React 深度挑战：自定义 Reconciler 最小实现集

各位同学，大家晚上好！

欢迎来到“代码炼金术士大会”的现场。我是你们的向导，一个在 React 的迷宫里摸爬滚打多年的资深工程师。今天，我们不聊业务，不聊脚手架，也不聊 Redux 的中间件到底能不能在凌晨三点帮你找回丢失的灵感。今天，我们要干一件疯狂的事——我们要徒手造一个 React。

是的，你没听错。我们要不依赖任何现有的库，写出一个能跑的 Reconciler（协调器）。这听起来像是要把大象装进冰箱，但实际上，只要我们拆解开来，这更像是在乐高积木里寻找缺失的那一块。

准备好了吗？让我们把那层名为“黑盒”的神秘面纱撕开。

第一回：从 createElement 开始的旅程

React 之所以强大，是因为它把 JSX 转换成了 JavaScript 对象。这些对象，我们称之为虚拟 DOM。

想象一下，你正在指挥一场交响乐。普通的 DOM 操作就像是直接拿着棍子敲打乐器——虽然能响，但太笨重，而且如果你敲错了地方，整个乐队都得停下来。而虚拟 DOM 就像是乐谱。乐谱（虚拟 DOM）里写着哪里该响、哪里该停、音量该多大。当乐谱修改了，指挥家（Reconciler）只需要在脑海中（内存中）调整一下乐谱，最后再一次性把乐器调好（Commit）。

首先，我们需要一个简单的 createElement 函数。这就像是乐谱的印刷机。

// 这是我们自己的 createElement
function createElement(type, props, ...children) {
  return {
    type, // 比如 'div', 'span'
    props: {
      ...props,
      children: children.map(child => 
        typeof child === 'object' ? child : createTextElement(child)
      )
    }
  };
}

// 处理纯文本节点
function createTextElement(text) {
  return {
    type: 'TEXT_ELEMENT',
    props: {
      nodeValue: text,
      children: []
    }
  };
}

看到没？这就是 React 虚拟 DOM 的本质。它只是一个包含 type（标签名）和 props（属性）的普通对象。没有魔法，只有数据结构。如果你能把这两个属性理解透彻，你就已经掌握了 React 的 50%。

第二回：Fiber 架构——那个蜘蛛网

但是，光有乐谱还不行。React 为什么能处理几万个节点还不卡死？因为它引入了 Fiber。

Fiber 是 React 16 引入的一个核心概念。你可以把它想象成一个超级复杂的蜘蛛网。每一个节点都是一个 Fiber 节点，它不仅知道自己是谁（type, props），还知道自己的邻居是谁（child, sibling, return）。

在 React 以前，递归更新 DOM 是同步的，一旦开始就停不下来，浏览器根本没机会刷新页面，导致页面卡死。Fiber 的出现，把同步的任务拆解成了一个个微小的任务。

我们定义一个 Fiber 节点的结构：

function createFiber(element) {
  return {
    // 虚拟 DOM 元素
    element,
    // 指向子节点的指针
    child: null,
    // 指向兄弟节点的指针
    sibling: null,
    // 指向父节点的指针
    return: null,
    // 状态（稍后我们会用到）
    stateNode: null
  };
}

注意这里没有 parent 指针。为什么？因为 React 的 Fiber 树是单链表结构。child 是第一个孩子，sibling 是下一个兄弟。这就像是家族族谱，你要找爷爷，得顺着 return 往上找；你要找弟弟，得顺着 sibling 往下找。这种结构在内存中非常紧凑，而且非常容易进行遍历。

第三回：调度器——那个偷懒的指挥家

Reconciler 是干活的，但干活不能太猛，得像挤牙膏一样一点一点来。这就需要 Scheduler（调度器）。

在浏览器里，有一个 API 叫 requestIdleCallback。它允许你在浏览器空闲的时候干点活。这就是我们的时间切片。

我们的调度器逻辑大概是这样的：如果浏览器不忙，我就派发任务；如果浏览器忙，我就歇着。

let nextUnitOfWork = null;

function workLoop(deadline) {
  // 只要浏览器还闲着，或者还有任务没做完，就一直转
  while (nextUnitOfWork !== null && deadline.timeRemaining() > 0) {
    nextUnitOfWork = performUnitOfWork(nextUnitOfWork);
  }

