JavaScript内核与高级编程之：`JavaScript`的`React Fiber`：其在 `React` 中实现可中断渲染的调度机制。

各位观众老爷们，大家好！ 欢迎来到今天的“JavaScript内核与高级编程”讲座。 今天咱们聊点儿刺激的，聊聊 React Fiber 这玩意儿。 别被 “Fiber” 吓着，其实它就是 React 为了解决卡顿问题，搞出来的一个“时间管理大师”。

开场白：为什么我们需要 Fiber？

话说当年，React 还是个小鲜肉的时候，渲染方式简单粗暴，一上来就一股脑儿把整个 Virtual DOM 更新完。 这在小型应用里还行，但当应用变得庞大复杂，动不动就几千个组件，那可就惨了。 用户看着页面卡住，心里一万匹草泥马奔腾而过。

想象一下：你正在玩一个大型游戏，突然卡顿了，画面静止不动，你是不是想砸键盘？ 这就是 React 早期渲染的痛点：同步渲染，一卡到底！

为了解决这个问题，React 团队祭出了 Fiber 这把利剑，引入了可中断渲染的概念。 简单来说，就是把一个大的渲染任务拆成很多小的任务，让浏览器有机会喘口气，处理其他更重要的事情，比如用户交互。

Fiber 是什么？ 一颗有魔法的树？

Fiber 的核心概念就是 Fiber 数据结构。 别把它想象成什么高深莫测的东西，你可以把它理解成一个 JavaScript 对象，包含了组件的信息、状态等等。 React 会把 Virtual DOM 树的每个节点都变成一个 Fiber 对象，然后把它们组织成一颗 Fiber 树。

// 一个 Fiber 对象的简化结构
{
  type: 'div', // 组件类型
  props: { className: 'my-class', children: 'Hello' }, // 组件属性
  stateNode: null, // 指向真实 DOM 节点 (或者组件实例)
  child: null, // 指向第一个子 Fiber 节点
  sibling: null, // 指向下一个兄弟 Fiber 节点
  return: null, // 指向父 Fiber 节点 (也叫 parent)
  effectTag: 0, // 用于标记 Fiber 节点需要执行的操作 (例如更新、删除、插入)
  alternate: null, // 指向当前 Fiber 对应的旧 Fiber 节点 (用于 diff 算法)
  // ... 还有很多其他属性，这里省略
}

看到了吗？ Fiber 对象就像一个家庭成员，有父母 (return)，有兄弟姐妹 (sibling)，有孩子 (child)。 通过这些关系，React 就可以遍历整个 Fiber 树。

重点来了：可中断渲染！

Fiber 的最大亮点就是可中断渲染。 React 会把渲染任务分成很多小的“工作单元”，每个工作单元就是一个 Fiber 节点上的操作。 React 会尽可能多地执行这些工作单元，但它会定期检查浏览器是否需要处理其他事情 (比如用户输入、动画更新)。 如果需要，React 就会暂停当前的渲染任务，让浏览器先处理其他事情，然后再恢复渲染。

这个过程就像你一边写代码，一边回复微信消息。 你不会一口气写完所有代码，而是写一会儿，看看微信，回几条消息，然后再继续写代码。

React 使用一个调度器 (Scheduler) 来管理这些工作单元。 调度器会根据任务的优先级，决定先执行哪个任务。 优先级高的任务 (比如用户交互) 会优先执行，优先级低的任务 (比如不重要的 UI 更新) 会被延后执行。

Fiber 的工作流程：构建 Fiber 树 -> Diff -> 提交更新

Fiber 的工作流程可以分为三个阶段：

1. 构建 Fiber 树 (Reconciliation Phase):

   • React 从根组件开始，递归遍历 Virtual DOM 树，为每个 Virtual DOM 节点创建一个对应的 Fiber 节点。
   • 这个过程是可以中断的。 React 会尽可能多地创建 Fiber 节点，但它会定期检查浏览器是否需要处理其他事情。
   • 在创建 Fiber 节点的过程中，React 会计算出需要对 DOM 进行哪些操作 (例如更新、删除、插入)，并将这些操作标记在 Fiber 节点的 effectTag 属性中。
   • React 会构建一颗 Fiber 树，这颗树包含了所有需要更新的 Fiber 节点。

2. Diff (Reconciliation Phase):

   • React 会比较新的 Fiber 树和旧的 Fiber 树 (如果存在)。
   • 如果 Fiber 节点对应的 Virtual DOM 节点发生了变化，React 就会更新 Fiber 节点的属性，并标记需要对 DOM 进行哪些操作。
   • 这个过程也是可以中断的。

   让我们看个简单的例子：

   // 旧的 Virtual DOM
   const oldVNode = {
     type: 'div',
     props: {
       className: 'old-class',
       children: 'Old Text'
     }
   };
   
   // 新的 Virtual DOM
   const newVNode = {
     type: 'div',
     props: {
       className: 'new-class',
       children: 'New Text'
     }
   };
   
   // 假设我们已经有了 oldFiber (对应 oldVNode)
   
   // Diff 算法会比较 oldVNode 和 newVNode
   // 发现 className 和 children 发生了变化
   
   // 然后更新 oldFiber (现在它应该指向 newVNode 的数据)
   // 并标记 effectTag，表示需要更新 DOM
   // (简化代码，仅作演示)
   function diff(oldFiber, newVNode) {
     if (oldFiber.type !== newVNode.type) {
       // 类型不同，直接替换
       oldFiber.effectTag = 'REPLACE';
     } else {
       // 类型相同，比较 props
       if (oldFiber.props.className !== newVNode.props.className) {
         oldFiber.props.className = newVNode.props.className;
         oldFiber.effectTag = 'UPDATE'; // 或者更细粒度的标记
       }
       if (oldFiber.props.children !== newVNode.props.children) {
         oldFiber.props.children = newVNode.props.children;
         oldFiber.effectTag = 'UPDATE'; // 或者更细粒度的标记
       }
     }
   }
   
