43. Fiber 架构解决了什么问题？(可中断的异步渲染、时间切片)

43. Fiber 架构解决了什么问题？(可中断的异步渲染、时间切片)

Fiber 架构概述

Fiber 是 React 16 引入的新架构，主要解决了传统 React 渲染过程中的阻塞问题。

传统 React 的问题

// 传统 React 的问题：同步渲染阻塞
function TraditionalRender() {
  // 大量组件渲染
  const components = Array.from({ length: 10000 }, (_, i) => (
    <ExpensiveComponent key={i} data={i} />
  ))

  return <div>{components}</div>
}

// 问题：
// 1. 渲染过程不可中断
// 2. 长时间渲染会阻塞主线程
// 3. 用户交互无法响应
// 4. 动画卡顿

Fiber 的解决方案

// Fiber 架构：可中断的异步渲染
function FiberRender() {
  const [data, setData] = useState([])

  useEffect(() => {
    // 大量数据渲染
    const largeData = Array.from({ length: 10000 }, (_, i) => i)
    setData(largeData)
  }, [])

  return (
    <div>
      {data.map((item) => (
        <ExpensiveComponent key={item} data={item} />
      ))}
    </div>
  )
}

// Fiber 的优势：
// 1. 渲染过程可中断
// 2. 优先级调度
// 3. 时间切片
// 4. 并发渲染

时间切片 (Time Slicing)

时间切片原理

// 时间切片：将渲染工作分割成小块
class TimeSlicing {
  constructor() {
    this.timeSlice = 5 // 5ms 时间片
    this.workQueue = []
    this.isWorking = false
  }

  // 添加工作到队列
  addWork(work) {
    this.workQueue.push(work)
    if (!this.isWorking) {
      this.scheduleWork()
    }
  }

  // 调度工作
  scheduleWork() {
    this.isWorking = true

    const startTime = performance.now()

    while (this.workQueue.length > 0) {
      const work = this.workQueue.shift()
      work()

      // 检查时间片是否用完
      if (performance.now() - startTime > this.timeSlice) {
        // 时间片用完，让出控制权
        setTimeout(() => this.scheduleWork(), 0)
        return
      }
    }

    this.isWorking = false
  }
}

// 使用示例
const timeSlicing = new TimeSlicing()

function renderComponent(component) {
  timeSlicing.addWork(() => {
    // 渲染组件
    render(component)
  })
}

实际应用

// 使用 startTransition 进行时间切片
import { startTransition, useState } from 'react'

function SearchResults({ query }) {
  const [results, setResults] = useState([])
  const [isPending, setIsPending] = useState(false)

  useEffect(() => {
    if (!query) return

    setIsPending(true)

    // 使用 startTransition 标记非紧急更新
    startTransition(() => {
      const newResults = searchData(query) // 大量计算
      setResults(newResults)
      setIsPending(false)
    })
  }, [query])

  return (
    <div>
      {isPending && <div>搜索中...</div>}
      {results.map((result) => (
        <div key={result.id}>{result.title}</div>
      ))}
    </div>
  )
}

优先级调度

优先级系统

// React 的优先级系统
const PriorityLevels = {
  Immediate: 1, // 立即执行（用户输入）
  UserBlocking: 2, // 用户阻塞（点击、悬停）
  Normal: 3, // 普通优先级（数据更新）
  Low: 4, // 低优先级（后台任务）
  Idle: 5, // 空闲时执行（分析、预加载）
}

// 优先级调度器
class PriorityScheduler {
  constructor() {
    this.workQueues = {
      [PriorityLevels.Immediate]: [],
      [PriorityLevels.UserBlocking]: [],
      [PriorityLevels.Normal]: [],
      [PriorityLevels.Low]: [],
      [PriorityLevels.Idle]: [],
    }
    this.isWorking = false
  }

  // 添加工作
  addWork(work, priority = PriorityLevels.Normal) {
    this.workQueues[priority].push(work)
    this.scheduleWork()
  }

  // 调度工作
  scheduleWork() {
    if (this.isWorking) return

    this.isWorking = true

    // 按优先级执行工作
    for (
      let priority = PriorityLevels.Immediate;
      priority <= PriorityLevels.Idle;
      priority++
    ) {
      const queue = this.workQueues[priority]

      while (queue.length > 0) {
        const work = queue.shift()
        work()

        // 检查是否需要让出控制权
        if (this.shouldYield()) {
          this.isWorking = false
          setTimeout(() => this.scheduleWork(), 0)
          return
        }
      }
    }

    this.isWorking = false
  }

  // 检查是否应该让出控制权
  shouldYield() {
    // 检查是否有高优先级工作
    for (
      let priority = PriorityLevels.Immediate;
      priority < PriorityLevels.Normal;
      priority++
    ) {
      if (this.workQueues[priority].length > 0) {
        return true
      }
    }

    // 检查时间片
    return performance.now() - this.startTime > 5
  }
}

实际应用

// 使用不同优先级的更新
function Component() {
  const [count, setCount] = useState(0)
  const [urgent, setUrgent] = useState(false)
  const [background, setBackground] = useState('')

  const handleClick = () => {
    // 高优先级更新：用户交互
    setUrgent(true)

    // 普通优先级更新：数据更新
    setCount(count + 1)

    // 低优先级更新：后台任务
    startTransition(() => {
      setBackground('updated')
    })
  }

  return (
    <div>
      <button onClick={handleClick}>更新</button>
      <p>Count: {count}</p>
      <p>Urgent: {urgent ? 'Yes' : 'No'}</p>
      <p>Background: {background}</p>
    </div>
  )
}

并发渲染

并发渲染原理

// 并发渲染：同时处理多个更新
class ConcurrentRenderer {
  constructor() {
    this.workInProgress = null
    this.current = null
    this.pendingUpdates = []
  }

  // 开始渲染
  startRender(component) {
    this.workInProgress = this.createFiber(component)
    this.scheduleWork()
  }

  // 调度工作
  scheduleWork() {
    // 使用 requestIdleCallback 在空闲时执行
    if (window.requestIdleCallback) {
      window.requestIdleCallback(this.performWork.bind(this))
    } else {
      setTimeout(this.performWork.bind(this), 0)
    }
  }

  // 执行工作
  performWork(deadline) {
    while (this.workInProgress && deadline.timeRemaining() > 0) {
      this.workInProgress = this.performUnitOfWork(this.workInProgress)
    }

    if (this.workInProgress) {
      // 还有工作未完成，继续调度
      this.scheduleWork()
    } else {
      // 工作完成，提交更新
      this.commitWork()
    }
  }

  // 执行单个工作单元
  performUnitOfWork(fiber) {
    // 处理当前 fiber
    this.beginWork(fiber)

    // 返回下一个要处理的 fiber
    return this.nextFiber(fiber)
  }
}

实际应用

// 使用并发特性
import { startTransition, useDeferredValue } from 'react'

function App() {
  const [query, setQuery] = useState('')
  const [results, setResults] = useState([])

  // 延迟更新查询结果
  const deferredQuery = useDeferredValue(query)

  useEffect(() => {
    if (deferredQuery) {
      startTransition(() => {
        const newResults = searchData(deferredQuery)
        setResults(newResults)
      })
    }
  }, [deferredQuery])

  return (
    <div>
      <input
        value={query}
        onChange={(e) => setQuery(e.target.value)}
        placeholder="搜索..."
      />
      <SearchResults results={results} />
    </div>
  )
}