‌React源码深度探索:揭秘渲染更新机制的奥秘‌

以下内容从 React 的源码层面出发,逐步剖析其渲染与更新机制的核心原理。文章包含关键代码摘录、ASCII 图解与详细说明,力求让你在学习时能够快速抓住要点,并深入理解 React 团队是如何设计高效的更新调度与渲染流程的。


目录

  1. 前言:为什么要研究 React 渲染更新机制
  2. React 核心架构概览

    1. 组件树、虚拟 DOM 与 Fiber
    2. 调度器与任务优先级
  3. Reconciliation(协调)阶段深度解析

    1. 旧的 Stack reconciler vs 新的 Fiber reconciler
    2. Fiber 节点结构:关键字段与用途
    3. UpdateQueue 与更新队列的合并逻辑
    4. Diff 算法核心流程
  4. Commit(提交)阶段深度解析

    1. 三大子阶段:Before Mutation、Mutation、Layout
    2. 副作用列表(Effect List)的构建与执行
  5. 调度与优先级:如何保证流畅体验

    1. 协调和渲染的异步分片——work loop
    2. 优先级队列与 lane 概念
  6. Concurrent Mode(并发模式)关键改进

    1. 时间切片(Time Slicing)原理
    2. 中断与恢复机制
  7. 源码示例:追踪一次 setState 到更新的完整流程

    1. 组件调用 setState 的上报
    2. 生成更新对象并入队
    3. 调度更新并执行协调
    4. 提交阶段 DOM 更新
  8. 图解:Fiber 树与更新链路示意
  9. 常见误区与优化建议
  10. 结语:如何进一步钻研 React 源码

前言:为什么要研究 React 渲染更新机制

在日常开发中,我们使用 React 提供的高层次 API(如 useStateuseEffect、React Router 等)快速构建应用界面,却很少深入了解其底层实现。随着应用复杂度增长,性能调优与内存问题往往成为瓶颈:

  • 为什么大量元素更新时会卡顿?
  • 为什么某些场景下无法中断更新?
  • Concurrent Mode 到底改进了哪些底层流程?

了解 React 渲染与更新机制,能帮助我们:

  1. 更精准地定位性能瓶颈:知道协商(Reconciliation)与提交(Commit)的区别,可判断用 useEffect 还是 useLayoutEffect
  2. 定制高级优化策略:例如根据更新优先级区分“交互更新”(点击、动画)与“非交互更新”(数据轮询);
  3. 理解并发模式:如何无阻塞地更新界面、如何中断过期任务、如何保持界面稳定。

下面从源代码角度出发,结合代码示例与 ASCII 图解,逐步揭示 React 渲染更新机制的各个环节。


React 核心架构概览

在深入细节之前,我们先回顾 React 的整体架构。核心组件有:虚拟 DOMFiber调度器更新队列副作用(Effect)系统

组件树、虚拟 DOM 与 Fiber

  1. 组件树(Component Tree)
    React 应用由组件树组成,每个组件返回一个 React 元素(React.createElement(type, props, children)),最终构建成一棵所谓“虚拟 DOM 树”。
  2. 虚拟 DOM(Virtual DOM)
    React 会将 JSX 转译为 ReactElement 对象,如下所示:

    const element = <div className="foo"><span>你好</span></div>;
    // 等价于
    const element = React.createElement(
      'div',
      { className: 'foo' },
      React.createElement('span', null, '你好')
    );

    在更新时,React 会创建新的虚拟 DOM 树,与旧树做差异比对(diff),然后再将最小化的更新映射到真实 DOM。

  3. Fiber 架构
    为了解决大型树更新的阻塞问题,React 16 引入了 Fiber。每个虚拟节点对应一个 Fiber 节点,形成一个双向链表(childsiblingreturn 指针):

    FiberNode {
      type,            // FunctionComponent、ClassComponent、HostComponent 等
      key,
      pendingProps,    // 本次更新时的新 props
      memoizedProps,   // 上次提交时的 props
      stateNode,       // 对应的真实 DOM 节点或 Class 实例
      updateQueue,     // 对应的 setState 更新队列
      child, sibling, return, // 子节点、兄弟节点、父节点指针
      effectTag,       // 标记此次更新类型(Placement、Update、Deletion)
      nextEffect,      // 副作用链表指针
      // …… 其他字段,例如优先级 lanes、flags 等
    }

