React Fiber 原理介绍

一、前言

在 React Fiber 架构面世一年多后，最近 React 又发布了最新版 16.8.0，又一激动人心的特性：React Hooks 正式上线，让我升级 React 的意愿越来越强烈了。在升级之前，不妨回到原点，了解下人才济济的 React 团队为什么要大费周章，重写 React 架构，而 Fiber 又是个什么概念。

二、React 15 的问题

在页面元素很多，且需要频繁刷新的场景下，React 15 会出现掉帧的现象。请看以下例子：
https://claudiopro.github.io/...

其根本原因，是大量的计算任务阻塞了浏览器的 UI 渲染。默认情况下，JS 运算、页面布局和页面绘制都是运行在浏览器的主线程当中，他们之间是互斥的关系。如果 JS 运算持续占用主线程，页面就没法得到及时的更新。

针对这一问题，React 团队从框架层面对 web 页面的运行机制做了优化，得到很好的效果。

三、解题思路

解决主线程长时间被 JS 运算占用这一问题的基本思路，是将运算切割为多个步骤，分批完成。也就是说在完成一部分任务之后，将控制权交回给浏览器，让浏览器有时间进行页面的渲染。等浏览器忙完之后，再继续之前未完成的任务。为了达到这个效果，需要借助浏览器的requestIdleCallback这一 API。官方的解释是这样：

window.requestIdleCallback()会在浏览器空闲时期依次调用函数，这就可以让开发者在主事件循环中执行后台或低优先级的任务，而且不会对像动画和用户交互这样延迟触发而且关键的事件产生影响。函数一般会按先进先调用的顺序执行，除非函数在浏览器调用它之前就到了它的超时时间。

有了解题思路后，我们再来看看 React 具体是怎么做的。

四、React 的答卷

React 框架内部的运作可以分为 3 层：

Virtual DOM 层，描述页面长什么样。
Reconciler 层，负责调用组件生命周期方法，进行 Diff 运算等。
Renderer 层，根据不同的平台，渲染出相应的页面，比较常见的是 ReactDOM 和 ReactNative。

这次改动最大的当属 Reconciler 层了，React 团队也给它起了个新的名字，叫Fiber Reconciler。这就引入另一个关键词：Fiber。

Fiber 其实指的是一种数据结构，它可以用一个纯 JS 对象来表示：

const fiber = {
    stateNode,    // 节点实例
    child,        // 子节点
    sibling,      // 兄弟节点
    return,       // 父节点
}

为了加以区分，以前的 Reconciler 被命名为Stack Reconciler。Stack Reconciler 运作的过程是不能被打断的，必须一条道走到黑：

而 Fiber Reconciler 每执行一段时间，都会将控制权交回给浏览器，可以分段执行：

为了达到这种效果，就需要有一个调度器 (Scheduler) 来进行任务分配。任务的优先级有六种：

synchronous，与之前的Stack Reconciler操作一样，同步执行
task，在next tick之前执行
animation，下一帧之前执行
high，在不久的将来立即执行
low，稍微延迟执行也没关系
offscreen，下一次render时或scroll时才执行

优先级高的任务（如键盘输入）可以打断优先级低的任务（如Diff）的执行，从而更快的生效。

Fiber Reconciler 在执行过程中，会分为 2 个阶段。

阶段一，生成 Fiber 树，得出需要更新的节点信息。这一步是一个渐进的过程，可以被打断。
阶段二，将需要更新的节点一次过批量更新，这个过程不能被打断。

阶段一可被打断的特性，让优先级更高的任务先执行，从框架层面大大降低了页面掉帧的概率。

五、Fiber 树

Fiber Reconciler 在阶段一进行 Diff 计算的时候，会生成一棵 Fiber 树。这棵树是在 Virtual DOM 树的基础上增加额外的信息来生成的，它本质来说是一个链表。

Fiber 树在首次渲染的时候会一次过生成。在后续需要 Diff 的时候，会根据已有树和最新 Virtual DOM 的信息，生成一棵新的树。这颗新树每生成一个新的节点，都会将控制权交回给主线程，去检查有没有优先级更高的任务需要执行。如果没有，则继续构建树的过程：

如果过程中有优先级更高的任务需要进行，则 Fiber Reconciler 会丢弃正在生成的树，在空闲的时候再重新执行一遍。

在构造 Fiber 树的过程中，Fiber Reconciler 会将需要更新的节点信息保存在Effect List当中，在阶段二执行的时候，会批量更新相应的节点。

六、总结

本文从 React 15 存在的问题出发，介绍 React Fiber 解决问题的思路，并介绍了 Fiber Reconciler 的工作流程。从Stack Reconciler到Fiber Reconciler，源码层面其实就是干了一件递归改循环的事情，日后有机会的话，我再结合源码作进一步的介绍。

原文https://segmentfault.com/a/1190000018250127

译】React及React Fiber基本的设计理念ne_smalltownjavascript react.js