5. 实现 Render 阶段
5. 实现 Render 阶段
在上一节,我们探讨了 React 应用在首次渲染或后续更新时的整体更新流程。在 Reconciler
工作流程中,beginWork
和 completeWork
两个方法起到了关键作用。beginWork
负责构建表示更新的 Fiber 树,而 completeWork
则将这个 Fiber 树映射到实际的 DOM 结构上。接下来,我们将深入实现这两个方法。
1. 开发环境打印日志
首先,在开发环境下增加 __DEV__
标识,以便在开发环境中方便地打印日志:
pnpm i -D -w @rollup/plugin-replace
安装完成后,在 scripts/rollup/utils.js
中引入:
// scripts/rollup/utils.js
// ...
import replace from '@rollup/plugin-replace';
// ...
export function getBaseRollupPlugins({
alias = { __DEV__: true },
typescript = {}
} = {}) {
return [replace(alias), cjs(), ts(typescript)];
}
这样我们就可以在开发环境中打印日志了。
2. 实现 beginWork
beginWork
函数在向下遍历阶段执行,根据 Fiber 节点的类型(HostRoot
、HostComponent
、HostText
)分发任务给不同的处理函数,处理具体节点类型的更新逻辑:
HostRoot
- 表示根节点,即应用的最顶层节点;
- 调用
updateHostRoot
函数,处理根节点的更新,包括协调处理根节点的属性以及子节点的更新逻辑; - 调用
reconcileChildren
函数,处理根节点的子节点,可能会递归调用其他协调函数; - 返回
workInProgress.child
表示经过协调后的新的子节点链表;
HostComponent
- 表示原生 DOM 元素节点,例如
<div>
、<span>
等; - 调用
updateHostComponent
函数,处理原生 DOM 元素节点的更新,负责协调处理属性和子节点的更新逻辑; - 调用
reconcileChildren
函数,处理原生 DOM 元素的子节点更新; - 返回
workInProgress.child
表示经过协调后的新的子节点链表;
- 表示原生 DOM 元素节点,例如
HostText
- 表示文本节点,即 DOM 中的文本内容,例如
<p>123</p>
中的123
; - 调用
updateHostText
函数,协调处理文本节点的内容更新; - 返回
null
表示已经是叶子节点,没有子节点了;
- 表示文本节点,即 DOM 中的文本内容,例如
其中 reconcileChildren
函数的作用是,通过对比子节点的 current FiberNode
与 子节点的 ReactElement
,来生成子节点对应的 workInProgress FiberNode
。(current
是与视图中真实 UI 对应的 Fiber 树,workInProgress
是触发更新后正在 Reconciler 中计算的 Fiber 树。)
// packages/react-reconciler/src/beginWork.ts
import { ReactElementType } from 'shared/ReactTypes';
import { FiberNode } from './fiber';
import { UpdateQueue, processUpdateQueue } from './updateQueue';
import { HostComponent, HostRoot, HostText } from './workTags';
import { reconcileChildFibers, mountChildFibers } from './childFiber';
// 比较并返回子 FiberNode
export const beginWork = (workInProgress: FiberNode) => {
switch (workInProgress.tag) {
case HostRoot:
return updateHostRoot(workInProgress);
case HostComponent:
return updateHostComponent(workInProgress);
case HostText:
return updateHostText();
default:
if (__DEV__) {
console.warn('beginWork 未实现的类型', workInProgress.tag);
}
break;
}
};
function updateHostRoot(workInProgress: FiberNode) {
// 根据当前节点和工作中节点的状态进行比较,处理属性等更新逻辑
const baseState = workInProgress.memoizedState;
const updateQueue = workInProgress.updateQueue as UpdateQueue<Element>;
const pending = updateQueue.shared.pending;
// 清空更新链表
updateQueue.shared.pending = null;
// 计算待更新状态的最新值
const { memoizedState } = processUpdateQueue(baseState, pending);
workInProgress.memoizedState = memoizedState;
// 处理子节点的更新逻辑
const nextChildren = workInProgress.memoizedState;
reconcileChildren(workInProgress, nextChildren);
// 返回新的子节点
return workInProgress.child;
}
function updateHostComponent(workInProgress: FiberNode) {
const nextProps = workInProgress.pendingProps;
const nextChildren = nextProps.children;
reconcileChildren(workInProgress, nextChildren);
return workInProgress.child;
}
function updateHostText() {
// 没有子节点,直接返回 null
return null;
}
// 对比子节点的 current FiberNode 与 子节点的 ReactElement
// 生成子节点对应的 workInProgress FiberNode