    每次触发更新时,React 都会通过 scheduleUpdateOnFiber(rootFiber) 将根 Fiber 标记为需要更新,然后进入协调(Reconciliation)与提交阶段。

调度器与任务优先级

React 并非简单地“深度优先遍历整棵树再一股脑更新”,而是通过一个调度器(Scheduler)将更新任务拆分成多个可中断的小任务(Fiber Units),并根据优先级动态安排执行。调度器中的核心概念是:

  • Sync(同步更新):优先级最高,例如 setState 在事件处理器中直接调用,新内容要马上渲染。
  • Discrete(离散事件):如点击、输入等用户交互,可打断闲置任务。
  • Continuous(连续事件):如滚动、拖拽,此类任务优先级次之。
  • Idle(空闲优先级):低优先级任务,例如日志记录、统计数据上报。

在 React 18+ 中,这一套优先级体系通过 lanes(多条优先级管道)与 Scheduler 模块协同实现,能够在单次更新中动态调整优先级、抢占当前任务、分片渲染,保证体验流畅。


Reconciliation(协调)阶段深度解析

“协调”指的是 React 将新的虚拟 DOM 树(Fiber 树)与旧的 Fiber 树对比,产生更新标记(effectTag),并构建一条副作用链表(Effect List)。这一阶段可以被中断,并在下一空闲时段恢复。

旧的 Stack reconciler vs 新的 Fiber reconciler

  • Stack reconciler(React 15 及以前)

    • 同步深度优先遍历节点,直到完成整棵树的遍历后才进行 DOM 更新。
    • 大树更新会导致主线程长时间阻塞,用户无法交互。
  • Fiber reconciler(React 16 以后)

    • 引入 Fiber 数据结构,将遍历过程拆分成“工作单元”(work unit),可以被中断、优先级抢占。
    • 每次只执行一定量的工作单元,然后让出控制权给浏览器,保证高优先级任务(如用户输入)能够及时响应。

Fiber 节点结构:关键字段与用途

下面是简化版的 Fiber 节点结构,用于说明核心字段含义:

type FiberNode = {
  // 标识
  tag: WorkTag,            // 功能标签:FunctionComponent、HostComponent、ClassComponent 等
  key: null | string,
  elementType: any,         // ReactElement.type
  type: any,                // Component Function 或 原生标签('div'、'span' 等)

  // 更新相关
  pendingProps: any,        // 本次更新的新 props
  memoizedProps: any,       // 上一次提交后的 props
  memoizedState: any,       // 上一次提交后的 state
  updateQueue: UpdateQueue, // 链表风格的 setState 更新队列

  // 树结构
  return: FiberNode | null, // 父节点
  child: FiberNode | null,  // 第一个子节点
  sibling: FiberNode | null,// 下一个兄弟节点
  index: number,            // 在父节点子链表中的索引

  // 真实节点引用
  stateNode: any,           // 对应真实 DOM 节点(HostComponent)或 Class 实例

  // 优先级与调度
  lanes: Lanes,             // 当前更新所属优先级车道
  childLanes: Lanes,        // 子树中未完成的更新优先级

  // 副作用(Effect)相关
  flags: Flags,             // 标记本 Fiber 需要做的副作用类型(Placement、Update、Deletion)
  subtreeFlags: Flags,      // 标记子树中需要收集进入副作用链表的标记
  nextEffect: FiberNode | null, // 构建的副作用链表指针
}
  1. pendingProps vs memoizedProps

    • pendingProps:当前要渲染的新属性(例如 setState 后传入的新 props)。
    • memoizedProps:上一次提交时的属性,用于和 pendingProps 做对比,决定是否需要更新。
  2. updateQueue

    • 链表风格的更新队列,存放通过 useStatesetState 等方式入队的更新对象(Update),每次协调时会将队列中所有更新依次应用到上一次的 memoizedState,计算最新 memoizedState
  3. flagssubtreeFlagsnextEffect

