從Context源碼實現談React性能優化
學完這篇文章，你會收獲：
- 了解Context的實現原理
- 源碼層面掌握React組件的render時機，從而寫出高性能的React組件
- 源碼層面了解shouldComponentUpdate、React.memo、PureComponent等性能優化手段的實現
我會盡量將文章寫的通俗易懂。但是，要完全理解文章內容，需要你掌握這些前置知識：
- Fiber架構的大體工作流程
- 優先級與更新在React源碼中的意義
組件render的時機
Context的實現與組件的render息息相關。在講解其實現前，我們先來了解render的時機。
換句話說，組件在什么時候render?
這個問題的答案，已經在React組件到底什么時候render啊聊過。在這里再概括下：
在React中，每當觸發更新(比如調用this.setState、useState)，會為組件創建對應的fiber節點。
fiber節點互相鏈接形成一棵Fiber樹。
有2種方式創建fiber節點：
bailout，即復用前一次更新該組件對應的fiber節點作為本次更新的fiber節點。
render，經過diff算法后生成一個新fiber節點。組件的render(比如ClassComponent的render方法調用、FunctionComponent的執行)就發生在這一步。
經常有同學問：React每次更新都會重新生成一棵Fiber樹，性能不會差么?
React性能確實不算很棒。但如你所見，Fiber樹生成過程中并不是所有組件都會render，有些滿足優化條件的組件會走bailout邏輯。
比如，對于如下Demo：
- function Son() {
- console.log('child render!');
- return <div>Son</div>;
- }
- function Parent(props) {
- const [count, setCount] = React.useState(0);
- return (
- <div onClick={() => {setCount(count + 1)}}>
- count:{count}
- {props.children}
- </div>
- );
- }
- function App() {
- return (
- <Parent>
- <Son/>
- </Parent>
- );
- }
- const rootEl = document.querySelector("#root");
- ReactDOM.render(<App/>, rootEl);
在線Demo地址[2]
點擊Parent組件的div子組件，觸發更新，但是child render!并不會打印。
這是因為Son組件會進入bailout邏輯。
bailout的條件
要進入bailout邏輯，需同時滿足4個條件：
1.oldProps === newProps
即本次更新的props全等于上次更新的props。
注意這里是全等比較。
我們知道組件render會返回JSX，JSX是React.createElement的語法糖。
所以render的返回結果實際上是React.createElement的執行結果，即一個包含props屬性的對象。
即使本次更新與上次更新props中每一項參數都沒有變化，但是本次更新是React.createElement的執行結果，是一個全新的props引用，所以oldProps !== newProps。
2.context value沒有變化
我們知道在當前React版本中，同時存在新老兩種context，這里指老版本context。
3.workInProgress.type === current.type
更新前后fiber.type不變，比如div沒變為p。
4.!includesSomeLane(renderLanes, updateLanes) ?
當前fiber上是否存在更新，如果存在那么更新的優先級是否和本次整棵Fiber樹調度的優先級一致?
如果一致代表該組件上存在更新，需要走render邏輯。
bailout的優化還不止如此。如果一棵fiber子樹所有節點都沒有更新，即使所有子孫fiber都走bailout邏輯，還是有遍歷的成本。
所以，在bailout中，會檢查該fiber的所有子孫fiber是否滿足條件4(該檢查時間復雜度O(1))。
如果所有子孫fiber本次都沒有更新需要執行，則bailout會直接返回null。整棵子樹都被跳過。
不會bailout也不會render，就像不存在一樣。對應的DOM不會產生任何變化。
老Context API的實現現
在我們大體了解了render的時機。有了這個概念，就能理解ContextAPI是如何實現的，以及為什么被重構。
我們先看被廢棄的老ContextAPI的實現。
Fiber樹的生成過程是通過遍歷實現的可中斷遞歸，所以分為遞和歸2個階段。
Context對應數據會保存在棧中。
在遞階段，Context不斷入棧。所以Concumer可以通過Context棧向上找到對應的context value。
在歸階段，Context不斷出棧。
那么老ContextAPI為什么被廢棄呢?因為他沒法和shouldComponentUpdate或Memo等性能優化手段配合。
shouldComponentUpdate的實現
要探究更深層的原因，我們需要了解shouldComponentUpdate的原理，后文簡稱其為SCU。
使用SCU是為了減少不必要的render，換句話說：讓本該render的組件走bailout邏輯。
剛才我們介紹了bailout需要滿足的條件。那么SCU是作用于這4個條件的哪個呢?
