它,如下图所示:

这里有图3。

e.nativeEvent 将会输出 MouseEvent 这个原生事件,如下图所示:

这里有图4。

到这里,相信大家对 React 事件系统的基本原理,包括合成事件的基本概念也有了一定的了解。接下来,将在此基础上结合 React 源码和调用栈,对事件系统的工作流进行深入的拆解。

2)React 事件系统工作流拆解

既然是事件系统,那就逃不出“事件绑定”和“事件触发”这两个关键动作。首先一起来看看事件的绑定是如何实现的。

(1)事件的绑定

事件的绑定是在组件的挂载过程中完成的,具体来说,是在 completeWork 中完成的。关于 completeWork,已经在第 16 讲 (这里有链接) 中学习过它的工作原理,这里需要回忆起 completeWork 中的以下三个动作:

completeWork 内部有三个关键动作:创建 DOM 节点(createInstance)、将 DOM 节点插入到 DOM 树中(appendAllChildren)、为 DOM 节点设置属性(finalizeInitialChildren)

其中“为 DOM 节点设置属性”这个环节,会遍历 FiberNode 的 props key。当遍历到事件相关的 props 时,就会触发事件的注册链路。整个过程涉及的函数调用栈如下图所示:

这里有图5。

这些函数之间是如何各司其职、做好“配合”的呢?请看下面这张工作流大图:

这里有图6。

从图中可以看出,事件的注册过程是由 ensureListeningTo 函数开启的。在 ensureListeningTo 中,会尝试获取当前 DOM 结构中的根节点(这里指的是 document 对象),然后通过调用 legacyListenToEvent,将统一的事件监听函数注册到 document 上面

legacyListenToEvent 中,实际上是通过调用 legacyListenToTopLevelEvent 来处理事件和 document 之间的关系的。 legacyListenToTopLevelEvent 直译过来是“监听顶层的事件”,这里的“顶层”就可以理解为事件委托的最上层,也就是 document 节点。在 legacyListenToTopLevelEvent 中,有这样一段逻辑值得注意,请看下图:

这里有图7。

listenerMap 是在 legacyListenToEvent 里创建/获取的一个数据结构,它将记录当前 document 已经监听了哪些事件。在 legacyListenToTopLevelEvent 逻辑的起点,会首先判断 listenerMap.has(topLevelType) 这个条件是否为 true。

这里插播一个小的前置知识:topLevelType 在 legacyListenToTopLevelEvent 的函数上下文中代表事件的类型,比如说我尝试监听的是一个点击事件,那么 topLevelType 的值就会是 click,如下图所示:

这里有图8。

若事件系统识别到 listenerMap.has(topLevelType) 为 true,也就是当前这个事件 document 已经监听过了,那么就会直接跳过对这个事件的处理,否则才会进入具体的事件监听逻辑。如此一来,即便在 React 项目中多次调用了对同一个事件的监听,也只会在 document 上触发一次注册

为什么针对同一个事件,即便可能会存在多个回调,document 也只需要注册一次监听?因为 React最终注册到 document 上的并不是某一个 DOM 节点上对应的具体回调逻辑,而是一个统一的事件分发函数。这里将断点打在事件监听函数的绑定动作上,请看下图:

这里有图9。

在这段逻辑中,element 就是 document 这个 DOM 元素,如下图所示,它在 legacyListenToEvent 阶段被获取后,又被层层的逻辑传递到了这个位置。

这里有图10。

addEventListener 就更不用多说了,它是原生 DOM 里专门用来注册事件监听器的接口。这里真正需要关注的是图中这个函数的前两个入参,首先看 eventType,它表示事件的类型,这里监听的是一个点击事件,因此 eventType 就是 click(见下图的运行时输出结果)。

这里有图11。

重点在 listener 上,前面刚说过,最终注册到 document 上的是一个统一的事件分发函数,这个函数到底长啥样?一起来看看,以下是运行时的 listener 输出结果:

这里有图12。

可以看到,listener 本体是一个名为 dispatchDiscreteEvent 的函数。事实上,根据情况的不同,listener 可能是以下 3 个函数中的任意一个

  • dispatchDiscreteEvent

  • dispatchUserBlockingUpdate

  • dispatchEvent

dispatchDiscreteEvent 和 dispatchUserBlockingUpdate 的不同,主要体现在对优先级的处理上,对事件分发动作倒没什么影响。无论是 dispatchDiscreteEvent 还是 dispatchUserBlockingUpdate,它们最后都是通过调用 dispatchEvent 来执行事件分发的。因此可以认为,最后绑定到 document 上的这个统一的事件分发函数,其实就是 dispatchEvent。

那么 dispatchEvent 是如何实现事件分发的呢?