    • 在协调过程中,如果某个 Fiber 发生变化(插入、删除、更新属性等),会在该节点的 flags 标记相应的副作用类型(Placement、Update、Deletion)。
    • 同时,这些标记会在向上归的过程中累积到 subtreeFlags,用于告诉父 Fiber:“我的子树中有需要执行的副作用”。
    • 最终会依据 flags 构建一条链表:从根 Fiber 的 firstEffect 开始,按执行顺序串联所有需要在提交阶段执行的 Fiber,通过 nextEffect 进行遍历。

UpdateQueue 与更新队列的合并逻辑

当你在函数组件或类组件中多次调用 setStatedispatch,相应的更新并不是立刻执行,而是被收集到当前 Fiber 的更新队列(updateQueue)中。典型的 updateQueue 结构如下(以类组件为例):

type Update<State> = {
  action: any,           // setState 中传入的部分 state 或更新函数
  priority: Lanes,       // 更新优先级
  next: Update<State> | null, // 环形链表指针
}

type UpdateQueue<State> = {
  baseState: State,       // 本次更新队列应用前的 state 基础
  firstUpdate: Update<State> | null,
  lastUpdate: Update<State> | null,
  shared: {
    pending: Update<State> | null, // 待处理的更新环形链
  }
}
  1. 入队逻辑

    • 当调用 setState(updater) 时,React 会创建一个 Update 对象,将其插入到 shared.pending 环形链表末尾。
    • 如果之前已有未处理的 Update,则 newUpdate.next = firstPendingUpdate,并更新 lastPendingUpdate.next = newUpdate
  2. 消费队列

    • 在协调(beginWork)阶段,React 会从 updateQueue.shared.pending 中取出所有 Update,循环应用到 baseState

      let resultState = queue.baseState;
      let update = queue.shared.pending.next; // 第一个更新
      do {
        const action = update.action;
        resultState = typeof action === 'function' ? action(resultState, props) : { ...resultState, ...action };
        update = update.next;
      } while (update !== null && update !== queue.shared.pending.next);
    • 处理完后,将 queue.baseState 更新为新 state,将 queue.shared.pending 置空(或保留未处理更新,用于下一轮调度)。
    • memoizedState 赋值为 resultState,以供后续渲染。

Diff 算法核心流程

在 Fiber reconciler 中,主要分为两种分支:首屏渲染(mount)更新(update)

  1. 挂载(mount)阶段

    • 对每个新 Fiber(即 ReactElement 转换来的 Fiber 节点),标记 Placement,将其插入到真实 DOM(HostComponent)中。
    • 不需要比较旧节点,因为旧节点为 null,所有节点都直接视为“新节点”。
  2. 更新(update)阶段

    • 从根 Fiber 开始,深度优先遍历子树:

      • 如果 Fiber 对应的 type(组件类型)相同,执行“更新 props”逻辑,为 flags 标记 Update
      • 如果不同,则执行“删除旧节点、插入新节点”逻辑,标记 DeletionPlacement
    • 对于子节点数组,React 会进行 同级比较

      • 先处理头部与尾部的简单匹配;若都匹配不上,则构建一个键值映射(key →旧 Fiber),用来在 O(n) 时间内找到可复用节点。
      • 多余旧节点会被标记为 Deletion;多余新节点标记为 Placement

    下面是简化的 Diff 过程伪码(匹配多子节点时):

    function reconcileChildrenArray(parentFiber, oldChildren, newChildren) {
      let lastPlacedIndex = 0;
      let oldFiberMap = mapRemainingChildren(oldChildren); // key → oldFiber
    
      for (let i = 0; i < newChildren.length; i++) {
        const newChild = newChildren[i];
        const matchedOldFiber = oldFiberMap.get(newChild.key || i) || null;
    
        if (matchedOldFiber) {
          // 可复用
          const newFiber = createWorkInProgress(matchedOldFiber, newChild.props);
          newFiber.index = i;
          newFiber.return = parentFiber;
    
          // 判断是否需要移动
          if (matchedOldFiber.index < lastPlacedIndex) {
            newFiber.flags |= Placement; // 需要移动
          } else {
            lastPlacedIndex = matchedOldFiber.index;
          }
    
          placeChild(newFiber);
          oldFiberMap.delete(newChild.key || i);
        } else {
          // 新插入
          const newFiber = createFiberFromElement(newChild);
          newFiber.index = i;
          newFiber.return = parentFiber;
          newFiber.flags |= Placement;
          placeChild(newFiber);
        }
      }
    
