好,坐好,拿好笔记本。别急着把“React 高级源码”这五个字从脑子里划掉,我知道你现在想找“快速上手”或者“生命周期避坑指南”。但这篇文章,我们不讲那些鸡毛蒜皮,我们讲的是 React 的核子物理学。
你有没有想过,当你点击一个按钮,React 仅仅用了几毫秒就更新了屏幕,它到底干了什么?它是把旧的那棵树一把火烧了,重新种了一棵新的吗?如果是,那你手机里的浏览器早就在内存溢出中崩了。
今天我们要聊的,是 React 的灵魂——双缓存架构。特别是重点,重点中的重点:在 Commit 阶段,那两棵树——Current 树和 WorkInProgress 树——是如何通过物理指针的交换,完成一场惊心动魄的“变脸”魔术的。
别被这名字吓到,这其实就是个接力赛,只不过跑的是内存指针。
第一部分:为什么我们需要“双缓冲”?(别拿内存开玩笑)
先说个不恰当的比喻,你装修房子。你现在住在这个房间里(Current 树)。你想把墙刷成新的颜色(更新 DOM)。你总不能站在油漆桶里刷墙吧?那不现实,而且你会把油漆弄得到处都是,甚至掉到你的睡袋里。
所以,聪明的做法是什么?你在隔壁搭个棚子(WorkInProgress 树)。你在棚子里把墙刷好,摆好家具,把地板铺好。这一步在内存里进行,谁也看不见。
当你觉得完美了,啪!一脚踹开那扇破门,直接住进新棚子(Commit 阶段)。
这时候,旧棚子怎么办?没人要了?扔了?那不行,扔了要收垃圾费,而且如果你突然觉得新棚子不行,想回旧棚子住,还得重新搭。太麻烦了。
React 的双缓存,就是为了解决这个“搭棚子”的问题。
在 React 的世界里:
- Current 树:当前渲染在屏幕上的那棵树。用户看到的,摸到的,是它。
- WorkInProgress 树:正在后台构建的树。它是下一帧的预演。
第二部分:Fiber 节点——单细胞生物的链表
要理解指针切换,你得先理解 React 树长什么样。它不再是简单的递归调用栈了(那是老黄历了),它是 Fiber 架构。
你可以把每一个 React 组件看作一个 Fiber 节点。这可不是个普通的节点,它是个多面手,集导演、演员、道具师于一身。
class FiberNode {
constructor(tag, pendingProps, key, mode) {
// 身份证信息
this.tag = tag; // 组件类型:FunctionComponent, ClassComponent 等
this.key = key;
this.type = null;
// 这里的 props 是即将要用的,而不是已经用的
this.pendingProps = pendingProps;
this.memoizedProps = null;
this.memoizedState = null;
// --- 核心结构:链表 ---
this.return = null; // 父节点(类似 return 语句)
this.child = null; // 第一个子节点
this.sibling = null; // 下一个兄弟节点(类似 for 循环中的 next)
// --- 双缓冲的秘密 ---
this.alternate = null; // 这是关键!它指向同一类型树的另一棵
}
}
注意看 this.alternate。这就像你左手拿的一只手套,右手拿的一只手套。它们是同一个型号,但不是同一只。React 不会帮你克隆整个树,而是利用这个 alternate 属性来回跳跃。
第三部分:Commit 阶段——指针的华尔兹
好了,理论铺垫完毕。现在到了最刺激的部分:Commit 阶段。
Commit 阶段发生在一个叫 commitRoot 的函数里。这个时候,workInProgress 树已经渲染完成了。接下来,React 需要把这棵“新棚子”变成现实。
在这个阶段,最核心的操作就是 指针交换。
1. 初始状态
想象一下,屏幕上有一棵树,根节点叫 rootFiber。
rootFiber 是 Current 树的根。
它的 alternate 属性指向了另一棵树,这棵树我们叫它 oldWorkInProgress(其实这就是上一帧的 Current 树,稍后我会解释为什么这么叫)。
2. 渲染阶段
React 开始调度。它在内存里疯狂运算,构建出了新的一棵树。这棵树的根节点叫 nextRoot。
此时,nextRoot 是 WorkInProgress 树的根。
在构建过程中,React 会非常勤快地给每个新节点赋值 alternate:
// 在 React 内部逻辑中,大概是这么干的
nextRoot.alternate = rootFiber; // 新树的老祖宗指向旧的 Current 树
rootFiber.alternate = nextRoot; // 旧的 Current 树的备胎指向新树
3. Commit 开始
现在,时间到了。用户卡顿了吗?没有。性能还好。React 说:“兄弟们,把活儿干完吧,切换舞台!”
