React 服务器端脱水(Dehydration)格式:分析内部如何将 Fiber 状态序列化为 HTML 中的隐藏脚本块

各位好,把你们的咖啡拿好,把那些“Hello World”的陈词滥调扔进垃圾桶。今天我们不聊怎么写一个 useEffect,也不聊怎么把 Tailwind 搞得花里胡哨。今天,我们要像手术刀一样切开 React 的肚子,看看当它在服务器上分娩出 HTML 时,肚子里到底藏了什么。

特别是,我们要聊聊那个神秘的“脱水”过程。你们大概见过这样的代码:

// 在你的组件里
function App() {
  return <div className="secret">I am a hidden script</div>
}

然后浏览器里多了一个 <div>。但这只是冰山一角。真正的高手都知道,React 在生成这个 HTML 的过程中,其实偷偷地把整个 Fiber 树的状态打包成了一坨 JSON,塞进了 HTML 里的 <script> 标签里。这就像是魔术师把鸽子变没时,其实手里攥着一只备用鸽子。

今天,我们就来揭秘这个魔术。

第一部分:HTML 的悲剧——它是个哑巴

首先,我们要明白一个残酷的事实:HTML 是个哑巴。

当你写 <button>Click Me</button> 时,HTML 标准里压根就没有“点击”这个概念。HTML 只是一堆静态的文本节点、元素和属性。它不知道 onClick,不知道 useState,甚至不知道自己是不是一个“按钮”。

React 是个强迫症患者。它喜欢控制一切。当服务器渲染(SSR)发生时,React 必须把它的内心世界——也就是那棵复杂的 Fiber 树——翻译成 HTML 这种哑巴语言。

翻译的过程,就是“脱水”。脱水意味着什么?意味着把 React 的内部状态(对象、函数引用、闭包)剥离,只剩下能在浏览器里运行的静态数据(字符串、数字、布尔值)。

如果 React 只是生成普通的 HTML,那么客户端水合(Hydration)就会变成一场灾难。想象一下,你把一个活人(React 实例)扔到一个只有骨架(HTML)的房间里。React 进去后,面对着一堆不知道是 div 还是 span 的节点,完全不知道该干什么。

所以,React 必须把它的记忆带上。怎么带?通过序列化。

第二部分:Fiber 树——React 的神经中枢

在深入序列化之前,我们必须得聊聊 Fiber。Fiber 不是 React 的织物,它是 React 的调度器,是它的神经中枢。

每一个 React 组件,在内存中都是一个 Fiber 节点。它的结构大概长这样(为了方便理解,简化版):

interface Fiber {
  tag: number; // 节点的类型:函数组件、类组件、DOM节点等
  type: any;   // 组件的类型或标签名
  key: string | null; // 唯一标识
  props: {     // 节点的属性
    children: any,
    // ... 其他属性
  };
  return: Fiber | null; // 父节点
  child: Fiber | null;  // 第一个子节点
  sibling: Fiber | null; // 下一个兄弟节点
  stateNode: any;       // DOM 节点引用(如果是DOM节点)
}

这是一个树形结构。React 的渲染过程,本质上就是在这个树里递归遍历。

现在,问题来了:我们要把这个树变成字符串(HTML)。字符串是线性的,树是分形的。我们怎么把树压扁成线性的 HTML?

第三部分:序列化算法——把树压扁的魔法

React 内部有一个序列化函数(通常在 ReactFiberReconciler 或相关模块中)。它的核心逻辑非常简单,就是递归。

想象一下,你有一个文件夹,里面全是文件和子文件夹。你要把它们打印出来。你不会一次性打印所有内容,你会先打印根目录,然后进入第一个子文件夹,打印里面的内容,再回到根目录打印第二个子文件夹。

React 的序列化器就是这么干的。

1. 标签的映射

首先,它看 Fiber.type。如果是 div,它就输出 <div>。如果是 MyComponent,它就输出 <MyComponent />

2. 属性的清洗

这是最有趣的部分。Fiber 节点的 props 里有很多 React 专用的东西,这些东西 HTML 可不懂。

// Fiber 里的 props
{
  children: [...],
  onClick: () => console.log('hi'), // 这个函数,HTML 懂吗?不懂!
  'data-reactroot': true,           // 这个属性,HTML 需要吗?不需要!
  // ...
}

序列化器会执行一个“过滤”操作。它会把 onClick 这种函数扔掉,把 data-reactroot 这种调试属性扔掉。它会保留 className(HTML 是 class,React 是 className,序列化器负责翻译),保留 id,保留 style

