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什么是 `Selective Hydration`？React 18 如何让用户在页面还没完全水合时就能进行交互？

各位同仁，各位技术领域的探索者们，大家好！

今天，我们齐聚一堂，共同深入探讨React 18中一项革命性的特性——Selective Hydration，即选择性水合。在Web应用日益复杂、用户体验要求越来越高的今天，我们如何在提供丰富交互的同时，确保页面的快速响应和可交互性，成为了前端开发领域的核心挑战。React 18的选择性水合机制，正是为了解决这一痛点而生，它彻底改变了我们对SSR（服务器端渲染）应用水合过程的理解与实践。

我将以一名资深编程专家的视角，为大家层层剖析这一机制的原理、实现细节、它如何赋能用户在页面完全水合前进行交互，以及我们作为开发者，如何利用它来构建更优质的应用。

一、 讲座开场白：我们为何在此？

长久以来，为了优化用户体验和搜索引擎优化（SEO），服务器端渲染（SSR）成为了构建现代Web应用的黄金标准。SSR的优势在于，它能在服务器上预先生成完整的HTML内容，并将其发送到客户端。浏览器接收到这些HTML后，能够立即进行渲染，用户得以在第一时间看到页面的结构和内容，这显著提升了“首次内容绘制”（FCP）和“最大内容绘制”（LCP）指标。

然而，SSR并非没有代价。尽管用户看到了内容，但页面却往往处于一种“死寂”状态——无法点击、无法输入、无法交互。这是因为客户端的JavaScript代码尚未加载、解析和执行，React或其他前端框架尚未将事件监听器附加到DOM元素上，也未将虚拟DOM与真实的DOM同步。这个将静态HTML“激活”为交互式应用的过程，我们称之为“水合”（Hydration）。

传统水合的困境在于：它是一个“全有或全无”（all-or-nothing）的操作。 在React 17及更早版本中，ReactDOM.hydrate() 会尝试一次性地将整个应用树进行水合。这意味着，即使页面上只有一个小小的计数器需要交互，而其余大部分内容只是静态展示，React也必须等待所有组件的JavaScript代码下载完成、整个组件树准备就绪后，才能开始水合。在这个漫长的等待过程中，用户面对的是一个看起来正常，但实际上“瘫痪”的页面，任何点击、输入都得不到响应，这极大地损害了“首次交互时间”（TTI）和整体用户体验。

React 18的Selective Hydration正是为了解决这一困境而生。它旨在打破传统水合的整体性限制，允许应用程序的部分内容在其他部分仍在水合或加载时就变得可交互。这就像在一个庞大的餐厅里，你不再需要等待所有餐桌都摆好餐具才能入座点餐，而是可以针对已准备好的区域，立即开始你的用餐体验。

二、 传统水合的困境：全有或全无

让我们通过一个简单的代码示例来回顾一下React 17及之前版本中SSR和水合的基本模式，以便更深刻地理解传统水合的局限性。

2.1 服务器端渲染示例 (React 17)

假设我们有一个简单的应用，包含一个计数器和一个复杂的组件（模拟加载缓慢的组件）。

src/App.js (共享组件)

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

// 模拟一个加载缓慢的组件
function SlowComponent() {
  const [data, setData] = useState(null);

  useEffect(() => {
    // 模拟网络请求或复杂计算
    const timer = setTimeout(() => {
      setData("这是从服务端预渲染的复杂数据，但客户端加载缓慢。");
    }, 3000); // 模拟3秒延迟

    return () => clearTimeout(timer);
  }, []);

  return (
    <div style={{ border: '1px solid #ccc', padding: '15px', marginTop: '20px' }}>
      <h3>复杂组件</h3>
      {data ? <p>{data}</p> : <p>正在加载复杂数据...</p>}
      <button onClick={() => alert('复杂组件内的按钮被点击！')}>点击我 (复杂组件)</button>
    </div>
  );
}

function Counter() {
  const [count, setCount] = useState(0);

  return (
    <div style={{ border: '1px solid blue', padding: '15px' }}>
      <h3>计数器</h3>
      <p>当前计数: {count}</p>
      <button onClick={() => setCount(count + 1)}>增加</button>
      <button onClick={() => setCount(count - 1)}>减少</button>
    </div>
  );
}

export default function App() {
  return (
    <div>
      <h1>传统水合示例 (React 17)</h1>
      <Counter />
      <SlowComponent />
      <p>页面底部的一些静态内容。</p>
    </div>
  );
}

server/index.js (Node.js 服务器)

import express from 'express';
import React from 'react';
import ReactDOMServer from 'react-dom/server';
import App from '../src/App';
import path from 'path';
import fs from 'fs';

const app = express();
const PORT = 3000;

app.use(express.static(path.resolve(__dirname, '../build'), { index: false }));

app.get('/', (req, res) => {
  const appString = ReactDOMServer.renderToString(<App />);

  const indexFile = path.resolve(__dirname, '../build/index.html');
  fs.readFile(indexFile, 'utf8', (err, data) => {
    if (err) {
      console.error('Something went wrong:', err);
      return res.status(500).send('Oops, better luck next time!');
    }