  // 如果还有活，就告诉浏览器：我下次再来找你
  if (nextUnitOfWork !== null) {
    requestIdleCallback(workLoop);
  }
}

function scheduleRoot(root) {
  // 这里只是个简单的演示，实际 React 会处理优先级队列
  nextUnitOfWork = root.current;
  requestIdleCallback(workLoop);
}

看到这个 workLoop 了吗？它就是 React 的心脏泵。它不负责真正去修改 DOM，它只负责计算“改哪里”。

第四回：beginWork——大脑的算术题

beginWork 是 Reconciler 的核心算法。它的任务就是遍历 Fiber 树，比较新旧节点，决定是更新还是删除。

想象你手里拿着一张旧乐谱（current 树）和一张新乐谱（workInProgress 树）。你的任务是把它们对比一下。

function performUnitOfWork(fiber) {
  // 1. 如果有子节点，先处理子节点（深度优先）
  if (fiber.child) {
    return fiber.child;
  }

  // 2. 如果没有子节点了，找兄弟节点
  let nextFiber = fiber;
  while (nextFiber) {
    // 3. 如果有兄弟，处理兄弟
    if (nextFiber.sibling) {
      return nextFiber.sibling;
    }
    // 4. 如果兄弟也没有，回到父节点
    nextFiber = nextFiber.return;
  }
}

这只是个遍历框架。真正的魔法在于比较 type。

function reconcileChildren(currentFiber, workInProgressFiber) {
  const newChildren = workInProgressFiber.element.props.children;
  let index = 0;
  let oldFiber = currentFiber ? currentFiber.child : null;
  let lastPlacedNode = null;

  // 开始 Diff 算法（简化版）
  while (index < newChildren.length || oldFiber !== null) {
    const newChild = newChildren[index];
    const sameType = oldFiber && newChild && oldFiber.element.type === newChild.type;

    if (sameType) {
      // 类型相同，复用节点
      const newFiber = createFiber(newChild);
      newFiber.return = workInProgressFiber;
      newFiber.stateNode = oldFiber.stateNode; // 复用 DOM 节点
      newFiber.alternate = oldFiber; // 建立双缓冲链接

      // 递归处理子节点
      if (!workInProgressFiber.child) {
        workInProgressFiber.child = newFiber;
      } else {
        lastPlacedNode.sibling = newFiber;
      }
      lastPlacedNode = newFiber;

      oldFiber = oldFiber.sibling;
      index++;
    } else {
      // 类型不同，说明是新节点或者被删除了
      // 这里简化处理：直接创建新节点

      const newFiber = createFiber(newChild);
      newFiber.return = workInProgressFiber;

      if (!workInProgressFiber.child) {
        workInProgressFiber.child = newFiber;
      } else {
        lastPlacedNode.sibling = newFiber;
      }
      lastPlacedNode = newFiber;

      oldFiber = null; // 断开旧链接
      index++;
    }
  }

  // 如果旧节点还有剩余，说明有节点被删除了（这里简化，暂不处理删除逻辑）
}

这段代码里，sameType 判断是关键。如果类型相同（比如都是 div），我们就不用重建 DOM，只需要更新属性。这是 React 性能优化的基石。

第五回：completeWork——把乐谱变成乐器

经过 beginWork 的洗礼，我们已经生成了一个新的 Fiber 树（workInProgress 树）。但是，这时候还没有真实的 DOM。真正的 DOM 节点还在 stateNode 里（如果是复用的）或者还没创建。

completeWork 的任务就是把这些 Fiber 节点转换成真实的 DOM 节点。

function completeWork(currentFiber, workInProgressFiber) {
  const newType = workInProgressFiber.element.type;

  // 如果是文本节点
  if (newType === 'TEXT_ELEMENT') {
    const domNode = workInProgressFiber.stateNode || document.createTextNode('');
    workInProgressFiber.stateNode = domNode;

    const newProps = workInProgressFiber.element.props;
    const oldProps = currentFiber ? currentFiber.element.props : {};