3. 子节点的处理

这是序列化的核心难点。React 把 children 当作一个特殊的属性。在 Fiber 里,props.children 通常是一个数组或者一个单一节点。

但在序列化时,React 会把 children 展开。它会遍历 Fiber.child,把每个子节点转换成字符串,然后拼接到父节点的 HTML 末尾。

function serializeFiber(fiber) {
  // 1. 获取标签名
  const type = fiber.type;
  const tag = fiber.tag;

  // 2. 处理特殊类型(如 Fragment, Portal)
  if (tag === 0) return '';

  // 3. 构建 HTML 开始标签
  let html = `<${type}`;

  // 4. 遍历 props,过滤掉 children
  for (const key in fiber.props) {
    if (key === 'children') continue; // 孩子们自己处理
    if (key === 'key') continue;      // key 不出现在 HTML 属性里
    if (key === 'ref') continue;      // ref 也不需要
    if (typeof fiber.props[key] === 'function') continue; // 函数属性扔掉

    html += ` ${key}="${fiber.props[key]}"`;
  }

  // 5. 处理 children
  html += '>';

  // 递归处理子节点
  let currentChild = fiber.child;
  while (currentChild) {
    html += serializeFiber(currentChild);
    currentChild = currentChild.sibling;
  }

  // 6. 关闭标签
  html += `</${type}>`;

  return html;
}

这就是 React 把复杂对象变成 HTML 字符串的底层逻辑。它像剥洋葱一样,一层一层剥开 Fiber 节点,吐出 HTML 字符串。

第四部分:隐藏的脚本块——Next.js 的把戏

刚才我们说的是“标准”的 React SSR。标准 React 其实并不把 Fiber 序列化成 JSON 脚本块。标准 React 只是把 Fiber 转换成 HTML 字符串流,然后扔给浏览器。

但是,你们在 Next.js 或者一些 SSR 框架里看到的 __NEXT_DATA__ 脚本块是怎么回事?那是怎么来的?

这其实是 React 生态圈的一个“补丁”,或者说是一种高级用法。虽然 React 核心库不直接干这事,但 Next.js 的 SSR 流程里,确实有一段逻辑会抓取 React 渲染出来的 Fiber 树,然后把它序列化成 JSON,塞进 <script id="__NEXT_DATA__"> 里。

为什么这么做?为了更精准的水合。

普通的 HTML 水合是“尽力而为”。React 会解析 HTML,然后试图匹配 DOM。如果 HTML 里的 class 名变了,或者顺序变了,React 会报错:“Hydration failed because the initial UI does not match what was rendered on the server”。

但是,如果你在 HTML 里塞了一个 JSON 脚本块,告诉 React:“嘿,服务器上的确切顺序是 [A, B, C]”,React 就可以精准地重建树结构,而不是傻傻地去 DOM 里找。

让我们看看 Next.js 的 __NEXT_DATA__ 到底长什么样。当你访问一个 Next.js 页面时,源码里大概会有这样一段 JSON:

{
  "pageProps": {
    "message": "Hello from server"
  },
  "query": {},
  "buildId": "development",
  "nextLocale": "en",
  "nextI18n": {
    "defaultLocale": "en",
    "locales": ["en"]
  },
  "locale": "en",
  "locales": ["en"],
  "isFallback": false,
  "gssp": true,
  "appGip": true,
  "scriptLoader": []
}

这看起来像普通的 JSON。但如果你看 React 组件的 children,Next.js 会把整个组件树的结构序列化进去。

{
  "__NEXT_DATA__": {
    "props": {
      "pageProps": {
        "count": 42
      }
    },
    "children": {
      "type": "div",
      "props": {
        "className": "container",
        "children": [
          {
            "type": "h1",
            "props": {
              "children": "Server Rendered Title"
            }
          },
          {
            "type": "button",
            "props": {
              "children": "Increment",
              "onClick": "console.log('clicked')" // 注意,这里有时候会被序列化成字符串
            }
          }
        ]
      }
    },
    // ...
  }
}

注意看 children。它是一个嵌套的 JSON 对象,结构完全复制了 Fiber 树。这就是“隐藏脚本块”的真相。

第五部分:反序列化与水合——复活僵尸

现在,服务器端已经把 Fiber 变成了 HTML,甚至可能变为了 JSON 脚本块。接下来是客户端。

客户端的 hydrateRoot 或者 ReactDOM.hydrate 会做什么?