(2)事件的触发

事件触发的本质是对 dispatchEvent 函数的调用。由于 dispatchEvent 触发的调用链路较长,中间涉及的要素也过多,因此这里不再逐个跟踪函数的调用栈,直接来看核心工作流,请看下图:

这里有图12。

工作流中前三步在前面都有所提及,而相对难以理解的应该是 4、5、6 这三步,这三步也是接下来讲解的重点。

(3)事件回调的收集与执行

这里借助一个 Demo 来理解这个过程,Demo 组件代码如下:

import React from 'react';
import { useState } from 'react'
function App() {
  const [state, setState] = useState(0)
  return (
    <div className="App">
      <div id="container" onClickCapture={() => console.log('捕获经过 div')} onClick={() => console.log('冒泡经过 div')} className="container">
        <p style={{ width: 128, textAlign: 'center' }}>
          {state}
        </p>
        <button style={{ width: 128 }} onClick={() => { setState(state + 1) }}>点击+1</button>
      </div>
    </div>
  );
}
export default App;
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这个组件对应的界面如下图所示:

这里有图13。

界面中渲染出来的是一行数字文本和一个按钮,每点击一下按钮,数字文本会 +1。在 JSX 结构中,监听点击事件的除了 button 按钮外,还有 id 为 container 的 div 元素,这个 div 元素同时监听了点击事件的冒泡和捕获。

App 组件对应的 Fiber 树结构如下图所示:

这里有图14。

接下来借助这张 Fiber 树结构图来理解事件回调的收集过程。

首先来看收集过程对应的源码逻辑,这部分逻辑在 traverseTwoPhase 函数中,源码如下(解析在注释里):

function traverseTwoPhase(inst, fn, arg) {
  // 定义一个 path 数组
  var path = [];

  while (inst) {
    // 将当前节点收集进 path 数组
    path.push(inst);
    // 向上收集 tag===HostComponent 的父节点
    inst = getParent(inst);
  }
  var i;
  // 从后往前,收集 path 数组中会参与捕获过程的节点与对应回调
  for (i = path.length; i-- > 0;) {
    fn(path[i], 'captured', arg);
  }

  // 从前往后,收集 path 数组中会参与冒泡过程的节点与对应回调
  for (i = 0; i < path.length; i++) {
    fn(path[i], 'bubbled', arg);
  }
}
复制代码

traverseTwoPhase 函数做了以下三件事情。

①. 循环收集符合条件的父节点,存进 path 数组中

traverseTwoPhase会以当前节点(触发事件的目标节点)为起点,不断向上寻找 tag===HostComponent 的父节点,并将这些节点按顺序收集进 path 数组中。其中 tag===HostComponent 这个条件是在 getParent() 函数中管控的。

为什么一定要求 tag===HostComponent 呢?前面介绍渲染链路时曾经讲过,HostComponent 是 DOM 元素对应的 Fiber 节点类型。此处限制 tag===HostComponent,也就是说只收集 DOM 元素对应的 Fiber 节点。之所以这样做,是因为浏览器只认识 DOM 节点,浏览器事件也只会在 DOM 节点之间传播,收集其他节点是没有意义的

将这个过程对应到 Demo 示例的 Fiber 树中来看,button 节点是事件触发的起点,在它的父节点中,符合 tag===HostComponent 这个条件的只有 div#container 和 div.App(即下图高亮处)。

这里有图15。

因此最后收集上来的 path 数组内容就是 div#container、div.App 及 button 节点自身(button 节点别忘了,它是 while 循环的起点,一开始就会被推进 path 数组),如下图所示:

这里有图16。

②. 模拟事件在捕获阶段的传播顺序,收集捕获阶段相关的节点实例与回调函数

接下来,traverseTwoPhase 会从后往前遍历 path 数组,模拟事件的捕获顺序,收集事件在捕获阶段对应的回调与实例

前面说 path 数组是从子节点出发,向上收集得来的。所以说path 数组中子节点在前,祖先节点在后

从后往前遍历 path 数组,其实就是从父节点往下遍历子节点,直至遍历到目标节点的过程,这个遍历顺序和事件在捕获阶段的传播顺序是一致的。在遍历的过程中,fn 函数会对每个节点的回调情况进行检查,若该节点上对应当前事件的捕获回调不为空,那么节点实例会被收集到合成事件的 _dispatchInstances 属性(也就是 SyntheticEvent._dispatchInstances)中去,事件回调则会被收集到合成事件的 _dispatchListeners 属性(也就是 SyntheticEvent._dispatchListeners) 中去,等待后续的执行

