React Fiber:从“递归地狱”到“时间切片”的重生之路

前情回顾:

在上一篇中,我们聊到 React 的理念------"快速响应"。

可 React15 的老架构在深层组件更新时,却经常卡到让人想拔网线。

原因就是它那套不能中断的递归调和机制

一旦开始递归,就像打开了 Photoshop 的无限滤镜叠加,停不下来。

于是,React 团队痛定思痛,决定造一套能"中断更新"的新架构。

这,就是 Fiber 登场的时刻。


🧠 一、Fiber 是什么?为什么它能解决卡顿?

Fiber 的中文叫 纤程(Fiber) ,听上去像健身食品,其实是计算机里的一种概念。

它和进程(Process)、线程(Thread)、协程(Coroutine)一样,都是程序执行的过程单位

在很多文章中,会把"纤程"看作"协程"的一种实现。

而在 JavaScript 世界里,协程的实现方式就是------Generator 函数

也就是说,Fiber = React 内部的协程机制。

它让 React 更新变得可以:

  • 暂停(yield)
  • 恢复(resume)
  • 并根据优先级切片执行(priority scheduling)

如果用一句话总结 Fiber 的思想:

Fiber = React 内部实现的一套状态更新机制,支持任务的中断、恢复和复用中间状态。


🏗️ 二、Fiber 的诞生动机:递归的噩梦

让我们先回忆一下 React15 是怎么更新视图的。

它的调和器是递归实现的:

scss 复制代码
function updateComponent(component) {
  component.render();
  component.children.forEach(updateComponent);
}

听起来没毛病,对吧?

但问题在于:递归是同步执行的

假如组件树很深,或者子组件太多,主线程就会被 React 独占。

于是出现了这种尴尬场景👇

我输入一个字母 → 页面两秒没反应 → 再输入的时候,浏览器直接假死。

这时,React 团队意识到:

"不能再让递归绑架线程了,我们得改造整套调和机制!"

于是他们重写了整个核心,用循环 + 可中断单元任务 取代了递归。

那套循环任务系统,就是 Fiber 架构。


🧩 三、Fiber 架构三重含义

Fiber 既是架构、也是节点,更是一种"任务思维"的体现。

我们可以从三层理解它:

层级 含义 比喻
架构 React16 的调和机制,支持可中断更新 从"递归调用栈"转成"任务队列"
静态结构 描述组件类型、DOM 节点等信息 元数据
动态工作单元 存放本次更新要做的任务 工作线程

🧬 四、Fiber 节点结构源码揭秘

Fiber 的定义在源码里其实很清晰(节选自 ReactFiber.new.js):

kotlin 复制代码
function FiberNode(tag, pendingProps, key, mode) {
  // 静态结构
  this.tag = tag;            // 类型:FunctionComponent / HostComponent 等
  this.key = key;
  this.elementType = null;
  this.type = null;
  this.stateNode = null;     // 对应的真实DOM节点

  // 树关系
  this.return = null;        // 父节点
  this.child = null;         // 第一个子节点
  this.sibling = null;       // 右边兄弟节点

  // 动态工作单元
  this.pendingProps = pendingProps;
  this.memoizedProps = null;
  this.updateQueue = null;
  this.memoizedState = null;

  // 调度
  this.lanes = NoLanes;
  this.childLanes = NoLanes;

  // 双缓冲机制
  this.alternate = null;
}

每个 Fiber 节点就是 React 更新的最小单元。

它知道:

  • 自己是谁(tag、type)
  • 自己的家人是谁(return、child、sibling)
  • 自己当前在做什么(pendingProps、lanes)
  • 自己上一次的状态在哪(alternate)

是不是像一个会"记仇"的任务机器人?

每次更新,它都会记下自己上次干了啥,下次再干能不能快点。


🌲 五、Fiber 树的长相

来看这段简单的组件代码:

javascript 复制代码
function App() {
  return (
    <div>
      i am
      <span>KaSong</span>
    </div>
  );
}

编译后,React 会为每个节点生成一个对应的 Fiber 节点。

它们的关系如下:

scss 复制代码
App (FunctionComponent)
 └── div (HostComponent)
       ├── "i am" (HostText)
       └── span (HostComponent)

可以想象成下面这张"Fiber 家谱图"👇


🖼️ Fiber 树结构图

每个 Fiber 节点的关系通过这三个指针维护:

属性 含义
child 第一个子节点
sibling 兄弟节点
return 父节点(执行完要返回)

🤔 为什么父指针叫 return

别急,这不是 React 开发者命名癖好。

而是因为 Fiber 是工作单元(Work Unit)

执行完当前节点后,程序会"return"回父节点继续处理。

这就像函数调用栈,只不过现在是我们手动维护的"链表版调用栈"。


⚙️ 六、Fiber 的双缓冲机制

每个 Fiber 节点都有个 alternate 指针,用于指向上一次的版本。

这样 React 就维护了两棵树:

  • 一棵是正在屏幕上展示的 current 树
  • 另一棵是正在计算中的 workInProgress 树

当更新完成后,React 只需轻轻一换指针:

ini 复制代码
current = workInProgress;

整个应用就完成了一次"无感更新"。

这种机制被称为 双缓冲(Double Buffering) ,类似显卡渲染帧切换,流畅无比。


🔧 七、手写一个迷你版 Fiber 执行器

我们用极简代码感受一下 Fiber 的执行逻辑:

ini 复制代码
class FiberNode {
  constructor(tag, parent = null) {
    this.tag = tag;
    this.return = parent;
    this.child = null;
    this.sibling = null;
  }
}

// 构建 Fiber 树
const App = new FiberNode("App");
const Div = new FiberNode("div", App);
const Span = new FiberNode("span", Div);
App.child = Div;
Div.child = Span;

// 模拟 Fiber 循环
function performUnitOfWork(fiber) {
  console.log("Work on:", fiber.tag);
  if (fiber.child) return fiber.child;
  let next = fiber;
  while (next) {
    if (next.sibling) return next.sibling;
    next = next.return;
  }
  return null;
}

let nextUnitOfWork = App;
while (nextUnitOfWork) {
  nextUnitOfWork = performUnitOfWork(nextUnitOfWork);
}

输出:

csharp 复制代码
Work on: App
Work on: div
Work on: span

这就是 Fiber 的执行本质:

它把原本"整棵树的递归更新",拆成了"一个节点一个节点的任务循环",

每次可以中断,浏览器空闲时再继续。

这也正是 React 能实现 时间切片(Time Slicing) 的底层基础。


🧭 八、小结与展望

项目 React15 React16(Fiber)
调和方式 递归栈 链表循环
可中断性 ❌ 不可中断 ✅ 可中断恢复
更新粒度 整棵树 单个节点(Fiber)
状态保存 调用栈 Fiber 节点内存
渲染机制 一次性 分阶段(优先级调度)

Fiber 的出现,让 React 从"函数式渲染库"进化为"可调度的 UI 引擎"。

九、参考资料

  • 卡颂:《React 技术揭秘》
  • Acdlite - React Fiber Architecture (2016)
  • Lin Clark - A Cartoon Intro to Fiber (React Conf 2017)
  • React 源码(v18.2)
  • React RFC: Time Slicing and Scheduling

🪄 下一章预告:

我们将深入 Fiber 的执行流程,看看它是如何从 "beginWork → completeWork" 一步步构建出界面的。

就像流水线造车一样,每个 Fiber 都要经过一段工序,最终被打磨成真实 DOM。

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