function reconcileChildren(
workInProgress: FiberNode,
children?: ReactElementType
) {
// alternate 指向节点的备份节点,即 current
const current = workInProgress.alternate;
if (current !== null) {
// 组件的更新阶段
workInProgress.child = reconcileChildFibers(
workInProgress,
current?.child,
children
);
} else {
// 首屏渲染阶段
workInProgress.child = mountChildFibers(workInProgress, null, children);
}
}
reconcileChildren
函数中调用了 reconcileChildFibers
和 mountChildFibers
两个函数,它们分别负责处理更新阶段和首次渲染阶段的子节点协调。
reconcileChildFibers:
reconcileChildFibers
函数作用于组件的更新阶段,即当组件已经存在于 DOM 中,需要进行更新时。- 主要任务是协调处理当前组件实例的子节点,对比之前的子节点(
current
)和新的子节点(workInProgress
)之间的变化。 - 根据子节点的类型和 key 进行对比,决定是复用、更新、插入还是删除子节点,最终形成新的子节点链表。
mountChildFibers:
mountChildFibers
函数作用于组件的首次渲染阶段,即当组件第一次被渲染到 DOM 中时。- 主要任务是协调处理首次渲染时组件实例的子节点。
- 但此时是首次渲染,没有之前的子节点,所以主要是创建新的子节点链表。
// packages/react-reconciler/src/childFiber.ts
import { ReactElementType } from 'shared/ReactTypes';
import { FiberNode, createFiberFromElement } from './fiber';
import { REACT_ELEMENT_TYPE } from 'shared/ReactSymbols';
import { HostText } from './workTags';
import { Placement } from './fiberFlags';
function ChildReconciler(shouldTrackSideEffects: boolean) {
// 处理单个 Element 节点的情况
// 对比 currentFiber 与 ReactElement
// 生成 workInProgress FiberNode
function reconcileSingleElement(
returnFiber: FiberNode,
currentFiber: FiberNode | null,
element: ReactElementType
) {
const fiber = createFiberFromElement(element);
fiber.return = returnFiber;
return fiber;
}
// 处理文本节点的情况
// 对比 currentFiber 与 ReactElement
// 生成 workInProgress FiberNode
function reconcileSingleTextNode(
returnFiber: FiberNode,
currentFiber: FiberNode | null,
content: string | number
) {
const fiber = new FiberNode(HostText, { content }, null);
fiber.return = returnFiber;
return fiber;
}
// 为 Fiber 节点添加更新 flags
function placeSingleChild(fiber: FiberNode) {
// 首屏渲染且追踪副作用时,才添加更新 flags
if (shouldTrackSideEffects && fiber.alternate == null) {
fiber.flags |= Placement;
}
return fiber;
}
// 闭包,根绝 shouldTrackSideEffects 返回不同 reconcileChildFibers 的实现
return function reconcileChildFibers(
returnFiber: FiberNode,
currentFiber: FiberNode | null,
newChild?: ReactElementType
) {
// 判断当前 fiber 的类型
// 单个 Element 节点
if (typeof newChild == 'object' && newChild !== null) {
switch (newChild.$$typeof) {
case REACT_ELEMENT_TYPE:
return placeSingleChild(
reconcileSingleElement(returnFiber, currentFiber, newChild)
);
default:
if (__DEV__) {
console.warn('未实现的 reconcile 类型', newChild);
}
break;
}
}
// 多个 Element 节点
if (Array.isArray(newChild)) {
// TODO: 暂时不处理
if (__DEV__) {
console.warn('未实现的 reconcile 类型', newChild);
}
}
// 文本节点
if (typeof newChild == 'string' || typeof newChild == 'number') {
return placeSingleChild(
reconcileSingleTextNode(returnFiber, currentFiber, newChild)
);
}
if (__DEV__) {
console.warn('未实现的 reconcile 类型', newChild);
}
return null;
};
}
// 组件的更新阶段中,追踪副作用
export const reconcileChildFibers = ChildReconciler(true);
// 首屏渲染阶段中不追踪副作用,只对根节点执行一次 DOM 插入操作
export const mountChildFibers = ChildReconciler(false);
// packages/react-reconciler/src/fiber.ts
// ...