③. 模拟事件在冒泡阶段的传播顺序,收集冒泡阶段相关的节点实例与回调函数

捕获阶段的工作完成后,traverseTwoPhase 会从后往前遍历 path 数组,模拟事件的冒泡顺序,收集事件在捕获阶段对应的回调与实例

这个过程和步骤 2 基本是一样的,唯一的区别是对 path 数组的倒序遍历变成了正序遍历。既然倒序遍历模拟的是捕获阶段的事件传播顺序,那么正序遍历自然模拟的就是冒泡阶段的事件传播顺序。在正序遍历的过程中,同样会对每个节点的回调情况进行检查,若该节点上对应当前事件的冒泡回调不为空,那么节点实例和事件回调同样会分别被收集到 SyntheticEvent._dispatchInstances 和 SyntheticEvent._dispatchListeners 中去

需要注意的是,当前事件对应的 SyntheticEvent 实例有且仅有一个,因此在模拟捕获和模拟冒泡这两个过程中,收集到的实例会被推入同一个 SyntheticEvent._dispatchInstances,收集到的事件回调也会被推入同一个 SyntheticEvent._dispatchListeners

这样一来,在事件回调的执行阶段,只需要按照顺序执行 SyntheticEvent._dispatchListeners 数组中的回调函数,就能够一口气模拟出整个完整的 DOM 事件流,也就是 “捕获-目标-冒泡”这三个阶段。

接下来仍然是以 Demo 为例,来看看 button 上触发的点击事件对应的 SyntheticEvent 对象上的 _dispatchInstances 和 _dispatchListeners 各是什么内容,请看下图:

这里有图17。

可以看出,_dispatchInstances 和 _dispatchListeners 两个数组中的元素是严格的一一对应关系,这确保了在回调的执行阶段,可以简单地通过索引来将实例与监听函数关联起来,实现事件委托的效果。同时,两个数组中元素的排序,完美地契合了 DOM 标准中“捕获-目标-冒泡”这三个阶段的事件传播顺序,真是妙不可言!

4、总结

本讲在回顾原生 DOM 事件流的基础上,对 React 事件系统的工作流进行了学习。行文至此,相信大家对 React 事件机制的实现原理有了较为通透的理解,此时不妨尝试问自己一个问题:既然到头来不过是基于合成事件在模拟 DOM 事件流,React 为什么不直接使用原生 DOM 提供的事件机制呢?

或者换个问法:React 事件系统的设计动机是什么?

以下给出两个思考的角度以启发大家:

首先,这是 React 官方明确指出的一点:合成事件符合W3C规范,在底层抹平了不同浏览器的差异,在上层面向开发者暴露统一的、稳定的、与 DOM 原生事件相同的事件接口。开发者们由此便不必再关注烦琐的底层兼容问题,可以专注于业务逻辑的开发。

此外,自研事件系统使 React 牢牢把握住了事件处理的主动权:这一点其实和平时造轮子是一样的。在研究前端框架之前,心头难免会有这样一个疑惑“为什么需要自研?React 不好用吗?Vue 不香吗?”。要知道,我们之所以造轮子,并不是因为别人家的轮子不好,而是因为别人家的轮子没有办法很好的和我们当下所处的场景所配对上。比如说如果 React 想在事件系统中处理 Fiber 相关的优先级概念,或者想把多个事件揉成一个事件(比如 onChange 事件),用原生 DOM很难做到。因为原生讲究的就是个通用性。而 React 想要的则是“量体裁衣”,**通过自研事件系统,React很大程度上能够从干预事件的表现,使其符合自身的需求。

React 合成事件虽然承袭了事件委托的思想,但它的实现过程比传统的事件委托复杂太多。对 React 而言,事件委托主要的作用应该在于帮助 React 实现了对所有事件的中心化管控。至于 React 事件是否比不使用事件委托的原生 DOM 事件性能更好?没有严格的对比和大量测试数据做支撑,很难下结论,React 官方也从没有给出过类似的说法。严谨起见,这里不推荐大家以性能为切入点去把握合成事件的特征。

关于 React 事件系统,就到这里。接下来将进入 Redux 的世界。

5、附录

学习出处

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