    // 更新属性（这里只处理 children，简化版）
    Object.keys(newProps).forEach(prop => {
      if (prop !== 'children') {
        domNode[prop] = newProps[prop];
      }
    });

    return null;
  }

  // 如果是普通 DOM 元素
  if (newType !== 'TEXT_ELEMENT') {
    const domNode = workInProgressFiber.stateNode || document.createElement(newType);
    workInProgressFiber.stateNode = domNode;

    const newProps = workInProgressFiber.element.props;
    const oldProps = currentFiber ? currentFiber.element.props : {};

    // 处理样式
    if (newProps.style) {
      Object.assign(domNode.style, newProps.style);
    }

    // 处理 className
    if (newProps.className) {
      domNode.className = newProps.className;
    }

    // 处理事件监听
    if (newProps.onClick) {
      domNode.addEventListener('click', newProps.onClick);
    }

    // 处理 children
    if (newProps.children && Array.isArray(newProps.children)) {
      newProps.children.forEach(childElement => {
        // 创建子节点的 Fiber
        const childFiber = createFiber(childElement);
        childFiber.return = workInProgressFiber;
        workInProgressFiber.child = childFiber;
      });
    }

    return null;
  }
}

注意看，我们在 completeWork 里调用了 document.createElement。这就是为什么它叫 complete（完成）——因为它真正把东西搞定了。但是，为了性能，我们不应该在这里直接操作 DOM，而是应该把 DOM 操作推后到 commit 阶段。

第五回（续）：commit——最后的一击

现在，所有的 DOM 节点都已经准备好了（在 stateNode 里），所有的属性都设置好了。是时候把它们插到页面上去了。

commit 阶段是同步的，它会阻塞渲染。所以它非常快，只做一件事：把树挂上去。

function commitRoot(root) {
  // 获取根节点的 DOM
  const domNode = root.current.stateNode;

  // 获取根节点的子节点
  let fiber = root.current.child;

  while (fiber) {
    commitWork(fiber);
    fiber = fiber.sibling;
  }

  // 清除旧树（简化版，实际 React 会做更复杂的回收）
  // root.current = null; 

  // 标记完成
  root.finishedWork = null;
}

function commitWork(fiber) {
  // 如果有父节点，把当前节点挂上去
  if (fiber.return) {
    const parentFiber = fiber.return;
    const parentDOM = parentFiber.stateNode;

    if (fiber.effectTag === 'PLACEMENT' && fiber.stateNode !== null) {
      parentDOM.appendChild(fiber.stateNode);
    }
    // 还可以处理 UPDATE 和 DELETION
  }
}

第六回：状态更新——让树动起来

到目前为止，我们只能渲染一次。如果用户点击了按钮，我们的树是纹丝不动的。我们需要实现 setState。

在 React 中，setState 并不会立即改变状态。它会把更新加入队列，然后触发重新渲染。

我们需要一个全局的 workInProgress 栈。每次更新时，我们不是从头开始，而是基于上一次的树进行修改。

let workInProgress = null;
let currentRoot = null;

function render(element, container) {
  // 创建根节点
  const rootFiber = {
    element,
    child: null,
    sibling: null,
    return: null,
    stateNode: container, // 真实的 DOM 容器
    alternate: null // 上一次的树
  };

  workInProgress = rootFiber;
  scheduleRoot({ current: rootFiber });
}

// 模拟 setState
function updateState(element) {
  // 1. 创建新的虚拟 DOM
  const newElement = createElement('div', { style: { color: 'red' } }, 'Hello World');

  // 2. 复制旧树作为新树的 alternate
  // 这里为了演示，我们简单地把 workInProgress 赋值给 alternate
  workInProgress.alternate = currentRoot;

  // 3. 设置新的 element
  workInProgress.element = newElement;

  // 4. 重新调度
  scheduleRoot(workInProgress);
}

这个逻辑稍微有点绕。在真实的 React 中，workInProgress 会不断地从 alternate（旧树）中克隆节点，然后修改它们。这就是“双缓冲”技术。就像电影拍摄一样，我们在内存里拍了一部新片子（workInProgress），拍完了才切换到屏幕上（current）。

第七回：优化——时间切片的真正威力

现在，我们的代码可以跑通了，但如果你在一个巨大的列表里点击“下一页”，浏览器可能会卡顿。因为 workLoop 里的 while 循环会把 CPU 吃干抹净。

我们需要在 workLoop 里加入“休息时间”。

function workLoop(deadline) {
  let shouldYield = false;

  while (nextUnitOfWork !== null && !shouldYield) {
    nextUnitOfWork = performUnitOfWork(nextUnitOfWork);