// 根据 DOM 节点创建新的 Fiber 节点
export function createFiberFromElement(element: ReactElementType): FiberNode {
const { type, key, props } = element;
let fiberTag: WorkTag = FunctionComponent;
if (typeof type == 'string') {
// 如: <div/> 的 type: 'div'
fiberTag = HostComponent;
} else if (typeof type !== 'function' && __DEV__) {
console.warn('未定义的 type 类型', element);
}
const fiber = new FiberNode(fiberTag, props, key);
fiber.type = type;
return fiber;
}
3. 实现 completeWork
completeWork
函数在向上遍历阶段执行,根据 Fiber 节点的类型(HostRoot
、HostComponent
、HostText
等)构建 DOM 节点,收集更新 flags,并根据更新 flags 执行不同的 DOM 操作:
HostComponent:
- 表示原生 DOM 元素节点;
- 构建 DOM 节点,并调用
appendAllChildren
函数将 DOM 插入到 DOM 树中; - 收集更新 flags,并根据更新 flags 执行不同的 DOM 操作,例如插入新节点、更新节点属性、删除节点等;
HostText:
- 表示文本节点;
- 构建 DOM 节点,并将 DOM 插入到 DOM 树中;
- 收集更新 flags,根据 flags 的值,更新文本节点的内容;
HostRoot:
- 表示根节点;
- 会执行一些与根节点相关的最终操作,例如处理根节点的属性,确保整个应用更新完毕;
// packages/react-reconciler/src/completeWork.ts
import {
appendInitialChild,
createInstance,
createTextInstance
} from 'hostConfig';
import { FiberNode } from './fiber';
import { HostComponent, HostRoot, HostText } from './workTags';
import { NoFlags } from './fiberFlags';
// 生成更新计划,计算和收集更新 flags
export const completeWork = (workInProgress: FiberNode) => {
const newProps = workInProgress.pendingProps;
const current = workInProgress.alternate;
switch (workInProgress.tag) {
case HostRoot:
bubbleProperties(workInProgress);
return null;
case HostComponent:
if (current !== null && workInProgress.stateNode !== null) {
// TODO: 组件的更新阶段
} else {
// 首屏渲染阶段
// 构建 DOM
const instance = createInstance(workInProgress.type, newProps);
// 将 DOM 插入到 DOM 树中
appendAllChildren(instance, workInProgress);
workInProgress.stateNode = instance;
}
// 收集更新 flags
bubbleProperties(workInProgress);
return null;
case HostText:
if (current !== null && workInProgress.stateNode !== null) {
// TODO: 组件的更新阶段
} else {
// 首屏渲染阶段
// 构建 DOM
const instance = createTextInstance(newProps.content);
workInProgress.stateNode = instance;
}
// 收集更新 flags
bubbleProperties(workInProgress);
return null;
default:
if (__DEV__) {
console.warn('completeWork 未实现的类型', workInProgress);
}
return null;
}
};
其中,appendAllChildren
函数负责递归地将组件的子节点添加到指定的 parent
中,它通过深度优先遍历 workInProgress
的子节点链表,处理每个子节点的类型。先处理当前节点的所有子节点,再处理兄弟节点。
如果它是原生 DOM 元素节点或文本节点,则将其添加到父节点中;如果是其他类型的组件节点并且有子节点,则递归处理其子节点。
// packages/react-reconciler/src/completeWork.ts
// ...
