React Fiber 架构：从原理到实践的全面解析理解 Fiber 的工作原理，不仅能帮助我们写出更高效的 React

第一章 React Fiber 的诞生背景

1.1 早期 React 的性能瓶颈

同步递归渲染的 "Stack Reconciler"
- 无法中断的渲染流程
- 长任务阻塞主线程导致 UI 卡顿
真实案例：复杂表单渲染时的交互延迟

1.2 浏览器渲染机制与帧率限制

16.6ms 渲染周期与 JS 执行的矛盾
requestAnimationFrame 与 requestIdleCallback 的启示

第二章 Fiber 架构的核心设计理念

2.1 工作单元（Work Unit）的抽象

将渲染任务分解为可中断的子任务

Fiber 节点的数据结构设计

type Fiber = {
  type: any,            // 节点类型（函数组件/类组件/原生元素）
  key: null | string,   // 唯一标识
  stateNode: any,       // 对应的真实DOM节点或组件实例
  child: Fiber | null,  // 第一个子节点
  sibling: Fiber | null,// 下一个兄弟节点
  return: Fiber | null, // 父节点
  pendingProps: any,    // 新props
  memoizedProps: any,   // 已生效props
  updateQueue: any,     // 状态更新队列
  memoizedState: any,   // 已生效state
  effectTag: SideEffectTag, // 副作用标记
  nextEffect: Fiber | null, // 指向下一个副作用的指针
  ...
}

2.2 优先级调度机制

任务优先级的分级（Expired > UserBlocking > Normal > Low > Idle）

时间切片（Time Slicing）的实现原理

// 简化版requestIdleCallback模拟
const scheduleWork = (callback) => {
  if (window.requestIdleCallback) {
    return requestIdleCallback(callback);
  }
  return setTimeout(callback, 0);
}

第三章 Fiber 的双缓存树与协调算法

3.1 双缓存树（Double Buffering）

current 树与 workInProgress 树的交替使用
状态恢复机制

3.2 协调算法的优化

基于 key 的列表比对优化
类型差异导致的整树替换
函数组件的协调逻辑（Hooks 的协调处理）

第四章源码解析：Fiber 的执行流程

4.1 调度阶段（Scheduler）

任务入队与优先级排序

时间切片的实现与任务中断

// 源码简化版Scheduler
function scheduleCallback(priorityLevel, callback) {
  const newTask = {
    id: taskIdCounter++,
    callback,
    priorityLevel,
    startTime: currentTime,
    expirationTime: calculateExpirationTime(priorityLevel, currentTime),
    sortIndex: -1,
  };
  // 将任务加入调度队列
  push(taskQueue, newTask);
  // 开始执行任务
  requestHostCallback(flushWork);
}

4.2 渲染阶段（Reconciliation）

beginWork 与 completeWork 的递归遍历

副作用标记的收集

// 源码简化版beginWork
function beginWork(current, workInProgress, renderLanes) {
  // 处理函数组件
  if (workInProgress.tag === FunctionComponent) {
    const Component = workInProgress.type;
    const nextProps = workInProgress.pendingProps;
    return updateFunctionComponent(
      current,
      workInProgress,
      Component,
      nextProps,
      renderLanes
    );
  }
  // 处理其他组件类型...
}

4.3 提交阶段（Commit）

三个子阶段：before mutation、mutation、layout
DOM 操作的批量执行
生命周期钩子的调用时机

第五章实际应用：Fiber 对开发者的影响

5.1 生命周期函数的变化

componentWillReceiveProps 等被标记为 unsafe
getDerivedStateFromProps 与 getSnapshotBeforeUpdate 的替代方案

5.2 Hooks 与 Fiber 的协同工作

useState 与 useReducer 的内部实现

useLayoutEffect 与 useEffect 的执行时机差异

// 简化版useState实现
function useState(initialState) {
  const hook = workInProgressHook;
  if (!hook.memoizedState) {
    hook.memoizedState = initialState;
  }
  const queue = hook.queue;
  if (queue.pending) {
    // 处理待处理的更新
    const firstUpdate = queue.pending.next;
    let newState = hook.memoizedState;
    do {
      const update = firstUpdate;
      newState = update.action(newState);
      firstUpdate = firstUpdate.next;
    } while (firstUpdate !== queue.pending.next);
    hook.memoizedState = newState;
  }
  // 返回当前状态和更新函数
  const setState = (action) => {
    const update = {
      action,
      next: null,
    };
    // 将更新加入队列
    if (queue.pending === null) {
      update.next = update;
    } else {
      update.next = queue.pending.next;
      queue.pending.next = update;
    }
    queue.pending = update;
    // 调度更新
    scheduleUpdateOnFiber(workInProgressHook.return);
  };
  return [hook.memoizedState, setState];
}

第六章性能优化：利用 Fiber 特性提升应用体验

6.1 任务拆分策略

使用 React.memo 优化函数组件
利用 useCallback 和 useMemo 缓存计算结果

6.2 优先级控制技巧

使用 useTransition 标记非紧急更新

通过 startTransition 延迟低优先级渲染

// 使用useTransition示例
const [isPending, startTransition] = useTransition();

const handleSearch = (e) => {
  // 紧急更新：输入框值
  setInputValue(e.target.value);
  
  // 非紧急更新：搜索结果
  startTransition(() => {
    setSearchQuery(e.target.value);
  });
};

第七章调试与监控：Fiber 环境下的工具链

7.1 React DevTools 增强功能

优先级视图与时间切片可视化
渲染性能分析

7.2 常见性能问题排查

过度渲染检测与修复
长时间任务定位与优化

第八章未来展望：Fiber 架构的演进方向

8.1 并发特性的进一步扩展

Suspense for Data Fetching 的完善
服务端渲染的并发支持

8.2 与 Web Worker 的集成探索

将纯计算任务卸载到 Worker 线程
内存管理与跨线程通信优化

结语：Fiber 带来的范式转变

React Fiber 不仅是一次性能优化，更是一次架构理念的革新：

从同步阻塞到异步可中断的执行模型
从单一优先级到多维度调度的任务管理
从框架主导到开发者可控的渲染过程

理解 Fiber 的工作原理，不仅能帮助我们写出更高效的 React 应用，更能从中窥见现代前端框架的发展趋势 —— 通过底层架构创新，释放开发者的生产力，让我们专注于业务价值的创造。

React Fiber 架构：从原理到实践的全面解析