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解析 React 的 ‘Root’ 概念：从 `render` 到 `createRoot`，React 是如何支持多个根节点的并发管理的？

React 根节点的演变与并发管理：从 render 到 createRoot

各位同仁，大家好！

今天，我们将深入探讨 React 核心概念中一个至关重要且不断演进的部分——“根节点”（Root）。从早期的 ReactDOM.render 到如今推荐使用的 ReactDOM.createRoot，React 对根节点的管理方式发生了根本性的变革，这一变革正是为了支持现代 Web 应用对并发、响应性和用户体验的极致追求。我们将剖析这一转变背后的原理、内部机制，以及 React 如何在多个根节点之间实现高效的并发管理。

I. 引言：React 根节点的演变

在 React 的世界里，一个“根节点”是应用程序与 DOM 之间的桥梁。它是 React 开始管理和更新 UI 的入口点。你可以将它想象成一棵 React 组件树的“基座”，所有组件都从这里向上生长，最终通过这个基座将虚拟 DOM 的变化映射到真实的浏览器 DOM 上。

A. 什么是 React 根节点？

从概念上讲，React 根节点是一个将 React 元素（由 JSX 描述的组件实例）挂载到指定 DOM 容器的机制。它负责：

  1. 初始化：在首次渲染时，将 React 应用的顶层组件渲染到 DOM 容器中。
  2. 更新：当应用程序状态发生变化时，高效地计算出需要更新的 DOM 部分，并将其同步到浏览器。
  3. 生命周期管理：在应用程序卸载时，清理所有相关的 DOM 元素、事件监听器和内部状态。

B. 为什么它如此重要？

根节点的重要性体现在它是 React 协调（Reconciliation）过程的起点。每次状态或属性更新导致组件需要重新渲染时，React 都会从根节点开始（或者从更新触发的最近公共祖先节点开始），比较新的虚拟 DOM 树与旧的虚拟 DOM 树，找出差异，并只更新必要的 DOM 部分。一个高效、灵活的根节点管理机制，是 React 性能和并发能力的基础。

II. ReactDOM.render 时代：单根节点的局限

在 React 18 之前，ReactDOM.render 是我们挂载 React 应用的唯一方式。它的 API 简单明了，广为开发者所熟知：

import React from 'react';
import ReactDOM from 'react-dom';
import App from './App';

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

A. 工作原理：阻塞式渲染

ReactDOM.render 的设计理念是同步且阻塞的。这意味着一旦调用 render 方法，React 会立即开始遍历组件树、计算差异、并更新 DOM。这个过程是“all or nothing”的：要么整个更新完成，要么不开始。如果组件树庞大，或者更新频繁，这个同步过程可能会长时间占用主线程，导致浏览器无法响应用户输入（如点击、滚动），从而出现明显的卡顿，影响用户体验。

其内部执行流程大致如下：

  1. 接收 React 元素和 DOM 容器。
  2. 创建一个内部的 _reactRootContainer 实例。
  3. 启动一个同步的协调过程，从顶层组件开始构建或更新 Fiber 树。
  4. 计算出所有 DOM 变更。
  5. 同步地将这些变更应用到真实的 DOM 上。

B. 内部机制：Fiber 架构的初步引入

尽管 ReactDOM.render 表现为阻塞式，但 React 16 引入的 Fiber 架构已经在其内部运作。Fiber 架构的核心思想是将协调工作分解成更小的单元（Fiber），并允许浏览器在渲染帧之间暂停和恢复这些工作。然而，ReactDOM.render 并没有暴露或利用 Fiber 架构的并发能力。它仅仅是使用了 Fiber 树的数据结构，但其调度器仍然是同步的。

一个 FiberRoot 对象会在内部被创建，它持有整个 Fiber 树的根 Fiber 节点。这个 FiberRoot 是一个关键的数据结构，它存储着关于整个应用状态、优先级、待处理更新等信息。