这时候,在源码里,会有一行惊天地泣鬼神的代码,完成了物理指针的切换:
function commitRoot() {
// 假设 workInProgressRoot 就是 nextRoot
const root = workInProgressRoot;
// ----------------------------------------------------
// 魔法时刻:指针切换
// ----------------------------------------------------
// 第一步:把新的 Current 树挂载到 Root 上
root.current = workInProgressRoot;
// 第二步:把旧的 Current 树赋值给 workInProgressRoot
// 注意!这里 workInProgressRoot 现在指向了旧的树
workInProgressRoot = root.current.alternate;
// 第三步:把 workInProgressRoot 的 alternate 指向 null
// 为什么?因为新树的构建任务完成了,它不需要再找另一个备胎了
workInProgressRoot.alternate = null;
// ----------------------------------------------------
// 此时,DOM 更新开始...
commitAllHostEffects(workInProgressRoot);
}
4. 这一步到底干了啥?(深度解析)
来,我们拿显微镜看看这行代码 root.current = workInProgressRoot;。
- Before:
root.current指向的是TreeA(屏幕上的树)。workInProgressRoot指向的是TreeB(新构建的树)。 - Action:
root.current指针被拉向了TreeB。
后果 A:用户看到新树了。
因为 React 渲染器读取 DOM 的时候,是基于 root.current 来走的。现在它指向了 TreeB,所以浏览器开始根据 TreeB 绘制 DOM。
后果 B:内存没释放。
你可能会问:“那 TreeA 呢?谁负责删除它?垃圾回收器不收它怎么办?”
别慌。看看那行代码 workInProgressRoot = root.current.alternate;。
因为 TreeA(也就是 root.current.alternate)在 Commit 之前,它的 alternate 属性指向了 TreeB。
所以,workInProgressRoot 现在指向了 TreeA。
虽然我们不再用 workInProgressRoot 来干活了,但是 TreeB 还在引用着 TreeA(通过 alternate)。
这就形成了一个闭环:
TreeB 的根节点引用着 TreeA。
TreeA 的根节点引用着 TreeB。
它们手拉手,谁也不松手。所以,内存垃圾回收器(GC)会想:“嗯?这俩对象互相引用着,看起来都有用,那就都留着吧。”
这完美地保护了旧树,直到下一次渲染。
第四部分:全代码模拟——一场指针的接力赛
为了让你彻底明白,我写了一段模拟代码。这代码不是 React 源码,但它用纯 JavaScript 模拟了双缓存的逻辑。
// 模拟 Fiber 节点
class FiberNode {
constructor(tag, props) {
this.tag = tag;
this.props = props;
this.children = []; // 简化版:用数组存子节点
this.alternate = null; // 备胎
}
// 为了方便打印,加个 toString
toString() {
return `Fiber[${this.tag}]`;
}
}
// 模拟 React 根实例
class ReactRoot {
constructor(current) {
this.current = current; // 核心指针:当前屏幕上显示的树
}
}
// 1. 初始化:屏幕上有一棵树
console.log("--- 初始状态 ---");
let oldTreeRoot = new FiberNode(1, { name: 'Root' });
// 老树的根,它的备胎指向 null(因为它是唯一的)
oldTreeRoot.alternate = null;
let rootInstance = new ReactRoot(oldTreeRoot);
console.log(`rootInstance.current 是: ${rootInstance.current}`); // 输出 Fiber[1]
console.log(`oldTreeRoot.alternate 是: ${oldTreeRoot.alternate}`); // 输出 null
// 2. 渲染阶段:构建新的一棵树
console.log("n--- 开始构建 WorkInProgress 树 ---");
// 假设我们构建了一个新树
let newTreeRoot = new FiberNode(2, { name: 'Root-Next' });
newTreeRoot.alternate = rootInstance.current; // 新树的备胎指向当前的根
rootInstance.current.alternate = newTreeRoot; // 旧树的备胎指向新树
// 模拟构建子节点
let child1 = new FiberNode(3, { name: 'Child-1' });
let child2 = new FiberNode(4, { name: 'Child-2' });
newTreeRoot.children = [child1, child2];
// 此时:新树构建完成,准备 Commit
console.log(`newTreeRoot.alternate 是: ${newTreeRoot.alternate}`); // 输出 Fiber[1] (旧树)
console.log(`newTreeRoot 是: ${newTreeRoot}`); // Fiber[2]
// 3. Commit 阶段:指针切换
console.log("n--- Commit 阶段:指针切换 ---");
// 执行双缓存核心逻辑
// A. 新树接管屏幕
rootInstance.current = newTreeRoot;
// B. WorkInProgress 指向旧树(作为垃圾回收的护身符)
// 此时 workInProgressRoot 变量指向了旧树
let workInProgressRoot = rootInstance.current.alternate;
// C. 斩断新树的备胎,防止内存泄漏(旧树会被引用,不需要断)
newTreeRoot.alternate = null;
// 验证结果
console.log(`rootInstance.current 是: ${rootInstance.current}`); // Fiber[2] (新树)
console.log(`rootInstance.current.alternate 是: ${rootInstance.current.alternate}`); // null
console.log(`workInProgressRoot 是: ${workInProgressRoot}`); // Fiber[1] (旧树)
console.log(`workInProgressRoot.alternate 是: ${workInProgressRoot.alternate}`); // Fiber[2] (新树)
console.log("n--- 此时内存状态 ---");
console.log("Fiber[1] (旧树) 被留在了内存中。");
console.log("Fiber[2] (新树) 指向了 Fiber[1]。");
console.log("只要 Fiber[2] 还在使用,Fiber[1] 就不会被 GC 回收。这叫“临时驻留”或“借用引用”。");
运行结果解读
- 初始:只有旧树。
- 构建:新树诞生了。它记住了“我的老祖宗是旧树”。
- Commit 切换:
rootInstance.current抬头挺胸,变成了新树。workInProgressRoot顺手牵羊,拿走了旧树(因为新树引用着旧树)。- 关键点:旧树没有死。它虽然不再挂在
rootInstance.current下了,但它被workInProgressRoot(也就是下一个渲染周期)临时“借用”了。
第五部分:为什么不用“克隆”?
