React16源码: React中的schedule调度整体流程

schedule调度的整体流程

• React Fiber Scheduler 是 react16 最核心的一部分，这块在 react-reconciler 这个包中
• 这个包的核心是 fiber reconciler，也即是 fiber 结构
• fiber 的结构帮助我们把react整个树的应用，更新的流程，能够拆成每一个 fiber 对象为单元的一个更新的流程
• 这种单元的形式把更新拆分出来之后，给每个不同的任务提供一个优先级，以及我们在更新的过程当中，可以中断
• 因为我们记录更新到了哪一个单元，中断了之后，可以过一会儿再回过头来，继续从这个单元开始，继续之前没有做完的更新
  • 在 react 16之前 setState 产生的更新，必须从头到尾更新完成，然后再执行之后的代码
  • 如果我们的整个应用树，它的节点非常多，整个更新会导致它占用的js的运行时间会非常的多
  • 让页面的其他的一些操作进入一个停滞的状态
  • 比如说，动画的刷新或者是我们在 input 里面输入内容的时候，可能产生卡顿的感觉
• 所以，react 16之后，它的整体的更新流程是完全不一样的
  • 因为加入了中断，挂起，这样的功能，导致它的整个更新流程的调度变得非常的复杂
  • 整个源码体系，它每一个细节，每一个变量的具体作用，都是值得琢磨的
  • 理解它出于什么目的这么去设计，这时候才能深入整个react的更新体系中，这样才能慢慢理解

全局变量一览

• 调度过程中的全局变量，基本上都在 react-reconciler/src/ReactFiberScheduler.js 这个js里面
  • https://github.com/facebook/react/blob/v16.6.3/packages/react-reconciler/src/ReactFiberScheduler.js
• 这个js的代码是非常多的，它总共有两千五百行代码，而且注释不算多
• 在这个文件里面，会存在着非常多的公共变量，就是说我们定义在这个文件的顶层的变量名
• 就是说我们定义在这个文件顶层作用域上面的很多的变量，在很多方法里面，它们是被共享的
• 这些公共变量对于去理解整个 schedule，它是非常重要的，因为它在很多方法里面都会有调用
  • 它什么时候调用，什么时候被修改成什么值，用来记录什么内容
  • 对于这些公共变量的理解，一方面来说比较的困难
  • 另外一方面来说，它非常的重要
  • 如果不能理解这些公共变量的作用，会导致看源码的时候，看到一些地方会变得毫无头绪

几个重点需要关注的变量

// Used to ensure computeUniqueAsyncExpiration is monotonically decreasing.
let lastUniqueAsyncExpiration: number = Sync - 1;

let isWorking: boolean = false;

// The next work in progress fiber that we're currently working on.
let nextUnitOfWork: Fiber | null = null;
let nextRoot: FiberRoot | null = null;
// The time at which we're currently rendering work.
let nextRenderExpirationTime: ExpirationTime = NoWork;
let nextLatestAbsoluteTimeoutMs: number = -1;
let nextRenderDidError: boolean = false;

// The next fiber with an effect that we're currently committing.
let nextEffect: Fiber | null = null;

let isCommitting: boolean = false;
let rootWithPendingPassiveEffects: FiberRoot | null = null;
let passiveEffectCallbackHandle: * = null;
let passiveEffectCallback: * = null;

let legacyErrorBoundariesThatAlreadyFailed: Set<mixed> | null = null;

// Used for performance tracking.
let interruptedBy: Fiber | null = null;

let stashedWorkInProgressProperties;
let replayUnitOfWork;
let mayReplayFailedUnitOfWork;
let isReplayingFailedUnitOfWork;
let originalReplayError;
let rethrowOriginalError;

• isWorking

  • commitRoot和renderRoot开始都会设置为true，然后在他们各自阶段结束的时候都重置为false
  • 用来标志是否当前有更新正在进行，不区分阶段

• isCommitting

  • commitRoot开头设置为true，结束之后设置为false
  • 用来标志是否处于commit阶段

• nextUnitOfWork

  • 用于记录render阶段Fiber树遍历过程中下一个需要执行的节点。
  • 在resetStack中分别被重置
  • 它只会指向workInProgress

