[React源码解析]React的设计理念和源码架构(一)

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2025-08-17 21:12:01

任务分割异步执行让出执法权

文章目录 1.React的设计理念1.1 Fiber1.2 Scheduler1.3 Lane1.4 代数效应 2.React的源码架构2.1 大概图示2.2 jsx2.3 Fiber双缓存2.4 scheduler2.5 Lane模型2.6 reconciler2.7 renderer2.8 concurrent 3.React源码调试

1.React的设计理念 Fiber: 即对应真实dom, 又作为分隔单元。Scheduler: 用js实现一套时间片运行的机制, 使得requestIdleCallback()的浏览器的兼容性和触发不稳定的问题解决。Lane: 异步调度有了, 需要细粒度的管理各个任务的优先级, 让高优先级的先执行, 各个Fiber工作单元还能比较优先级, 优先级相同的一起执行。

上面的机制能实现batchedUpdates批量更新和Suspense

1.1 Fiber

Fiber: react15的更新是同步的，因为它不能将任务分割，所以需要一套数据结构让它既能对应真实的dom又能作为分隔的单元，这就是Fiber。

对应真实dom。作为分割单元。 let firstFiber let nextFiber = firstFiber let shouldYield = false //firstFiber->firstChild->sibling function performUnitOfWork(nextFiber){ //... return nextFiber.next } function workLoop(deadline){ while(nextFiber && !shouldYield){ nextFiber = performUnitOfWork(nextFiber) shouldYield = deadline.timeReaming < 1 } requestIdleCallback(workLoop) } requestIdleCallback(workLoop) 1.2 Scheduler

Scheduler: 有了Fiber, 需要用浏览器的时间片异步执行这些Fiber的工作单元, 有一个Api是requestIdleCallback(), 可以在浏览器空闲的时候执行一些任务, 用这个api执行react的更新。requestIdleCallback存在着浏览器的兼容性和触发不稳定的问题, 需要用js实现一套时间片运行的机制, react称为Scheduler。

1.3 Lane

Lane: 异步调度有了, 需要细粒度的管理各个任务的优先级, 让高优先级的先执行, 各个Fiber工作单元还能比较优先级, 优先级相同的一起执行。

1.4 代数效应

除了cpu的瓶颈问题, 还存在一些副作用, 比如获取数据、文件操作等。不同设备性能和网络状况都不一样, react如何处理这些问题, 需要react可以有分离副作用的能力, 解耦, 这就是代数效应。

getPrice()是一个异步获取数据的方法, 可以用async+await的方式获取数据, 但是会导致调用getTotalPrice的run方法也会变成异步函数, 这就是async的传染性(副作用)。

function usePrice(id) { useEffect((id)=>{ fetch(`xxx ?id=${productId}`).then((res)=>{ return res.price }) }, []) } function TotalPirce({id1, id2}) { const p1 = usePrice(id1); const p2 = usePrice(id2); return <TotalPirce props={...}> }

getPrice换成usePrice, getTotalPirce换成TotalPirce组件, 这是hook的分离副作用能力。

generator: 也是有一定的传染性的, generator不能计算优先级, 排序优先级。

解耦副作用在函数式编程的实践中非常常见, 如react-saga, 将副作用从saga中分离, 自己不处理副作用, 发请求处理。

function* fetchUser(action) { try { const user = yield call(Api.fetchUser, action.payload.userId); yield put({type: "USER_FETCH_SUCCEEDED", user: user}); } catch (e) { yield put({type: "USER_FETCH_FAILED", message: e.message}); } } 2.React的源码架构 Scheduler（调度器）：排序优先级，让优先级高的任务先进行reconcileReconciler（协调器）：找出哪些节点发生了改变，并打上不同的Flags（旧版本react叫Tag）Renderer（渲染器）：将Reconciler中打好标签的节点渲染到视图上

2.1 大概图示

jsx(mount/update) -> scheduler(render) -> reconciler(render) -> rerender(commit)