      // 剩余 oldFiberMap 中的节点,需要删除
      oldFiberMap.forEach((fiber) => {
        fiber.flags |= Deletion;
      });
    }

    关键是:通过键值映射oldFiberMap)加速跨位置节点复用,并通过 lastPlacedIndex 标记来判断是否需要插入或移动。


Commit(提交)阶段深度解析

当协调阶段完成,Fiber 树已经标记好了各节点的 flags(Placement、Update、Deletion 等),并构建出一条按执行顺序排列的“副作用链表”(Effect List)。接下来就是Commit 阶段,分为三个子阶段依次执行:

  1. Before Mutation(突变前)

    • 在此阶段,React 会调用所有需要执行 getSnapshotBeforeUpdate 的类组件生命周期,并执行 “DOM 读取” 操作(例如测量位置)。
    • 此时 DOM 仍旧是旧版本,不能写入变更。
  2. Mutation(突变)

    • 真正对 DOM(或原生视图)进行更新:插入新节点、删除旧节点、更新属性、事件注册等。
    • 此阶段会执行所有 flags 标记为 PlacementUpdateDeletion 的 Fiber 节点对应的副作用函数(commitHook)。
  3. Layout(布局)

    • 在 DOM 发生变更后,调用所有 useLayoutEffect Hook 与 componentDidUpdate 生命周期函数,可在此时安全地读取最新布局并触发后续操作。
    • 结束后进入下一轮空闲等待。

下面用伪代码演示 Commit 阶段的高层逻辑:

function commitRoot(root) {
  const firstEffectFiber = root.current.firstEffect;
  // Before Mutation 阶段
  nextEffect = firstEffectFiber;
  while (nextEffect !== null) {
    if (nextEffect.flags & Snapshot) {
      commitBeforeMutationLifeCycles(nextEffect);
    }
    nextEffect = nextEffect.nextEffect;
  }

  // Mutation 阶段
  nextEffect = firstEffectFiber;
  while (nextEffect !== null) {
    const flags = nextEffect.flags;
    if (flags & Placement) {
      commitPlacement(nextEffect);
    }
    if (flags & Update) {
      commitUpdate(nextEffect);
    }
    if (flags & Deletion) {
      commitDeletion(nextEffect);
    }
    nextEffect = nextEffect.nextEffect;
  }

  // 将 root.current 更新为 workInProgress Fiber
  root.current = root.finishedWork;

  // Layout 阶段
  nextEffect = firstEffectFiber;
  while (nextEffect !== null) {
    if (nextEffect.flags & Layout) {
      commitLayoutEffects(nextEffect);
    }
    nextEffect = nextEffect.nextEffect;
  }
}
  1. commitBeforeMutationLifeCycles:调用 getSnapshotBeforeUpdateuseLayoutEffect 的布局读取逻辑。
  2. commitPlacement:将当前 Fiber 对应的 DOM 节点插入到父节点中(parentNode.insertBefore(dom, sibling))。
  3. commitUpdate:更新属性或事件绑定。
  4. commitDeletion:删除节点前先卸载子树生命周期,再从父节点中移除对应 DOM。
  5. commitLayoutEffects:执行 useLayoutEffect 回调与 componentDidUpdate 生命周期。

三阶段分离保证了:在 Mutation 阶段不做任何 DOM 读取,只关心写入;在 Layout 阶段集中处理所有影响布局的副作用,尽量减少重排(Reflow)次数。