// 简化的 FiberRootNode 结构 (内部)
function FiberRootNode(containerInfo, tag, hydrate) {
  this.current = null; // 指向当前渲染在屏幕上的 Fiber 树的根 Fiber 节点
  this.containerInfo = containerInfo; // 宿主容器，如 DOM 元素
  this.pendingChildren = null; // 待处理的子元素
  this.earliestSuspendedLanes = 0; // 最早的挂起优先级
  // ... 其他调度相关属性，但此时主要用于同步调度
}

在 ReactDOM.render 中，FiberRootNode 主要作为 current Fiber 树的持有者，调度逻辑相对简单，本质上是“尽早完成所有工作”。

C. 性能瓶颈与用户体验挑战

ReactDOM.render 的阻塞特性导致了一系列问题：

  • 长任务：当组件树复杂或数据量大时，一次更新可能需要几十甚至上百毫秒，这在 16ms 的浏览器帧预算中是不可接受的。
  • 不响应的 UI：用户在更新进行时无法与页面交互，造成“卡顿”感。
  • 低优先级更新阻碍高优先级更新：例如，一个不重要的动画更新可能会阻止用户输入事件（如文本输入）的及时处理。
  • 难以实现平滑的过渡和 Suspense：由于缺乏时间切片和优先级调度，实现复杂的 UI 交互变得困难。

III. 并发模式的崛起：createRoot 的必然性

随着 Web 应用变得越来越复杂，对用户体验的要求也越来越高。仅仅依靠快速的 CPU 和网络已经不足以提供“即时”的响应。我们需要一种新的机制，让 UI 更新过程能够“让步”给用户输入或其他高优先级任务，从而保持页面的流畅和响应。这就是 React 并发模式（Concurrent Mode）诞生的背景，而 ReactDOM.createRoot 则是激活这一模式的钥匙。

A. 用户体验的需求：更流畅的交互

想象一个场景：用户在一个输入框中快速输入文字，同时页面正在加载一个大型列表。在 ReactDOM.render 时代，加载列表的更新可能会阻塞输入框的响应，导致用户输入延迟。理想情况下，React 应该能够：

  1. 优先响应用户输入：确保输入框的字符立即显示。
  2. 在后台处理列表加载：当主线程空闲时，逐步渲染列表。
  3. 平滑过渡：当列表数据准备好时，以动画或其他平滑的方式呈现，而不是突然闪现。

这些需求促使 React 团队重新思考其调度策略。

B. 并发模式的核心特性：时间切片、Suspense、Transition

并发模式是 React 18 引入的一系列新特性的总称，它们旨在提升应用的响应性和用户体验：

  1. 时间切片（Time Slicing）：这是并发模式的基础。React 协调工作不再是一个不可中断的整体，而是可以被分解成多个小任务。这些任务可以在浏览器帧的空闲时间执行。如果浏览器需要处理用户输入或动画，React 会暂停当前的工作，将控制权交还给浏览器，待浏览器空闲后再恢复。这就像 CPU 的时间片轮转调度一样。

  2. Suspense：允许组件“暂停”渲染，直到其所需的数据（或代码）准备就绪。在数据加载期间，React 可以渲染一个备用 UI（fallback UI），而不是显示空白或错误。这极大地简化了数据获取和加载状态的管理。

  3. Transition（过渡）：将更新标记为“过渡性”的。过渡性更新优先级较低，不会阻塞用户交互。例如，路由切换或筛选列表的操作可以被标记为过渡，即使这些操作需要一些时间来完成，用户仍然可以流畅地与页面其他部分交互。

C. ReactDOM.render 无法支持并发的原因

ReactDOM.render 的调度器是同步的，它无法：

  • 中断工作：一旦开始渲染，就必须完成。
  • 优先级排序：所有更新都被视为同等重要，没有机制来区分用户输入（高优先级）和数据加载（低优先级）。
  • 暂停和恢复：它没有一个健全的机制来保存工作状态并在稍后恢复。

