React 批量状态更新1. 背景介绍在 React 中，状态更新是驱动 UI 变化的关键因素。每次状态更新都会触发组

1. 背景介绍

在 React 中，状态更新是驱动 UI 变化的关键因素。每次状态更新都会触发组件的重新渲染，这在某些情况下可能会导致性能问题。为了解决这个问题，React 引入了批量状态更新的机制。通过批量更新，React 可以将多个状态更新合并为一次渲染操作，从而减少不必要的渲染次数，提高应用的性能。

2. 什么是批量状态更新

批量状态更新是指在一个事件循环中，将多次状态更新合并为一次渲染操作。React 默认会在以下情况下进行批量更新：

在 React 事件处理函数中。
在生命周期方法中。
在合成事件（synthetic events）中。

3. 源码分析

让我们深入 React 源码，了解批量状态更新的实现原理。我们将主要关注以下几个模块：

ReactUpdates：管理更新队列和批量更新的模块。
ReactBatchingStrategy：定义批量更新的策略。
ReactDOM：作为入口，触发批量更新的逻辑。

3.1. ReactUpdates 模块

ReactUpdates 模块负责管理更新队列和触发批量更新。它的核心方法是 enqueueUpdate 和 flushBatchedUpdates。

enqueueUpdate 方法

enqueueUpdate 方法的作用是将需要更新的组件添加到更新队列中。

let dirtyComponents = [];

function enqueueUpdate(component) {
  if (!dirtyComponents.includes(component)) {
    dirtyComponents.push(component);
  }
}

在这里，dirtyComponents 是一个数组，用于存储所有需要更新的组件。当组件调用 setState 方法时，会将自身添加到 dirtyComponents 队列中。

flushBatchedUpdates 方法

flushBatchedUpdates 方法负责执行所有待更新的组件，并清空更新队列。

function flushBatchedUpdates() {
  // 执行所有脏组件的更新
  dirtyComponents.forEach(component => {
    component.update();
  });
  dirtyComponents = [];
}

flushBatchedUpdates 会遍历 dirtyComponents 队列，并调用每个组件的 update 方法进行更新。更新完成后，清空 dirtyComponents 队列。

3.2. ReactBatchingStrategy 模块

ReactBatchingStrategy 模块定义了批量更新的策略。它的核心方法是 batchedUpdates。

batchedUpdates 方法

batchedUpdates 方法用于批量执行更新操作，确保在一个事件循环中，所有的状态更新都被合并为一次渲染。

let isBatchingUpdates = false;

function batchedUpdates(callback, ...args) {
  const alreadyBatchingUpdates = isBatchingUpdates;
  isBatchingUpdates = true;

  if (alreadyBatchingUpdates) {
    // 如果已经在批量更新中，直接执行回调
    callback(...args);
  } else {
    try {
      // 启动批量更新模式
      callback(...args);
    } finally {
      // 结束批量更新模式，并执行所有待更新的组件
      isBatchingUpdates = false;
      ReactUpdates.flushBatchedUpdates();
    }
  }
}

在 batchedUpdates 方法中，isBatchingUpdates 标志用于指示当前是否处于批量更新模式。如果已经在批量更新模式中，直接执行回调；否则，启用批量更新模式，并在回调执行完毕后，调用 flushBatchedUpdates 方法，执行所有待更新的组件。

3.3. ReactDOM 模块

ReactDOM 模块是批量更新的入口。它在事件处理函数中调用 ReactBatchingStrategy.batchedUpdates 方法。

handleEvent 方法

handleEvent 方法用于处理事件，并触发批量更新逻辑。

function handleEvent(event) {
  ReactBatchingStrategy.batchedUpdates(() => {
    // 处理事件
    processEvent(event);
  });
}

