嘿,各位前端架构师、React 深度玩家,还有那些试图搞懂并发渲染却把头发薅光的同学们,大家晚上好!
欢迎来到今天的“React 内部世界巡回讲座”。我是你们的领路人,一个在 Fiber 架构里摸爬滚打多年,看着代码从 16.8 到 18,见证了 React 从“同步炸弹”变成“并发艺术家”的老司机。
今天我们要聊的这个话题,有点硬核,有点带劲,甚至有点“血腥”。我们要探讨的是:当高优先级的 Lane(车道)横冲直撞,是如何把正在慢悠悠开车的低优先级任务撞飞,然后一脚油门把 renderRoot 喊回来重演的?
别眨眼,系好安全带,我们这就进隧道。
第一部分:高速公路系统与 Lane 的哲学
首先,我们得聊聊“车道”。在 React 16 之前,世界是同步的。如果你在 render 函数里写了个 console.log,那浏览器就像被冻住了一样,直到你跑完整个渲染周期,用户才能看到任何变化。这就像高速公路上只有一条车道,不管你是送外卖的还是送急救的,大家都得排队,谁也别想超车。
然后,React 16 引入了 Fiber,并发模式上线。这相当于给高速公路加上了多车道系统。
Lane,全称 Rendering Lane,就是这些车道的编号。它不是一个简单的数字 1、2、3,而是一个位掩码。这意味着我们可以用二进制的 0 和 1 来组合出不同的优先级。
想象一下,高速公路上有这么几条关键车道:
- SyncLane (同步车道,优先级最高):这是红灯直行车道。用户点击按钮、输入文字,都在这条道上。如果这里堵车了,页面就会卡顿,用户就会骂娘。
- InputContinuousLane (输入连续车道):这是救护车和消防车。用户快速连续打字,或者拖拽滑块,都在这条道上。
- DefaultLane (默认车道):这是普通私家车。比如
setTimeout触发的更新,或者组件首次渲染,都在这条道上。 - IdleLane (空闲车道):这是深夜两点的大巴车。当页面完全空闲,没有任务时,React 会偷偷摸摸地在这里跑一些非紧急的更新。
核心逻辑: 车道越靠前(二进制位越高,比如 001 vs 010),优先级越高。高优先级的车来了,低优先级的车必须让路。
第二部分:调度器的“大老板”与“实习生”
当你在组件里调用 setState,或者在 useEffect 里发请求,React 并不会马上干活。它会把你的更新请求扔进一个叫 Scheduler 的调度器里。
Scheduler 是个精明的老板。它手里有一张时刻表。当老板接到你的任务(高优先级)时,他会问:“现在谁在干活?”
这就是 ensureRootIsScheduled 函数。这是整个并发机制的启动按钮。
让我们看看这个函数大概是怎么想的(伪代码风格):
function ensureRootIsScheduled(root, lane) {
// 1. 老板先看看当前计划表上有没有活儿
const existingCallbackNode = root.callbackNode;
// 2. 如果老板已经在让 renderRoot 干活了
if (existingCallbackNode !== null) {
const existingPriority = getLanePriority(existingCallbackNode.lane);
// 3. 关键判断:新任务比手里的活儿重要吗?
if (lanePriority > existingPriority) {
// 比如你现在正在开 DefaultLane (私家车),突然来了个 SyncLane (救护车)
// 老板会怎么做?他会把私家车赶走,或者至少暂停它。
// 这里的逻辑稍微复杂点,涉及到取消任务和重新调度。
cancelCallback(existingCallbackNode);
} else {
// 如果新任务不急,那就排队吧,别吵醒正在干活的人。
return;
}
}
// 4. 老板决定亲自下场(或者安排实习生)
// 这里就是那个著名的 scheduleCallback
const newCallbackNode = scheduleCallback(
lane, // 把高优先级车道塞给调度器
performConcurrentWorkOnRoot.bind(null, root)
);
root.callbackNode = newCallbackNode;
}
你看,这一步就完成了“高优先级中断低优先级”的第一步:抢占调度权。
第三部分:renderRoot 的重演与中断
现在,老板把方向盘递给了 performConcurrentWorkOnRoot。这个函数是渲染循环的核心,它就像一个不知疲倦的赛车手,驾驶着 renderRoot 在高速公路上狂飙。
renderRoot 是干嘛的?它负责构建 Fiber 树,执行 Diff 算法,把旧树变成新树。
这里有一个巨大的坑,也是今天讲座的重点:renderRoot 并不是跑完就结束的!
