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React Fiber ​

React Fiber 是 React 16 引入的一项重大内部架构改进，它重新设计了 React 的协调（Reconciliation）算法和渲染引擎。Fiber 架构使得 React 能够更好地处理复杂的用户界面，并提供了诸如时间切片（time slicing）、暂停工作、优先级调度等功能，从而提升了应用程序的响应性和性能。

什么是 React Fiber？ ​

React Fiber 是 React 内部用于表示组件树的数据结构，以及管理这些组件生命周期的新协调引擎。每个 Fiber 节点代表一个组件实例及其属性，包括它的子组件。通过这种新的数据结构，React 可以更高效地管理和更新虚拟 DOM 树。

主要特点 ​

1. 增量渲染（Incremental Rendering） ​

  • 时间切片（Time Slicing）：Fiber 允许 React 将渲染任务分解成小块，可以在浏览器空闲时执行这些小块任务。这意味着即使有大量 UI 更新，React 也可以在必要时暂停渲染，允许浏览器处理其他高优先级的任务（如用户输入），从而保持页面的流畅性。

2. 优先级调度（Priority Scheduling） ​

  • 任务优先级：Fiber 引入了不同级别的任务优先级，例如用户输入通常被认为是高优先级任务，而后台数据获取则可能是低优先级任务。React 可以根据任务的紧急程度来决定何时处理它们，确保用户体验不受影响。

3. 暂停和恢复工作（Suspense and Resumption） ​

  • 暂停能力：Fiber 支持暂停正在进行的工作，稍后继续从断点处恢复。这特别适用于异步渲染场景，比如当等待数据加载完成时，React 可以先渲染已有的内容，然后在数据到达后再更新剩余部分。

4. 更好的调试支持 ​

  • 详细的 Fiber 树信息：由于每个 Fiber 节点都包含了丰富的元数据，开发者可以更容易地跟踪组件的状态变化和渲染路径，这对于调试复杂的应用程序非常有用。

Fiber 节点结构 ​

每个 Fiber 节点包含了许多关于组件的信息，帮助 React 管理组件的生命周期、状态和渲染逻辑。以下是 Fiber 节点中的一些关键属性：

  • type：描述了这个节点代表的是什么类型的组件（如函数组件、类组件或宿主组件）。
  • key：对于列表中的元素，key 是一个特殊的字符串属性，用来标识每个列表项。
  • props：包含传递给组件的所有属性，包括 children。
  • stateNode：对于宿主组件，这是实际的 DOM 节点；对于类组件，这是组件实例；对于函数组件，它是 null。
  • child、sibling、return：定义了 Fiber 树的结构，允许 React 遍历整个树形结构。
  • effectTag：表示该节点需要执行的操作类型，例如插入、更新或删除。
  • alternate：指向在上一次渲染中对应的节点，使 React 能够比较新旧树之间的差异。
  • memoizedProps 和 pendingProps：分别存储当前渲染周期和下一个渲染周期的属性。
  • memoizedState：存储组件的最新状态。
  • updateQueue：包含所有待处理的状态更新。

协调过程 ​

协调是 React 比较新旧虚拟 DOM 树的过程，目的是找出最小的变化集，以便尽可能少地更新真实 DOM。在 Fiber 架构下，协调过程变得更加灵活和高效：

  1. 创建 Fiber 树：每当组件的状态或属性发生变化时，React 会基于最新的状态生成一个新的 Fiber 树。
  2. 遍历 Fiber 树：React 会递归地遍历新旧两棵树，找到不同之处并记录下来。
  3. 构建效果列表：根据找到的不同之处，React 会构建一个副作用列表，其中包含了所有需要应用的效果（如 DOM 更新）。
  4. 提交阶段：最后，React 会应用所有之前计算好的 DOM 更新。

性能优化 ​

利用 Fiber 架构，你可以采取以下几种优化措施来提升应用程序的性能：

  • 减少不必要的重新渲染：使用 React.memo、useMemo、useCallback 或者 PureComponent 来避免组件在没有实际变化的情况下重新渲染。
  • 懒加载组件：使用 React.lazy 和 Suspense 来按需加载组件，减少初始加载时间。
  • 合理使用 Keys：为列表项提供稳定的 key 属性，有助于 React 更有效地管理列表中的元素。
  • 避免深层嵌套：尽量保持组件层次结构扁平化，以减少 Diffing 的复杂度。
  • 使用 Web Workers 或 OffscreenCanvas：对于计算密集型任务，考虑将它们移到 Web Worker 中运行，或者使用 OffscreenCanvas 来处理复杂的图形渲染，以减轻主线程的压力。

示例：理解 Fiber 工作原理 ​

假设我们有一个简单的计数器应用：

jsx
import React, { useState } from "react";

function Counter() {
  const [count, setCount] = useState(0);

  return (
    <div>
      <p>你点击了 {count} 次</p>
      <button onClick={() => setCount(count + 1)}>点我</button>
    </div>
  );
}

在这个例子中：

  • 当 Counter 组件首次渲染时，React 会创建一个 Fiber 树，其中包含 <div>、<p> 和 <button> 的 Fiber 节点。
  • 每次点击按钮时，setCount 触发状态更新，React 会重新渲染 Counter 组件，并比较新旧 Fiber 树之间的差异。
  • 如果发现 <p> 的文本内容发生了变化，React 会更新相应的 DOM 节点，但不会重绘整个页面。
  • 由于 Fiber 架构的支持，React 可以在必要时暂停渲染任务，允许浏览器处理其他高优先级的任务（如用户输入），从而保持页面的流畅性。

总结 ​

React Fiber 是一项重要的内部架构改进，它通过引入新的协调引擎和数据结构，使得 React 能够更高效地管理和更新复杂的用户界面。理解 Fiber 的工作原理可以帮助开发者更好地优化应用程序性能，以及调试复杂的 UI 行为。

Released under the MIT License.

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