React Fiber 和时间切片

看了很多 Fiber 文章还是懵?来,我用开披萨店的方式,让你 5 分钟彻底理解!


前言

每次看 React Fiber 相关文章,总是看到这些词:

  • "可中断渲染"
  • "时间切片"
  • "MessageChannel 宏任务调度"
  • "Fiber 链表结构"

看完似懂非懂,过两天就忘。

今天换个方式------用开披萨店的故事,把这些概念讲透!


🏪 场景设定

你是一家披萨店的老板,今天收到一个超级大订单:

markdown 复制代码
                    🎉 派对套餐
                   /     |     \
              🍕主食   🥤饮料   🍰甜点
              /    \      |       |
         芝士披萨 培根披萨 可乐  提拉米苏

这个订单是个树形结构------派对套餐包含主食、饮料、甜点,主食又包含两种披萨...

现在问题来了:你要怎么做这个订单?


❌ 传统方式:一口气做完(React 15)

markdown 复制代码
你的做法:递归处理,一条路走到黑

开始做派对套餐!
    └─ 做主食
        └─ 做芝士披萨(10分钟)
        └─ 做培根披萨(10分钟)
    └─ 做饮料
        └─ 倒可乐(1分钟)
    └─ 做甜点
        └─ 做提拉米苏(15分钟)

总耗时:36 分钟,中间一刻不停

问题来了

arduino 复制代码
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│                                                 │
│  🚪 做到一半,有顾客敲门:                       │
│                                                 │
│     顾客:喂!我要结账!                         │
│                                                 │
│     你:(正在做芝士披萨,停不下来)              │
│         "等我做完整个订单再说..."                │
│                                                 │
│     顾客:??? 我只是想结个账而已              │
│                                                 │
│     ...                                         │
│                                                 │
│     顾客走了 😭                                  │
│                                                 │
└─────────────────────────────────────────────────┘

这就是 React 15 的问题:一旦开始渲染,必须全部做完,无法中途响应用户操作。

用户点击按钮?等着。 用户输入文字?等着。 页面卡住 36 分钟(夸张说法),用户体验极差。


✅ Fiber 方式:把大订单拆成小步骤(React 16+)

第一步:把树变成链表

Fiber 的核心思想:把树形结构变成链表,这样每一步之间都可以暂停!

kotlin 复制代码
原来的树:
                    派对套餐
                   /   |   \
               主食  饮料  甜点
               / \    |     |
          芝士  培根  可乐  提拉米苏


Fiber 链表(每个节点都有三个指针):

  ┌─────────┐
  │派对套餐  │
  │         │
  │ child ──────→ 指向第一个孩子
  └─────────┘
       │
       ↓ child
  ┌─────────┐         ┌─────────┐         ┌─────────┐
  │  主食   │ sibling │  饮料   │ sibling │  甜点   │
  │         │────────→│         │────────→│         │
  │ return ←──────────│ return  │←────────│ return  │
  └─────────┘         └─────────┘         └─────────┘
       │                   │                   │
       ↓ child             ↓ child             ↓ child
  ┌─────────┐         ┌─────────┐         ┌─────────┐
  │芝士披萨 │         │  可乐   │         │提拉米苏 │
  └─────────┘         └─────────┘         └─────────┘
       │ sibling
       ↓
  ┌─────────┐
  │培根披萨 │
  └─────────┘

三个指针的含义

指针 含义 披萨店类比
child 第一个子任务 主食的第一个子任务是芝士披萨
sibling 下一个兄弟任务 芝士披萨做完,下一个是培根披萨
return 父任务(用于回溯) 培根披萨做完,回到主食,继续找兄弟

遍历顺序

markdown 复制代码
派对套餐 → 主食 → 芝士披萨 → 培根披萨 → 饮料 → 可乐 → 甜点 → 提拉米苏
    ↓        ↓         ↓          ↓         ↓       ↓       ↓         ↓
   1步      1步       1步        1步       1步     1步     1步       1步

🔥 关键:每做完一步,都可以停下来!


