React 19 源码揭秘（二）：useState 的实现原理
本文深入 React 源码，带你彻底搞懂 useState 从调用到更新的完整流程。
前言
useState 可能是你用得最多的 Hook，但你知道它背后是怎么工作的吗？
javascript
const [count, setCount] = useState(0);
setCount(count + 1); // 这行代码背后发生了什么？本文将从源码角度，完整解析 useState 的实现原理。
一、Hook 的数据结构
首先，我们需要了解 Hook 在 React 内部是如何存储的。
Hook 节点
每个 Hook 调用都会创建一个 Hook 对象：
javascript
type Hook = {
memoizedState: any, // 存储的状态值
baseState: any, // 基础状态（用于更新计算）
baseQueue: Update | null, // 基础更新队列
queue: UpdateQueue | null, // 更新队列
next: Hook | null, // 指向下一个 Hook
};Hook 链表
多个 Hook 以链表形式存储在 Fiber 节点的 memoizedState 上：
php
Fiber.memoizedState
│
▼
┌───────┐ ┌───────┐ ┌───────┐
│ Hook1 │ ──► │ Hook2 │ ──► │ Hook3 │ ──► null
│useState│ │useEffect│ │useMemo│
└───────┘ └───────┘ └───────┘这就是为什么 Hook 不能在条件语句中调用------React 依赖调用顺序来匹配 Hook。
二、首次渲染：mountState
当组件首次渲染时，useState 会调用 mountState：
javascript
// 源码位置：react-reconciler/src/ReactFiberHooks.js
function mountState(initialState) {
// 1. 创建 Hook 节点，加入链表
const hook = mountWorkInProgressHook();
// 2. 处理初始值（支持函数式初始化）
if (typeof initialState === 'function') {
initialState = initialState();
}
// 3. 保存初始状态
hook.memoizedState = hook.baseState = initialState;
// 4. 创建更新队列
const queue = {
pending: null, // 待处理的更新
lanes: NoLanes,
dispatch: null, // setState 函数
lastRenderedReducer: basicStateReducer,
lastRenderedState: initialState,
};
hook.queue = queue;
// 5. 绑定 dispatch 函数（就是 setState）
const dispatch = dispatchSetState.bind(null, currentlyRenderingFiber, queue);
queue.dispatch = dispatch;
// 6. 返回 [state, setState]
return [hook.memoizedState, dispatch];
}mountWorkInProgressHook
这个函数负责创建 Hook 节点并维护链表：
javascript
function mountWorkInProgressHook() {
const hook = {
memoizedState: null,
baseState: null,
baseQueue: null,
queue: null,
next: null,
};
if (workInProgressHook === null) {
// 第一个 Hook，挂载到 Fiber
currentlyRenderingFiber.memoizedState = workInProgressHook = hook;
} else {
// 追加到链表末尾
workInProgressHook = workInProgressHook.next = hook;
}
return workInProgressHook;
}三、触发更新：dispatchSetState
当你调用 setCount(1) 时，实际执行的是 dispatchSetState：
javascript
function dispatchSetState(fiber, queue, action) {
// 1. 获取更新优先级
const lane = requestUpdateLane(fiber);
// 2. 创建更新对象
const update = {
lane,
action, // 新值或更新函数
hasEagerState: false,
eagerState: null,
next: null,
};
// 3. 性能优化：Eager State（提前计算）
if (fiber.lanes === NoLanes) {
const currentState = queue.lastRenderedState;
const eagerState = basicStateReducer(currentState, action);
update.hasEagerState = true;
update.eagerState = eagerState;
// 如果新旧状态相同，跳过更新！
if (Object.is(eagerState, currentState)) {
return; // Bailout!
}
}
// 4. 将更新加入队列
enqueueConcurrentHookUpdate(fiber, queue, update, lane);
// 5. 调度更新
scheduleUpdateOnFiber(root, fiber, lane);
}Eager State 优化
这是一个重要的性能优化：
javascript
const [count, setCount] = useState(0);
// 点击按钮
setCount(0); // 状态没变，React 会跳过这次更新！React 会在调度之前就计算新状态，如果和旧状态相同（通过 Object.is 比较），直接跳过整个更新流程。
四、更新渲染：updateState
当组件重新渲染时，useState 会调用 updateState：
javascript
function updateState(initialState) {
// useState 本质上是预设了 reducer 的 useReducer
return updateReducer(basicStateReducer, initialState);
}
// 基础 reducer：支持值或函数
function basicStateReducer(state, action) {
return typeof action === 'function' ? action(state) : action;
}updateReducer
这是处理更新的核心逻辑：
javascript
function updateReducer(reducer, initialArg) {
// 1. 获取当前 Hook
const hook = updateWorkInProgressHook();
const queue = hook.queue;
// 2. 获取待处理的更新
const pending = queue.pending;
// 3. 计算新状态
let newState = hook.baseState;
if (pending !== null) {
let update = pending.first;
do {
const action = update.action;
newState = reducer(newState, action);
update = update.next;
} while (update !== null);
}
// 4. 保存新状态
hook.memoizedState = newState;
// 5. 返回新状态和 dispatch
return [hook.memoizedState, queue.dispatch];
}updateWorkInProgressHook
更新时，需要从 current 树复制 Hook：
javascript
function updateWorkInProgressHook() {
// 从 current Fiber 获取对应的 Hook
let nextCurrentHook;
if (currentHook === null) {
const current = currentlyRenderingFiber.alternate;
nextCurrentHook = current.memoizedState;
} else {
nextCurrentHook = currentHook.next;
}
currentHook = nextCurrentHook;
// 复制 Hook 到 workInProgress
const newHook = {
memoizedState: currentHook.memoizedState,
baseState: currentHook.baseState,
baseQueue: currentHook.baseQueue,
queue: currentHook.queue,
next: null,
};
// 加入链表...
