深入了解 React Fiber：應用與源碼實現

作者：大碗魚 2023-12-01 09:14:58

開發前端

通過深入了解 React Fiber 的應用場景和源碼實現，我們可以更好地理解 React 中的異步渲染機制以及如何優化組件的生命周期。React Fiber 的引入使得 React 應用在性能和用戶體驗方面邁出了重要的一步。

React Fiber 是 React 16 中引入的新的協調引擎，它的設計目標是提高 React 應用的性能和交互體驗。在本文中，我們將深入了解 React Fiber 的應用場景，并通過源碼實現來解釋其工作原理。

1. React Fiber 的背景

在 React 16 之前，React 使用的是 Stack Reconciler，該協調引擎使用遞歸調用來處理組件的協調（reconciliation）。這種設計在處理大型組件樹時可能導致瀏覽器卡頓，因為它會阻塞主線程。

React Fiber 的出現是為了解決這個問題。Fiber 是一種更靈活、可中斷的協調引擎，可以更好地適應瀏覽器的空閑時間，提高渲染的性能。

2. React Fiber 的應用場景

2.1 異步渲染

React Fiber 支持異步渲染，可以將渲染工作分解成多個步驟，并在多個瀏覽器幀之間分布執行。這樣可以保持頁面的響應性，提高用戶體驗。

import React, { useState, useEffect } from 'react';

const ExampleComponent = ({ count }) => {
  const [value, setValue] = useState(0);

  useEffect(() => {
    const fetchData = async () => {
      try {
        await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 1000));
        setValue(count);
      } catch (error) {
        console.error('Error fetching data:', error);
      }
    };

    fetchData();
  }, [count]);

  return (
    <div>
      <p>Value: {value}</p>
    </div>
  );
};

const ParentComponent = () => {
  const [count, setCount] = useState(0);

  const handleClick = () => {
    setCount(prevCount => prevCount + 1);
  };

  return (
    <div>
      <button onClick={handleClick}>Increment Count</button>
      <ExampleComponent count={count} />
    </div>
  );
};

export default ParentComponent;

在上述示例中，當點擊按鈕時，count 的值遞增，觸發 ExampleComponent 的重新渲染。由于 React Fiber 的異步渲染特性，即使 count 多次變化，React 也會智能地處理渲染任務，提高性能。

2.2 生命周期優化

React Fiber 的異步渲染機制還使得開發者能夠更靈活地進行生命周期的優化。例如，可以使用 React.memo 來封裝組件，只在特定的 props 發生變化時觸發渲染，而不是每次父組件更新都觸發。

import React, { memo } from 'react';

const MemoizedComponent = memo(({ data }) => {
  // 僅在 data 發生變化時重新渲染
  return <div>Data: {data}</div>;
});

在這個例子中，MemoizedComponent 只會在 data 發生變化時重新渲染，而不會受到父組件更新的影響，提高了組件的性能。

3. React Fiber 的源碼實現

React Fiber 的源碼實現涉及到許多細節和數據結構。以下是一個簡化版的 React Fiber 的實現，用于說明其基本原理：

// 定義 React Fiber 節點的數據結構
class FiberNode {
  constructor(tag, props, key) {
    this.tag = tag; // 組件類型（函數組件、類組件、原生組件等）
    this.props = props; // 組件的屬性
    this.key = key; // 組件的 key
    this.child = null; // 第一個子節點
    this.sibling = null; // 兄弟節點
    this.return = null; // 父節點
    this.effectTag = null; // 標記節點需要進行的操作（更新、插入、刪除等）
  }
}

// 任務類型
const HostRoot = 3; // 根節點
const HostComponent = 5; // 原生組件

// 工作單元
let nextUnitOfWork = null;

// 創建 Fiber 節點
function createFiber(tag, props, key) {
  return new FiberNode(tag, props, key);
}

// 構建 Fiber 樹
function reconcileChildren(workInProgress, children) {
  let prevFiber = null;
  let oldFiber = workInProgress.alternate && workInProgress.alternate.child;

  for (let i = 0; i < children.length || oldFiber !== null; i++) {
    const child = children[i];
    let newFiber = null;

    const sameType = oldFiber && child && child.type === oldFiber.type;

    if (sameType) {
      // 類型相同，復用舊 Fiber 節點
      newFiber = createFiber(child.type, child.props, child.key);
      newFiber.alternate = oldFiber;
      newFiber.return = workInProgress;
      newFiber.effectTag = 'UPDATE';
    }

    if (!sameType && child) {
      // 類型不同，創建新的 Fiber 節點
      newFiber = createFiber(child.type, child.props, child.key);
      newFiber.return = workInProgress;
      newFiber.effectTag = 'PLACEMENT';
    }

    if (!sameType && oldFiber) {
      // 類型不同，刪除舊的 Fiber 節點
      oldFiber.effectTag = 'DELETION';
      workInProgress.effectTag = 'UPDATE';
    }

    if (oldFiber) {
      oldFiber = oldFiber.sibling;
    }

    if (i === 0) {
      workInProgress.child = newFiber;
    } else if (prevFiber) {
      prevFiber.sibling = newFiber;
    }

    prevFiber = newFiber;
  }
}

// 創建任務
function performUnitOfWork(workInProgress) {
  // 處理當前任務
  const { type, props } = workInProgress;
  if (typeof type === 'string') {
    // 原生組件
    updateHostComponent(workInProgress);
  } else if (

typeof type === 'function') {
    // 函數組件
    updateFunctionComponent(workInProgress);
  }

  // 返回下一個任務
  if (workInProgress.child) {
    return workInProgress.child;
  }

  let nextFiber = workInProgress;
  while (nextFiber) {
    if (nextFiber.sibling) {
      return nextFiber.sibling;
    }
    nextFiber = nextFiber.return;
  }

  return null;
}

// 更新原生組件
function updateHostComponent(workInProgress) {
  // 簡化版本，不處理屬性更新等邏輯
  if (!workInProgress.stateNode) {
    workInProgress.stateNode = document.createElement(workInProgress.type);
  }

  reconcileChildren(workInProgress, workInProgress.props.children);
}

// 更新函數組件
function updateFunctionComponent(workInProgress) {
  // 簡化版本，不處理 Hook 等邏輯
  const children = workInProgress.type(workInProgress.props);
  reconcileChildren(workInProgress, children);
}

// 開始渲染
function render(element, container) {
  const rootFiber = createFiber(HostRoot, { children: [element] });
  nextUnitOfWork = rootFiber;
}

// 工作循環
function workLoop(deadline) {
  while (nextUnitOfWork && deadline.timeRemaining() > 1) {
    nextUnitOfWork = performUnitOfWork(nextUnitOfWork);
  }

  if (!nextUnitOfWork) {
    console.log('Render complete');
  }

  requestIdleCallback(workLoop);
}

// 啟動渲染
requestIdleCallback(workLoop);

// 示例應用
const element = <div>Hello, Fiber!</div>;
const container = document.getElementById('root');
render(element, container);

上述代碼是一個簡化版的 React Fiber 源碼實現，主要包含了 Fiber 節點的創建、任務的執行、原生組件和函數組件的更新邏輯等。在實際的 React 源碼中，有更多復雜的細節和優化，但這個簡化版本足以幫助理解 React Fiber 的基本工作原理。

責任編輯：武曉燕來源：前端大濕兄

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