调度与优先级:如何保证流畅体验

协调和渲染的异步分片——work loop

Fiber 核心设计之一就是能在执行协调和提交时 “中途让出”,让浏览器去处理高优先级任务(如用户点击、动画帧)。这一机制由 work loop 负责驱动:

function performUnitOfWork(fiber) {
  // 1. beginWork 阶段:对 fiber 及其子节点进行协调(diff)
  const next = beginWork(fiber, renderLanes);
  if (next !== null) {
    return next;
  }
  // 2. 如果没有子节点可协商,则向上归(completeWork)处理完当前节点
  let completed = completeUnitOfWork(fiber);
  return completed;
}

function workLoopSync() {
  while (nextUnitOfWork !== null) {
    nextUnitOfWork = performUnitOfWork(nextUnitOfWork);
  }
}

function workLoopConcurrent(deadline) {
  // deadline 用于判断当前帧时间是否耗尽
  while (nextUnitOfWork !== null && !deadline.timeRemaining() < threshold) {
    nextUnitOfWork = performUnitOfWork(nextUnitOfTask);
  }
  // 如果任务尚未完成,安排下一次空闲回调
  if (nextUnitOfWork !== null) {
    scheduleCallback(workLoopConcurrent);
  } else {
    // 已完成:执行 commit 阶段
    commitRoot(root);
  }
}
  1. performUnitOfWork:执行单个 Fiber 节点的协调或归(begin/complete)逻辑,返回下一个待处理的单元。
  2. 同步模式(workLoopSync:直接循环执行所有 Fiber 单元,一鼓作气完成更新。用于优先级最高的更新(同步更新)。
  3. 并发模式(workLoopConcurrent:每次循环会检查 deadline.timeRemaining(),控制在剩余帧时间(通常 \~5ms)内尽量做更多工作,时间耗尽则“让出”给主线程,待下一空闲时间再续做剩余单元。

优先级队列与 lane 概念

在 React 18 中,调度器将多个更新分配到不同的 lane(优先级车道) 中,例如:

  • 同步车道(Sync Lane):优先级最高,立即执行,如事件处理函数中的 setState
  • 离散车道(Discrete Lane):如点击、输入、submit 等离散事件。
  • 连续车道(Continuous Lane):如滚动、动画可以被中断的任务。
  • 空闲车道(Idle Lane):低优先级,如日志上报。

每个更新会携带一个 lane 标记,进入 Scheduler 时会根据当前已有的任务与其优先级决定是否立即切换工作模式(from Sync → Concurrent → Idle),以及分片时间分配。

type Lanes = number; // 位掩码,表示一组优先级车道

function requestUpdateLane() {
  // 正在 ReactEventHandler 中:DiscreteLane
  // 正在定时器回调中:ContinuousLane
  // ...
  return selectedLane;
}

function markRootUpdated(root, lane) {
  root.pendingLanes |= lane;
  scheduleWorkOnRoot(root, lane);
}

function scheduleWorkOnRoot(root, lane) {
  const existingCallback = root.callbackNode;
  const newPriority = getHighestPriorityLane(root.pendingLanes);
  if (existingCallback !== null) {
    const existingPriority = root.callbackPriority;
    if (existingPriority === newPriority) {
      return;
    }
    // 如果优先级更高,则取消旧回调
    if (existingPriority > newPriority) {
      cancelCallback(existingCallback);
    }
  }
  // 根据 newPriority 调度相应回调:同步或并发
  if (newPriority === Sync) {
    root.callbackNode = scheduleSyncCallback(performSyncWorkOnRoot.bind(null, root));
    root.callbackPriority = Sync;
  } else {
    const schedulerPriority = laneToSchedulerPriority(newPriority);
    root.callbackNode = scheduleCallback(schedulerPriority, performConcurrentWorkOnRoot.bind(null, root));
    root.callbackPriority = newPriority;
  }
}
  1. requestUpdateLane():根据当前上下文(事件类型、是否正在 render 阶段)分配合适的 lane
  2. markRootUpdated():将更新的 lane 标记到根 Fiber 的 root.pendingLanes 中,并调用 scheduleWorkOnRoot
  3. scheduleWorkOnRoot():比较新旧优先级,决定是立即执行同步更新还是使用并发调度。

这种多车道调度策略使得:

  • 用户点击输入这类对响应时间要求高的更新,能被优先调度并同步完成;
  • 后台数据轮询、动画渐变等对时延要求不高的更新,会被分片处理,避免阻塞主线程。

Concurrent Mode(并发模式)关键改进

React 16–17 下的 Fiber 已能部分分片渲染,但在 18+ 中,**并发模式(Concurrent Mode)**进一步开放更多接口,支持更细粒度的渲染中断和恢复。