因此，为了全面启用并发模式，React 需要一个全新的根节点创建和管理机制，这就是 ReactDOM.createRoot 的使命。

IV. ReactDOM.createRoot：并发管理的新范式

ReactDOM.createRoot 是 React 18 引入的 API，它取代了 ReactDOM.render，成为 React 应用的推荐入口。它的核心目标是激活并发模式，让 React 能够利用时间切片、Suspense 和 Transition 等高级特性。

A. API 概览与基本用法

createRoot 的使用方式与 render 略有不同：

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

const container = document.getElementById('root');

// 1. 创建一个根
const root = ReactDOM.createRoot(container);

// 2. 渲染应用
root.render(<App />);

主要变化在于：

  • 我们首先通过 ReactDOM.createRoot(container) 创建一个根对象。
  • 然后，通过这个根对象的 render 方法来挂载我们的 React 元素。
  • react-dom/client 是专门用于客户端渲染的入口点，与 react-dom/server 区分开来。

这个 root 对象不仅仅是一个抽象的概念，它是一个实际的 JavaScript 对象，包含了管理整个 React 树所需的所有信息和方法。

B. 内部工作原理：FiberRootNode 的深度解析

ReactDOM.createRoot 内部的工作机制是实现并发模式的关键。当调用 createRoot 时，React 会创建一个特殊的内部对象，即 FiberRootNode，它是整个 React 应用的“大脑”和“心脏”。

  1. createContainer 与 FiberRootNode 的创建

    ReactDOM.createRoot 函数实际上会调用 React 协调器（react-reconciler 包，这是 React 渲染器（如 ReactDOM, React Native）的核心逻辑）中的 createContainer 函数。createContainer 的主要职责就是创建一个 FiberRootNode 实例。

    // 简化后的 createRoot 内部逻辑
function createRoot(container, options) {
  // ... 一些环境检查和配置
  const root = createContainer(container, ConcurrentRoot, hydrate, is
    // ConcurrentRoot 是一个标签，指示这个根应该以并发模式运行
  );
  // 将 FiberRootNode 实例包装成一个公共的 Root API 对象
  return new ReactDOMRoot(root);
}

// 在 react-reconciler 内部
function createContainer(containerInfo, tag, hydrate) {
  const hostRootFiber = createHostRootFiber(tag); // 创建一个宿主根 Fiber
  const root = new FiberRootNode(containerInfo, tag, hydrate); // 创建 FiberRootNode
  root.current = hostRootFiber; // FiberRootNode 指向宿主根 Fiber
  hostRootFiber.stateNode = root; // 宿主根 Fiber 指向 FiberRootNode
  // ... 初始化其他调度相关属性
  return root;
}

    FiberRootNode 是一个非常关键的数据结构，它不是 Fiber 树中的一个普通 Fiber 节点，而是 整个 Fiber 树的元数据和调度上下文的持有者。它位于 Fiber 树的外部，通过其 current 属性指向 Fiber 树的根 Fiber 节点（通常是一个 HostRoot Fiber）。

  2. FiberRootNode 的关键属性

    FiberRootNode 对象包含了大量用于管理整个 React 应用状态和调度策略的属性。理解这些属性对于理解并发模式至关重要。

    属性名 类型/描述
    current Fiber 指向当前（已渲染到屏幕上）的 Fiber 树的根 Fiber 节点。这是 React 进行协调时，比较旧树的起点。
    containerInfo HTMLElement 宿主 DOM 容器，即 createRoot 函数接收的 DOM 元素。
    tag number 表示根的类型，如 ConcurrentRoot（并发根）、LegacyRoot（遗留根，用于 ReactDOM.render）。这决定了调度器行为。
    pendingLanes Lanes 一个位掩码，表示所有待处理的更新的优先级。每个位代表一个优先级通道（Lane）。
    suspendedLanes Lanes 表示当前有组件因 Suspense 而挂起的优先级。
    pingedLanes Lanes 当 Suspense 组件恢复时，用于标记需要重新尝试渲染的优先级。
    finishedWork Fiber 指向协调阶段完成后，准备提交到 DOM 的工作中的 Fiber 树的根 Fiber 节点。
    callbackNode SchedulerCallback 由 React 调度器（Scheduler 包）返回的任务句柄。用于取消或管理当前正在进行的调度任务。
    callbackPriority number callbackNode 对应的优先级。
    eventTimes Map<Lane, number> 记录每个优先级的更新被调度的最早时间戳。用于判断更新是否过期。
    expirationTimes Map<Lane, number> 记录每个优先级的更新的过期时间。
    mutableReadLanes Lanes 用于同步读取状态的优先级（例如 useMutableSource）。
    entangledLanes Lanes 记录因某些原因（如 startTransition）而纠缠在一起的优先级。
    entanglements Map<Lane, Lanes> 存储优先级之间的纠缠关系。
    pooledCache ReactCache 用于全局缓存的引用，例如 use(resource)。
    transitionCallbacks Map<Lane, Set<TransitionCallback>> 存储与特定 Transition 相关的回调函数。