⏰ MessageChannel:给自己设个闹钟

光能停还不够,你得知道什么时候该停

这就是 MessageChannel 的作用------设个闹钟,每隔 5 分钟提醒自己

复制代码
┌────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                                                            │
│  ⏰ 闹钟规则:每工作 5 分钟,停下来看看有没有顾客敲门       │
│                                                            │
└────────────────────────────────────────────────────────────┘

MessageChannel 到底是什么?

你可能会问:这个"闹钟"具体是怎么实现的?

javascript 复制代码
const channel = new MessageChannel()

// MessageChannel 有两个端口,像对讲机的两端:
//
//   port1  <─────────────>  port2
//   (接收)                  (发送)

// 1️⃣ port1 设置"闹钟响了要干嘛"
channel.port1.onmessage = () => {
  console.log('⏰ 闹钟响了!继续做披萨')
}

// 2️⃣ port2 "设一个闹钟"
channel.port2.postMessage(null)

简单说:postMessage = 设闹钟,onmessage = 闹钟响了干嘛。

🔥 关键:为什么用它浏览器就能插进来?

这是整篇文章最重要的概念

scss 复制代码
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
❌ 不用 MessageChannel(一口气做完)
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

JS:做做做做做做做做做做做做做做做做做做做做完了!
浏览器:...(一直被占着,插不进来)
用户点击:(没反应)
页面:(卡住)


━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
✅ 用 MessageChannel(主动让出)
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

JS:做做做做做 → postMessage() → 我先停一下
                      ↓
浏览器:             轮到我了!
        │
        ├─ 用户点了按钮?处理!
        ├─ 要渲染页面?渲染!
        ├─ 有动画要更新?更新!
        │
        └─ 好了,还给你
                      ↓
JS:               ← onmessage 触发,继续做做做做做

这就是为什么叫"时间切片"------主动把时间切开,让浏览器能插进来!

postMessage() 不是立即执行回调,而是把任务放到下一个宏任务。在当前任务和下一个任务之间,浏览器就有机会处理用户操作、渲染页面等。


🎬 完整流程演示

erlang 复制代码
你:开始做派对套餐!

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
【第 1 轮工作】5 分钟
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

├─ 准备派对套餐    (1分钟)✓
├─ 准备主食        (1分钟)✓
├─ 做芝士披萨      (3分钟)✓
│
⏰ 闹钟响!已经 5 分钟了,停下来看看...
│
├─ 📍 当前位置:芝士披萨做完了,下一个是培根披萨
│
├─ 🚪 咦,有顾客敲门!"我要结账!"
├─ 你:好的,马上来!
├─ (处理顾客,1 分钟)
├─ 顾客满意离开 ✓
│
└─ 好,继续做披萨!从【培根披萨】开始

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
【第 2 轮工作】5 分钟
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

├─ 做培根披萨      (4分钟)✓
├─ 准备饮料        (1分钟)✓
│
⏰ 闹钟响!停下来看看...
│
├─ 📍 当前位置:饮料准备好了,下一个是可乐
│
├─ 看了看门口,没人
│
└─ 继续!

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
【第 3 轮工作】
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

├─ 倒可乐          (1分钟)✓
├─ 准备甜点        (1分钟)✓
├─ 做提拉米苏      (3分钟)✓
│
└─ 🎉 全部完成!上菜!

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

结果:订单完成了,顾客也没跑!双赢!

🔑 三个概念总结

php 复制代码
┌─────────────────┬──────────────────────────────────────────┐
│      概念        │            披萨店类比                     │
├─────────────────┼──────────────────────────────────────────┤
│                 │                                          │
│     Fiber       │  📋 把大订单拆成小步骤(链表)            │
│    (链表)       │                                          │
│                 │  "做芝士披萨""做培根披萨"一步一步来      │
│                 │  每一步之间都可以暂停                     │
│                 │                                          │
├─────────────────┼──────────────────────────────────────────┤
│                 │                                          │
│ MessageChannel  │  ⏰ 闹钟,每 5 分钟响一次                 │
│    (调度器)     │                                          │
│                 │  提醒你:该停下来看看有没有顾客了         │
│                 │                                          │
├─────────────────┼──────────────────────────────────────────┤
│                 │                                          │
│ workInProgress  │  📍 书签,记住做到哪了                    │
│   (当前位置)    │                                          │
│                 │  "芝士披萨做完了,下一个是培根披萨"       │
│                 │                                          │
└─────────────────┴──────────────────────────────────────────┘