function appendAllChildren(
parent: Container | Instance,
workInProgress: FiberNode
) {
let node = workInProgress.child;
while (node !== null) {
if (node.tag == HostComponent || node.tag == HostText) {
// 处理原生 DOM 元素节点或文本节点
appendInitialChild(parent, node.stateNode);
} else if (node.child !== null) {
// 递归处理其他类型的组件节点的子节点
node.child.return = node;
node = node.child;
continue;
}
if (node == workInProgress) {
return;
}
while (node.sibling === null) {
if (node.return === null || node.return === workInProgress) {
return;
}
node = node.return;
}
// 处理下一个兄弟节点
node.sibling.return = node.return;
node = node.sibling;
}
}
而 bubbleProperties
函数则负责在 completeWork
函数向上遍历的过程中,通过向上冒泡子节点的 flags,将所有更新 flags 收集到根节点。主要包含以下步骤:
- 从当前需要冒泡属性的 Fiber 节点开始,检查是否有需要冒泡的属性。
- 如果当前节点有需要冒泡的属性,将这些属性冒泡到父节点的
subtreeFlags
或其他适当的属性中。 - 递归调用
bubbleProperties
函数,处理父节点,将属性继续冒泡到更上层的祖先节点,直至达到根节点。
// packages/react-reconciler/src/completeWork.ts
// ...
// 收集更新 flags,将子 FiberNode 的 flags 冒泡到父 FiberNode 上
function bubbleProperties(workInProgress: FiberNode) {
let subtreeFlags = NoFlags;
let child = workInProgress.child;
while (child !== null) {
subtreeFlags |= child.subtreeFlags;
subtreeFlags |= child.flags;
child.return = workInProgress;
child = child.sibling;
}
workInProgress.subtreeFlags |= subtreeFlags;
}
4. 位运算简介
flags 是 React 中很重要的一环,具体作用是通过二进制在每个 Fiber 节点保存其本身与子节点的 flags。在保存与处理 flags 时,使用了一些二进制运算符,我们来复习一下:
|
运算
1. |
运算的两个位都为 0 时,结果才为 0:
1 | 1 = 1
1 | 0 = 1
0 | 0 = 0
React 利用了 |
运算符的特性来存储 flags,如:
const NoFlags = /* */ 0b0000000;
const PerformedWork = /* */ 0b0000001;
const Placement = /* */ 0b0000010;
const Update = /* */ 0b0000100;
const ChildDeletion = /* */ 0b0001000;
const flags = Placement | Update; //此时 flags = 0b0000110
&
运算
2. &
运算的两个位都为 1 时,结果才为 1:
1 & 1 = 1
1 & 0 = 0
0 & 0 = 0
React 中会用一个 flags &
某一个 flag,来判断 flags 中是否包含某一个 flag,如:
const flags = Placement | Update; //此时 flags = 0b0000110
Boolean(flags & Placement); // true, 说明 flags 中包含 Placement
Boolean(flags & ChildDeletion); // false, 说明 flags 中不包含 ChildDeletion
~
运算
3. ~
运算符会把每一位取反,0 变 1,1 变 0:
~1 = 0
~0 = 1
在 React 中,~
运算符同样是常用操作,如:
let flags = Placement | Update; //此时 flags = 0b0000110
flags &= ~Placement; //此时 flags = 0b0000100
通过 ~
运算符与 &
运算符的结合,从 flags 中删除了 Placement
这个 flag。
至此,我们就实现了 React 协调阶段中的 beginWork
和 completeWork
函数,生成了一棵表示更新的 Fiber 树,并收集了树中节点的更新 flags,下一节我们将根据这些 flags 执行对应的 DOM 操作。
相关代码可在 git tag v1.5
查看,地址:https://github.com/2xiao/my-react/tree/v1.5