React 渲染流程

forever_Mamba
128 阅读7分钟

React 渲染流程对应的就是 React 里面就两大阶段：

  • render 阶段：调合虚拟 DOM，计算出最终要渲染出来的虚拟 DOM
  • commit 阶段：根据上一步计算出来的虚拟 DOM，渲染具体的UI

每个阶段对应不同的过程： image.png

  • 调度器（Scheduer）：调度任务，为任务排序优先级，让优先级高的任务先进入到 Reconciler
  • 协调器（Reconciler）：生成 Fiber 对象，收集副作用，找出哪些节点发生了变化，打上不同的flags，著名的diff 算法也是在这个过程中执行的。
  • 渲染器（Renderer）：根据协调器计算出来的虚拟 DOM 同步的渲染节点到视图上。

举个简单的例子

当用户点击按钮时，首先是由 Scheduler 进行任务的协调，render 阶段（虚线框内）的工作流程是可以随时被以下原因中断

  • 有其他更高优先级的任务需要执行
  • 当前的 time slice 没有剩余的时间
  • 发生了其他错误

注意上面 render 阶段的工作是在内存里面进行的，不会更新宿主环境UI，因此这个阶段即使工作流程反复被中断，用户也不会看到“更新不完整的UI”。

当Scheduler 调度完成后，将任务交给 Reconciler,Reconciler 就需要计算出新的UI，最后就由 Renderer 同步进行渲染更新操作。

如下图所示：

image.png

调度器

在 React v16版本之前，采用的是Stack架构，所有任务只能同步进行，无法被打断，这就导致浏览器可能会出现丢帧的现象，表现出卡顿。React 为了解决这个问题，从v16 版本开始从架构上面进行了两大更新：

  • 引入 Fiber
  • 新增了 Scheduler

Scheduler 在浏览器的原生 API 中实际上是有类似的实现的，这个 API就是requestldleCallback

我们看一个简单代码示例， 看看 requestIdleCallback 的执行情况 如图所示：requestIdleCallback

image.png 看上图中会出现 约等于 50ms 的剩余时间。虽然每一帧绘制的时间约为 16.66ms，但是如果屏幕没有刷新，那么浏览器会安排长度为 50ms 左右的空闲时间。

为什么是50ms？

根据研究报告表明，用户操作之后，100ms以内的响应给用户的感觉都是瞬间发生，也就是说不会感受到延迟感，因此将空闲时间设置为50，浏览器依然还剩下 50ms 可以处理用户的操作响应，不会让用户感到延迟。

接下来我们改一下代码，让屏幕中出现一个动画小球，让屏幕有刷新。

image.png

接下来我们通过 requestIdleCallback 去模拟 Scheduler 的工作流程，看下面的代码

虽然浏览器有类似的API，但是 React团队并没有使用该API，因为该API 存在兼容性问题。因此 React 团队自己实现了一套这样的机制，这个就是调度器Scheduler。

协调器

协调器是 render 阶段的第二阶段工作，类组件或者函数组件本身就是在这个阶段被调用的。

根据 Scheduler 调度结果的不同，协调器起点可能是不同的

  • performSyncWorkOnRoot（同步更新流程）
  • performConcurrentWorkOnRoot（并发更新流程）
// performsyncWorkOnRoot 会执行该方法
function workLoopSync () {
    while (workInProgress !== null){
        performUnitOfWork(workInProgress)
    }
 }
 
// performConcurrentWorkOnRoot 会执行该方法
function workLoopConcurrent (){
    while(workInProgress !== null && !shouldYield()){
        performUnitOfWork(workInProgress)
    }
}

新的架构使用 Fiber（对象）来描述 DOM 结构，最终需要形成一颗 Fiber tree，这不过这棵树是通过链表的形式串联在一起的。

workInProgress 代表的是当前的 FiberNode.

performUnitOfWork 方法会创建下一个 FiberNode，并且还会将已创建的 FiberNode 连接起来（child、return、sibling），从而形成一个链表结构的 Fibertree。