  1. 解析脚本块:首先,它会去 DOM 里找那个隐藏的 <script> 标签(通常是 __NEXT_DATA__)。
  2. 解析 JSON:把它解析成 JavaScript 对象。
  3. 重建 Fiber 树:它拿着这个 JSON 对象,开始执行“反序列化”。它创建新的 Fiber 节点,把 JSON 里的 typepropschildren 塞回去。
  4. 匹配 DOM:这是最关键的一步。React 拿着重建的 Fiber 树,去对比浏览器里已经存在的 DOM 节点。
    • 如果类型匹配(divdiv),React 会接管这个节点。
    • 如果属性匹配(classNameclassName),React 会保留。
    • 如果不匹配,React 会报错,或者(在 18 版本以后)使用 startTransition 进行渐进式水合。

第六部分:代码实战——我们手写一个序列化器

为了证明我刚才说的都是实话,而不是在吹牛,我们来手写一个极其简陋的 React 序列化器。别指望它能处理所有边缘情况,但原理全在里面。

/**
 * 模拟 React Fiber 节点
 */
class FiberNode {
  constructor(type, props) {
    this.type = type;
    this.props = props;
    this.child = null;
    this.sibling = null;
    this.return = null;
  }
}

// 构建一个简单的树: <div id="root"><h1>Hello</h1></div>
const rootFiber = new FiberNode('div', {
  id: 'root',
  children: [
    new FiberNode('h1', {
      children: 'Hello'
    })
  ]
});

/**
 * 序列化函数
 */
function serializeFiberToString(fiber) {
  // 如果是 null 或 undefined,返回空
  if (!fiber) return '';

  // 1. 获取标签名
  const type = fiber.type;

  // 2. 构建 HTML 开头
  let html = `<${type}`;

  // 3. 遍历 props,构建属性
  for (const key in fiber.props) {
    // React 特有属性过滤
    if (key === 'children' || key === 'key' || key === 'ref' || key === '__source' || key === '__self') {
      continue;
    }

    // 处理函数属性(这里简单处理,实际 React 会做更复杂的过滤)
    if (typeof fiber.props[key] === 'function') {
      continue;
    }

    // 处理 children
    if (Array.isArray(fiber.props[key])) {
      continue; // children 单独处理
    }

    html += ` ${key}="${fiber.props[key]}"`;
  }

  html += '>';

  // 4. 递归处理子节点
  // React 的 children 通常是一个数组,或者是一个单一的节点
  const children = fiber.props.children;
  const childArray = Array.isArray(children) ? children : (children ? [children] : []);

  for (let i = 0; i < childArray.length; i++) {
    html += serializeFiberToString(childArray[i]);
  }

  // 5. 关闭标签
  html += `</${type}>`;

  return html;
}

// 运行序列化
const htmlOutput = serializeFiberToString(rootFiber);
console.log(htmlOutput);

运行这段代码,你会看到控制台输出:

<div id="root"><h1>Hello</h1></div>

看,这就是 React 做的事。它把内存里的对象,变成了字符串。

现在,我们再来看看“JSON 脚本块”的版本。我们写一个函数,把 Fiber 转成 JSON:

function serializeFiberToJSON(fiber, depth = 0) {
  if (!fiber) return null;

  const result = {
    type: fiber.type,
    props: {},
    children: []
  };

  // 递归处理 children
  const children = fiber.props.children;
  const childArray = Array.isArray(children) ? children : (children ? [children] : []);

  childArray.forEach(child => {
    result.children.push(serializeFiberToJSON(child, depth + 1));
  });

  // 处理 props
  for (const key in fiber.props) {
    if (key === 'children' || key === 'key' || key === 'ref') continue;

    // 过滤函数
    if (typeof fiber.props[key] === 'function') continue;

    // 简单的值类型转换
    if (typeof fiber.props[key] === 'object') {
      // 如果是对象,可能需要特殊处理,这里简化
      result.props[key] = JSON.stringify(fiber.props[key]);
    } else {
      result.props[key] = fiber.props[key];
    }
  }

  return result;
}

const jsonOutput = serializeFiberToJSON(rootFiber);
console.log(JSON.stringify(jsonOutput, null, 2));

你会得到这样的 JSON:

{
  "type": "div",
  "props": {
    "id": "root"
  },
  "children": [
    {
      "type": "h1",
      "props": {},
      "children": [
        {
          "type": "string",
          "props": {},
          "children": [
            "Hello"
          ]
        }
      ]
    }
  ]
}

这就是 Next.js 的 __NEXT_DATA__ 内部逻辑的简化版。只不过 Next.js 做得更复杂,它会把字符串也变成 Fiber 节点,这样整个结构就是完全一致的。