• nextRoot & nextRenderExpirationTime

  • 用于记录下一个将要渲染的root节点和下一个要渲染的任务的

• nextEffect

  • 用于commit阶段记录firstEffect -> lastEffect链遍历过程中的每一个Fiber

下面是其他的一些全局变量

// Linked-list of roots
let firstScheduledRoot: FiberRoot | null = null;
let lastScheduledRoot: FiberRoot | null = null;

let callbackExpirationTime: ExpirationTime = NoWork;
let callbackID: *;
let isRendering: boolean = false;
let nextFlushedRoot: FiberRoot | null = null;
let nextFlushedExpirationTime: ExpirationTime = NoWork;
let lowestPriorityPendingInteractiveExpirationTime: ExpirationTime = NoWork;
let hasUnhandledError: boolean = false;
let unhandledError: mixed | null = null;

let isBatchingUpdates: boolean = false;
let isUnbatchingUpdates: boolean = false;

let completedBatches: Array<Batch> | null = null;

let originalStartTimeMs: number = now();
let currentRendererTime: ExpirationTime = msToExpirationTime(
  originalStartTimeMs,
);
let currentSchedulerTime: ExpirationTime = currentRendererTime;

// Use these to prevent an infinite loop of nested updates
const NESTED_UPDATE_LIMIT = 50;
let nestedUpdateCount: number = 0;
let lastCommittedRootDuringThisBatch: FiberRoot | null = null;

• firstScheduledRoot & lastScheduledRoot

  • 用于存放有任务的所有root的单链表结构
  • 在findHighestPriorityRoot用来检索优先级最高的root
  • 在addRootToSchedule中会修改

• callbackExpirationTime & callbackID

  • 记录请求ReactScheduler的时候用的过期时间，如果在一次调度期间有新的调度请求进来了
  • 而且优先级更高，那么需要取消上一次请求，如果更低则无需再次请求调度。
  • callbackID是ReactScheduler返回的用于取消调度的 ID

• isRendering

  • performWorkOnRoot开始设置为true，结束的时候设置为false
  • 表示进入渲染阶段，这是包含render和commit阶段的

• nextFlushedRoot & nextFlushedExpirationTime

  • 用来标志下一个需要渲染的root和对应的expirtaionTime

• deadline & deadlineDidExpire

  • deadline是ReactScheduler中返回的时间片调度信息对象
  • 用于记录是否时间片调度是否过期，在shouldYield根据deadline是否过期来设置

• isBatchingUpdates & isUnbatchingUpdates & isBatchingInteractiveUpdates

  • batchedUpdates、unBatchedUpdates，deferredUpdates、interactiveUpdates等这些方法用来存储更新产生的上下文的变量

• originalStartTimeMs

  • 固定值，js 加载完一开始计算的时间戳

• currentRendererTime & currentSchedulerTime

  • 计算从页面加载到现在为止的毫秒数，后者会在isRendering === true的时候
  • 用作固定值返回，不然每次requestCurrentTime都会重新计算新的时间。