如果 worklInProgress 为 null，说明已经没有下一个 FiberNode，也就是说明整颗 Fiber tree 树已经构建完毕。

上面两个方法唯一的区别就是是否调用了 shouldYield 方法，该方法表明了是否可以中断。

performUnitOfWork在创建下一个 FiberNode 的时候，整体上的工作流程可以分为两大块：

  • 递阶段
  • 归阶段

深度优先遍历

递阶段

递阶段会从 HostRootFiber 开始向下以深度优先的原则进行遍历，遍历到的每一个 FiberNode 执行 beginWork方法。该方法会根据传入的FiberNode 创建下一级的 FiberNode、此时可能存在两种情况：

  • 下一级只有一个元素，beginWork 方法会创建对应的 FiberNode，并于 workInProgress 连接
   <ul>
     <li></li>
   </ul>

这里就会创建|i对应的 FiberNode，做出如下的链接： LiFiber.return = UlFiber;

  • 下一级有多个元素，这是 beginWork 方法会依次创建所有的子 FiberNode 并且通过 sibling 连接到一起，每个子 FiberNode 也会和workInProgress 连接
   <ul>
     <li></li>
     <li></li>
     <li></li>
   </ul>

此时会创建3个li对应的 FiberNode，连接情况如下：

// 所有的子 Fiber 依次连接
LiOFiber.sibling = LilFiber;
LilFiber.sibling = Li2Fiber;

// 子 Fiber 还需要和父 Fiber 连接
LiOFiber.return = UlFiber;
LilFiber.return = UlFiber;
Li2Fiber.return = UlFiber;

由于采用的是深度优先的原则，因此无法再往下走的时候，会进入到归阶段。

归阶段

归阶段会调用completeWork 方法来处理 FiberNode，做一些副作用的收集。

当某个 FiberNode 执行完了 completeWork 方法后，如果存在兄弟元素，就会进入到兄弟元素的递阶段，如果不存在兄弟元素，就会进入父 FiberNode 的归阶段。

function performUnitOfWork(fiberNode) {
    // 省略 beginWork
    if (fiberNode.child){
        perfprmUnitofWork(fiberNode.child)
     }
    // 省略 CompleteWork
    if (fiberNode.sibling){
        performUnitOfWork(fiberNode.sibling)
    }
 }

如下图所示：

image.png 当然在调和的过程中还会涉及到 diff 算法。

渲染器

Renderer 工作的阶段被称之为 commit 阶段。该阶段会将各种副作用commit 到宿主环境的UI 中。 相较于之前的 render 阶段可以被打断，commit 阶段一旦开始就会同步执行直到完成渲染工作。 整个渲染器渲染过程中可以分为三个子阶段：

  • BeforeMutation 阶段
  • Mutation 阶段
  • Layout阶段

总结

React 整体的渲染流程可以分为两大阶段，分别是 render 阶段和commit 阶段。

render 阶段里面由调度器*（Scheduler）和协调器（Reconciler）处理，此过程是在内存中运行，是异步可中断的。

commit 阶段会由渲染器进行处理，根据副作用进行UI的更新，此过程是同步不可中断的，否则会造成 UI 和数据显示不一致。

调度器

调度器的主要工作就是调度任务，让所有的任务有优先级的概念，这样的话紧急的任务可以优先执行。Scheduler 实际上在浏览器的 API 中是有原生实现的，这个 API 叫做 requestidleCallback，但是由于兼容性问题，React 放弃了使用这个 API，而是自己实现了一套这样的机制，并且后期会把 Scheduler 这个包单独的进行发布，变成一个独立的包。这就意味 Scheduler 不仅仅是只能在React 中使用，后面如果有其他的项目涉及到了任务调度的需求，都可以使用这个 Scheduler。

协调器

协调器是 Render 的第二阶段工作。该阶段会采用深度优先的原则遍历并且创建一个一个FiberNode，并将其串联在一起，在遍历时分为了“递“与“归“两个阶段，其中在“递”阶段会执行 beginWork 方法，该方法会根据传入的 FiberNode 创建下一级 FiberNode。而"归”阶段则会执行 CompleteWork 方法，做一些副作用的收集

渲染器

渲染器的工作主要就是将各种副作用（flags表示）commit到宿主环境的UI中。整个阶段可以分为三个子阶段，分别是BeforeMutation 阶段、Mutation 阶段和 Layout 阶段。

结语

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