    这些属性共同构成了 React 内部复杂调度系统的基础，使得 React 能够精细地控制何时、以何种优先级处理哪些更新。

  3. 根节点与 Fiber 树的关系

    FiberRootNode 和 Fiber 树（由 HostRoot Fiber 节点作为根）是紧密相连的。

    • FiberRootNode.current 指向 HostRoot Fiber，表示当前在屏幕上可见的 Fiber 树。
    • HostRoot Fiber 的 stateNode 属性指向其所属的 FiberRootNode。

    这种双向引用允许 React 在任何 Fiber 节点上触发更新时，都能快速回溯到对应的 FiberRootNode，从而访问到该根节点的调度信息并启动更新流程。

    例如，当调用 root.render(<App />) 时，root 对象会将其内部的 FiberRootNode 传递给调度器。调度器会创建一个新的“工作中的 Fiber 树”（WorkInProgress Fiber tree），从 HostRoot Fiber 开始，并将其与 FiberRootNode.current 指向的旧树进行比较。

C. 并发模式的激活与自动批处理

ReactDOM.createRoot 默认激活了 React 的并发模式。这意味着：

  • 时间切片：React 将自动尝试在浏览器空闲时段执行渲染工作，避免阻塞主线程。

  • 自动批处理（Automatic Batching）：在并发模式下，React 会自动将所有在事件处理器、setTimeout、Promise 回调等中触发的状态更新进行批处理，即使它们发生在不同的事件循环中。这意味着多次 setState 调用会合并成一次重新渲染，从而减少不必要的渲染次数，提升性能。

    // 在 createRoot 环境下，默认开启自动批处理
function MyComponent() {
  const [count, setCount] = React.useState(0);
  const [flag, setFlag] = React.useState(false);

  function handleClick() {
    // 这两次更新会被自动批处理成一次渲染
    setCount(c => c + 1);
    setFlag(f => !f);
  }

  // 异步操作也会被自动批处理
  function handleAsyncClick() {
    setTimeout(() => {
      setCount(c => c + 1);
      setFlag(f => !f);
    }, 0);
  }

  return (
    <div>
      <p>Count: {count}</p>
      <p>Flag: {String(flag)}</p>
      <button onClick={handleClick}>Update Sync</button>
      <button onClick={handleAsyncClick}>Update Async</button>
    </div>
  );
}

    在 ReactDOM.render 中，setTimeout 内部的两次 setState 会导致两次渲染，而在 createRoot 中，它们会被批处理成一次。

D. unmount 方法的意义

createRoot 返回的 root 对象提供了一个 unmount() 方法，用于卸载整个 React 树并清理相关的 DOM 元素和内部状态。

const root = ReactDOM.createRoot(document.getElementById('root'));
root.render(<App />);

// 在某个时刻，例如组件需要被移除时
setTimeout(() => {
  root.unmount(); // 卸载整个 React 应用
  console.log('App has been unmounted.');
  // 此时，#root 容器中的所有 React 相关 DOM 元素都已被移除
}, 5000);

unmount() 方法会触发 React 树的清理过程，包括组件的 componentWillUnmount (或 useEffect 返回的清理函数) 调用，移除所有事件监听器，并清空 DOM 容器。这是管理 React 应用生命周期，尤其是在微前端或多应用场景中，确保资源正确释放的关键。