它是一个迭代器。为什么?因为 React 不想一次性把所有的 DOM 操作都做完,那样浏览器会卡死。React 想分批次做,每一帧(大约 16ms)做一点,然后停下来看看用户有没有输入,有没有新任务。
让我们看看 performConcurrentWorkOnRoot 的内部循环:
function performConcurrentWorkOnRoot(root, lane) {
// 记录一下开始时间,用来计算“帧预算”
const originalStartTime = now();
// 1. 开始渲染
// 注意:这里调用的 renderRoot,其实内部也是一个 while 循环
const lane = renderRoot(root, lane);
// 2. 核心判断:我该停下来吗?
// React 计算了一下,如果到现在为止,我花了超过一帧的时间,
// 那我就应该“暂停”,把控制权交还给浏览器,让浏览器去处理用户点击事件。
const shouldYieldToHost = shouldYieldToHost(originalStartTime);
// 3. 如果应该停下来
if (shouldYieldToHost) {
// 这里的逻辑是:我还没渲染完,但是时间到了。
// 我把当前渲染的进度(比如渲染了多少个 Fiber 节点)保存一下。
// 然后我告诉调度器:“老板,我累了,我歇会儿。”
// 调度器收到信号,会再次调用 performConcurrentWorkOnRoot。
// 这就是“中断”!
// 我被中断了,但我还在那里,没死。
// 然后调度器会再次检查优先级:
// “哎?刚才那个救护车(高优先级 Lane)来了吗?”
// 如果来了,调度器会直接覆盖我的 lane,重新开始 renderRoot。
// 如果没来,调度器会等我休息好了,再让我继续跑(这就是“重演”)。
requestRenderPriorityLevel(root, lane);
return;
}
// 4. 如果不需要停下来,说明这一帧我干完了
// 或者说,我干得很快,一帧没过就结束了。
// 那我就把工作完全交给 Commit 阶段。
commitRoot(root);
}
这段代码揭示了真相:renderRoot 的重演,本质上是一个“被中断的循环”。
场景模拟:低优先级任务正在干活
假设你现在正在跑 DefaultLane(私家车模式)。你打开了 renderRoot,开始遍历你的组件树。
- 第一帧:你遍历了根节点,渲染了
Header。 - 检查时间:一帧过去了。
shouldYield返回 true。你停下来,告诉调度器:“我累了”。 - 调度器反应:调度器发现没有高优先级任务进来。它说:“行,你休息 16ms。”
- 重演:16ms 后,调度器再次调用
performConcurrentWorkOnRoot。你醒过来,继续renderRoot,遍历Header的子节点,渲染Navigation。 - 再次检查时间:又是一帧过去了。你再次停下来。
场景模拟:高优先级任务突然插队
还是那个 DefaultLane,你正渲染到 Footer。
- 关键时刻:就在你准备给
Footer加个span标签的时候,用户疯狂点击了“保存”按钮! - 高优先级介入:
ensureRootIsScheduled被调用,分配了一个SyncLane(救护车)。 - 抢占:调度器一看,救护车来了!它不管你还在
Footer里没写完,直接取消了你手头DefaultLane的回调。 - 中断与重演:调度器立刻重新调度,把
SyncLane交给performConcurrentWorkOnRoot。 - RenderRoot 重新开始:新的
performConcurrentWorkOnRoot被执行,它重新调用renderRoot。此时,你的Footer渲染工作被彻底丢弃(或者说被标记为过时)。 - 新的渲染:新的