顯然是第一條：oldProps === newProps
當使用shouldComponentUpdate，這個組件bailout的條件會產生變化：
-- oldProps === newProps
++ SCU === false
同理，使用PureComponenet和React.memo時，bailout的條件也會產生變化：
-- oldProps === newProps
++ 淺比較oldProps與newsProps相等
回到老ContextAPI。
當這些性能優化手段：
使組件命中bailout邏輯
同時如果組件的子樹都滿足bailout的條件4
那么該fiber子樹不會再繼續遍歷生成。
換言之，不會再經歷Context的入棧、出棧。
這種情況下，即使context value變化，子孫組件也沒法檢測到。
新Context API的實現
知道老ContextAPI的缺陷，我們再來看新ContextAPI是如何實現的。
當通過：
- ctx = React.createContext();
創建context實例后，需要使用Provider提供value，使用Consumer或useContext訂閱value。
如：
- ctx = React.createContext();
- const NumProvider = ({children}) => {
- const [num, add] = useState(0);
- return (
- <Ctx.Provider value={num}>
- <button onClick={() => add(num + 1)}>add</button>
- {children}
- </Ctx.Provider>
- )
- }
使用：
- const Child = () => {
- const {num} = useContext(Ctx);
- return <p>{num}</p>
- }
當遍歷組件生成對應fiber時，遍歷到Ctx.Provider組件，Ctx.Provider內部會判斷context value是否變化。
如果context value變化，Ctx.Provider內部會執行一次向下深度優先遍歷子樹的操作，尋找與該Provider配套的Consumer。
在上文的例子中會最終找到useContext(Ctx)的Child組件對應的fiber，并為該fiber觸發一次更新。
注意這里的實現非常巧妙：
一般更新是由組件調用觸發更新的方法產生。比如上文的NumProvider組件，點擊button調用add會觸發一次更新。
觸發更新的本質是為了讓組件創建對應fiber時不滿足bailout條件4：
!includesSomeLane(renderLanes, updateLanes) ?
從而進入render邏輯。
在這里，Ctx.Provider中context value變化，Ctx.Provider向下找到消費context value的組件Child，為其fiber觸發一次更新。
則Child對應fiber就不滿足條件4。
這就解決了老ContextAPI的問題：
由于Child對應fiber不滿足條件4，所以從Ctx.Provider到Child，這棵子樹沒法滿足：
- !! 子樹中所有子孫節點都滿足條件4
所以即使遍歷中途有組件進入bailout邏輯，也不會返回null，即不會無視這棵子樹的遍歷。
最終遍歷進行到Child，由于其不滿足條件4，會進入render邏輯，調用組件對應函數。
- const Child = () => {
- const {num} = useContext(Ctx);
- return <p>{num}</p>
- }
在函數調用中會調用useContext從Context棧中找到對應更新后的context value并返回。
總結
React性能一大關鍵在于：減少不必要的render。
從上文我們看到，本質就是讓組件滿足4個條件，從而進入bailout邏輯。
而ContextAPI本質是讓Consumer組件不滿足條件4。
我們也知道了，React雖然每次都會遍歷整棵樹，但會有bailout的優化邏輯，不是所有組件都會render。
極端情況下，甚至某些子樹會被跳過遍歷(bailout返回null)。
參考資料
[1]React技術揭秘: http://react.iamkasong.com/
[2]在線Demo地址: https://codesandbox.io/s/quirky-chaplygin-5bx67?file=/src/App.js
