前端面试核心知识点梳理
React Fiber 架构原理
在 16.x 版本中,React 将其最为核心的 Diff 算法整个重写,使其以'Fiber Reconciler'的全新面貌示人。
Stack Reconciler 的局限性
Stack Reconciler 是一个同步的递归过程。这意味着一旦更新开始,就像吃了炫迈一样,根本停不下来。当处理结构相对复杂、体量相对庞大的虚拟 DOM 树时,需要的调和时间会很长,导致 JavaScript 线程长时间霸占主线程,进而引发渲染卡顿或交互无响应等问题。
在 React 15 及之前的版本中,虚拟 DOM 树的数据结构载体是计算机科学中的'树',其 Diff 算法的遍历思路沿袭了传统计算机科学中'对比两棵树'的算法。从本质上来说,栈调和机制下的 Diff 算法是树的深度优先遍历的过程。
拿这棵树来举例,若 A 组件发生了更新,那么栈调和的工作过程是这样的:对比第 1 层的两个 A,确认节点可复用,继续 Diff 其子组件。当 Diff 到 B 的时候,对比前后的两个 B 节点,发现可复用,于是继续 Diff 其子节点 D、E。待 B 树最深层的 Diff 完成、逐层回溯后,再进入 C 节点的 Diff 逻辑。调和器会重复'父组件调用子组件'的过程,直到最深的一层节点更新完毕,才慢慢向上返回。
这个过程的致命性在于它是同步的,不可以被打断。当处理结构相对复杂、体量相对庞大的虚拟 DOM 树时,Stack Reconciler 需要的调和时间会很长,这就意味着 JavaScript 线程将长时间地霸占主线程,进而导致我们上文中所描述的渲染卡顿/卡死、交互长时间无响应等问题。
Fiber 架构设计思想
什么是 Fiber?从字面上来理解,Fiber 这个单词翻译过来是'丝、纤维'的意思,是比线还要细的东西。在计算机科学里,我们有进程、线程之分,而 Fiber 就是比线程还要纤细的一个过程,也就是所谓的'纤程'。纤程的出现,意在对渲染过程实现更加精细的控制。
Fiber 是一个多义词。从架构角度来看,Fiber 是对 React 核心算法(即调和过程)的重写;从编码角度来看,Fiber 是 React 内部所定义的一种数据结构,它是 Fiber 树结构的节点单位,也就是 React 16 新架构下的'虚拟 DOM';从工作流的角度来看,Fiber 节点保存了组件需要更新的状态和副作用,一个 Fiber 同时也对应着一个工作单元。
Fiber 架构的应用目的,按照 React 官方的说法,是实现'增量渲染'。所谓'增量渲染',通俗来说就是把一个渲染任务分解为多个渲染任务,而后将其分散到多个帧里面。不过严格来说,增量渲染其实也只是一种手段,实现增量渲染的目的,是为了实现任务的可中断、可恢复,并给不同的任务赋予不同的优先级,最终达成更加顺滑的用户体验。
Fiber 架构核心:可中断、可恢复与优先级
在 React 16 之前,React 的渲染和更新阶段依赖的是两层架构:
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正如上文所分析的那样,Reconciler 这一层负责对比出新老虚拟 DOM 之间的变化,Renderer 这一层负责将变化的部分应用到视图上,从 Reconciler 到 Renderer 这个过程是严格同步的。
而在 React 16 中,为了实现'可中断'和'优先级',两层架构变成了三层架构:
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多出来的这层架构,叫作'Scheduler(调度器)',调度器的作用是调度更新的优先级。
在这套架构模式下,更新的处理工作流变成了这样:首先,每个更新任务都会被赋予一个优先级。当更新任务抵达调度器时,高优先级的更新任务(记为 A)会更快地被调度进 Reconciler 层;此时若有新的更新任务(记为 B)抵达调度器,调度器会检查它的优先级,若发现 B 的优先级高于当前任务 A,那么当前处于 Reconciler 层的 A 任务就会被中断,调度器会将 B 任务推入 Reconciler 层。当 B 任务完成渲染后,新一轮的调度开始,之前被中断的 A 任务将会被重新推入 Reconciler 层,继续它的渲染之旅,这便是所谓'可恢复'。
以上,便是架构层面对'可中断''可恢复'与'优先级'三个核心概念的处理。
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