第七部分:那些“坑”——为什么你的水合会失败

既然我们知道了序列化是把 Fiber 变成 HTML/JSON,那么水合失败通常就是“反序列化”失败。

  1. 顺序问题
    React 的序列化是递归的。先父节点,后子节点,然后是兄弟节点。
    如果你在客户端的 JSX 里写 <div><span>A</span><span>B</span></div>,但 HTML 里是 <div><span>B</span><span>A</span></div>。React 重建树时,发现第一个子节点类型匹配,但内容不对,就会报错。

  2. 属性大小写
    HTML 属性不区分大小写(classClass 是一样的),但 JavaScript 区分。React 在序列化时会自动把 className 变成 class。如果你在 HTML 里手动写了 class="foo" 而服务器端生成的是 className="foo",虽然浏览器都能渲染,但 React 的比较逻辑可能会觉得不对劲(取决于具体的比较实现,通常会有容错,但在严格模式下可能会抓狂)。

  3. children 的类型
    React 对 children 的处理非常宽容。它可以是一个字符串,一个数组,或者一个 React 元素。
    但是,序列化器必须非常严谨。如果你在 Fiber 里有一个 children: "Hello",序列化出来就是 Hello。如果你在 Fiber 里有一个 children: [null, "Hello"],序列化出来就是 Hello(null 被吞掉了)。
    如果客户端的 DOM 结构和序列化后的结构不一致,React 就会怀疑人生。

  4. HTML 实体编码
    React 的序列化器会自动把 < 转成 &lt;,把 > 转成 &gt;。这是为了防止 XSS。但如果你在客户端手动写了 HTML 字符串而没有经过序列化器的转义,React 水合时会发现属性值不匹配。

第八部分:现代 React 的异步水合

到了 React 18,事情变得更复杂了。我们有了 SuspensestartTransition

这意味着,水合不再是一蹴而就的。服务器端渲染出 HTML 后,客户端拿到 HTML,开始水合。但是,如果某些组件还在加载(比如从 API 拉取数据),React 就会暂停水合,展示一个 Loading 状态。

这时候,HTML 里的内容可能是不完整的。

React 是如何处理这种情况的?

它依赖于 Fiber 的状态。在 render 过程中,如果一个组件是“未完成”的,Fiber 节点会被标记。序列化器在生成 HTML 时,会把这个状态标记进去(通常通过 data-react-prefetched 或类似的属性)。

客户端水合时,React 会读取这个标记。如果发现标记说“这部分还没准备好”,React 就不会尝试去匹配 DOM,而是保持原样,等待 useSuspense 的回调触发。

这就解释了为什么有时候你看到一个 Loading 骨架屏,然后它突然跳变成了真实内容。这就是 React 在后台悄悄完成了“反序列化”和水合工作,然后突然把 UI 换了。

第九部分:总结——魔术背后的逻辑

好了,各位,让我们收起惊奇。

React 把 Fiber 状态序列化为 HTML 中的隐藏脚本块,本质上是一个数据序列化与反序列化的过程。

  1. 序列化:React 遍历 Fiber 树,把对象属性翻译成字符串,把嵌套结构压平成 HTML 标签。在这个过程中,它过滤掉了所有对浏览器无用的信息(函数、闭包、内部状态),只保留了渲染所需的静态数据。
  2. 传输:这些数据通过 HTTP 响应体发送给浏览器。如果是 Next.js 这种高级玩法,它会额外把结构化的 JSON 打包在 <script> 标签里,作为“作弊码”传给客户端。
  3. 反序列化:客户端 React 拿到 HTML 或 JSON,重新构建 Fiber 树,并与现有的 DOM 节点比对。

这就像是你写了一本小说(React 组件),把它翻译成了外星文字(HTML)。然后你把书寄给了外星人。外星人拿到书后,虽然看不懂外星文字,但他们有字典(React 内部逻辑),能把外星文字还原成你的小说。

如果你在翻译过程中(序列化)漏掉了一个标点符号(属性),或者外星人拿到的书页顺序乱了(HTML 结构不对),那么“还原”过程就会失败,外星人就会尖叫(Hydration Mismatch Error)。

所以,下次当你看到 Hydration failed because the initial UI does not match what was rendered on the server 这个报错时,别慌。去检查你的 HTML 结构,检查你的属性顺序,或者检查一下你是不是在客户端偷偷修改了 DOM。

React 的脱水与水合,就是一场在服务器和浏览器之间进行的精密的数据传递游戏。它让网页不再是静态的死物,而是拥有了服务器赋予的“灵魂”。

现在,拿起你的键盘,去享受这种把大脑里的想法变成屏幕上静态代码的快感吧。别忘了,代码如诗,React 便是那押韵的韵脚。

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