renderRoot开始,它按照SyncLane的逻辑,快速渲染整个树(或者至少是受影响的部分)。
这就是“中断”与“重演”的完整闭环:高优先级任务直接接管方向盘,把低优先级任务扔出车外,然后一脚油门重新启动 renderRoot。
第四部分:源码深挖 – renderRoot 的内部循环
为了让你彻底明白,我们不能只看表面。让我们深入 renderRoot 的内部,看看那个 while 循环到底在干什么。
renderRoot 函数接收一个 lane,它不会一次性跑完,而是会不断迭代:
function renderRoot(root, lane) {
const current = root.current;
const workInProgress = current.next;
// 准备开始干活
workInProgress.lanes = lane;
workInProgress.subtreeLanes = lane;
// 核心循环:这个循环会一直跑,直到跑完或者该停了
// 这也是为什么我们说 renderRoot 是“重演”的起点
while (true) {
// 1. 开始处理一个单位的工作 {
// beginWork 会创建子节点,或者更新现有节点
// 如果有副作用,会收集副作用队列
const next = beginWork(current, workInProgress, lane);
// 如果没有子节点了,说明这棵树遍历完了
if (next === null) {
// 进入 completeWork 阶段
completeUnitOfWork(workInProgress);
} else {
// 有子节点,把指针移过去,继续下一轮循环
workInProgress = next;
}
} else {
// 如果没有剩余的副作用,说明不需要再渲染了
break;
}
// 2. 检查是否该中断了(帧预算检查)
// 这是一个非常关键的判断点!
if (shouldYieldToHost(now() - renderStartTime)) {
// 中断!
// 返回当前的 lane,告诉调度器:“我歇会儿”
// 调度器会再次调用 renderRoot(或者 performConcurrentWorkOnRoot)
// 这就是“重演”的触发机制。
return lane;
}
}
// 3. 如果跑完了,返回 null
return null;
}
解读这段代码:
这里的 while (true) 循环就是 renderRoot 的心脏。它每一次迭代都是一次“重演”。
- beginWork:就像是在盖房子,一层层往上盖。
- shouldYieldToHost:就像是一个监工拿着秒表。如果秒表响了,监工就喊停:“停!别盖了!让工人歇会儿!”
- return lane:这就是“重演”的信号。它把当前的 Lane(优先级)和渲染进度(当前工作到了哪)打包扔出去。
那么,当高优先级 Lane 进来时,发生了什么?
当 renderRoot 返回 lane(因为时间到了)后,调度器收到这个信号。调度器会再次调用 performConcurrentWorkOnRoot。
在 performConcurrentWorkOnRoot 里,有一个逻辑:
function performConcurrentWorkOnRoot(root, lane) {
// ...
const lane = renderRoot(root, lane);
// ...
if (shouldYieldToHost(originalStartTime)) {
// 调度器再次调度自己,传入刚才的 lane
requestRenderPriorityLevel(root, lane);
return;
}
// ...