2.2 jsx

jsx: React通过Babel解析, 将jsx转换成React.createElement, React.createElement方法返回virtual-dom对象React.createElement方法返回virtual-dom对象, 所有jsx本质上就是React.createElement的语法糖。

createElement -> ReactElement

export function createElement(type, config, children) { let propName; // Reserved names are extracted const props = {}; let key = null; let ref = null; let self = null; let source = null; if (config != null) { if (hasValidRef(config)) { ref = config.ref; if (__DEV__) { warnIfStringRefCannotBeAutoConverted(config); } } if (hasValidKey(config)) { key = '' + config.key; } self = config.__self === undefined ? null : config.__self; source = config.__source === undefined ? null : config.__source; // Remaining properties are added to a new props object for (propName in config) { if ( hasOwnProperty.call(config, propName) && !RESERVED_PROPS.hasOwnProperty(propName) ) { props[propName] = config[propName]; } } } // Children can be more than one argument, and those are transferred onto // the newly allocated props object. const childrenLength = arguments.length - 2; if (childrenLength === 1) { props.children = children; } else if (childrenLength > 1) { const childArray = Array(childrenLength); for (let i = 0; i < childrenLength; i++) { childArray[i] = arguments[i + 2]; } if (__DEV__) { if (Object.freeze) { Object.freeze(childArray); } } props.children = childArray; } // Resolve default props if (type && type.defaultProps) { const defaultProps = type.defaultProps; for (propName in defaultProps) { if (props[propName] === undefined) { props[propName] = defaultProps[propName]; } } } if (__DEV__) { if (key || ref) { const displayName = typeof type === 'function' ? type.displayName || type.name || 'Unknown' : type; if (key) { defineKeyPropWarningGetter(props, displayName); } if (ref) { defineRefPropWarningGetter(props, displayName); } } } return ReactElement( type, key, ref, self, source, ReactCurrentOwner.current, props, ); } const ReactElement = function(type, key, ref, self, source, owner, props) { const element = { // This tag allows us to uniquely identify this as a React Element $$typeof: REACT_ELEMENT_TYPE, // Built-in properties that belong on the element type: type, key: key, ref: ref, props: props, // Record the component responsible for creating this element. _owner: owner, }; if (__DEV__) { // The validation flag is currently mutative. We put it on // an external backing store so that we can freeze the whole object. // This can be replaced with a WeakMap once they are implemented in // commonly used development environments. element._store = {}; // To make comparing ReactElements easier for testing purposes, we make // the validation flag non-enumerable (where possible, which should // include every environment we run tests in), so the test framework // ignores it. Object.defineProperty(element._store, 'validated', { configurable: false, enumerable: false, writable: true, value: false, }); // self and source are DEV only properties. Object.defineProperty(element, '_self', { configurable: false, enumerable: false, writable: false, value: self, }); // Two elements created in two different places should be considered // equal for testing purposes and therefore we hide it from enumeration. Object.defineProperty(element, '_source', { configurable: false, enumerable: false, writable: false, value: source, }); if (Object.freeze) { Object.freeze(element.props); Object.freeze(element); } } return element; }; 2.3 Fiber双缓存

Fiber对象上面保存了包括这个节点的属性, dom, 类型, 通过child, sibling, reture 形成fiber树, 保存了更新状态时用于计算state的updateQueue, updateQueue为一个链表, 上面存在未计算的update, update也是一个数据结构, 上面存有更新的数据、优先级等, 还有副作用的信息。

双缓存是指存在两颗Fiber树, current Fiber树描述了当前呈现的dom树, workInProgress Fiber是正在更新的Fiber树, 这两树都是存在于内存, 在workInProgress Fiber构建完成之后会将它作为current Fiber应用到dom上。

2.4 scheduler

Scheduler的作用是调度任务。

在Scheduler中的每个任务的优先级使用过期时间表示的, 如果一个任务的过期时间离现在很近, 说明要过期了, 优先级很高。没有过期的放在timerQueue中, 过期的放taskQueue, timerQueue和taskQueue都是小顶堆, 所以peek出的都是离现在时间最近也就是优先级最高的那个任务。

2.5 Lane模型

优先级表示方法Lane: Lane使用二进制的方式表示优先级, 1表示位置, 同一个二进制数可以有多个相同优先级的位, 这就可以表示‘批’的概念。低优先级的任务如果被高优先级的任务一直打断, 等到达它的时候, 优先级自动变为最高。