    // 将渲染的App插入到HTML模板中
    const finalHtml = data.replace('<div id="root"></div>', `<div id="root">${appString}</div>`);
    res.send(finalHtml);
  });
});

app.listen(PORT, () => {
  console.log(`Server is listening on port ${PORT}`);
});

src/index.js (客户端入口)

import React from 'react';
import ReactDOM from 'react-dom'; // 注意这里是 ReactDOM
import App from './App';

ReactDOM.hydrate(
  <React.StrictMode>
    <App />
  </React.StrictMode>,
  document.getElementById('root')
);

为了让这个示例运行，我们还需要一个简单的index.html模板和Webpack配置来打包客户端JavaScript。

public/index.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>Traditional Hydration Demo</title>
</head>
<body>
    <div id="root"></div>
    <script src="/static/js/bundle.js"></script>
</body>
</html>

webpack.config.js (简化)

const path = require('path');
const HtmlWebpackPlugin = require('html-webpack-plugin');

module.exports = {
  mode: 'development',
  entry: './src/index.js',
  output: {
    path: path.resolve(__dirname, 'build'),
    filename: 'static/js/bundle.js',
    publicPath: '/',
  },
  module: {
    rules: [
      {
        test: /.jsx?$/,
        exclude: /node_modules/,
        use: {
          loader: 'babel-loader',
          options: {
            presets: ['@babel/preset-env', '@babel/preset-react'],
          },
        },
      },
    ],
  },
  plugins: [
    new HtmlWebpackPlugin({
      template: './public/index.html',
      filename: 'index.html',
      inject: false, // Important: We inject the script tag manually in public/index.html
    }),
  ],
  devtool: 'source-map',
};

2.2 传统水合的问题分析

在上述React 17的例子中，当用户访问页面时：

  1. 服务器渲染： ReactDOMServer.renderToString(<App />) 在服务器上将整个 <App /> 组件树渲染成一个HTML字符串，并包含 <SlowComponent /> 的初始内容（"正在加载复杂数据…"）。
  2. 发送HTML： 服务器将完整的HTML发送到浏览器。
  3. 浏览器绘制： 浏览器立即解析并绘制HTML，用户看到页面内容，包括计数器和复杂组件的初始状态。
  4. 加载JS： 浏览器开始下载 bundle.js（客户端JavaScript）。
  5. 水合阻塞： bundle.js 下载、解析并执行后，ReactDOM.hydrate(<App />, document.getElementById('root')) 被调用。此时，问题来了：
    • ReactDOM.hydrate 会遍历整个组件树。
    • 即使 <Counter /> 组件的JavaScript已经可用并准备好交互，但它必须等待 <SlowComponent /> 的 useEffect 中的 setTimeout 完成（或者如果 SlowComponent 内部有更复杂的异步逻辑或代码分割，需要等待其所有依赖加载完毕）。
    • 在这3秒的模拟延迟期间，整个页面都是不可交互的。用户点击计数器的“增加”或“减少”按钮，或者复杂组件内的按钮，都不会有任何响应。这些事件会被浏览器忽略，或者在水合完成后如果React捕获了它们，可能会被重放，但用户体验已经受到损害。

这种“一次性水合”的模式，对于大型应用或包含大量异步组件的页面来说，意味着漫长的“死寂期”，严重影响了用户体验指标，尤其是TTI（Time To Interactive）。

传统水合的特点总结：

特性 描述 影响
全有或全无 ReactDOM.hydrate 必须一次性水合整个组件树。 即使只有部分组件准备就绪，也必须等待所有组件就绪。
同步阻塞 水合过程在主线程上同步执行，直到完成。 阻塞主线程，导致页面在水合期间无法响应用户输入，用户体验差。
依赖完整性 需要所有组件的JavaScript代码都已加载并解析。 任何一个缓慢加载的组件都会拖慢整个页面的交互时间。
事件丢失 在水合完成之前发生的任何用户事件（如点击）可能不会被正确处理或直接丢失。 用户在页面加载初期尝试交互时，会感到 frustration。
TTI 延迟 导致“首次交互时间”指标显著延迟。 影响用户对应用响应速度的感知，可能导致用户流失。

这就是React 18选择性水合试图解决的核心问题。它不再等待整个页面，而是优先激活用户正在尝试交互的部分。

三、 React 18 的核心基石：并发渲染

在深入探讨选择性水合之前，我们必须理解React 18背后最重要的底层技术——并发渲染（Concurrent Rendering）。并发渲染是React 18所有新特性（包括选择性水合、startTransition、useDeferredValue等）的基石。没有并发渲染，选择性水合就无从谈起。

3.1 什么是并发渲染？

在React 17及以前，React的渲染是同步且不可中断的。一旦React开始渲染一个组件树，它就会一直执行，直到完成，期间不能响应其他任务（如用户输入、网络请求）。这被称为“阻塞式渲染”。

并发渲染则是一种全新的渲染机制，它使React能够：

  1. 中断渲染（Interruptible Rendering）： React可以在渲染过程中暂停，去处理更紧急的任务（比如用户输入），然后再回来继续之前的渲染工作。
  2. 优先级调度（Prioritized Updates）： React可以根据更新的“紧急程度”来决定处理顺序。用户输入（如点击、输入）是高优先级的，应该立即响应；而数据获取或不重要的UI更新可以是低优先级的，可以稍后处理。
  3. 并发执行（Concurrent Execution）： React可以在内存中同时准备多个版本的UI（例如，一个显示旧状态，一个准备新状态），并在后台执行工作，而不会阻塞主线程。只有当新版本准备好时，才一次性切换到新的UI。