}
这里有一个微妙的细节:
如果 renderRoot 返回了一个 Lane,意味着“我还有活没干完”。调度器会再次安排它。
但是,如果在这个过程中,高优先级任务插入了,调度器会重新计算优先级。如果新任务优先级高于 lane,调度器会覆盖 lane,重新开始 renderRoot。这就是为什么低优先级任务会被“打断”的根本原因——因为它的 Lane 被高优先级 Lane 替换了。
第五部分:代码示例 – 模拟一次“惊心动魄”的交互
让我们写一段代码,模拟一个场景,让你亲眼看到这个机制是如何运作的。
场景设定:
- 页面上有一个
SlowComponent,它渲染需要 50ms。 - 页面底部有一个
QuickButton,点击需要 5ms。 - 我们在
SlowComponent里打印日志,记录渲染的开始和结束。
代码实现:
// 模拟 React 的调度器
const Scheduler = {
callbacks: [],
scheduled: false,
schedule(callback, lane) {
// 模拟:如果遇到高优先级任务,直接打断
if (lane === 'HIGH') {
this.callbacks = []; // 清空队列
}
this.callbacks.push({ callback, lane });
if (!this.scheduled) {
this.scheduled = true;
this.run();
}
},
run() {
const task = this.callbacks.shift();
if (task) {
task.callback();
this.scheduled = false;
this.run(); // 继续下一个
}
}
};
// 模拟 renderRoot
function renderRoot(root, lane) {
console.log(`[RenderRoot] 开始渲染 Lane: ${lane}`);
// 模拟渲染过程
const startTime = performance.now();
let endTime = startTime;
// 模拟耗时操作
while (endTime - startTime < 16) { // 每帧限制 16ms
// 模拟 beginWork
console.log(` [UnitOfWork] 处理节点...`);
// 模拟 shouldYield
if (performance.now() - startTime > 5) { // 实际上 React 会在帧末尾 yield
console.log(` [RenderRoot] 帧时间到了,暂停渲染!`);
return lane; // 关键:返回 lane,触发重演
}
endTime = performance.now();
}
console.log(`[RenderRoot] 完成 Lane: ${lane}`);
return null;
}
// 模拟 performConcurrentWorkOnRoot
function performConcurrentWorkOnRoot(root, lane) {
console.log(`[Dispatcher] 收到任务: ${lane}`);
// 调用 renderRoot
const returnedLane = renderRoot(root, lane);
if (returnedLane) {
// 如果 renderRoot 返回了 lane,说明没跑完,需要重演
console.log(`[Dispatcher] renderRoot 没跑完,请求下一帧重演...`);
// 模拟高优先级任务突然插入
setTimeout(() => {
console.log(`[Dispatcher] 哎呀!来了个高优先级任务!`);
Scheduler.schedule(() => performConcurrentWorkOnRoot(root, 'HIGH'), 'HIGH');
}, 10);
// 继续调度自己(模拟重演)
Scheduler.schedule(() => performConcurrentWorkOnRoot(root, returnedLane), returnedLane);
}
}
// 启动低优先级任务
const root = {};
Scheduler.schedule(() => performConcurrentWorkOnRoot(root, 'LOW'), 'LOW');
运行结果分析:
Dispatcher启动LOW任务。renderRoot(Low)开始运行。- 处理几个节点。
- 关键点:帧时间到了,
renderRoot返回'LOW'。 Dispatcher收到返回值,请求重演(再次调用performRoot)。- 就在等待下一帧的时候,高优先级任务插队了。
Dispatcher清空了低优先级的计划,启动了HIGH任务。renderRoot(HIGH)开始运行,完全无视之前的进度。
这就是 React 并发的精髓: 它不是简单的“暂停-恢复”,而是基于优先级的“抢占-重启”。
第六部分:关于“重演”的深层理解
很多人问:“如果高优先级任务把低优先级任务撞飞了,低优先级任务是不是就丢了?”
答案取决于优先级和任务类型。
-
如果低优先级任务已经提交了:比如低优先级任务跑完了
render,正在commit阶段把 DOM 改成旧的值。这时候高优先级来了。React 会取消这次提交,然后重新执行render和commit。这就是所谓的“回滚重演”。虽然浪费了性能,但保证了用户体验的一致性(不会看到页面闪一下旧状态,然后又变成新状态)。 -
如果低优先级任务还在
render阶段:就像我们上面分析的,直接被覆盖。低优先级任务的渲染结果被丢弃,因为高优先级任务才是用户当前最关心的。 -
关于
renderRoot的重演:renderRoot本身就是一个无限循环的结构。它不断地“开始 -> 中断 -> 重演”。每一次中断和重演,都是为了给浏览器留出机会去处理输入事件、合成事件,以及让浏览器有机会去绘制上一帧的结果。
为什么 React 要这样设计?