bit越多, 优先级越低。

//ReactFiberLane.js export const NoLanes: Lanes = /* */ 0b0000000000000000000000000000000; export const NoLane: Lane = /* */ 0b0000000000000000000000000000000; export const SyncLane: Lane = /* */ 0b0000000000000000000000000000001; export const SyncBatchedLane: Lane = /* */ 0b0000000000000000000000000000010; export const InputDiscreteHydrationLane: Lane = /* */ 0b0000000000000000000000000000100; const InputDiscreteLanes: Lanes = /* */ 0b0000000000000000000000000011000; const InputContinuousHydrationLane: Lane = /* */ 0b0000000000000000000000000100000; const InputContinuousLanes: Lanes = /* */ 0b0000000000000000000000011000000; export const DefaultHydrationLane: Lane = /* */ 0b0000000000000000000000100000000; export const DefaultLanes: Lanes = /* */ 0b0000000000000000000111000000000; const TransitionHydrationLane: Lane = /* */ 0b0000000000000000001000000000000; const TransitionLanes: Lanes = /* */ 0b0000000001111111110000000000000; const RetryLanes: Lanes = /* */ 0b0000011110000000000000000000000; export const SomeRetryLane: Lanes = /* */ 0b0000010000000000000000000000000; export const SelectiveHydrationLane: Lane = /* */ 0b0000100000000000000000000000000; const NonIdleLanes = /* */ 0b0000111111111111111111111111111; export const IdleHydrationLane: Lane = /* */ 0b0001000000000000000000000000000; const IdleLanes: Lanes = /* */ 0b0110000000000000000000000000000; export const OffscreenLane: Lane = /* */ 0b1000000000000000000000000000000; 2.6 reconciler

Reconciler发生在render阶段, render分为节点执行beginWork和completeWork, 或是计算state, 对比节点的差异, 为节点赋值相应的effectFlags。

Reconciler会创建或者更新Fiber节点。在mount的时候会根据jsx生成Fiber对象，在update的时候会根据最新的state形成的jsx对象和current Fiber树对比构建workInProgress Fiber树, 对比就是diff算法。

diff算法发生在render阶段的reconcileChildFibers函数中, diff算法分为单节点的diff和多节点的diff, 单节点会根据节点的key和type, props判断节点是复用还是直接新创建节点, 多节点diff会涉及节点的增删和节点位置的变化。

reconcile时会在这些Fiber上打上Flags标签, 在commit阶段把这些标签应用到真实dom上, 这些标签代表了节点的增删改。

//ReactFiberFlags.js export const Placement = /* */ 0b0000000000010; export const Update = /* */ 0b0000000000100; export const PlacementAndUpdate = /* */ 0b0000000000110; export const Deletion = /* */ 0b0000000001000;

render阶段遍历Fiber树类似dfs的过程, ‘捕获’阶段发生在beginWork函数中, 该函数做的主要工作是创建Fiber节点, 计算state和diff算法, ‘冒泡’阶段发生在completeWork中, 该函数主要是做一些收尾工作, 例如处理节点的props、和形成一条effectList的链表, 该链表是被标记了更新的节点形成的链表。

function App() { return ( <> <h1> <p>count</p> xiaochen </h1> </> ) }

function App() { const [count, setCount] = useState(0); return ( <> <h1 onClick={() => { setCount(() => count + 1); }} > <p title={count}>{count}</p> xiaochen </h1> </> ) }

如果p和h1节点更新了则effectList如下, rootFiber->h1->p, fiberRoot是整个项目的根节点, rootFiber为应用的根节点, 可以有多个。

2.7 renderer

Renderer发生在commit阶段, commit阶段遍历effectList执行对应的dom操作或部分生命周期。并执行真实dom节点的操作和一些生命周期, 不同的平台对应的Renderer不同, 浏览器对应的是react-dom。

commit阶段发生在commitRoot函数中, 遍历effectList, 三个函数来处理effectList上的节点, commitBeforeMutationEffects, commitMutationEffects, commitLayoutEffects。

2.8 concurrent

一类功能的合集（如fiber、schduler、lane、suspense）, 目的是为了提高应用的响应速度, 使应用cpu密集型的更新不在那么卡顿, 核心是实现了一套异步可中断、带优先级的更新。

3.React源码调试

fixtures：为代码贡献者提供的测试Reactpackages：主要部分，包含Scheduler，reconciler等scripts：react构建相关

react：核心Api如：React.createElement、React.Component都在这

和平台相关render相关的文件夹： react-art：如canvas svg的渲染 react-dom：浏览器环境 react-native-renderer：原生相关 react-noop-renderer：调试或者fiber用

试验性的包 react-server: ssr相关 react-fetch: 请求相关 react-interactions: 和事件如点击事件相关 react-reconciler: 构建节点 shared：包含公共方法和变量

辅助包： react-is : 判断类型 react-client: 流相关 react-fetch: 数据请求相关