Description
十、React 的 diff 算法
diff 算法是指生成更新补丁的方式,主要应用于虚拟 DOM 树变化后,更新真实 DOM。所以 diff 算法一定存在这样一个过程:触发更新 → 生成补丁 → 应用补丁。
React 的 diff 算法,触发更新的时机主要在 state 变化与 hooks 调用之后。此时触发虚拟 DOM 树变更遍历,采用了深度优先遍历算法。但传统的遍历方式,效率较低。为了优化效率,使用了分治的方式。将单一节点比对转化为了 3 种类型节点的比对,分别是树、组件及元素,以此提升效率。
- 树比对:由于网页视图中较少有跨层级节点移动,两株虚拟 DOM 树只对同一层次的节点进行比较。
- 组件比对:如果组件是同一类型,则进行树比对,如果不是,则直接放入到补丁中。
- 元素比对:主要发生在同层级中,通过标记节点操作生成补丁,节点操作对应真实的 DOM 剪裁操作。
以上是经典的 React diff 算法内容。自 React 16 起,引入了 Fiber 架构。为了使整个更新过程可随时暂停恢复,节点与树分别采用了 FiberNode 与 FiberTree 进行重构。fiberNode 使用了双链表的结构,可以直接找到兄弟节点与子节点。
整个更新过程由 current 与 workInProgress 两株树双缓冲完成。workInProgress 更新完成后,再通过修改 current 相关指针指向新节点。
Vue 的整体 diff 策略与 React 对齐,虽然缺乏时间切片能力,但这并不意味着 Vue 的性能更差,因为在 Vue 3 初期引入过,后期因为收益不高移除掉了。除了高帧率动画,在 Vue 中其他的场景几乎都可以使用防抖和节流去提高响应性能。
优化:
- 根据 diff 算法的设计原则,应尽量避免跨层级节点移动。
- 通过设置唯一 key 进行优化,尽量减少组件层级深度。因为过深的层级会加深遍历深度,带来性能问题。
- 设置 shouldComponentUpdate 或者 React.pureComponet 减少 diff 次数。
十一、React 的渲染流程
React 的渲染过程大致一致,但协调并不相同,以 React 16 为分界线,分为 Stack Reconciler 和 Fiber Reconciler。这里的协调从狭义上来讲,特指 React 的 diff 算法,广义上来讲,有时候也指 React 的 reconciler 模块,它通常包含了 diff 算法和一些公共逻辑。
回到 Stack Reconciler 中,Stack Reconciler 的核心调度方式是递归。调度的基本处理单位是事务,它的事务基类是 Transaction,这里的事务是 React 团队从后端开发中加入的概念。在 React 16 以前,挂载主要通过 ReactMount 模块完成,更新通过 ReactUpdate 模块完成,模块之间相互分离,落脚执行点也是事务。
在 React 16 及以后,协调改为了 Fiber Reconciler。它的调度方式主要有两个特点,第一个是协作式多任务模式,在这个模式下,线程会定时放弃自己的运行权利,交还给主线程,通过requestIdleCallback 实现。第二个特点是策略优先级,调度任务通过标记 tag 的方式分优先级执行,比如动画,或者标记为 high 的任务可以优先执行。Fiber Reconciler的基本单位是 Fiber,Fiber 基于过去的 React Element 提供了二次封装,提供了指向父、子、兄弟节点的引用,为 diff 工作的双链表实现提供了基础。
在新的架构下,整个生命周期被划分为 Render 和 Commit 两个阶段。Render 阶段的执行特点是可中断、可停止、无副作用,主要是通过构造 workInProgress 树计算出 diff。以 current 树为基础,将每个 Fiber 作为一个基本单位,自下而上逐个节点检查并构造 workInProgress 树。这个过程不再是递归,而是基于循环来完成。
在执行上通过 requestIdleCallback 来调度执行每组任务,每组中的每个计算任务被称为 work,每个 work 完成后确认是否有优先级更高的 work 需要插入,如果有就让位,没有就继续。优先级通常是标记为动画或者 high 的会先处理。每完成一组后,将调度权交回主线程,直到下一次 requestIdleCallback 调用,再继续构建 workInProgress 树。
在 commit 阶段需要处理 effect 列表,这里的 effect 列表包含了根据 diff 更新 DOM 树、回调生命周期、响应 ref 等。
但一定要注意,这个阶段是同步执行的,不可中断暂停,所以不要在 componentDidMount、componentDidUpdate、componentWiilUnmount 中去执行重度消耗算力的任务。
如果只是一般的应用场景,比如管理后台、H5 展示页等,两者性能差距并不大,但在动画、画布及手势等场景下,Stack Reconciler 的设计会占用占主线程,造成卡顿,而 fiber reconciler 的设计则能带来高性能的表现。
十二、React 的渲染异常后果
React 渲染异常的时候,在没有做任何拦截的情况下,会出现整个页面白屏的现象。它的成型原因是在渲染层出现了 JavaScript 的错误,导致整个应用崩溃。这种错误通常是在 render 中没有控制好空安全,使值取到了空值。
所以在治理上,从预防与兜底两个角度去处理。
- 在预防策略上,引入空安全相关的方案,在做技术选型时,主要是三个方案:第一个是引入外部函数,比如 Facebook 的 idx 或者 Lodash.get;第二个是引入 Babel 插件,使用 ES 2020 的标准——可选链操作符;第三个是 TypeScript,它在 3.7 版本以后可以直接使用可选链操作符。
- 在兜底策略上,可抽取兜底的公共高阶组件,封装成NPM 包以供内部使用。