在 handleEvent 方法中，React 使用 batchedUpdates 包裹事件处理逻辑。这确保了在事件处理过程中，所有的状态更新都是批量处理的。具体来说，handleEvent 方法会在事件触发时被调用，并在 batchedUpdates 中执行 processEvent 函数，该函数负责实际的事件处理。

function handleEvent(event) {
  ReactBatchingStrategy.batchedUpdates(() => {
    processEvent(event);
  });
}

4. setState 的详细实现

setState 是触发状态更新的关键方法。每次调用 setState，React 都会将更新请求添加到队列中，并在适当的时候进行批量更新。

4.1. setState 方法

class Component {
  setState(partialState, callback) {
    // 将部分状态更新请求添加到队列中
    enqueueUpdate(this, partialState);

    // 如果当前不在批量更新模式下，立即触发更新
    if (!isBatchingUpdates) {
      ReactUpdates.flushBatchedUpdates();
    }

    // 可选的回调函数，在状态更新完成后执行
    if (callback) {
      this.setStateCallbacks.push(callback);
    }
  }
}

在 setState 方法中，React 首先将部分状态更新请求添加到队列中。partialState 可以是一个对象或一个函数，它表示需要更新的状态部分。接下来，如果当前不在批量更新模式下，React 会立即调用 ReactUpdates.flushBatchedUpdates 方法执行更新。最后，如果提供了回调函数 callback，则将其添加到 setStateCallbacks 队列中，以便在状态更新完成后执行。

4.2. enqueueUpdate 方法

enqueueUpdate 方法负责将需要更新的组件添加到队列中。

let dirtyComponents = [];

function enqueueUpdate(component, partialState) {
  if (!dirtyComponents.includes(component)) {
    dirtyComponents.push(component);
  }
  component.pendingState = { ...component.pendingState, ...partialState };
}

在 enqueueUpdate 方法中，首先检查组件是否已经在 dirtyComponents 队列中。如果不在，则将其添加到队列中。接下来，将 partialState 合并到组件的 pendingState 中，表示待更新的状态。

4.3. flushBatchedUpdates 方法

flushBatchedUpdates 方法负责执行所有待更新的组件，并清空更新队列。

function flushBatchedUpdates() {
  // 执行所有脏组件的更新
  dirtyComponents.forEach(component => {
    component.update();
  });
  dirtyComponents = [];
}

flushBatchedUpdates 会遍历 dirtyComponents 队列，并调用每个组件的 update 方法进行更新。更新完成后，清空 dirtyComponents 队列。

4.4. update 方法

每个组件都有一个 update 方法，用于执行实际的更新操作。

class Component {
  update() {
    // 合并待更新的状态
    this.state = { ...this.state, ...this.pendingState };
    this.pendingState = null;

    // 触发重新渲染
    this.render();

    // 执行所有的 setState 回调
    this.setStateCallbacks.forEach(callback => callback());
    this.setStateCallbacks = [];
  }
}

在 update 方法中，首先将 pendingState 合并到当前组件的 state 中，并清空 pendingState。接下来，调用组件的 render 方法触发重新渲染。最后，执行所有的 setState 回调函数，并清空 setStateCallbacks 队列。

5. React 18 中的批量更新改进

在 React 18 中，批量更新机制得到了进一步改进。React 18 引入了自动批量更新（Automatic Batching），这意味着即使在原生事件处理函数和其他异步操作（如 setTimeout）中，React 也会自动进行批量更新。

好的，继续深入分析 React 18 中的批量更新机制和示例。

5.1. 自动批量更新示例

以下是一个在 React 18 中的示例，展示了自动批量更新的效果：

import React, { useState } from 'react';
import ReactDOM from 'react-dom';

function App() {
  const [count, setCount] = useState(0);

  const handleClick = () => {
    setTimeout(() => {
      setCount(prevCount => prevCount + 1);
      setCount(prevCount => prevCount + 1);
      setCount(prevCount => prevCount + 1);
    }, 1000);
  };

  return (
    <div>
      <p>Count: {count}</p>
      <button onClick={handleClick}>Increment</button>
    </div>
  );
}