想象一下一个任务管理器：旧的React就像一个单核处理器，一次只能处理一个任务，且必须完成当前任务才能开始下一个。新的React则像一个多核处理器（或者至少是一个更智能的调度器），它能同时管理多个任务，对紧急任务插队，并在后台默默准备耗时任务。

3.2 并发渲染为何对选择性水合至关重要？

选择性水合的目标是让页面的某些部分先变得可交互，而其他部分可以稍后水合。要实现这一点，React必须能够：

  1. 识别优先级： 当用户点击一个未水合的组件时，React需要立即识别这个动作是高优先级的，需要立即处理。
  2. 中断非紧急水合： 如果React正在水合一个不重要的组件，但用户点击了一个紧急的组件，React应该能够暂停当前的水合工作。
  3. 优先水合特定子树： 暂停后，React需要能够立即切换到水合用户点击的那个特定组件子树。
  4. 非阻塞地恢复： 完成紧急水合后，React应该能够非阻塞地恢复之前被中断的水合工作，或者开始水合其他非紧急的组件。

并发渲染正是提供了这些能力。它允许React在水合过程中动态调整优先级，中断低优先级的任务，并优先处理高优先级的用户交互。如果没有并发渲染，水合仍然会是一个“要么全部完成，要么全部不完成”的同步过程，选择性水合也就无从谈起。

3.3 startTransition 和 useDeferredValue

虽然并发渲染是React 18内部的调度机制，但React也提供了两个API，让开发者能够显式地利用并发渲染来优化用户体验：

  1. startTransition： 将一个状态更新标记为“非紧急的过渡”。React会尽力保持UI响应性，在后台处理这些过渡，同时优先处理更紧急的更新（如用户输入）。

    import { startTransition, useState } from 'react';

function SearchInput() {
  const [inputValue, setInputValue] = useState('');
  const [searchQuery, setSearchQuery] = useState('');

  const handleChange = (e) => {
    setInputValue(e.target.value); // 紧急更新，立即响应输入框
    startTransition(() => {
      // 非紧急更新，更新搜索结果可能很慢，但不会阻塞输入框
      setSearchQuery(e.target.value);
    });
  };

  return (
    <div>
      <input value={inputValue} onChange={handleChange} />
      <SearchResults query={searchQuery} /> {/* SearchResults 可能会很慢 */}
    </div>
  );
}

    在这个例子中，用户输入时，inputValue 会立即更新，输入框的内容会立即显示。而 setSearchQuery 放在 startTransition 中，即使 SearchResults 组件渲染很慢，也不会阻塞输入框的响应。

  2. useDeferredValue： 延迟某个值的更新。当这个值发生变化时，useDeferredValue 返回的将是旧值，直到React处理完所有更紧急的更新后，才会更新为新值。这类似于 startTransition，但它提供了一种在渲染层面对值进行延迟的声明式方式。

    import { useDeferredValue, useState } from 'react';

function SearchInput() {
  const [inputValue, setInputValue] = useState('');
  const deferredInputValue = useDeferredValue(inputValue); // 延迟 inputValue 的更新

  const handleChange = (e) => {
    setInputValue(e.target.value); // 紧急更新，立即响应输入框
  };

  return (
    <div>
      <input value={inputValue} onChange={handleChange} />
      {/* SearchResults 接收延迟的值，不会阻塞输入框 */}
      <SearchResults query={deferredInputValue} />
    </div>
  );
}

    useDeferredValue 内部其实就是利用了并发渲染的调度能力。

虽然 startTransition 和 useDeferredValue 主要用于优化客户端的交互响应，但它们与选择性水合共享相同的并发渲染底层机制。选择性水合是React内部利用并发渲染来优化SSR水合过程的自动行为，而 startTransition 和 useDeferredValue 则是提供给开发者，用于在客户端主动利用并发渲染的工具。

四、 揭秘选择性水合：按需激活

现在，我们有了并发渲染这个强大的基石，就可以深入了解React 18如何实现选择性水合了。

4.1 基本思想：事件驱动的优先级

选择性水合的核心思想是：用户在哪里交互，就优先水合哪里。

具体来说，当一个SSR渲染的页面加载到客户端时，React 18并不会立即一次性水合整个DOM树。相反，它会做以下事情：

  1. 事件委托与捕获： React 18在文档根部（document）注册了所有常见的浏览器事件监听器（例如 click, input, focus 等）。这些事件监听器在浏览器将HTML和客户端JavaScript加载到内存后就立即激活。
  2. 事件收集： 当用户与页面上的某个元素进行交互（例如点击一个按钮）时，即使这个元素对应的React组件尚未水合，React的事件监听器也会捕获到这个事件。
  3. 识别目标： React能够从DOM事件中识别出哪个具体的DOM元素被交互了。
  4. 定位组件： 通过内部机制（通常是DOM节点上的特殊属性，如 data-reactroot 或 data-reactid），React能够将这个DOM元素映射回它对应的React组件。
  5. 高优先级水合： 如果被交互的组件尚未水合，React会立即将该组件所在的子树标记为“高优先级”的水合任务。
  6. 并发调度： 利用并发渲染的调度能力，React会暂停任何正在进行的低优先级水合任务，优先水合这个高优先级的组件子树及其所有父组件（因为子组件的交互依赖于父组件的上下文）。
  7. 事件重放： 一旦该组件子树完成水合，React会“重放”之前捕获到的用户事件，使其仿佛在组件已经水合的情况下发生一样。这样，用户就能立即得到响应。
  8. 背景水合： 在高优先级任务完成后，React会在浏览器空闲时（利用 requestIdleCallback 或类似的调度机制）继续以低优先级水合页面上的其他组件。