V. React 如何实现多个根节点的并发管理

一个 React 应用程序不一定只有一个根。在许多高级场景中，我们可能需要在一个页面上运行多个独立的 React 应用，或者将一个大型应用拆分成多个可以独立管理的部分。ReactDOM.createRoot 使得这种多根节点的并发管理成为可能。

A. 根节点的独立性与隔离

每个 ReactDOM.createRoot() 调用都会创建一个独立的 FiberRootNode 实例。这意味着：

  1. 独立的 Fiber 根：每个 root 对象都拥有自己的 FiberRootNode，进而管理一棵独立的 Fiber 树。它们彼此之间没有直接的父子关系。
  2. 独立的调度上下文：每个 FiberRootNode 都有自己的 pendingLanes、eventTimes、expirationTimes 等调度相关属性。这意味着一个根节点的更新优先级和调度状态不会直接影响到另一个根节点。
  3. 独立的生命周期：一个根节点的 render 或 unmount 操作不会影响其他根节点。
// index.js
import React from 'react';
import ReactDOM from 'react-dom/client';

function App1() {
  const [count, setCount] = React.useState(0);
  React.useEffect(() => {
    console.log('App1 mounted');
    return () => console.log('App1 unmounted');
  }, []);
  return (
    <div style={{ border: '2px solid red', padding: '10px', margin: '10px' }}>
      <h2>App 1</h2>
      <p>Count: {count}</p>
      <button onClick={() => setCount(c => c + 1)}>Increment App1</button>
    </div>
  );
}

function App2() {
  const [text, setText] = React.useState('');
  React.useEffect(() => {
    console.log('App2 mounted');
    return () => console.log('App2 unmounted');
  }, []);
  return (
    <div style={{ border: '2px solid blue', padding: '10px', margin: '10px' }}>
      <h2>App 2</h2>
      <input type="text" value={text} onChange={e => setText(e.target.value)} placeholder="Type here in App2" />
      <p>Input: {text}</p>
    </div>
  );
}

const container1 = document.getElementById('root1');
const root1 = ReactDOM.createRoot(container1);
root1.render(<App1 />);

const container2 = document.getElementById('root2');
const root2 = ReactDOM.createRoot(container2);
root2.render(<App2 />);

// 假设 App1 在一段时间后被卸载，不会影响 App2
setTimeout(() => {
  console.log('Unmounting App1...');
  root1.unmount();
}, 10000);

上述代码在一个页面上创建了两个独立的 React 应用，它们在不同的 DOM 容器中渲染，并且拥有独立的生命周期和状态。一个应用的更新不会直接导致另一个应用重新渲染。

B. 全局调度器与跨根优先级管理

尽管每个根节点是独立的，但它们共享同一个全局的 React 调度器（通常是 scheduler 包）。这个调度器是 React 实现并发模式的核心，它负责在所有活动的 FiberRootNode 之间协调工作。

  1. Scheduler 包的角色

    scheduler 是一个独立的 npm 包，它提供了 requestAnimationFrame 和 MessageChannel 等浏览器 API 的抽象，用于在浏览器帧的空闲时间安排和执行任务。它实现了基于优先级的协同多任务：

    • scheduleCallback(priority, callback): 以指定优先级调度一个任务。
    • shouldYield(): 检查当前帧是否还有剩余时间，如果没有，则建议 React 暂停当前工作并让步。
    • unstable_cancelCallback(callbackNode): 取消一个已调度的任务。

    当一个 FiberRootNode 中发生更新时，React 会根据更新的优先级（如用户输入、动画、过渡等）调用 scheduler.scheduleCallback，将一个处理该根节点更新的任务添加到全局调度队列中。

  2. 优先级机制：Lane 模型在多根场景中的应用

    React 使用“Lane 模型”来管理优先级。每个更新都被分配一个或多个“Lane”（车道），代表其优先级。Lane 是一个 31 位的位掩码，不同的位代表不同的优先级。

