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深入剖析 React 18 底层源码

React 18 是 Facebook 推出的最新版本的前端库，带来了许多新特性和性能优化。为了深入理解 React 18 的工作原理，本文将从底层源码的角度进行剖析，探讨其核心机制和实现细节。

1. React 18 的新特性

在深入源码之前，先简要回顾一下 React 18 的主要新特性：

• 并发渲染（Concurrent Rendering）：React 18 引入了并发模式，允许 React 在渲染过程中中断和恢复，从而提高应用的响应性。

• 自动批处理（Automatic Batching）：React 18 会自动将多个状态更新批处理为一个渲染周期，减少不必要的渲染。

• 新的根 API（New Root API）：引入了新的 createRoot API，取代了之前的 ReactDOM.render，支持并发模式。

• Suspense 改进：Suspense 现在支持数据获取，并且可以在更多场景下使用。

2. React 18 的架构概述

React 18 的架构可以分为以下几个核心部分：

• Reconciler（协调器）：负责虚拟 DOM 的 diff 算法和更新调度。

• Renderer（渲染器）：负责将虚拟 DOM 渲染为实际 DOM，ReactDOM 就是其中的一种渲染器。

• Scheduler（调度器）：负责任务的调度和优先级管理，支持并发模式。

3. 深入 Reconciler

3.1 Fiber 架构

React 18 仍然基于 Fiber 架构。Fiber 是 React 16 引入的一种新的数据结构，用于表示虚拟 DOM 树中的每个节点。每个 Fiber 节点包含以下信息：

• 类型信息：组件的类型（函数组件、类组件、DOM 节点等）。

• 状态信息：组件的状态和属性。

• 副作用信息：组件是否需要更新、是否需要挂载或卸载等。

Fiber 架构的核心思想是将渲染过程分解为多个小任务，每个任务可以在浏览器空闲时执行，从而实现并发渲染。

3.2 协调算法

React 的协调算法（Reconciliation）负责比较新旧虚拟 DOM 树的差异，并生成更新操作。React 18 的协调算法在 Fiber 架构的基础上进行了优化，支持中断和恢复。

协调算法的主要步骤如下：

1. 生成 Fiber 树：根据组件的渲染结果生成新的 Fiber 树。

2. Diff 算法：比较新旧 Fiber 树的差异，生成更新操作。

3. 提交更新：将更新操作应用到实际 DOM 上。

在并发模式下，React 可以在 Diff 算法的执行过程中中断，优先处理高优先级的任务（如用户输入），然后再恢复渲染。

4. 深入 Scheduler

4.1 任务调度

React 18 的调度器（Scheduler）负责管理任务的优先级和调度。调度器基于浏览器的 requestIdleCallback API，在浏览器空闲时执行低优先级的任务。

调度器的主要功能包括：

• 任务优先级管理：根据任务的紧急程度分配不同的优先级。

• 任务调度：根据优先级和浏览器空闲时间安排任务的执行顺序。

• 任务中断与恢复：支持在任务执行过程中中断，优先处理高优先级任务。

4.2 时间切片（Time Slicing）

时间切片是 React 18 并发模式的核心特性之一。通过时间切片，React 可以将渲染任务分解为多个小任务，每个任务在浏览器的一帧时间内执行，从而避免长时间占用主线程，提高应用的响应性。

时间切片的实现依赖于调度器的任务调度机制。React 会根据任务的优先级和剩余时间动态调整任务的执行顺序，确保高优先级任务能够及时执行。

5. 深入 Renderer

5.1 ReactDOM

ReactDOM 是 React 的官方渲染器，负责将虚拟 DOM 渲染为实际 DOM。React 18 引入了新的 createRoot API，取代了之前的 ReactDOM.render。

createRoot 的源码实现如下：

javascript

复制

function createRoot(container, options) {
  // 创建根 Fiber 节点
  const root = createContainer(container, ConcurrentRoot, null, options);
  // 返回根对象
  return new ReactDOMRoot(root);
}

createRoot 会创建一个根 Fiber 节点，并将其与容器 DOM 节点关联。根 Fiber 节点是整个 Fiber 树的起点，React 会从根节点开始进行协调和渲染。

5.2 提交阶段

在协调阶段完成后，React 会进入提交阶段，将更新操作应用到实际 DOM 上。提交阶段的主要步骤如下：

1. 处理副作用：根据 Fiber 节点的副作用标记，执行相应的 DOM 操作（如插入、更新、删除）。

2. 调用生命周期方法：在类组件中调用 componentDidMount、componentDidUpdate 等生命周期方法。

3. 更新 Ref：更新组件的 Ref 引用。

6. 总结

通过对 React 18 底层源码的深入剖析，我们可以看到 React 18 在并发渲染、任务调度和 Fiber 架构等方面的创新。这些改进使得 React 18 能够更好地处理复杂的应用场景，提高应用的性能和用户体验。

React 18 的源码结构复杂，涉及多个模块的协同工作。本文仅对其核心机制进行了简要介绍，读者可以通过阅读源码和官方文档进一步深入理解 React 的工作原理。