通过这种事件驱动的优先级策略，React 18确保了用户最关心的部分能够最快地响应，显著缩短了首次交互时间。

4.2 Suspense 的关键作用

Suspense 组件在React 18中扮演了至关重要的角色，它不仅仅用于数据加载时的UI回退，更是选择性水合的水合单元（unit of hydration）。

在React 17中，Suspense 只能在客户端使用，用于处理异步数据加载。但在React 18中，Suspense 的能力被扩展到了SSR和水合过程。

Suspense 如何与选择性水合协同工作：

  1. 服务器端渲染 Suspense： 当服务器渲染遇到 Suspense 边界时，如果其内部的异步组件（例如 React.lazy 组件或使用 fetch 数据的组件）尚未准备好数据，服务器会先渲染 Suspense 的 fallback 内容（例如一个加载指示器）。同时，服务器会生成一个特殊的HTML标记（例如 <template> 标签），其中包含异步组件的实际内容，并用一个脚本标签将其替换。
  2. 流式传输 HTML： 服务器可以将这些HTML块以流的形式发送到浏览器。当一个 Suspense 边界的实际内容准备好时，服务器会发送一个包含该内容的新HTML块，以及一个内联脚本，指示浏览器将 fallback 内容替换为实际内容。
  3. 客户端独立水合： 在客户端，Suspense 边界内的内容可以独立于其他 Suspense 边界进行水合。这意味着，如果一个 Suspense 边界内的组件加载缓慢，它只会延迟该边界内的水合，而不会阻塞整个页面的水合。
  4. 高优先级水合目标： 当用户与一个位于 Suspense 边界内的元素交互时，React会优先水合该 Suspense 边界内的所有组件，以及它向上到根节点的所有父组件。

示例：使用 Suspense 进行选择性水合

我们修改之前的 App.js，引入 Suspense 和 React.lazy：

src/SlowInteractiveComponent.js (新的异步组件)

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

function SlowInteractiveComponent() {
  const [data, setData] = useState(null);
  const [clicks, setClicks] = useState(0);

  useEffect(() => {
    const timer = setTimeout(() => {
      setData("这是从客户端加载并激活的异步组件数据。");
    }, 2000); // 模拟2秒延迟加载

    return () => clearTimeout(timer);
  }, []);

  if (!data) {
    return (
      <div style={{ border: '1px solid orange', padding: '15px', marginTop: '20px' }}>
        <h3>异步组件 (加载中...)</h3>
        <p>正在加载异步数据...</p>
      </div>
    );
  }

  return (
    <div style={{ border: '1px solid orange', padding: '15px', marginTop: '20px' }}>
      <h3>异步组件 (已加载)</h3>
      <p>{data}</p>
      <p>点击次数: {clicks}</p>
      <button onClick={() => setClicks(clicks + 1)}>点击我 (异步组件)</button>
    </div>
  );
}

export default SlowInteractiveComponent;

src/App.js (使用 Suspense 和 React.lazy)

import React, { useState, Suspense, lazy } from 'react';

const SlowInteractiveComponent = lazy(() => import('./SlowInteractiveComponent'));

function Counter() {
  const [count, setCount] = useState(0);

  return (
    <div style={{ border: '1px solid blue', padding: '15px' }}>
      <h3>计数器</h3>
      <p>当前计数: {count}</p>
      <button onClick={() => setCount(count + 1)}>增加</button>
      <button onClick={() => setCount(count - 1)}>减少</button>
    </div>
  );
}

export default function App() {
  return (
    <div>
      <h1>选择性水合示例 (React 18)</h1>
      <Counter />
      {/* 包裹在 Suspense 中，可以独立水合 */}
      <Suspense fallback={
        <div style={{ border: '1px dashed orange', padding: '15px', marginTop: '20px' }}>
          <h3>异步组件 (回退中...)</h3>
          <p>正在等待异步组件的JS和数据...</p>
        </div>
      }>
        <SlowInteractiveComponent />
      </Suspense>
      <p>页面底部的一些静态内容。</p>
    </div>
  );
}

server/index.js (React 18 SSR – 简化版，不包含流式传输)

import express from 'express';
import React from 'react';
// import ReactDOMServer from 'react-dom/server'; // React 17 API
import ReactDOMServer from 'react-dom/server.browser'; // For renderToPipeableStream or renderToReadableStream
import App from '../src/App';
import path from 'path';
import fs from 'fs';

const app = express();
const PORT = 3000;

app.use(express.static(path.resolve(__dirname, '../build'), { index: false }));

app.get('/', (req, res) => {
  // 对于 renderToString，Suspense fallback 会直接在服务器上渲染
  const appString = ReactDOMServer.renderToString(<App />);

  const indexFile = path.resolve(__dirname, '../build/index.html');
  fs.readFile(indexFile, 'utf8', (err, data) => {
    if (err) {
      console.error('Something went wrong:', err);
      return res.status(500).send('Oops, better luck next time!');
    }

    const finalHtml = data.replace('<div id="root"></div>', `<div id="root">${appString}</div>`);
    res.send(finalHtml);
  });
});

app.listen(PORT, () => {
  console.log(`Server is listening on port ${PORT}`);
});

