React Fiber 链表与中断恢复机制

React Fiber 链表与中断恢复机制

1. Fiber 链表的结构

React Fiber 使用 多条链表 来管理组件树中的节点。每条链表对应一种遍历顺序或任务类型。以下是 Fiber 链表的核心结构：

（1）子节点链表（Child Linked List）

• 每个 Fiber 节点通过 child 指针指向它的第一个子节点。

• 子节点之间通过 sibling 指针连接，形成一个链表。

• 示例：

  javascript

  复制

  ParentFiber
    |
  ChildFiber1 -> ChildFiber2 -> ChildFiber3
  

（2）父节点指针（Return Pointer）

• 每个 Fiber 节点通过 return 指针指向它的父节点。
• 这使得 React 可以从子节点回溯到父节点，支持中断和恢复。

（3）工作链表（Work-in-Progress Linked List）

• React 在渲染过程中会构建一棵 工作树（Work-in-Progress Tree） ，这棵树是通过链表连接的。
• 工作链表记录了当前正在处理的 Fiber 节点，以及它们的遍历顺序。

（4）优先级链表（Priority Linked List）

• React 根据任务的优先级将 Fiber 节点分配到不同的链表中。

• 例如：

  • 高优先级链表：存放用户交互任务（如点击事件）。
  • 低优先级链表：存放数据更新任务。

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2. 中断与恢复机制

（1）中断的实现

• React 通过 链表遍历 实现中断。当需要中断时，React 会记住当前处理的 Fiber 节点，并保存其状态。

• 具体步骤：

  1. React 从根节点开始遍历 Fiber 树。
  2. 当遍历到某个 Fiber 节点时，检查是否有更高优先级的任务需要处理。
  3. 如果有，React 会中断当前任务，并保存当前 Fiber 节点的状态（如 child、sibling、return 指针）。

（2）恢复的实现

• React 通过 双缓存技术 和 链表指针 实现恢复。当任务恢复时，React 会从中断点继续遍历。

• 具体步骤：

  1. React 从保存的 Fiber 节点开始，继续遍历子节点和兄弟节点。
  2. 如果工作树未完成，React 会继续构建剩余部分。
  3. 如果工作树已完成，React 会将其切换为当前树，并更新 DOM。

（3）示例

假设有以下组件树：

javascript

复制

<App>
  <Header />
  <Content />
</App>

• React 会为 App、Header 和 Content 创建 Fiber 节点，并通过链表连接。
• 如果在中途中断，React 会保存当前处理的 Fiber 节点（如 Header），并在恢复时从中断点继续。

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3. 性能优化

（1）时间切片（Time Slicing）

• React 将渲染任务拆分为多个小任务，每个任务的执行时间被限制在几毫秒内。
• 这样可以确保主线程不会被长时间占用，高优先级任务能够及时处理。

（2）优先级调度

• React 根据任务的优先级动态调整执行顺序。
• 高优先级任务（如用户交互）会中断低优先级任务（如渲染）。

（3）并发模式（Concurrent Mode）

• React 18 引入了并发模式，进一步优化了任务调度。
• 在并发模式下，React 可以同时处理多个任务，并根据优先级动态调整任务的执行顺序。

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4. 底层 API

（1）requestIdleCallback

• React 使用 requestIdleCallback 在浏览器的空闲时间执行任务。
• 如果浏览器不支持 requestIdleCallback，React 会使用 setTimeout 或 MessageChannel 来模拟。

（2）requestAnimationFrame

• React 使用 requestAnimationFrame 优化动画和渲染的同步。

（3）MessageChannel

• React 使用 MessageChannel 实现异步任务调度。

（4）performance.now

• React 使用 performance.now 测量任务的执行时间，确保时间切片的准确性。

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5. 结合浏览器事件循环

（1）事件循环中的 Fiber

• React Fiber 的任务调度与浏览器的事件循环紧密结合：

  • 宏任务：React 将每个 Fiber 任务包装为宏任务，放入任务队列。
  • 微任务：React 使用微任务（如 Promise）来处理高优先级任务。
  • 渲染阶段：在每一帧的渲染之前，React 会检查是否有需要处理的 Fiber 任务。

（2）避免卡顿的关键

• 短任务：React 将渲染任务拆分为多个短任务，确保每个任务的执行时间不超过几毫秒。
• 空闲时间利用：React 在浏览器的空闲时间执行任务，避免阻塞用户交互和渲染。

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6. 总结

React Fiber 通过以下机制实现了高性能的渲染：

1. Fiber 链表：使用多条链表管理组件树，支持增量渲染和中断恢复。
2. 中断与恢复：通过链表遍历和双缓存技术，支持渲染任务的中断和恢复。
3. 时间切片：将渲染任务拆分为多个小任务，利用 requestIdleCallback 在空闲时间执行。
4. 优先级调度：根据任务优先级动态调整执行顺序，确保用户交互的流畅性。
5. 底层 API：使用 requestIdleCallback、requestAnimationFrame、MessageChannel 等 API 实现任务调度。

通过这些优化，React Fiber 能够在保证性能的同时，提供流畅的用户体验。

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