    // 如果时间快用完了，就停下来
    shouldYield = deadline.timeRemaining() < 1;
  }

  if (nextUnitOfWork !== null) {
    requestIdleCallback(workLoop);
  } else {
    // 所有工作完成，进入 commit 阶段
    commitRoot(currentRoot);
  }
}

现在，当浏览器正在处理动画或者滚动时，我们的 Reconciler 会主动让出控制权。等浏览器忙完了，它再回来接着干活。这样，用户界面永远不会卡顿。

第八回：Diff 算法——那个让人头疼的邻居

虽然我们之前写了简化的 Diff，但为了真实，我们必须谈谈 React 的 Diff 算法。它不是万能的，但它很快。

React 的 Diff 算法基于两个假设：

1. 同层比较：只比较同一层级的节点，不会跨层级比较（比如你不会把 <div> 里的 <span> 跟 <body> 里的 <div> 比较）。
2. 类型唯一性：如果 type 不同，直接销毁重建；如果 type 相同，复用 DOM 节点。

这导致了 React 的一个副作用：跨层级移动的节点会被重新创建。比如：

<div>
  <span>Old</span>
</div>

变成：

<div>
  <span>New</span>
</div>

React 不会把 <span>Old</span> 移动过去，而是会删除 <span>Old</span>，然后创建 <span>New</span>。这听起来很蠢，但实际上，对于现代浏览器来说，删除和创建 DOM 的开销远小于重新计算布局。

第九回：React 的灵魂——调度优先级

如果你以为 React 只是这么一个简单的遍历算法，那你就太小看它了。真正的挑战在于 Priority Scheduling（优先级调度）。

用户点击按钮的优先级，显然比后台数据获取的优先级要高。如果后台数据回来了，React 必须停下来，先处理按钮点击，然后再回来处理数据更新。

React 内部维护了一个巨大的调度队列。每个 Fiber 节点都有一个 pendingProps。当数据回来时，它会创建一个新的 Fiber 节点，并标记它的优先级，把它插到队列里。

我们的 scheduleRoot 函数应该长这样（简化版）：

function scheduleRoot(root) {
  // 检查是否有更高优先级的任务
  if (hasHigherPriorityWork()) {
    // 如果有，打断当前任务
    return;
  }

  // 否则，开始工作
  nextUnitOfWork = root.current;
  requestIdleCallback(workLoop);
}

function hasHigherPriorityWork() {
  // 这里应该去检查全局的优先级队列
  // 实际代码会复杂得多，涉及到 expirationTime 等概念
  return Math.random() > 0.9; // 假装有 10% 的概率有高优先级任务
}

这就像是交通指挥。当救护车来了（高优先级），所有的车都得停，让救护车先走。这就是 React 能够保证交互流畅的秘密武器。

第十回：收尾——构建你自己的框架

好了，同学们。我们今天从 createElement 讲到了 requestIdleCallback，从 Fiber 树讲到了 DOM 插入。我们搭建了一个最小化的 Reconciler。

这还只是一个“骨架”。要让它变成肌肉，你还需要处理：

• Hooks：useState, useEffect 的实现。这需要维护一个 memoizedState 链表。
• 生命周期：componentDidMount, componentDidUpdate 的调用时机。
• Ref：如何获取真实的 DOM 引用。
• Suspense：异步组件的加载与错误边界。

但是，请记住，理解了 Reconciler，你就理解了 React 的灵魂。React 本质上就是一个极其高效的 Diff 算法加上一个智能的调度器。

当你下次在代码里写 React.memo 或者使用 useMemo 时，你会知道，你是在告诉 React：“嘿，这个节点变了，但我不确定，你帮我算算吧。”而 React 会微笑着，利用 Fiber 树，在毫秒之间帮你完成这个计算。

不要害怕去读 React 的源码。当你把那些黑盒拆开，看到里面也是一堆 if/else 和指针操作时，你会发现，它和你写的代码并没有什么两样。它只是更聪明地管理了这些操作。

现在，拿起你的键盘，去构建属于你自己的那个“React”吧。哪怕它只能渲染一个红色的 div，那也是你亲手创造的奇迹。

祝大家编码愉快！