ReactDOM.createRoot(document.getElementById('root')).render(<App />);

在这个示例中，即使在 setTimeout 回调中触发多个 setState，React 18 也会自动进行批量更新，合并这些状态更新为一次渲染操作。具体来说，setTimeout 回调中的三个 setCount 调用会被合并为一次状态更新，最终只触发一次重新渲染。

5.2. React 18 中的批量更新实现

在 React 18 中，自动批量更新的实现依赖于新的更新机制。以下是一些关键的实现细节：

5.2.1. 自动批量更新的核心逻辑

React 18 中的自动批量更新逻辑主要通过 ReactDOM.flushSync 和调度器（Scheduler）实现。

flushSync 方法

flushSync 方法用于在同步模式下立即执行所有待处理的更新。

import { flushSync } from 'react-dom';

function handleClick() {
  flushSync(() => {
    setCount(prevCount => prevCount + 1);
  });
}

在 flushSync 方法中，React 会立即执行所有待处理的更新，而不等待下一次事件循环。这确保了在某些情况下需要立即更新状态的需求。

调度器（Scheduler）

调度器是 React 18 中引入的新机制，用于管理任务的优先级和调度。它可以确保高优先级任务优先执行，并在适当的时间执行低优先级任务。

import { unstable_scheduleCallback, unstable_NormalPriority } from 'scheduler';

function handleClick() {
  unstable_scheduleCallback(unstable_NormalPriority, () => {
    setCount(prevCount => prevCount + 1);
  });
}

在这个示例中，unstable_scheduleCallback 方法用于调度一个具有普通优先级的回调函数。调度器会确保在适当的时间执行这个回调，从而实现批量更新。

React 18 中的批量状态更新是在 React 的内部实现中进行的,具体的源码位置如下:

ReactFiberWorkLoop.new.js

这个文件是 React 的主要工作循环,负责调度和执行 fiber 节点的更新。

在这个文件中,有一个名为 performConcurrentWorkOnRoot 的函数,它负责处理批量更新的逻辑。

ReactFiberHooks.new.js

这个文件包含了 React Hooks 的实现,其中涉及到了状态更新的相关逻辑。

在这个文件中,有一个名为 updateState 的函数,它负责处理 useState 钩子的状态更新。

ReactFiberClassComponent.new.js

这个文件包含了 React 类组件的实现,其中也涉及到了状态更新的相关逻辑。

在这个文件中,有一个名为 updateClassComponent 的函数,它负责处理类组件的状态更新。

ReactFiberHydrationContext.new.js

这个文件包含了 React 的服务端渲染 (SSR) 相关的逻辑,其中也涉及到了批量更新的处理。

在这个文件中,有一个名为 scheduleUpdateOnFiber 的函数,它负责处理 SSR 场景下的批量更新。

6. 批量更新机制的优势

批量更新机制为 React 带来了显著的性能提升，具体表现如下：

减少不必要的渲染：通过将多个状态更新合并为一次渲染操作，批量更新减少了不必要的重新渲染，从而提高了性能。
优化事件处理：在事件处理函数和生命周期方法中，批量更新可以确保所有状态更新在一次渲染中完成，从而避免多次渲染带来的性能开销。
提高用户体验：通过减少渲染次数，批量更新可以显著提高应用的响应速度和流畅度，从而提升用户体验。

7. 总结

批量状态更新是 React 提高性能的重要机制之一。通过深入理解批量更新的实现原理，我们可以更好地优化 React 应用的性能，避免不必要的渲染操作。

在 React 18 中，自动批量更新机制进一步提升了状态更新的效率，使得开发者在编写代码时更加自然地享受批量更新带来的性能提升。

希望这篇文档对你理解 React 的批量状态更新有所帮助。如果你有任何问题或需要进一步的解释，请随时联系我。