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React Fiber 架构：深入浅出

前端

JavaScript 的单线程性质对 GUI 渲染和 JavaScript 执行构成了瓶颈。React 的 Fiber 架构应运而生，作为一种革命性的解决方案，通过以下功能彻底改变了 React 的内部运作方式：

  • 渐进式渲染

  • 优先级调度

  • 可中断渲染

通过整合这些概念，React Fiber 架构实现了流畅、响应式且高效的渲染体验，即使在复杂的应用程序中也能如此。

Fiber 架构的演进

在 React 诞生之初，它是基于一个名为 Reconciliation 的过程构建的。Reconciliation 涉及比较虚拟 DOM（表示预期 UI 状态）和实际 DOM（表示当前 UI 状态），并生成一组更新以将实际 DOM 与虚拟 DOM 保持同步。

然而，随着 React 应用程序变得越来越复杂，Reconciliation 过程的计算成本也随之增加。为了解决这个问题，React 团队引入了 Fiber 架构。Fiber 架构将 Reconciliation 过程分解为更小的、可中断的任务，称为“Fiber”。

Fiber 的本质

Fiber 是轻量级数据结构，表示 UI 树中的单个节点。每个 Fiber 都包含以下信息：

  • 状态：Fiber 的当前状态（例如，组件属性、子组件）
  • 副作用：在渲染阶段需要执行的操作（例如，DOM 更新、副作用）
  • 父级：指向父 Fiber 的引用
  • 子级：指向子 Fiber 的引用
  • 兄弟：指向兄弟 Fiber 的引用

渐进式渲染

Fiber 架构允许 React 以渐进式方式渲染 UI。它通过将渲染过程分解为多个较小的任务来实现这一点。当一个 Fiber 被调度渲染时，它只渲染其自身和它的直接子 Fiber。然后，React 将调度渲染该 Fiber 的兄弟 Fiber。

这种渐进式渲染方法提高了渲染性能，因为 React 不会等到整个 UI 树渲染完毕才更新 DOM。相反，它会立即将已渲染的更新部分更新到 DOM 中，从而创建更流畅的渲染体验。

优先级调度

Fiber 架构还引入了优先级调度。React 根据以下因素为 Fiber 分配优先级：

  • 用户交互：与用户交互相关的 Fiber 具有较高的优先级。
  • 完成时间：React 估计渲染 Fiber 所需的时间。
  • 依赖关系：依赖于其他 Fiber 的 Fiber 具有较低的优先级。

优先级调度确保最关键的 Fiber 优先渲染，从而为用户提供更响应的体验。

可中断渲染

Fiber 架构允许 React 在需要时中断渲染过程。当浏览器收到来自用户（例如，单击、滚动）或系统（例如，浏览器重绘）的事件时，就会发生中断。

React 将停止渲染当前 Fiber 并调度一个新的渲染过程，其中包含用户事件或系统事件触发的任何新更改。这种可中断渲染机制确保了 React 能够对用户的输入快速做出响应，即使在渲染复杂 UI 树时也是如此。

实际应用

React Fiber 架构在以下方面对应用程序产生了重大影响：

  • 更流畅的渲染： 渐进式渲染和优先级调度共同确保了即使在复杂的应用程序中也能流畅地渲染 UI。
  • 更好的响应性： 可中断渲染允许 React 迅速响应用户的输入和系统事件，从而提供更灵敏的体验。
  • 更高的性能： Fiber 架构将 Reconciliation 过程分解为较小的任务，从而减少了计算成本，提高了整体性能。

结论

React Fiber 架构是一个革命性的进步，极大地提高了 React 应用程序的渲染性能、响应性和用户体验。通过渐进式渲染、优先级调度和可中断渲染，Fiber 架构为构建流畅、响应式和高效的 Web 应用程序奠定了基础。