return newHook;
}五、完整流程图
scss
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 首次渲染 (Mount) │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│ useState(0) │
│ │ │
│ ▼ │
│ mountState(0) │
│ │ │
│ ├──► 创建 Hook 节点 │
│ ├──► 初始化 memoizedState = 0 │
│ ├──► 创建 UpdateQueue │
│ ├──► 绑定 dispatch = dispatchSetState │
│ │ │
│ ▼ │
│ 返回 [0, setCount] │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 触发更新 │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│ setCount(1) │
│ │ │
│ ▼ │
│ dispatchSetState(fiber, queue, 1) │
│ │ │
│ ├──► 获取优先级 lane │
│ ├──► 创建 Update 对象 │
│ ├──► Eager State: 计算新状态 │
│ ├──► 比较新旧状态，相同则 Bailout │
│ ├──► 入队更新 │
│ │ │
│ ▼ │
│ scheduleUpdateOnFiber() ──► 调度重新渲染 │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 重新渲染 (Update) │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│ useState(0) // 初始值被忽略 │
│ │ │
│ ▼ │
│ updateState(0) │
│ │ │
│ ▼ │
│ updateReducer(basicStateReducer, 0) │
│ │ │
│ ├──► 获取对应的 Hook │
│ ├──► 处理 UpdateQueue 中的更新 │
│ ├──► 计算新状态 = 1 │
│ │ │
│ ▼ │
│ 返回 [1, setCount] │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘六、Dispatcher 切换
React 如何区分 mount 和 update？答案是 Dispatcher 切换：
javascript
// renderWithHooks 中
ReactSharedInternals.H =
current === null || current.memoizedState === null
? HooksDispatcherOnMount // 首次渲染
: HooksDispatcherOnUpdate; // 更新渲染
// 两个 Dispatcher 的 useState 指向不同函数
const HooksDispatcherOnMount = {
useState: mountState,
useEffect: mountEffect,
// ...
};
const HooksDispatcherOnUpdate = {
useState: updateState,
useEffect: updateEffect,
// ...
};渲染完成后，切换到 ContextOnlyDispatcher，禁止在组件外调用 Hook：
javascript
// 渲染完成后
ReactSharedInternals.H = ContextOnlyDispatcher;
const ContextOnlyDispatcher = {
useState: throwInvalidHookError, // 抛出错误
// ...
};七、为什么 Hook 不能条件调用？
现在你应该明白了：
javascript
// ❌ 错误
if (condition) {
const [a, setA] = useState(0); // Hook 1
}
const [b, setB] = useState(0); // Hook 2 或 Hook 1？
// ✅ 正确
const [a, setA] = useState(0); // 始终是 Hook 1
const [b, setB] = useState(0); // 始终是 Hook 2React 通过遍历链表来匹配 Hook，如果顺序变了，状态就乱了。
八、调试技巧
想要亲自验证？在这些位置打断点：
javascript
// 首次渲染
mountState // react-reconciler/src/ReactFiberHooks.js
// 触发更新
dispatchSetState // react-reconciler/src/ReactFiberHooks.js
// 重新渲染
updateReducer // react-reconciler/src/ReactFiberHooks.js用 Counter 组件测试：
javascript
const Counter = () => {
const [count, setCount] = useState(0); // 断点这里
return <button onClick={() => setCount(count + 1)}>{count}</button>;
};小结
本文深入分析了 useState 的实现原理：
- 数据结构：Hook 以链表形式存储在 Fiber.memoizedState
- 首次渲染：mountState 创建 Hook 和 UpdateQueue
- 触发更新：dispatchSetState 创建 Update，调度渲染
- Eager State：提前计算，相同状态跳过更新
- 重新渲染：updateReducer 处理更新队列，计算新状态
- Dispatcher：通过切换实现 mount/update 的区分
下一篇我们将分析 useEffect 的实现原理，看看副作用是如何被调度和执行的。
📦 配套源码：github.com/220529/reac...
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