注意： 上述 server/index.js 仍然使用了 renderToString，这意味着 SlowInteractiveComponent 的 Suspense fallback 会在服务器端直接渲染，而 SlowInteractiveComponent 的实际内容将作为客户端JavaScript的一部分被加载。这虽然比React 17有所改进，但并未完全利用React 18的流式传输能力。我们稍后会讨论真正的流式传输API。

src/index.js (客户端入口 – React 18)

import React from 'react';
import { createRoot, hydrateRoot } from 'react-dom/client'; // 注意这里是新的 API
import App from './App';

// 新的客户端水合 API
const root = hydrateRoot(
  document.getElementById('root'),
  <App />
);

// 如果是纯客户端渲染，可以使用 createRoot
// const root = createRoot(document.getElementById('root'));
// root.render(<App />);

在这个React 18的例子中，当页面加载时：

  1. 服务器渲染 App，由于 SlowInteractiveComponent 是 lazy 加载的，服务器会渲染 Suspense 的 fallback 内容。
  2. 客户端接收HTML，显示计数器和 SlowInteractiveComponent 的 fallback。
  3. bundle.js 开始加载。
  4. 关键点：
    • 如果用户点击了 Counter 组件的按钮，React 18会优先水合 Counter 组件。用户可以立即看到计数器响应。
    • 同时，SlowInteractiveComponent 的JavaScript代码可能还在下载，或者内部的 setTimeout 还没完成。它的水合会继续在后台进行，或者等待用户点击。
    • 如果用户在 Counter 可交互后，又点击了 SlowInteractiveComponent 的 fallback 区域（或者当它实际内容渲染出来后），React会提高 SlowInteractiveComponent 所在 Suspense 边界的水合优先级，确保它尽快变得可交互。

Suspense 边界使得React可以将应用拆分成更小的、独立可水合的块，从而实现了真正的选择性水合。

4.3 ReactDOM.hydrateRoot 的登场

为了支持选择性水合和并发渲染，React 18引入了全新的客户端水合API：ReactDOM.hydrateRoot。它取代了React 17及之前版本的 ReactDOM.hydrate。

特性 ReactDOM.hydrate (React 17) ReactDOM.hydrateRoot (React 18)
工作模式 同步、阻塞式水合整个应用树。 异步、并发式水合，支持选择性水合和流式SSR。
优先级 无优先级概念，一次性处理所有水合任务。 内部使用并发调度器，根据用户交互和 Suspense 边界自动调整水合优先级。
返回内容 无返回值。 返回一个 Root 对象，可用于后续的 root.render() 更新。
API 用法 ReactDOM.hydrate(<App />, containerElement) const root = hydrateRoot(containerElement, <App />);
错误处理 较弱，水合错误可能导致整个应用崩溃。 更好的错误边界支持，水合错误可以被错误边界捕获，避免整个应用崩溃。
流式 SSR 不支持，需要等待所有内容在服务器端生成后一次性发送。 与 React 18 的流式 SSR API (renderToPipeableStream) 紧密结合，支持分块发送 HTML 并渐进式水合。
StrictMode 可以在 <React.StrictMode> 中使用。 建议使用 <React.StrictMode>，它有助于发现并发模式下的潜在问题。
更新行为 首次水合后，后续的 ReactDOM.render 调用会替换整个应用。 root.render(<NewApp />) 可以用于后续的更新，以并发模式进行调度。

hydrateRoot 的使用非常直观：

import { hydrateRoot } from 'react-dom/client';
import App from './App';

const container = document.getElementById('root');
const root = hydrateRoot(container, <App />);

// 后续如果你需要更新整个应用，可以使用 root.render
// root.render(<NewApp />);

hydrateRoot 不仅启动了选择性水合过程，它还返回了一个 Root 对象。这个 Root 对象与 createRoot 返回的对象是相同的，这意味着你可以使用 root.render() 方法来更新整个应用，并且这些更新也会利用并发特性进行调度。这统一了首次水合和后续客户端更新的API和行为，使得React应用在生命周期内的表现更加一致。

五、 选择性水合的内部机制：幕后魔术

选择性水合的实现涉及React内部事件系统、调度器和渲染器的紧密协作。这部分我们将深入了解其幕后的魔法。

5.1 事件重放 (Event Replay)

这是选择性水合能够让用户在页面未完全水合时进行交互的核心机制。

传统问题回顾： 在React 17中，如果用户在 ReactDOM.hydrate() 完成之前点击了页面，这些事件很可能会被浏览器忽略，或者在React接管DOM后，由于事件冒泡机制，事件可能到达了 document 监听器，但由于目标元素对应的React组件尚未挂载，React无法正确处理。