💻 代码实现(对应披萨店)

理解了类比,再看代码就清晰了:

javascript 复制代码
// ==============================
// 1️⃣ Fiber 节点(每个任务)
// ==============================

const 派对套餐 = {
  name: '派对套餐',
  child: 主食,          // 第一个孩子
  sibling: null,        // 没有兄弟
  return: null,         // 没有父节点(根节点)
}

const 主食 = {
  name: '主食',
  child: 芝士披萨,      // 第一个孩子
  sibling: 饮料,        // 兄弟节点
  return: 派对套餐,     // 父节点
}

const 芝士披萨 = {
  name: '芝士披萨',
  child: null,          // 没有孩子(叶子节点)
  sibling: 培根披萨,    // 兄弟节点
  return: 主食,         // 父节点
}

// ... 以此类推


// ==============================
// 2️⃣ 书签:当前做到哪了
// ==============================

let 当前任务 = null


// ==============================
// 3️⃣ 闹钟:MessageChannel
// ==============================

const 闹钟 = new MessageChannel()
const 时间片 = 5  // 每次工作 5ms

闹钟.port1.onmessage = function 工作一会儿() {
  const 开始时间 = performance.now()
  
  // 循环处理任务
  while (当前任务 !== null) {
    
    // 做当前这个任务
    console.log(`正在做:${当前任务.name}`)
    做任务(当前任务)
    
    // 找下一个任务
    当前任务 = 找下一个任务(当前任务)
    
    // ⏰ 检查闹钟:时间到了吗?
    if (performance.now() - 开始时间 > 时间片) {
      console.log('⏰ 时间到!停下来看看...')
      
      if (当前任务 !== null) {
        // 还没做完,设置下一个闹钟
        闹钟.port2.postMessage(null)
      }
      return  // 暂停,让浏览器处理其他事情
    }
  }
  
  console.log('🎉 全部完成!')
}


// ==============================
// 4️⃣ 找下一个任务(链表遍历)
// ==============================

function 找下一个任务(fiber) {
  // 1. 有孩子?先做孩子
  if (fiber.child) {
    return fiber.child
  }
  
  // 2. 没孩子,找兄弟或回溯
  while (fiber) {
    // 有兄弟?做兄弟
    if (fiber.sibling) {
      return fiber.sibling
    }
    // 没兄弟?回到父节点继续找
    fiber = fiber.return
  }
  
  // 3. 全部遍历完了
  return null
}


// ==============================
// 5️⃣ 开始接单!
// ==============================

function 接单(订单) {
  当前任务 = 订单
  闹钟.port2.postMessage(null)  // 启动第一个闹钟
}

// 开始!
接单(派对套餐)

🆚 Vue 为什么不需要这么复杂?

你可能会问:Vue 怎么不用 Fiber?

答案:Vue 做披萨太快了,顾客等得起。

arduino 复制代码
Vue 的做法:

├─ 响应式系统精确追踪:只重做变化的部分
│   → 不是重做整个订单,只重做"被改的那个披萨"
│
├─ 编译时优化:提前知道哪些是静态的
│   → 菜单上的装饰不用每次都重画
│
└─ 结果:大多数更新 < 1ms

顾客:"我要结账"
Vue:"好的"(1ms 后)"做完了,来结账吧"
顾客:"?这么快?"

所以 Vue 不需要时间切片,因为它本来就够快。

📊 最终对比

特点 React(有 Fiber) Vue(无 Fiber)
做披萨方式 做一会儿停一下 一口气做完
顾客等待 随时可以响应 要等做完
复杂度 高(调度器 + 链表)
适合场景 大订单、复杂订单 大多数订单

🎯 一句话总结

Fiber 让任务"能停",MessageChannel 让任务"会停"。

就像开披萨店:

  • Fiber = 把大订单拆成小步骤
  • MessageChannel = 设个闹钟提醒自己
  • 两者结合 = 一边做披萨,一边招呼顾客

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