• 以上，每一个全局变量给它拿出来，单独解释它是在什么地方被用到

• 以及它是用来记录哪些东西，是在什么情况下，才会发挥了哪些作用

调度流程

1 ）第一阶段

• 在调用 ReactDOM.render, setState, forceUpdate，都会产生一个update
• 产生update之后，进入 scheduleWork 进行调度
  • scheduleWork 第一步操作是 addRootToScheduler
  • 在一个rect应用当中，它不仅仅可能只存在一个 root 节点
  • 因为我们通过 ReactDOM.render 调用的时候，就会创建一个 root 节点
  • 如果调用多次 ReactDOM.render，就可以创建多个 root 节点
  • 这个时候, 整个应用中就会存在着多个react的节点
  • 在这些节点，可以单独在内部进行 setState，进行调度
  • 它们都会有独立的 updateQueen，有独立的一个 fiber tree 来进行应用的更新
  • 一个应用当中可能会存在多个root, 所以这个时候就要去维护一下
  • 因为，在同一时间可能有多个root会有更新存在, 所以有这么一个地方去维护它
  • 这就是 addRootToScheduler 的一个作用
• addRootToScheduler 加入之后, 要先判断一下是否正在 render 阶段 或者 前后的root不同
  • 如果是，则调用 requestWork，就要开始进行工作了，如果不是，我们就要 return
  • 因为之前的任务可能正在做，或者处于目前这个阶段，不需要主动的再去调用一个 requestWork 来更新了
• 关于 requestWork 它里面做了什么？
  • 它判断 expirationTime，它是否是 Sync
  • 计算 expirationTime 调用的是 computeExpirationForFiber
  • 这时候会根据 fiber 是否有 ConcurrentMode 的特性来计算 Sync 的 expirationTime 或者是异步的 expirationTime
  • 这个时候它最终会导致整体的一个更新模式的不同
  • 因为如果是 Sync 的模式代表着我们这个更新要立马进行执行，要立马更新到最终的 dom tree 上面
  • 所以我们调用的是 performSyncWork
  • 而如果它是一个 Async 模式的，那么说明它的优先级不是特别高，那么他会进入一个调度的流程，因为它可以不立即更新
  • 它本身的期望是在 expirationTime 结束之前，能够被更新完成就可以了, 所以它的优先级非常低，会进入到一整个调度的流程，即 scheduleCallbackWithExpirationTime

2 ）下一阶段

• 整个调度的流程 react 给它单独区分了一个包 packages/scheduler
  • 用蓝色的框给它圈起来，叫做 async schedule work
• 这一部分就涉及到整个异步的调度的过程
  • 它利用的是浏览器当中一个较新的API叫做 requestIdleCallback, 能够让浏览器优先进行他自己的任务
  • 比如说更新动画，在每一帧有多余的时间的时候，它调用react给他设置了一个callback
  • 然后就可以去执行react一个更新，然后react会自己去记一个时
  • 在这个时间内，我可以执行我自己的工作
  • 如果这个时间内我的工作没有执行完，我要把javascript的运行的主动权交还给浏览器
  • 让浏览器去执行它新的一些动画的更新之类的，来让浏览器保证高优先级的任务能够被立即执行
  • 所以，这就是这个蓝色这一片区域的一个作用
• 在这里面调用的一个方法叫做 scheduleDeferredCallback, 然后会有一个 callbackList
• 因为可能多次调用这个方法去把 callback 设置进去
• 然后在这里面，我们虽然想要使用 requestIdleCallback 这个API
• 但是, 大部分浏览器还不支持, 浏览器的兼容性也不是特别好
• 所以在react里面，它实现了自己的一个模拟 requestIdleCallback 的一个方式
  • 它通过 requestAnimationFrame 和 js 的任务队列的原理来进行了一个模拟
• 在调用 requestIdleCallback 之后，说明浏览器有空了，可以去执行react的更新了
  • 这就是我们加入到这里面的异步的更新任务，它的优先级比较低，浏览器有空的时候，再来执行
  • 因为 react 的任务它是有一个 expirationTime 的
  • 所以它这里要判断一下我的任务有没有超时
  • 如果已经超时了，要把所有加入callbackList队列的超时任务都执行掉
  • 因为任务已经超时了，所以必须要立刻完成
  • 执行到第一个非超时的任务之后，若还有时间，可以继续执行
  • 如果没有时间了，要把主动权交还给浏览器，让浏览器来做其他一些任务
• 最终要执行这个任务，执行的是什么？
  • 调用一个 performAsyncWork 这个方法
  • 它会执行react的schedule里面的回调函数
  • 在调用这个方法的时候，schedule 会传给这个方法一个叫做deadline的一个对象，这个对象是用来判断。
  • 在进入 performAsyncWork 的时候，就进入到react的一个更新流程
  • react的更新流程中，它去遍历整一棵树，会遍历每棵树的每个单元，然后对它进行一个更新的操作
  • 每个单元更新完了之后，回过头来通过这个deadline对象判断一下，现在是否还有 js 运行的一个时间片
  • 因为调度器每一次调用 performAsyncWork 的任务，它是有一个时间限制的
  • 比如说默认的情况下是22毫秒，在这个时间片内你可以去执行的操作
  • 这就是这个 deadline 对象它的一个作用
• 最终调用 performWork 这个方法
• performWork 它调用的是没有deadline的
• performAsyncWork 它调用的是有deadline的
• 最终在 if deadline 这里汇集在一起
• 根据是否有 deadline 进入下个阶段的循环

