React，作为现代前端开发的热门框架之一，已经成为了构建复杂、动态 Web 应用的利器。它的核心思想和灵魂之一，就是虚拟 DOM。这个概念听起来高大上，但如果我们深入 React 的源码，往往会发现一些“魔法背后的故事”。今天，让我们一起走进 React 的世界，揭开虚拟 DOM 神秘面纱，让你既能领略到 React 强大的功能，又能感受到它如何悄无声息地“偷走你的心”。
1. 虚拟 DOM：React 的“魔法道具”
在传统的前端开发中，每当你更新页面数据时，浏览器就会重新渲染 DOM。这个过程虽然简单，但每次更新都需要重新计算布局、绘制和重排，容易导致性能问题，尤其是对于复杂的页面。你可以把这个过程想象成你每次去餐厅吃饭时，厨师每次做菜都得从头开始，不管菜谱有多简单，这样效率很低。
React 采用虚拟 DOM（Virtual DOM）来解决这个问题。虚拟 DOM 是 React 用 JavaScript 对真实 DOM 的一种抽象表示。它并不直接修改浏览器的 DOM，而是先在内存中创建一个虚拟 DOM 树（称为“Fiber 树”），当数据变化时，React 会先比较新旧虚拟 DOM 的差异（我们叫它 Diffing），然后一次性批量更新真实 DOM。这个过程就像是厨师先在纸上做个“预设菜谱”，再决定哪些需要做调整，从而节省时间，减少浪费。
2. React 渲染的第一步：从 Fiber 开始
要理解 React 如何高效地渲染，我们得从它的渲染架构——Fiber 开始说起。Fiber 是 React 从 16 版本开始引入的全新渲染引擎。它的核心目标就是提升 React 的渲染性能，尤其是在高频更新和大型应用的场景下。
在 React 16 之前，React 使用的是基于 栈的调度模型，这意味着每次渲染都会同步执行，直到渲染完成，才会允许浏览器做其他事情（例如响应用户输入）。但这样会导致性能瓶颈，尤其是在处理大型应用时，长时间的同步渲染会让浏览器界面卡顿，导致用户体验不佳。
React 16 引入的 Fiber 则是一个异步渲染引擎。它的核心思想是将渲染过程分解成多个小的任务单元，并将它们分片（fiberize）成小的工作单元。这些任务单元在执行时，可以根据浏览器的空闲时间进行调度，从而避免了长时间的渲染任务阻塞主线程。
你可以把 Fiber 想象成一个超能的调度员，专门负责管理不同任务的执行顺序。它会根据任务的优先级，将任务分解成更小的片段，就像一个老板要求员工在办公室做任务时，总是选择最紧急的事情优先做，而不是一股脑地让员工们同时做所有事。
3. 让我们走进 React 的渲染流程
了解了 Fiber 后，让我们来看看 React 渲染的实际流程。React 的渲染流程可以分为两个主要阶段：
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构建虚拟 DOM：当组件的状态或属性发生变化时，React 会重新渲染组件。这时，React 会先创建一个新的虚拟 DOM 树（称为“Fiber 树”）。
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比较新旧虚拟 DOM：React 会通过 Diffing 算法，比较新旧虚拟 DOM 的差异，并找到最小的修改部分。这一步骤的目标是尽量避免不必要的重排，减少对真实 DOM 的操作。就像是你准备大扫除时，先在脑海中规划好哪些地方需要清洁，哪些地方只需稍微擦一擦，避免全盘大扫除。
4. Diffing 算法：最小化 DOM 更新的神秘力量
Diffing 算法是 React 渲染过程中的关键，它的任务就是“对比”新旧虚拟 DOM，并找出最小的修改差异。说白了，React 要比较“这次我更新的数据和上次有啥不一样”。如果变化足够小，React 就只会更新最少的部分，而不是重新渲染整个 UI。
React 的 Diffing 算法并不直接使用传统的逐节点对比，而是基于以下几个假设优化了性能：
- 组件类型不变：如果一个组件的类型没有发生变化（例如从
<div>变成<p>），React 会认为它们是同一个组件，这样就能避免重新渲染整个组件。 - 同级比较：React 会尽量避免跨层级的比较，它只会在同一层级的组件之间进行对比，这样就减少了比较的复杂度。
让我们通过一个简单的例子来看看 React 如何在虚拟 DOM 中比较新旧节点：
// 初始虚拟 DOM
const prevVNode = <div className="container"><h1>Hello World</h1></div>;
// 更新后的虚拟 DOM
const nextVNode = <div className="container"><h1>Hello React</h1></div>;
React 会首先比较 prevVNode 和 nextVNode 之间的差异。它会发现 h1 标签的文本内容发生了变化，更新后它会仅修改文本内容，而不是重新渲染整个 div。
// 只更新差异部分，而不是重新渲染整个树
if (prevVNode.props.children !== nextVNode.props.children) {
// 更新文本内容
updateTextNode(nextVNode.props.children);
}
这样，通过 Diffing 算法，React 可以有效避免不必要的 DOM 更新。
5. Fiber 的分帧渲染：异步任务的魔法
你可能已经注意到，React 渲染并非一次性完成的。React 使用了 Fiber 的“分帧”渲染来确保渲染过程不会阻塞主线程。在一个大型渲染过程中，React 会将任务拆分成多个微小的工作单元，逐步完成。这些工作单元会在浏览器空闲时执行，因此可以保持页面的流畅性。
Fiber 会根据任务的优先级来调度这些工作单元。如果任务比较紧急，React 会优先执行它；如果任务较为低优先级，React 会把它推到下一个空闲时间段执行。
// 假设我们有一个高优先级任务需要立即处理
if (urgentTask) {
// 马上处理
performUrgentTask();
} else {
// 如果是低优先级任务，React 会将其推迟
scheduleLowPriorityTask();
}
这种按优先级分帧的方式确保了用户输入、动画等高优先级任务不会被长时间的渲染任务所阻塞。
6. React 更新队列：当状态变化时，React 如何管理更新
每当我们在 React 中调用 setState 或 useState 等方法时，React 会将这些更新加入到更新队列中。这些更新不是立即执行的，而是被 React 通过异步队列机制排队处理。每个更新都会携带一个任务（或 Fiber），并按顺序进行调度。
React 通过这样的队列机制，让多个更新能够合并为一个更新批次，避免重复的渲染。你可以把更新队列想象成一个售票窗口，每个想要进场的观众（更新）都会排队等待，而不需要每个观众都单独买票并进入。
// 调用 setState 时，React 会将更新加入队列
this.setState({ count: this.state.count + 1 });
当所有的更新处理完毕后，React 会执行一次最终的 DOM 更新，确保性能优化。
7. 总结：React 是如何用魔法提升性能的？
从虚拟 DOM 到 Fiber 渲染引擎，从 Diffing 算法到异步任务调度，React 通过一系列精巧的设计和优化，让你几乎感觉不到它在后台做了多少繁琐的工作。它通过分步渲染、最小化 DOM 操作和优化更新队列的方式，实现了高效的页面渲染。
React 并不仅仅是一个构建 UI 的工具，它还是一个精密的性能优化机器，能让你的应用在保证流畅度的同时，保持高效的更新。这也许就是 React 成为前端界魔法大师的原因吧。