React 18 的解决方案：

  1. 根级事件监听： React 18在 document 级别上绑定了所有主流事件的监听器（例如 click、keydown、change 等）。这些监听器在客户端JavaScript加载完成后立即激活，无论页面是否已水合。
  2. 事件捕获与存储： 当用户与页面上的DOM元素交互时，这些根级事件监听器会首先捕获到事件。
    • 如果事件的目标DOM元素对应的React组件已经水合，事件会被正常派发和处理。
    • 如果事件的目标DOM元素对应的React组件尚未水合，React会将这个事件存储在一个内部队列中。它不会立即阻止事件的默认行为，而是允许事件冒泡到 document 上的其他监听器（如果有的话）。
  3. 优先级提升与水合： 当React捕获到未水合区域的交互事件时，它会触发一个高优先级的水合任务，目标就是这个被交互的组件子树。
  4. 事件重放： 一旦这个高优先级的组件子树完成水合（即其对应的React组件实例已经挂载，事件监听器已经附加到真实的DOM上），React会从存储队列中取出之前捕获的事件，并重新派发（replay）它们，仿佛这些事件刚刚发生一样。

示例流程：

  1. 用户点击一个未水合的按钮 A。
  2. React 18的 document 级 click 监听器捕获到这个事件。
  3. React 检测到按钮 A 所在的组件尚未水合。
  4. React 将这个 click 事件存储在内部队列中。
  5. React 调度一个高优先级任务，开始水合按钮 A 所在的组件子树。
  6. 水合完成，按钮 A 及其组件变得可交互。
  7. React 从队列中取出存储的 click 事件，并将其重新派发到按钮 A。
  8. 按钮 A 对应的 onClick 处理函数被执行，用户看到响应。

这个过程是完全透明的，开发者无需手动处理事件重放。它确保了用户在页面加载初期就能获得即时反馈，极大地提升了用户体验。

5.2 水合的优先级策略

选择性水合不仅仅是事件驱动的，它还结合了更精细的优先级调度。

  1. 紧急事件优先级（Urgent Events）： 任何用户输入事件（点击、按键、输入等）都会被视为最高优先级。当这些事件发生在未水合的区域时，React会立即提升该区域的水合优先级。
  2. 过渡优先级（Transition Priority）： 在 startTransition 中触发的更新，以及 useDeferredValue 延迟的更新，属于低优先级。水合过程中的非紧急部分，例如后台水合那些没有被交互的 Suspense 边界，也会以这种优先级进行。
  3. 离屏（Offscreen）优先级： 对于不可见的或在屏幕外的组件（例如折叠的菜单、标签页中的非活动内容），React会赋予其更低的优先级，甚至暂停对其的水合，直到它们进入视口或被用户需要。
  4. 空闲时间水合： 当没有紧急任务时（例如，在浏览器帧的空闲时间），React会继续以低优先级水合剩余的组件。这通常利用 requestIdleCallback 或其内部的调度器实现，确保不会阻塞主线程。

Suspense 边界和优先级：
Suspense 边界在优先级调度中扮演关键角色。每个 Suspense 边界内的内容都可以被视为一个独立的水合单元。

  • 如果一个 Suspense 边界内的内容加载缓慢（例如，通过 React.lazy 异步加载JS），React会先水合其 fallback。
  • 当用户与 Suspense 边界外部的组件交互时，该外部组件会优先水合，而 Suspense 内部的组件继续在后台加载和水合。
  • 当用户与 Suspense 边界内部的 fallback 或已渲染的异步内容交互时，该 Suspense 边界内的水合优先级会被提升，并优先完成。

这种分层的优先级管理，使得React能够在繁忙的页面上，始终保持对用户输入的响应性，同时渐进地完成页面的完全水合。

5.3 HTML 流式传输 (Streaming HTML from Server)

选择性水合在客户端生效，但它的效果离不开服务器端渲染的配合，尤其是React 18引入的流式传输SSR API。

在React 17中，ReactDOMServer.renderToString() 会等待整个应用树在服务器上渲染完成，然后一次性将所有HTML发送给浏览器。这意味着如果应用中有任何一个异步组件（例如，需要等待数据库查询或API调用的组件），整个SSR过程都将被阻塞，直到所有数据都就绪。

React 18引入了新的服务器端渲染API：

  • renderToPipeableStream (for Node.js streams)
  • renderToReadableStream (for Web Streams in environments like Deno, Cloudflare Workers, Next.js Edge Runtime)

这些API允许服务器将HTML以分块（chunks）的形式发送给浏览器。当服务器遇到一个 Suspense 边界时，它可以先发送 Suspense 的 fallback HTML，然后继续处理其他部分。当 Suspense 内部的异步数据准备好时，服务器会发送一个包含实际内容的新HTML块，以及一个内联 <script> 标签，指示浏览器将 fallback 替换为新内容。

流式 SSR 的工作原理：

  1. 发送初始 HTML： 服务器立即发送页面的外壳HTML，包括 head 标签、主体结构以及第一个 <Suspense> 边界的 fallback 内容。
  2. 异步数据获取： 在服务器端，Suspense 内部的异步组件（例如，fetch 数据）开始并行获取数据。
  3. 发送更多 HTML： 当某个 Suspense 边界内部的数据就绪后，服务器会发送一个新的 HTML 块，包含该组件的实际内容，以及一个 <script> 标签，用于在客户端将 fallback 替换为真实内容。
  4. 客户端渐进增强： 浏览器接收到这些HTML块后，会立即解析和渲染。客户端的JavaScript（bundle.js）可以异步加载。一旦加载完成，hydrateRoot 就会开始工作。
  5. 配合选择性水合：
    • 即使客户端JS仍在下载，用户已经可以看到页面的部分内容（包括 Suspense 的 fallback 和后面流式传输进来的真实内容）。
    • 一旦客户端JS加载并开始水合，选择性水合机制就会启动。用户可以立即与那些已经接收到JS且已水合的部分进行交互。
    • 对于那些通过流式传输后续到达的HTML块，React也会对其进行渐进式水合。

