React17启发式更新算法是什么
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为什么会出现启发式更新算法
框架的运行性能是框架设计者在设计框架时需要重点关注的点。
Vue
使用模版语法,可以在编译时对确定的模版作出优化。
而React
纯JS
写法太过灵活,使他在编译时优化方面先天不足。
所以,React
的优化主要在运行时。
React15的痛点
在运行时优化方面,React
一直在努力。
比如,React15
实现了batchedUpdates
(批量更新)。
即同一事件回调函数上下文中的多次setState
只会触发一次更新。
但是,如果单次更新就很耗时,页面还是会卡顿(这在一个维护时间很长的大应用中是很常见的)。
这是因为React15
的更新流程是同步执行的,一旦开始更新直到页面渲染前都不能中断。
为了解决同步更新长时间占用线程导致页面卡顿的问题,也为了探索运行时优化的更多可能,React
开始重构并一直持续至今。
重构的目标是实现Concurrent Mode
(并发模式)。
(推荐教程:React教程)
Concurrent Mode
Concurrent Mode
的目的是实现一套可中断/恢复的更新机制。
其由两部分组成:
一套协程架构
基于协程架构的启发式更新算法
其中,协程架构就是React16
中实现的Fiber Reconciler
。
我们可以将Fiber Reconciler
理解为React
自己实现的Generator
。
Fiber Reconciler从理念到源码的详细介绍见这里
协程架构使更新可以在需要的时机被中断,这样浏览器就有时间完成样式布局与样式绘制,减少卡顿(掉帧)的出现。
当浏览器进入下一次事件循环,协程架构可以恢复中断或者抛弃之前的更新,重新开始新的更新流程。
启发式更新算法就是控制协程架构工作方式的算法。
React16的启发式更新算法
启发式更新算法的启发式指什么呢?
启发式指不通过显式的指派,而是通过优先级调度更新。
其中优先级来源于人机交互的研究成果。
比如:
人机交互的研究成果表明:
当用户在输入框输入内容时,希望输入的内容能实时响应在输入框
当异步请求数据后,即使等待一会儿再显示内容,用户也是可以接受的
基于此,在React16中
输入框输入内容触发的更新
优先级 > 请求数据返回后触发更新
优先级
算法实现 在React16、17
中,在组件内执行this.setState
后会在该组件对应的fiber
节点内产生一种链表数据结构update
。
其中,update.expirationTimes
为类似时间戳的字段,表示优先级。
expirationTimes
从字面意义理解为过期时间。
该值离当前时间越接近,该update
优先级越高。
当update.expirationTimes
超过当前时间,则代表该update
过期,优先级变为最高(即同步)。
一棵fiber
树的多个fiber
节点可能存在多个update
。
每次Fiber Reconciler
调度更新时,会在所有fiber
节点的所有update.expirationTimes
中选择一个expirationTimes
(一般选择最大的),作为本次更新的优先级。
并从根fiber
节点开始向下构建新的fiber
树。
构建过程中如果某个fiber
节点包含update
,且
update.expirationTimes >= expirationTimes
则该update
对应的state
变化会体现在本次更新中。
可以理解为:每次更新,都会选定一个优先级(expirationTimes),最终页面会渲染为该优先级对应update
的快照。
算法缺陷
如果只考虑中断/继续这样的 CPU 操作,以expirationTimes
大小作为衡量优先级依据的模型可以很好工作。
但是expirationTimes
模型不能满足 IO 操作(Suspense)。
在该模型下,高优先级 IO 任务(Suspense)会中断低优先级 CPU 任务。
还记得么,每次更新,都是以某一优先级作为整棵树的优先级更新标准,而不仅仅是某一组件,即使更新的源头(update)确实是某个组件产生的。
expirationTimes
模型只能区分是否>=expirationTimes
这种情况。
为了拓展Concurrent Mode
能力边界,需要一种更细粒度的启发式优先级更新算法。
(推荐教程:React入门实例教程)
React17启发式更新算法
最理想的模型是:可以指定任意几个优先级,更新会以这些优先级对应update
生成页面快照。
但是现有架构下,该方案实现上有瓶颈。
妥协之下,React17
的解决方案是:指定一个连续的优先级区间,每次更新都会以区间内包含的优先级生成对应页面快照。
这种优先级区间模型被称为lanes
(车道模型)。
具体做法是:使用一个31位的二进制代表31种可能性。
其中每个
bit
被称为一个lane
(车道),代表优先级某几个
lane
组成的二进制数被称为一个lanes
,代表一批优先级
可以从源码中看到,从蓝线一路划下去,每个bit都对应一个lane
或lanes
。
当update
产生,会根据React16
同样的启发式方式,获得如下优先级的一种:
export const SyncLanePriority: LanePriority = 17; export const SyncBatchedLanePriority: LanePriority = 16; export const InputDiscreteLanePriority: LanePriority = 14; export const InputContinuousLanePriority: LanePriority = 12; export const DefaultLanePriority: LanePriority = 10; export const TransitionShortLanePriority: LanePriority = 8; export const TransitionLongLanePriority: LanePriority = 6;
其中值越高,优先级越大。
比如:
点击事件回调中触发
this.setState
产生的update
会获得InputDiscreteLanePriority
。同步的
update
会获得SyncLanePriority
。
接下来,update
会以priority
为线索寻找没被占用的lane
。
如果当前fiber
树已经存在更新且更新的lanes
包含了该lane
,则update
需要寻找其他lane
。
比如,InputDiscreteLanePriority
对应的lanes
为InputDiscreteLanes
。
// 第4、5位为1 const InputDiscreteLanes: Lanes = 0b0000000000000000000000000011000;
该lanes
包含第4、5位 2 个 bit
位。
如果其中
// 第五位为1 0b0000000000000000000000000010000
第五位的lane
已经被占用,则该update
可以尝试占有后一个,即
// 第四位为1 0b0000000000000000000000000001000
如果InputDiscreteLanes
的两个lane
都被占用,则该update
的优先级会下降到InputContinuousLanePriority
并继续寻找空余的lane
。
这个过程就像:购物中心每一层(不同优先级)都有一个露天停车场(lanes),停车场有多个车位(lane)。
我们先开车到顶楼找车位(lane),如果没有车位就下一楼继续找。
直到找到空余车位。
由于lanes
可以包含多个lane
,可以很方便的区分 IO 操作(Suspense)与 CPU 操作。
当构建fiber
树进入构建Suspense
子树时,会将Suspense
的lane
插入本次更新选定的lanes
中。
当构建离开Suspense
子树时,会将Suspense lane
从本次更新的lanes
中移除。
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