你可能会问:“专家,既然有新树了,直接把旧树删了,把新树复制一份变成 Current 树不就行了?”
不行,那是“深拷贝”。那是性能杀手。
React 的组件里有很多昂贵的计算,比如过滤一个巨大的数组。如果每次渲染都重新计算、重新创建对象,那页面就是一卡一卡的。
双缓存的精髓在于“复用”。
在 Commit 切换的那一瞬间,内存里只有两棵树,而不是三棵(旧树 + 新树 + 屏幕上的树)。
因为 workInProgress 指向了 current.alternate,所以旧树还在内存里。当 React 进入下一轮渲染(比如你点了另一个按钮)时,它会发现 root.current 指向的是 TreeB。它会去拿 TreeB.alternate,也就是 TreeA。
然后,React 会拿着 TreeA(这次变成了 WorkInProgress)去构建 TreeC。
你看,这就是接力棒!
A -> B
B -> C
C -> D
每一棒选手都利用上一棒选手的身体作为“备胎”或“借力点”,只需要稍微动一下手指(修改指针),或者稍微调整一下姿势(更新 props),就能跑出下一棒。这就是为什么 React 渲染如此丝滑的原因。
第六部分:物理指针切换的边界情况(Commit 阶段的副作用)
虽然指针切换很简单(就是赋值两个变量),但在 Commit 阶段,React 要干的可不只是换灯泡。
当指针切换完成(root.current = workInProgressRoot)之后,React 会遍历新树,去执行那些标记为 HasEffect(有副作用)的节点。
这就涉及到了你提到的 Commit 阶段。
- Before Commit: 屏幕上还是旧树。DOM 节点
div#app对应着旧树的根节点。 - 指针切换:
div#app的指针从旧树根节点变成了新树根节点。 - DOM Diff & Sync: React 比较新旧树的差异。
- 如果子节点没变:复用 DOM 节点(提高性能)。
- 如果子节点变了:删除旧 DOM,创建新 DOM。
这就好比那个“棚子”的比喻:
- 指针切换:你把旧棚子的牌子撕了,贴上了新棚子的牌子。
- DOM 同步:你把旧棚子里不需要的烂木头扔了,把新棚子需要的材料搬进来。
第七部分:如果不这样做会怎样?(单缓冲的悲剧)
让我们试想一个没有双缓冲的世界,或者 React 使用单缓冲(每次渲染完直接销毁旧树,重建新树)。
-
单缓冲:渲染新树 -> 销毁旧树内存 -> 同步 DOM。
- 问题:每次渲染都意味着大量的对象创建和销毁。JS 的垃圾回收器(GC)会非常痛苦。它会频繁地暂停主线程去清理内存,导致掉帧。
- 用户体验:页面像是在抽搐。
-
双缓冲:渲染新树 -> 保留旧树(通过指针引用) -> 同步 DOM。
- 优势:内存压力小。对象复用率高。
- 用户体验:页面如丝般顺滑。
第八部分:实战中的“指针”意识
当你在写自定义 Hook 或者理解 React 源码时,记住这个图景:
- Props Flow: 从
pendingProps到memoizedProps。这就像你手里拿着剧本(新 props),你要把它念给观众(DOM)听。 - Tree Switch: 从
current到workInProgress。这是导演换景。
workInProgress 就像是一个“半成品”的电影。它时刻准备着在下一帧变成正片。
总结一下(虽然我不写总结,但我必须点题)
这双缓存,其实就一句话:“旧的不去,新的不来;但旧的还在,只是换了把椅子坐。”
在 Commit 阶段,物理指针的切换是极其轻量级的操作。它没有深拷贝,没有递归遍历销毁,仅仅是改变了两个引用指向。这就像换灯泡一样,拧下来,拧上去,灯就亮了。而 React 实际去做的,是在那盏灯旁边重新装修房间(DOM Diff)。
所以,下次当你看到 React 的渲染日志,或者看到那一堆红红绿绿的 Fiber 节点时,别觉得它们乱七八糟。它们其实是在玩一场精密的接力赛。current 和 workInProgress 就是那两个交接棒的人,他们在 Commit 的那一瞬间,完成了一次无缝的、充满默契的物理交接。
这就是 React 的双缓存架构,优雅、高效,且充满逻辑美感。