服务器端流式传输示例 (使用 renderToPipeableStream)

server/index.js (React 18 流式 SSR)

import express from 'express';
import React from 'react';
import { renderToPipeableStream } from 'react-dom/server'; // 注意这里是 server
import App from '../src/App';
import path from 'path';
import fs from 'fs';

const app = express();
const PORT = 3000;

app.use(express.static(path.resolve(__dirname, '../build'), { index: false }));

app.get('/', (req, res) => {
  res.setHeader('Content-Type', 'text/html');

  let didError = false;
  const { pipe, abort } = renderToPipeableStream(<App />, {
    onShellReady() {
      // 壳层（shell）是指页面的初始HTML结构，不包含所有异步加载的内容
      // 当壳层准备好时，发送页面的初始部分
      res.statusCode = didError ? 500 : 200;
      res.write('<!DOCTYPE html><html lang="en"><head><meta charset="utf-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>React 18 Streaming SSR & Selective Hydration</title></head><body><div id="root">');
      pipe(res); // 将 React 渲染的 HTML 流式传输到响应
      res.write('</div>'); // 结束 root div
      // 客户端脚本通常放在 body 结束标签前
      res.write(`<script async src="/static/js/bundle.js"></script>`);
      res.write('</body></html>');
    },
    onShellError(err) {
      // 壳层渲染出错
      console.error(err);
      res.statusCode = 500;
      res.send('<h1>Something went wrong!</h1>');
    },
    onError(err) {
      // 在流式传输过程中，如果某个 Suspense 内部组件出错
      didError = true;
      console.error(err);
    }
  });

  // 如果客户端在壳层准备好之前断开连接，或者超时
  setTimeout(() => abort(), 10000);
});

app.listen(PORT, () => {
  console.log(`Server is listening on port ${PORT}`);
});

在这个流式传输的服务器端例子中：

  1. renderToPipeableStream 会在服务器上开始渲染 <App />。
  2. 当它渲染到第一个 <Suspense> 边界时，如果内部内容未准备好，它会先输出 fallback 的HTML，并继续处理 <Suspense> 外部的内容。
  3. onShellReady 回调在页面的“外壳”准备好时触发，这通常是页面的初始结构和所有 <Suspense> 边界的 fallback。此时，服务器将这些HTML连同客户端JS的 <script> 标签发送给浏览器。
  4. 浏览器接收并渲染这些初始HTML。同时，它开始下载 bundle.js。
  5. 在服务器端，Suspense 内部的异步组件继续获取数据。一旦某个组件的数据就绪，React会生成包含其真实内容的HTML，并通过同一个流发送到客户端。客户端浏览器会动态地将 fallback 替换为真实内容。
  6. 一旦 bundle.js 加载完成，hydrateRoot 开始工作。由于HTML是渐进接收的，hydrateRoot 也能以渐进的方式水合页面。

流式传输SSR与选择性水合共同构成了React 18在性能和用户体验方面的一大飞跃。它解决了SSR的两个核心痛点：TTFB（Time To First Byte） 和 TTI（Time To Interactive）。流式传输加快了TTFB和FCP，而选择性水合则显著缩短了TTI。

六、 实践中的选择性水合

理解了选择性水合的原理和机制后，我们来看看作为开发者，如何在实际项目中有效地利用它。

6.1 开发者需要做什么？

虽然选择性水合是一个相对自动化的过程，但开发者仍然需要遵循一些最佳实践来充分利用它的优势。

  1. 拥抱 Suspense： 这是最重要的。将你的应用程序划分为逻辑上独立的、可能异步加载的块，并用 <Suspense> 边界包裹它们。

    • 何时使用 Suspense？
      • 代码分割 (React.lazy) 加载的组件。
      • 数据获取组件（使用 Suspense-enabled data fetching 库，如 Relay、Apollo Client 3 的 useSuspenseQuery，或 SWR/React Query 的实验性 Suspense 模式）。
      • 任何可能在客户端异步加载或处理的组件。
    • Suspense 边界的粒度： 尝试找到合适的粒度。太粗的边界（包裹整个应用）会失去选择性水合的优势；太细的边界可能会增加复杂性。通常，将独立的UI区域（如侧边栏、评论区、图片画廊等）包裹在 Suspense 中是比较好的实践。
    // 好的 Suspense 使用示例
function Page() {
  return (
    <Layout>
      <Sidebar />
      <main>
        <Suspense fallback={<PostLoading />}>
          <BlogPost postId={currentPostId} />
        </Suspense>
        <Suspense fallback={<CommentsLoading />}>
          <Comments postId={currentPostId} />
        </Suspense>
      </main>
    </Layout>
  );
}

  2. 切换到 ReactDOM.hydrateRoot： 在客户端入口文件中使用新的API。

    import { hydrateRoot } from 'react-dom/client';
import App from './App';

hydrateRoot(document.getElementById('root'), <App />);