时间切片(Time Slicing)原理

并发模式会在调度更新时始终使用 workLoopConcurrent,让出控制权更频繁,避免长时间占用主线程。借助浏览器提供的 requestIdleCallback 或自定义的打包版实现,React 能在每个帧的空闲时间片内只执行一小段协调,再让出控制权,举例如下:

帧 0 开始:                    ┌─────────────┐
 主线程空闲中 → 执行 2ms 协调   │    React    │ apply Fiber units
   → 用时耗完 → 主线程被还给浏览器 │   workLoop  │    (2ms)
             ↓                  └─────────────┘
 浏览器渲染帧 0 视觉更新           ▲
   → 16ms 帧时间                  │
             ↓                  ┌─────────────┐
 主线程空闲   → 执行 2ms 协调    │    React    │ apply Fiber units
   → 用时耗完 → 主线程被还给浏览器 │   workLoop  │    (2ms)
             ↓                  └─────────────┘
 浏览器渲染帧 1

每帧只执行若干毫秒的协调,再让浏览器负责 DOM 提交与重绘,确保卡顿最小化。若在中途收到了高优先级任务(如鼠标点击事件),React 会中断当前调度,优先执行高优先级更新。

中断与恢复机制

在并发模式下,React 通过 shouldYieldToHost() 判断当前帧剩余时间,若不足则将当前 Fiber 节点(nextUnitOfWork)存储到全局状态,调用 scheduleCallback 继续后续工作。这样可以随时中断,保证用户交互优先。核心逻辑:

function performConcurrentWorkOnRoot(root, didTimeout) {
  nextUnitOfWork = createWorkInProgress(root.current, null); // 创建 workInProgress Fiber
  workLoopConcurrent(); // 执行并发工作循环
  if (nextUnitOfWork !== null) {
    // 当前帧未完成,继续调度
    root.callbackNode = scheduleCallback(performConcurrentWorkOnRoot.bind(null, root));
  } else {
    // 全部 Fiber 处理完毕,进入 commit 阶段
    commitRoot(root);
  }
}

function shouldYieldToHost() {
  // 通过 Scheduler API 判断是否已达帧时间阈值
  const timeRemaining = getCurrentTime() - frameStartTime;
  return timeRemaining >= frameDeadline; // 若超过阈值,则返回 true
}

假设 frameDeadline = 5ms,每次 performUnitOfWork 消耗 1ms,React 会在执行 5 次单元后让出控制。若遇到高优先级更新(如点击),则会在下一帧立即响应。


源码示例:追踪一次 setState 到更新的完整流程

下面以一个简化的类组件为例,手动跟踪从调用 this.setState 到 DOM 更新的整个流程:

// 简化示例:Counter.js
import React, { Component } from 'react';
import { View, Text, Button } from 'react-native';

export default class Counter extends Component {
  constructor(props) {
    super(props);
    this.state = { count: 0 };
  }

  increment() {
    // ========== 1. 业务组件调用 setState ==========
    this.setState({ count: this.state.count + 1 });
  }

  componentDidUpdate(prevProps, prevState) {
    console.log('componentDidUpdate:', prevState.count, '->', this.state.count);
  }

  render() {
    return (
      <View>
        <Text>Count: {this.state.count}</Text>
        <Button title="增加" onPress={() => this.increment()} />
      </View>
    );
  }
}

8.1 组件调用 setState 的上报

  1. React 在实例化该组件时生成一个对应的 Fiber(设为 fiber),fiber.stateNode 就是该 Counter Class 实例。
  2. 当用户点击“增加”按钮,onPress 调用 this.increment(),执行 setState

    // ReactClassComponent.js 中的 setState 调用
    public setState(partialState) {
      // this._reactInternals 就是该组件对应的 Fiber
      const fiber = this._reactInternals;
      // 1. 创建一个 Update 对象
      const update = createUpdate(SyncLane); 
      update.payload = partialState;
      // 2. 将 Update 加入到 fiber.updateQueue
      enqueueUpdate(fiber, update);
      // 3. 调度根节点更新
      scheduleUpdateOnFiber(fiber, SyncLane, NoTimestamp);
    }

