大家好，我是前端西瓜哥。

為了提高 React 的性能，React 團隊在開發 React 16 時做了底層的重構，引入了 React Fiber 的概念。

React Fiber 是什么？

Fiber，本意為 “纖維”，在計算機世界中則是 ”纖程“ 的意思。纖程可以看作是協程的一種，是一種任務調度方式。

JavaScript 是單線程的，有一個 event loop 的概念，它有一個有優先級的任務隊列，只能按順序執行一個任務，是不支持多個任務同時執行的。

這種設計的好處就是不用考慮多線程導致的順序問題，并為此做一些加鎖的額外邏輯，確保執行順序符合預期。但也因為無法使用并行能力，在 CPU 密集的場景會有性能問題， 比如一個任務耗時過長會導致其他的任務，導致用戶的交互響應發生延遲。

?React 的組件更新是 CPU 密集的操作，因為它要做對比新舊虛擬 DOM 樹的操作（diff，React 中 Reconcilation 負責），找出需要更新的內容（patch），通過打補丁的方式更新真實 DOM 樹（React 中 Renderer 負責）。當要對比的組件樹非常多時，就會發生大量的新舊節點對比，CPU 花費時間龐大，當耗時大大超過 16.6ms（一秒 60 幀的基準） 時，用戶會感覺到明顯的卡頓。

這一系列操作是通過遞歸的方式實現的，是 同步且不可中斷 的。因為一旦中斷，調用棧就會被銷毀，中間的狀態就丟失了。這種基于調用棧的實現，我們稱為 Stack Reconcilation。

React 16 的一個重點工作就是優化更新組件時大量的 CPU 計算，最后選擇了使用 “時間分片” 的方案，就是將原本要一次性做的工作，拆分成一個個異步任務，在瀏覽器空閑的時間時執行。這種新的架構稱為 Fiber Reconcilation。

在 React 中，Fiber 模擬之前的遞歸調用，具體通過鏈表的方式去模擬函數的調用棧，這樣就可以做到中斷調用，將一個大的更新任務，拆分成小的任務，并設置優先級，在瀏覽器空閑的時異步執行。

FiberNode

前面我們說到使用了鏈表的遍歷來模擬遞歸棧調用，其中鏈表的節點 React 用 FiberNode 表示。

FiberNode 其實就是虛擬 DOM，它記錄了：

1. 節點相關類型，比如 tag 表示組件類型、type 表示元素類型等。
2. 節點的指向。
3. 副作用相關的屬性。
4. lanes 是關于調度優先級的。

function FiberNode(
  tag: WorkTag,
  pendingProps: mixed,
  key: null | string,
  mode: TypeOfMode,
) {
  // Instance
  this.tag = tag; // 組件類型，比如 Function/Class/Host
  this.key = key; // key 唯一值，通常會在列表中使用
  this.elementType = null;
  this.type = null; // 元素類型，字符串或類或函數，比如 "div"/ComponentFn/Class
  this.stateNode = null; // 指向真實 DOM 對象
  // Fiber
  this.return = null; // 父 Fiber
  this.child = null; // 子 Fiber 的第一個
  this.sibling = null; // 下一個兄弟節點
  this.index = 0; // 在同級兄弟節點中的位置
  this.ref = null;
  this.pendingProps = pendingProps;
  this.memoizedProps = null;
  this.updateQueue = null;
  this.memoizedState = null;
  this.dependencies = null;
  this.mode = mode;
  // Effects
  this.flags = NoFlags;
  this.subtreeFlags = NoFlags;
  this.deletions = null;
  this.lanes = NoLanes;
  this.childLanes = NoLanes;
  this.alternate = null; 
  // ...
}

Fiber 通過 return 指向父 Fiber，child 指向子 Fiber 的首位、sibling 指向下一個兄弟節點。通過它們我們其實就能拿到一個完整的結構樹。

對于：

function App() {
  return (
    <div className="app">
      <span>hello</span>, Fiber
    </div>
  );
}

形成的 Fiber 樹為：

其中弧線為調用順序。紫色為 beginWork、粉色為 completeWork。beginWork 是 “遞” 的過程，而 comleteWork 則是 “歸” 的過程。

為什么不用 generator 或 async/await？

generator 和 async/await 也可以做到在函數中間暫停函數執行的邏輯，將執行讓出去，能做到將同步變成異步。

但 React 沒有選擇它們，這是因為：

1. 具有傳染性，比如一個函數用了 async，調用它的函數就要加上 async，有語法開銷，此外也會有性能上的額外開銷。
2. 無法在 generator 和 async/await 中恢復一些中間狀態。

具體見官方的 github issue 討論：

https://github.com/facebook/react/issues/7942#issuecomment-254987818。

Scheduler

做了時間分片，拆分了多個任務，React 就可以以此為基石，給任務設置優先級。

React 實現了一個 Scheduler（調度器）來實現任務調度執行，并單獨抽離為一個單獨的包，它會在瀏覽器有空閑的時候執行。其實瀏覽器也提供了一個 requestIdleCallback 的 API，支持這個能力，但兼容性實在不好，React 還是自己實現了一套。

這個 Scheduler 支持優先級，底層使用了 小頂堆，確保能高效拿到最快要過期的任務，然后執行它。

小頂堆，其實就是優先級隊列。小頂堆在結構上是一個完全二叉樹，但能保證每次從堆頂取出元素時，是最小的元素。

任務的 優先級 分為幾種：

1. NoPriority：無優先級。
2. ImmediatePriority：立即執行。
3. UserBlockingPriority：用戶阻塞優先級，不執行可能會導致用戶交互阻塞。
4. NormalPriority：普通優先級。
5. LowPriority：低優先級。
6. IdlePriority：空閑優先級。

React 自身也有優先級，叫做 Lane，兩者是不同的。

結尾

React 的架構過于宏大，今天先隨便說一點吧。

總的來說，React Fiber 是在 React 16 中引入的新的架構，將原本同步不可中斷的更新，變成異步可中斷更新，將原本一個耗時的大任務做了時間分片，拆分成一個個小任務，在瀏覽器空閑的時間執行。此外添加優先級的概念，將一些重要的任務先執行，比如一些用戶交互的響應函數。

一切為了更好的用戶體驗。