    • 高位 Lane 具有高优先级（如同步更新、用户输入）。
    • 低位 Lane 具有低优先级（如过渡更新、批量更新）。

    当多个根节点都有待处理的更新时，全局调度器会从所有 FiberRootNode 的 pendingLanes 属性中收集信息，并总是优先处理具有最高优先级的任务。

    例如：

    • root1 有一个高优先级的用户输入更新（SyncLane）。
    • root2 有一个低优先级的数据加载更新（TransitionLane）。

    调度器会优先处理 root1 的更新。即使 root1 的更新需要一些时间，调度器也会在适当的时候暂停 root1 的工作，检查是否有更高优先级的任务（例如，用户在 root2 中输入了文字），并切换到处理那个更高优先级的任务。

  3. 协同多任务：React 如何在不同根之间切换工作

    React 的调度器是一个“协同式”的调度器，而不是抢占式的。这意味着 React 内部的代码需要主动检查 shouldYield() 来决定是否暂停。

    其工作流程大致如下：
    a. 任务调度：当任何一个 FiberRootNode 发生更新时，React 会计算出更新的优先级，并将一个处理该根节点更新的回调函数（通常是 performSyncWorkOnRoot 或 performConcurrentWorkOnRoot）和其优先级一同传递给 scheduler.scheduleCallback。
    b. 调度器执行：scheduler 会根据优先级顺序执行这些回调。它会尽量在一个浏览器帧内完成尽可能多的工作。
    c. 检查让步：在执行一个根节点的协调工作时，React 会周期性地调用 scheduler.shouldYield()。

    • 如果 shouldYield() 返回 true（表示当前帧时间已用尽，或者有更高优先级的任务在等待），React 会暂停当前根节点的协调工作，将当前的 WorkInProgress 树和 FiberRootNode 的状态保存起来。
    • 调度器会回到队列中，检查是否有其他更高优先级的任务（可能来自同一个根，也可能来自另一个根），并执行它们。
      d. 恢复工作：当调度器再次有机会处理该根节点时，它会从上次暂停的地方恢复工作。

    通过这种机制，React 可以在多个独立的根节点之间有效地分配 CPU 时间，确保高优先级的交互事件得到即时响应，而低优先级的后台更新则在不影响用户体验的前提下逐步完成。

C. 内存管理与生命周期

多根节点的管理也涉及到内存的正确释放和生命周期的控制。

  • 根节点的挂载与卸载：每个 createRoot 创建的根节点都有独立的挂载和卸载机制。当调用 root.unmount() 时，React 会清理与该根节点关联的所有 Fiber 节点、DOM 元素、事件监听器和内部状态。这对于避免内存泄漏至关重要。
  • 垃圾回收：当一个 FiberRootNode 被卸载并且不再有任何引用时，JavaScript 垃圾回收器会回收其占用的内存。

D. 经典用例分析

多根节点的并发管理在现代 Web 开发中拥有广泛的应用场景：

  1. 微前端架构 (Micro-Frontends)
    微前端将一个大型前端应用拆分成多个小型、独立的应用程序，每个应用可以由不同的团队开发、部署和技术栈。在同一个页面上集成多个 React 微前端时，每个微前端通常会拥有自己的 React 根节点。

    • 优势：每个微前端可以独立更新，互不干扰。一个微前端的性能问题或崩溃不会影响其他微前端。
    • 并发管理：React 的全局调度器可以确保用户与任何一个微前端交互时都能得到及时响应，同时其他微前端的后台渲染或数据加载也能平稳进行。
    <!-- index.html -->
<div id="micro-app-header"></div>
<div id="micro-app-main"></div>
<div id="micro-app-footer"></div>
    // header-app.js
import React from 'react';
import ReactDOM from 'react-dom/client';
function Header() { /* ... */ }
ReactDOM.createRoot(document.getElementById('micro-app-header')).render(<Header />);

// main-app.js
import React from 'react';
import ReactDOM from 'react-dom/client';
function Main() { /* ... */ }
ReactDOM.createRoot(document.getElementById('micro-app-main')).render(<Main />);