   // 调用 diff 函数
   // diff(oldFiber, newVNode);

   在这个例子中，diff 函数模拟了 Fiber 的 Diff 过程。 它比较了旧的 Virtual DOM 和新的 Virtual DOM，并更新了 Fiber 节点。

3. 提交更新 (Commit Phase):

   • React 会遍历 Fiber 树，执行 effectTag 标记的操作，将 Virtual DOM 的变化应用到真实的 DOM 上。
   • 这个过程是不可中断的。 React 必须一次性完成所有的 DOM 操作，以保证 DOM 的一致性。
   • 在提交更新的过程中，React 还会执行组件的生命周期函数 (例如 componentDidMount、componentDidUpdate)。

   // 假设我们已经遍历了 Fiber 树，找到了需要更新的节点
   
   // 执行 DOM 操作 (简化代码，仅作演示)
   function commitWork(fiber) {
     if (!fiber) {
       return;
     }
   
     const domNode = fiber.stateNode; // 真实 DOM 节点
   
     switch (fiber.effectTag) {
       case 'UPDATE':
         // 更新 DOM 节点的属性
         updateDomProperties(domNode, fiber.props);
         break;
       case 'REPLACE':
         // 替换 DOM 节点
         const newDomNode = createDomNode(fiber);
         domNode.parentNode.replaceChild(newDomNode, domNode);
         break;
       case 'PLACEMENT':
         // 添加 DOM 节点
         const newDomNodePlacement = createDomNode(fiber);
         domNode.parentNode.appendChild(newDomNodePlacement);
         break;
       case 'DELETION':
         //删除 DOM 节点
         domNode.parentNode.removeChild(domNode);
         break;
       default:
         break;
     }
   
     // 清除 effectTag
     fiber.effectTag = null;
   }
   
   // 简化的更新 DOM 属性的函数
   function updateDomProperties(domNode, props) {
     // 例如：
     if (props.className) {
       domNode.className = props.className;
     }
     // ... 其他属性的更新
   }
   
   // 简化的创建 DOM 节点的函数
   function createDomNode(fiber) {
     // ... 根据 fiber.type 创建 DOM 节点
     const domNode = document.createElement(fiber.type);
     // ... 设置 DOM 节点的属性
     updateDomProperties(domNode, fiber.props);
     return domNode;
   }
   
   // 调用 commitWork 函数
   // commitWork(fiber);

   在这个例子中，commitWork 函数模拟了 Fiber 的 Commit 阶段。 它根据 effectTag 的值，执行不同的 DOM 操作。

优先级调度：谁先来？

React 使用优先级调度来决定哪些任务应该先执行。 优先级高的任务会优先执行，优先级低的任务会被延后执行。 React 定义了多种优先级，例如：

优先级	描述
Immediate	立即执行，用于处理用户交互 (例如点击、输入)
UserBlocking	用户阻塞，用于保证用户界面的流畅性 (例如动画、滚动)
Normal	正常优先级，用于处理普通的 UI 更新
Low	低优先级，用于处理不重要的 UI 更新 (例如预加载)
Idle	空闲优先级，用于在浏览器空闲时执行的任务 (例如数据分析)

React 会根据任务的类型，自动分配优先级。 例如，用户交互的任务会被分配 Immediate 优先级，动画的任务会被分配 UserBlocking 优先级。

Fiber 的优势：告别卡顿，拥抱流畅

Fiber 的引入带来了以下优势：

• 提高用户体验： 可中断渲染可以避免长时间的卡顿，提高用户体验。
• 优化性能： 优先级调度可以保证重要的任务优先执行，提高应用的整体性能。
• 更好的并发性： Fiber 为 React 带来了更好的并发性，使得 React 可以更好地利用多核 CPU。

Fiber 的挑战：学习曲线陡峭

Fiber 并不是银弹。 它的引入也带来了一些挑战：

• 学习曲线陡峭： Fiber 的概念比较复杂，需要花费一定的时间才能理解。
• 调试困难： Fiber 的渲染过程比较复杂，调试起来比较困难。
• 兼容性问题： 某些旧的 React 代码可能与 Fiber 不兼容，需要进行修改。

总结：Fiber 是 React 的未来

React Fiber 是一种革命性的架构，它为 React 带来了可中断渲染的能力，极大地提高了 React 应用的性能和用户体验。 虽然 Fiber 的学习曲线比较陡峭，但它是 React 的未来。 掌握 Fiber 的原理，对于成为一名优秀的 React 开发者至关重要。

一点额外的思考：

Fiber 的设计思想不仅仅适用于 React，还可以应用到其他的 UI 框架中。 实际上，许多 UI 框架 (例如 Vue、Angular) 也借鉴了 Fiber 的思想，引入了可中断渲染的机制。

好了，今天的讲座就到这里。 感谢各位观众老爷们的观看！ 希望大家能从今天的讲座中有所收获。 咱们下期再见！

(悄悄告诉你：其实 Fiber 还有很多细节没有讲到，比如双缓冲、优先级队列等等。 如果你想深入了解 Fiber，可以阅读 React 的官方文档和源码。 但是请做好心理准备，源码可能会让你怀疑人生。 祝你好运！)