8.2 生成更新对象并入队

  • createUpdate(lane):生成一个包含 payload={ count: oldCount+1 } 的更新对象,优先级设为 SyncLane(同步)。
  • enqueueUpdate(fiber, update):将该更新插入到 fiber.updateQueue.shared.pending 的环形链表末尾。
  • scheduleUpdateOnFiber(fiber, SyncLane, NoTimestamp):开始调度,从当前组件的 Fiber 一直向上找到根 Fiber(fiber.tag === HostRoot),标记 root.pendingLanes |= SyncLane 并调用 scheduleWorkOnRoot(root, SyncLane)

8.3 调度更新并执行协调

假设当前没有其他更高优先级任务,React 会认为这是一个同步更新,直接进入 workLoopSync

function performSyncWorkOnRoot(root) {
  // 1. 创建新的 workInProgress Fiber(双缓存:current 与 workInProgress)
  workInProgress = createWorkInProgress(root.current, null);
  // 2. 开始协调
  workLoopSync();
  // 3. 协调完成,得到新的 Fiber 树 root.finishedWork
  const finishedWork = root.finishedWork;
  // 4. 进入提交阶段,将 root.current 指向 finishedWork
  commitRoot(root);
}

8.3.1 beginWork:进入 Counter 组件

  • workLoopSync 中,调用 performUnitOfWork(nextUnitOfWork),第一次 nextUnitOfWork 是根 Fiber。最终会遍历到 Counter 组件对应的 Fiber(FunctionComponent or ClassComponent)。
  • beginWork(fiber, SyncLane):对于 ClassComponent,会执行 updateClassComponent(fiber, SyncLane, renderExpirationTime),包括以下流程:

    1. 计算新的 state:从旧的 fiber.memoizedStatefiber.updateQueue 中消费所有同步更新,得到新的 memoizedStatecount+1)。
    2. 执行 render():调用 fiber.stateNode.render() 渲染新虚拟 DOM。
    3. 构建新子 Fiber:基于 render() 返回的新 ReactElement 树,与旧的子 Fiber 树调用 reconcileChildren 生成新的子 Fiber,并标记 placement/update/deletion

8.4 提交阶段 DOM 更新

经过整个子树的协商后,React 得到一条副作用链(Effect List),记录了“哪些节点需要插入、删除、更新”。此时执行 commitRoot(root)

  1. Before Mutation:调用 getSnapshotBeforeUpdate(若有)。
  2. Mutation

    • 对 Counter 组件对应的 DOM 节点(Text)进行更新,因为 memoizedPropspendingProps 不同,标记 Update,在 commitUpdate(fiber) 中执行 textNode.textContent = newText
    • 如果 Counter 有新增子节点或子节点删除,也会在此阶段同步到真实 DOM。
  3. Layout:调用 componentDidUpdate(Counter 中的日志输出)。
  4. 最终将 root.current = root.finishedWork,完成一次更新。

流程结束后,页面上会立刻看到 Count: 1,且在控制台打印 componentDidUpdate: 0 -> 1


图解:Fiber 树与更新链路示意

下面用 ASCII 图展示一个简化的场景:初始渲染与一次 setState 更新的 Fiber 树演变过程。

9.1 初始渲染时的 Fiber 树

假设 App 渲染结构如下:

<App>
  <Counter />
</App>

对应的 Fiber 树(简化版):

HostRootFiber
└─ Fiber(AppComponent)
   └─ Fiber(CounterComponent)
      └─ Fiber(ViewHost)        // RN 原生 View
         └─ Fiber(TextHost)      // 显示 “Count: 0”
         └─ Fiber(ButtonHost)
  • 每个 Fiber 除了 typeprops 外,memoizedState 初始为 { count: 0 }(Counter 组件的 state)。
  • 所有 flags 均为 0,因为是首次挂载,实际会在 Mount 阶段给对应宿主节点打上 Placement 标记。

9.2 调用 setState 后的更新流

  1. 在 Counter 组件实例里调用 setState({ count: 1 }),生成一个 Update,插入 CounterFiber 的 UpdateQueue。
  2. 调度到根 Fiber,进入同步工作循环。
  3. 在 CounterFiber 的 beginWork 阶段,React 会从 UpdateQueue 中消费更新:

    • memoizedState = { count: 0 }
    • 应用 update 的 payload { count: 1 } → 得到新 memoizedState = { count: 1 }
  4. CounterFiber 执行 render(),返回新的子树(新的 <View><Text>Count: 1</Text>...</View>)。React 将对比新旧子树,发现 <Text> 的文本内容变了,标记其 Fiber 的 flags = Update
  5. 归的过程中,Fiber 树的 flags 分别累积到父节点的 subtreeFlags
  6. 完成协调后,进入提交阶段:找到标记了 Update 的 TextFiber,执行 commitUpdatetextNode.textContent = "Count: 1"

更新后 Fiber 树的核心字段变化如下(只展示 Counter 相关):

Fiber(CounterComponent)
├─ memoizedState: { count: 1 }
├─ child: Fiber(ViewHost)
│   └─ child: Fiber(TextHost)
│       ├─ memoizedProps: { children: "Count: 1" }
│       ├─ flags: Update
│   └─ sibling: Fiber(ButtonHost)  // Button 不需要更新,flags: 0

最终真实 DOM 更新完成,用户界面从 “Count: 0” 更新到 “Count: 1”。


常见误区与优化建议

  1. 误区:所有 setState 都会同步执行

    • 其实 React 18+ 在事件回调中触发的 setState 是同步优先级(Sync Lane),会立即执行更新。但在异步回调(例如 setTimeout、XHR 回调)中触发的 setState 会被分配到不同优先级,可以并发执行。
  2. 误区:Updating setState 会立即更新 DOM

    • React 在同步更新时确实会尽快进行协调与提交,但在并发模式(startTransition)下,更新可能被延后,以免阻塞更高优先级的渲染。
  3. 优先使用 useStateuseReducer 而非手动修改 Context

    • 对于共享状态,如果仅用 Context 而不配合 useReducer,每次修改都会导致全部订阅组件重渲染,性能难以控制。
  4. 避免在 render 中做大计算

    • render 阶段是可中断的,但过于耗时的计算会增加各个 Fiber 的执行时间,导致中断点变少,影响并发体验。可将耗时逻辑放到 useMemouseEffect 或后端处理。
  5. 合理拆分组件

    • 过大的组件会导致单一 Fiber 包含大量子孙节点,更新时一次性需遍历的节点过多,不利于中断调度。可考虑拆分成更小的子组件。
  6. 避免在 useLayoutEffect 中做大量 DOM 操作

    • useLayoutEffect 会在 Mutation 阶段后立即执行,有可能导致布局抖动,影响渲染流畅。仅在必要时使用。

结语:如何进一步钻研 React 源码

本文详细剖析了 React 渲染更新机制的各个关键环节:

  • Fiber 数据结构与协调(Reconciliation)
  • Commit 阶段的三次子阶段划分
  • 调度器、多优先级 lanes 与并发时间切片
  • 整个更新流程的代码示例与图解追踪

要进一步深入,可以从以下几个方向继续探索:

  1. 深入 Scheduler 调度器

    • 阅读 scheduler 源码,理解 requestIdleCallbackshouldYieldToHost、四种优先级如何转换到 browser callback。
  2. 研究 Hooks 源码

    • useStateuseEffectuseReducer 在 Fiber 内部是如何注册与销毁的,关注 mountHookupdateHook 等实现细节。
  3. 并发特性

    • 在 React 18+ 中启用 createRoot 并体验并发模式,阅读 ReactFiberConcurrentUpdates.jsReactFiberWorkLoop.js 等文件,体会新增的 startTransitionuseDeferredValue 等 Hook 如何与调度器协作。
  4. 内存泄漏与回收

    • 了解 React 如何回收被删节点的 Fiber,如 completeDeletionclearContainer 的实现,以及与 JS 垃圾回收的关系。
  5. 源码调试技巧

    • [...]/packages/react-reconciler/src/ReactFiberWorkLoop.new.js 等文件设置断点,结合 DevTools 观察 Fiber 节点状态变化。

希望本文能帮助你搭建学习 React 源码的“第一座桥”,并为性能优化与调度改进提供有力支撑。继续深入研究,吸收更多底层原理,你将能更加自如地运用 React,创造出既易维护又高性能的前端应用。

最后修改于:2025年05月29日 11:13

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