  3. 使用 startTransition 和 useDeferredValue 优化客户端交互： 即使是客户端渲染的应用，或者在SSR应用水合后，这些API也能帮助你保持UI的响应性。

    • 当一个用户交互（如输入）触发了大量计算或复杂的UI更新时，将这些更新包裹在 startTransition 中。
    • 当一个输入值会影响一个缓慢渲染的组件时，使用 useDeferredValue 延迟该值的传递。

  4. 注意水合不匹配（Hydration Mismatch）：

    • 这是SSR中常见的问题。如果服务器渲染的HTML与客户端首次渲染的HTML不一致，React会发出警告并尝试修复DOM，但这会降低性能并可能导致UI闪烁。
    • 常见原因：
      • 在组件中使用 window 或 document 等浏览器特有的API，导致服务器和客户端渲染结果不同。
      • 随机ID生成，例如 Math.random()。
      • 时间戳 (new Date())。
      • 基于用户代理（User Agent）的条件渲染，但服务器和客户端的UA可能不同。
      • 客户端特有的状态，例如 localStorage 或 sessionStorage。
    • 解决方案：
      • 避免在SSR阶段使用浏览器特有API，或将其包装在 useEffect 中（只在客户端执行）。
      • 使用 useId hook 生成唯一ID（React 18）。
      • 如果确实需要客户端特定的内容，可以使用 suppressHydrationWarning 属性来抑制单个元素的警告（慎用，仅用于确定不一致是预期行为时）。
      • 对于完全客户端特有的内容，可以先渲染一个占位符，然后在 useEffect 中替换它。
    // 避免水合不匹配
function MyComponent() {
  const [isClient, setIsClient] = useState(false);
  useEffect(() => {
    setIsClient(true);
  }, []);

  if (!isClient) {
    return <p>Loading content...</p>; // 服务器渲染占位符
  }

  return <p>Client-side content: {window.innerWidth}</p>; // 仅在客户端渲染
}

  5. 配合代码分割： React.lazy 和 Suspense 是天作之合。将不必要的组件进行代码分割，可以减小初始JS包的大小，加快客户端JS的下载和解析，从而让选择性水合更早地启动。

  6. 优化资源加载： 确保客户端JS (bundle.js) 被高效地加载。

    • 使用 <script async> 或 <script defer>。
    • 使用 <link rel="preload" href="path/to/bundle.js" as="script"> 提前加载关键JS。

6.2 常见场景与误区

场景：巨型列表（Large Lists）
一个包含数千条数据的列表，即使只显示了前面几十条，其所有列表项的组件也可能参与水合。如果列表项的组件很复杂，或者每个列表项都触发了异步操作，这会严重拖慢水合速度。
解决方案： 结合虚拟化（如 react-window 或 react-virtualized）和 Suspense。虚拟化只渲染当前视口中的列表项，而 Suspense 可以包裹那些可能加载缓慢的单个列表项，确保它们不会阻塞整个列表的水合。

误区：所有 Suspense 都会在服务器上流式传输
不一定。只有当你的服务器端渲染使用了 renderToPipeableStream 或 renderToReadableStream 这样的流式API时，Suspense 才能在服务器上实现流式传输。如果仍使用 renderToString，Suspense 内部的异步内容会等到客户端JS加载后才渲染，或者服务器会直接渲染 fallback。

误区：选择性水合解决了所有性能问题
选择性水合解决了TTI的痛点，但它不能替代代码分割、图片优化、CSS优化等其他性能最佳实践。它是一个重要的工具，但不是万能药。

误区：可以在 Suspense fallback 中放置交互式内容
理论上可以，但最好避免。fallback 内容通常是轻量级的加载指示器。如果你在 fallback 中放置了按钮或输入框，当真实内容加载并替换 fallback 时，这些交互式元素会突然消失，用户体验会很差。此外，fallback 内容在水合之前可能无法响应交互。

误区：startTransition 和 useDeferredValue 只能用于客户端渲染
它们也可以用于SSR水合后的客户端交互。它们是并发渲染的通用API，旨在优化任何非紧急的UI更新。

七、 未来已来，性能升级

至此，我们已经全面剖析了React 18的Selective Hydration机制。从它诞生的背景——传统水合的“全有或全无”困境，到其赖以生存的底层基石——并发渲染，再到其核心实现——事件驱动的优先级、Suspense作为水合单元，以及与流式SSR的完美结合。我们还探讨了在实际开发中，如何通过正确使用 Suspense、hydrateRoot、startTransition 等API来充分利用这一强大特性。

选择性水合代表了React在用户体验优化方面的一次重大飞跃。它让SSR应用不再有漫长的“死寂期”，而是能够像纯客户端渲染应用一样，快速响应用户交互，同时保留了SSR带来的FCP和SEO优势。用户不再需要等待整个页面完全激活，只需点击他们关心的部分，就能立即得到反馈。这种渐进式的加载和交互体验，无疑将大大提升Web应用的性能感知和用户满意度。

React 18的发布，不仅仅是几个新API的增加，更是一次底层架构的革新。并发渲染和选择性水合，共同为构建更具响应性、更流畅的现代Web应用奠定了坚实的基础。作为开发者，掌握这些新范式，意味着我们能够交付更卓越的产品，引领用户体验迈向新的高度。未来已来，而我们，正是这场技术变革的实践者和推动者。

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