  2. 逐步迁移旧项目
    对于大型的、非 React 技术栈的遗留项目，一次性将其全部重写为 React 是不现实的。通过多根节点，可以逐步将项目的某些部分用 React 重写，并将其嵌入到现有页面中。

    • 优势：风险低，可控性高。旧代码和新 React 代码可以共存。
    • 并发管理：即使旧代码是阻塞的，新的 React 部分仍然可以利用并发模式提供更好的用户体验。

  3. 独立小部件或插件
    在一个非 React 页面中嵌入多个独立的 React 小部件（如聊天组件、通知中心、股票行情小部件）。

    • 优势：每个小部件都是一个独立的 React 应用，易于开发、测试和维护。
    • 并发管理：用户与某个小部件的交互不会影响页面上其他小部件的响应性。

VI. 深度剖析：从调度到提交，多根节点的协作

为了更深入地理解多根节点如何协作，我们需要回顾 React 的协调和提交阶段，并观察 FiberRootNode 在其中的角色。

A. 调度阶段：选择下一个要处理的根

当一个或多个 FiberRootNode 中存在待处理的更新时，全局调度器会介入。

  1. 收集更新信息：调度器会遍历所有已知的 FiberRootNode，检查它们的 pendingLanes 属性，找出所有待处理的更新以及它们的优先级。
  2. 确定下一个工作：调度器会选择优先级最高的更新对应的 FiberRootNode 作为下一个要处理的目标。如果存在多个相同优先级的更新，调度器可能会根据它们的到期时间或其他启发式算法进行选择。
  3. 安排回调：调度器会安排一个回调函数（例如 performConcurrentWorkOnRoot）在下一个可用的空闲时间执行，并传入所选的 FiberRootNode。

B. 协调阶段：构建工作中的 Fiber 树

一旦调度器安排的回调被执行，React 就进入协调阶段，其目标是构建一个新的“工作中的 Fiber 树”（WorkInProgress tree）。

  1. workLoop 与 performUnitOfWork
    协调阶段的核心是一个 workLoop。在这个循环中，React 会逐个处理 Fiber 节点（通过 performUnitOfWork 函数），从根 Fiber 开始，向下遍历组件树。对于每个 Fiber 节点，React 会：

    • 比较其旧的 current Fiber 和新的 WorkInProgress Fiber 的 props 和 state。
    • 根据差异创建或更新子 Fiber 节点。
    • 标记需要执行的副作用（如 DOM 更新、生命周期方法）。

  2. 暂停与恢复工作
    在 workLoop 的每次迭代中，React 都会检查 shouldYield()。

    • 如果 shouldYield() 返回 true，workLoop 会立即停止，并将当前的 WorkInProgress Fiber 节点保存起来，同时 FiberRootNode 的 finishedWork 和其他调度相关属性也会被更新，以反映当前的进度。
    • 当调度器再次安排该根节点的工作时，workLoop 会从上次暂停的 Fiber 节点处恢复，而不是从头开始。这使得一个长的协调任务可以在多个浏览器帧中分段完成，从而避免阻塞主线程。

    这种暂停和恢复机制是并发模式的核心，它允许 React 在不同根节点之间（或同一根节点内的不同优先级更新之间）进行切换，实现协同多任务。

C. 提交阶段：将变更应用到 DOM

当一个根节点的协调工作全部完成（或者某个高优先级的更新被强制同步完成）后，FiberRootNode 的 finishedWork 属性会指向一个完整的 WorkInProgress 树。此时，React 进入提交阶段。

  1. 副作用的执行
    提交阶段是同步且不可中断的。React 会遍历 finishedWork 树，执行所有标记的副作用：

    • DOM 更新：将虚拟 DOM 的变化应用到真实的浏览器 DOM 上（插入、更新、删除节点）。
    • 生命周期方法：调用 componentDidMount、componentDidUpdate、useLayoutEffect 等。
    • ref 的更新。