3 ）第三个阶段

• 根据是否有 deadline 进入循环
• 这个循环是什么呢？
  • 这个循环就是要遍历整棵树每一个 fiber 节点进行的更新操作
• 对于同步任务，它会遍历完整棵树，然后把整个应用更新就完了
  • 因为它是同步的，跟以前的react用法是一样的
• 对于异步的来讲，如果符合条件
  • 进入 performWorkOnRoot, 它做的其实是一个更新的过程
  • 然后 findHighestPriorityRoot 找到一个最高优先级的节点之后
  • 对这个节点进行一个更新 recomputeCurrentRendererTime
  • 对于有 deadline 的情况，调用 performWorkOnRoot 进行更新任务之后
  • 在 renderRoot 里面，它还会有一个循环去判断 deadline
  • 最终要等这个 performWorkOnRoot 返回之后，才会继续下面的操作
  • 对于有 deadline 的情况，会重新请求一个时间，然后去判断一下deadline是否已经过期
  • 如果已经过期的话，会回过头来到红色区域再进行一个判断
  • 如果发现 deadline 已经过期的话，又会去继续调用这个 scheduleCallbackWithExpirationTime
  • 再次进行异步的回调, 它这是一个递归的过程
  • 因为之前第一阶段加入了一个 addRootToScheduler
  • 它就有一个队列，在维护着所有的更新的情况
  • 对于每一次更新，只能更新一个优先级的任务，以及一个root上的任务
  • 上述红色这块区域，它就是一个循环的条件判断
  • 它每次更新一个节点上的一个优先级任务
  • 具体的操作在 performWorkOnRoot 里面
  • 更新完之后, 它会去调用相对应的方法
  • 在这个root上对应的优先级任务更新完之后
  • 它要找到下一个root上面的对应优先级的任务，然后再次进入这个循环
  • 所以这个就是deadline它的一个用处，它帮助我们去判断是否应该跳出循环了
  • 如果我们一直处于这个循环，要把所有任务都更新完，那么可能占用的js运行时间会非常的长
  • 导致可能的动画停滞或用户输入卡顿。
  • 在这个 deadline 超过了之后，这个循环直接跳出
  • 然后再继续跳回到这个 scheduleCallbackWithExpirationTime
  • 再次进入一个调度，然后把js的执行权交给浏览器，让它先执行动画或者用户输入的响应
  • 等有空了，再回过头来再去执行这个任务，然后又回到 红色区域判断这里
  • 之前没完成的任务，再继续这么一个循环
  • 最终达到的目的是要把 root 里面的所有的节点上面的所有更新都执行完为止
  • 这就是整的一个循环的一个过程

整体流程图

总结

• 通过 ReactDOM.render, setState, forceUpdate 这几个方法产生了更新
• 产生了更新之后，维护一个队列去保存这些更新以及对应的root节点
• 然后，根据它任务的优先级来进行判断，判断是同步的更新还是异步的更新
  • 对于异步的更新，如果有多个任务，它会一直处于先执行浏览器优先级最高的更新
  • 有空的时候回过头来更新 react 树
  • 如果 root 上对应的某一个优先级的任务更新完了
  • 那么先输出到dom上，然后执行下一个更新
  • 在这个循环的过程当中，根据这个调度器传入的 deadline 对象
  • 判断是否有超时，如果超时，再回过头去进行一个调度
  • 先把执行权给浏览器，让它保证动画的流畅运行
  • 等它有空，再回过头来继续执行的任务
• 这就是整个调度的核心原理
• 目的是
  • 保证我们低优先级的react更新，不会阻止浏览器的一些高要求的动画更新
  • 能够保证浏览器的一些动画能够达到30帧以上这么一个情况
• 以上就是react整个的调度过程