想象一下,你在看一部电影(UI 渲染)。
- 旧模式(同步):电影机坏了,电影卡住不动。你干等 10 分钟,电影才继续播放。这期间你连厕所都上不了。
- 新模式(并发):电影机是一卷一卷的胶片(Lane)。第一卷胶片播到一半,突然有人喊:“快看!那边有烟花!”(高优先级任务)。
- 反应:放映员立刻换上第二卷胶片(高优先级任务),把烟花放完。
- 反应:看完烟花,放映员觉得第一卷胶片还没播完呢,于是又把第一卷胶片装回去,接着播。
- 反应:或者,如果第一卷胶片的内容已经被新的剧情(高优先级任务)完全覆盖了,放映员就把它扔进垃圾桶,直接播第三卷。
这就是 renderRoot 重演的本质。
第七部分:实战中的坑与建议
理解了 Lane 和中断机制,能帮你避开很多坑。
1. 不要在渲染函数里做复杂计算
既然 renderRoot 是可以被中断的,如果你在 render 函数里写了一个死循环或者复杂的数学运算,那么 React 每跑几行就会停下来。这会导致渲染极其缓慢,甚至看起来像卡死了一样。因为中断太频繁了。
2. 理解 useEffect 的执行时机
useEffect 里的逻辑是在 commit 阶段执行的。如果高优先级任务覆盖了低优先级任务,导致 commit 阶段被取消,那么 useEffect 也会被取消(或者推迟)。这解释了为什么有时候点击按钮,界面更新了,但副作用没触发。
3. 利用 useTransition 和 useDeferredValue
React 18 给我们提供了两个工具,专门用来处理这种“重演”带来的性能问题。
useTransition: 允许你把一个更新标记为“过渡状态”。React 会把它放在TransitionLane(低优先级)。这样,高优先级任务(如输入)永远不会被它阻塞。useDeferredValue: 允许你把一个值“延迟”更新。当你更新这个值时,React 会先执行高优先级更新,然后再慢慢处理这个延迟值的更新。这本质上就是手动控制 Lane 的优先级。
代码示例:使用 useTransition
import { useState, useTransition } from 'react';
function SearchComponent() {
const [input, setInput] = useState('');
const [isPending, startTransition] = useTransition();
// 普通输入:高优先级
const handleInputChange = (e) => {
setInput(e.target.value);
};
// 搜索结果:低优先级(过渡状态)
const handleSearch = () => {
startTransition(() => {
// 这里的代码会被放入 TransitionLane
// 即使 input 变化很快,React 也会优先保证输入的响应
performHeavySearch(input);
});
};
return (
<div>
<input onChange={handleInputChange} />
<button onClick={handleSearch}>搜索</button>
{isPending && <span>正在搜索...</span>}
</div>
);
}
总结:并发艺术的幕后
好了,今天的讲座接近尾声。我们像剥洋葱一样,剥开了 React 并发渲染的内核。
我们看到了:
- Lane 是高速公路的编号系统。
- Scheduler 是那个精明的调度员,手里握着优先级的天平。
- renderRoot 是那个不知疲倦的赛车手,在
while循环中不断奔跑、暂停、重演。 - 高优先级 Lane 是那辆呼啸而过的救护车,它拥有绝对的特权,可以打断任何正在进行的
renderRoot渲染。
“中断”与“重演”,这不仅仅是技术术语,它是 React 对用户体验的一种极致追求。它牺牲了部分性能(因为要重新渲染),换取了流畅的交互(输入不卡顿)。
下次当你看到页面在快速点击下依然丝滑流畅,当你看到 isPending 状态优雅地展示出“过渡”感时,你应该知道,在屏幕的深处,有一群 Lane 正在高速公路上上演着惊心动魄的追逐战。
感谢大家的聆听!希望你们以后写代码时,也能像 React 内部一样,懂得如何优雅地处理并发,如何在关键时刻做出取舍。下课!