    提交阶段必须同步执行，因为它直接操作 DOM，如果中断会导致 UI 状态不一致。

  2. 根节点的 finishedWork 属性
    在提交完成后，FiberRootNode.current 会被更新为 finishedWork，从而将新的 Fiber 树标记为当前在屏幕上可见的树。finishedWork 属性会被清空，等待下一个协调周期的结果。

通过这种精密的调度、协调和提交机制，并结合 FiberRootNode 对每个应用状态和优先级的独立管理，React 实现了在单个线程上高效地处理多个独立应用（根节点）的并发更新，同时保持出色的响应性。

VII. 多根节点管理中的挑战与最佳实践

尽管多根节点提供了强大的灵活性，但在实际应用中也面临一些挑战，需要开发者采取相应的最佳实践。

A. 状态共享与通信

由于每个根节点都是独立的，它们默认不共享状态和上下文。

  • 挑战：如何在不同根节点之间共享全局状态、用户认证信息或主题设置？
  • 最佳实践：
    • 外部状态管理：使用 Redux、Zustand、Jotai 等全局状态管理库，将状态提升到 React 根节点之外，并由各个根节点订阅。
    • 自定义事件/消息总线：通过 window.dispatchEvent / window.addEventListener 或发布-订阅模式，在不同的根节点之间进行通信。
    • Props 传递 (如果可行)：如果根节点之间存在某种层次关系，可以通过 props 将共享数据传递给顶层根节点，再向下分发。
    • Context 提供者：如果所有根节点都在同一个主 React 根节点之下（例如，通过 Portal），则可以使用 React Context。但对于完全独立的根节点，Context 无法直接跨越根的边界。

B. 性能考量

虽然并发模式提升了整体性能，但创建过多的根节点也可能带来开销。

  • 挑战：每个 FiberRootNode 都有自己的内存占用和调度开销。过多的独立根节点可能增加内存消耗和调度复杂性。
  • 最佳实践：
    • 合理划分：只在确实需要独立生命周期、独立部署或独立技术栈时才创建新的根节点。不要为每个小组件都创建一个根。
    • 复用容器：如果某些 React 组件是临时性的（如模态框、通知），可以考虑使用 Portal 将它们渲染到 DOM 的其他位置，而不是创建新的独立根节点。Portal 仍然属于同一个 React 树，可以共享 Context。
    • 监控性能：使用 React DevTools 或浏览器性能工具监控应用程序的渲染性能和内存使用情况，及时发现并优化潜在问题。

C. 构建系统与部署策略

多根节点架构对构建和部署流程提出新的要求。

  • 挑战：如何构建和部署多个独立的 React 应用，并确保它们在同一页面上协同工作？
  • 最佳实践：
    • 模块联邦 (Module Federation)：Webpack 5 的模块联邦功能是微前端场景下的强大工具，它允许不同的应用程序在运行时共享代码和依赖。
    • 独立打包：每个根节点对应的应用都应该独立打包成一个或多个 JavaScript bundle。
    • 运行时加载：通过 <script> 标签、动态导入或其他加载器，按需加载不同根节点对应的 bundle。
    • 版本管理：确保所有共享的 React 运行时版本一致，以避免潜在的兼容性问题。

VIII. 展望未来：React 根节点管理的演进

从 ReactDOM.render 的同步阻塞到 ReactDOM.createRoot 的并发管理，React 的根节点机制经历了巨大的演变。这一转变不仅是 API 上的更新，更是 React 内部架构和调度理念的深刻变革。它使得 React 能够更好地适应现代 Web 应用对性能、响应性和用户体验的苛刻要求。

未来，我们可以预见 React 将继续在并发模式的道路上深耕。例如，Server Components 和 Streaming SSR 等技术，都与 FiberRootNode 和并发渲染的概念息息相关。理解根节点的概念，特别是 createRoot 如何激活并发模式并管理多个独立根节点的复杂性，是成为一名高级 React 开发者不可或缺的知识。它不仅帮助我们编写出更健壮、更高效的代码，也为我们理解 React 乃至整个前端生态系统的未来发展方向奠定了坚实的基础。

感谢大家的聆听！

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