React18源码: Fiber树中的优先级与帧栈模型

作者：笔触狂放9 | 2024-02-25 10:17:18

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优先级{#lanes}

在全局变量中有不少变量都以Lanes命名
- 如workInProgressRootRenderLanes, subtreeRenderLanes其作用见上文注释
- 它们都与优先级相关
React中有3套优先级体系，并了解了它们之间的关联关系
现在来看下fiber树构造过程中，车道模型Lane的具体应用
在整个react-reconciler包中，Lane的应用可以分为3个方面：

1 ） update优先级(update.lane){#update-lane}

update对象，它是一个环形链表.
对于单个update对象来讲，update.lane代表它的优先级，称之为update优先

观察其构造函数, 其优先级是由外界传入

export function createUpdate(eventTime: number, lane: Lane): Update<*> {
  const update: Update<*> = {
    eventTime,
    lane,
    tag: UpdateState,
    payload: null,
    callback: null,
    next: null,
  }
  return update;
}
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在React体系中，有2种情况会创建update对象：

1.应用初始化：在react-reconciler包中的updateContainer函数中

export function updateContainer(
  element: ReactNodelist,
  container: OpaqueRoot,
  parentComponent: ?React$Component<any, any>,
  callback: ?Function,
):Lane {
  const current = container.current;
  const eventTime = requestEventTime();
  const lane = requestUpdateLane(current); //根据当前时间，创建一个update优先级
  const update = createUpdate(eventTime, lane); //lane被用于创建update对象
  update.payload = { element };
  enqueueUpdate(current, update);
  scheduleUpdateOnFiber(current, lane, eventTime);
  return lane;
}
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发起组件更新: 假设在 class 组件中调用 setState

const classComponentUpdater = {
  isMounted,
  enqueueSetState(inst, payload, callback) {
    const fiber = getInstance(inst);
    const eventTime = requestEventTime(); // 根据当前时间，创建一个update优先级
    const lane = requestUpdateLane(fiber); // lane被用于创建update对象
    const update = createUpdate(eventTime, lane);
    update.payload = payload;
    enqueueUpdate(fiber, update);
    scheduleUpdateOnFiber(fiber, lane, eventTime);
  },
};
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可以看到，无论是应用初始化或者发起组件更新，创建update.lane的逻辑都是一样的

都是根据当前时间，创建一个update优先级

export function requestUpdateLane(fiber: Fiber): Lane {
  // Special cases
  const mode = fiber. mode;
  if ((mode & BlockingMode) === NoMode) {
    // legacy 模式
    return (SyncLane: Lane);
  } else if ((mode & ConcurrentMode) === NoMode) {
    // blocking 模式
    return getCurrentPrioritylevel() === ImmediateSchedulerPriority
      ? (Synclane: Lane)
      : (SyncBatchedLane: Lane);
  }
  //concurrent模式
  if (currentEventWipLanes === NoLanes) {
    currentEventWipLanes = workInProgressRootIncludedLanes;
  }
  const isTransition = requestCurrentTransition() !== NoTransition;

  if(isTransition) {
    // 特殊情况，处于suspense过程中
    if (currentEventPendingLanes !== NoLanes) {
      currentEventPendingLanes =
        mostRecentlyUpdatedRoot !== null
        ? mostRecentlyUpdatedRoot. pendingLanes
        : NoLanes;
    }
    return findTransitionLane(currentEventWipLanes, currentEventPendingLanes);
  }
  // 正常情况，获取调度优先级
  const schedulerPriority = getCurrentPriorityLevel();
  let lane;
  if (
    (executionContext & DiscreteEventContext) !== NoContext &&
    schedulerPriority === UserBlockingSchedulerPriority)
  {
    // executionContext 存在输入事件，且调度优先级是用户阻塞性质
    lane = findUpdateLane(InputDiscreteLanePriority, currentEventWipLanes);
  } else {
    // 调度优先级转换为车道模型
    const schedulerLanePriority = schedulerPriorityToLanePriority(
      schedulerPriority,
    );
    lane = findUpdateLane(schedulerLanePriority, currentEventWipLanes);
  }
  return lane;
}
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可以看到requestUpdateLane的作用是返回一个合适的update优先级.
- 1.legacy模：返回SyncLane
- 2.blocking模式：返回SyncLane
- 3.concurrent模式：
  - 正常情况下，根据当前的调度优先级来生成一个1ane.
  - 特殊情况下（处于suspense过程中），会优先选择TransitionLanes通道中的空闲通道
    - 如果所有TransitionLanes通道都被占用，就取最高优先级
最后通过scheduleUpdateOnFiber(current, lane, eventTime);函数
把 update.lane正式带入到了输入阶段

scheduleUpdateOnFiber是输入阶段的必经函数，此处以 update.lane 的视角分析：

export function scheduleUpdateOnFiber(
  fiber: Fiber,
  lane:Lane,
  eventTime: number,
) {
  if(lane === SyncLane) {
    // legacyblocking模式
    if (
      (executionContext & LegacyUnbatchedContext) !== NoContext &&
      (executionContext & (RenderContext CommitContext)) === NoContext
    ) {
      performSyncWorkOnRoot(root);
    } else {
      ensureRootIsScheduled(root,eventTime); // 注册回调任务
      if (executionContext === NoContext) {
        flushSyncCallbackQueue(); // 取消schedule调度，主动刷新回调队列，
      }
    }
  } else {
    // concurrent模式
    ensureRootIsScheduled(root, eventTime);
  }
}
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当lane==SyncLane也就是legacy或blocking模式中，注册完回调任务之后
(ensureRootIsScheduled(root, eventTime)),如果执行上下文为空
会取消schedule调度，主动刷新回调队列flushsyncCallbackQueue()
这里包含了一个热点问题(setState到底是同步还是异步)的标准答案：
- 如果逻辑进入 flushSyncCallbackQueue(executionContext == NoContext)
  - 则会主动取消调度，并刷新回调，立即进入fiber树构造过程
  - 当执行setState下一行代码时，fiber树已经重新渲染了，故setState体现为同步
- 正常情况下，不会取消schedule调度
  - 由于schedule调度是通过MessageChannel触发（宏任务），故体现为异步

2 ) 渲染优先级(renderLanes)

这是一个全局概念，每一次render之前，首先要确定本次render的优先级，具体对应到源码如下：

//...省略无关代码
function performSyncWorkOnRoot(root) {
  let lanes;
  let exitStatus;
  //获取本次`render'的优先级
  lanes = getNextLanes(root, lanes);
  exitStatus = renderRootSync(root, lanes);
}
//...省略无关代码
function performConcurrentWorkOnRoot(root) {
  //获取本次`render`的优先级
  let lanes = getNextLanes(
    root,
    root === workInProgressRoot ? workInProgressRootRenderLanes : NoLanes,
  );
  if (lanes === NoLanes){
    return null;
  }
  let exitStatus = renderRootConcurrent(root, lanes);
}
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可以看到，无论是 Legacy 还是 Concurrent 模式，在正式 render 之前，都会调用 getNextLanes 获取一个优先级

//...省略部分代码
export function getNextLanes(root: FiberRoot, wipLanes: Lanes): Lanes {
  // 1. check是否有等待中的lanes
  const pendingLanes = root.pendingLanes;
  if (pendinglanes === NoLanes) {
    return_highestLanePriority = NoLanePriority;
    return NoLanes;
  }
  let nextLanes = NoLanes;
  let nextLanePriority = NoLanePriority;
  const expiredLanes = root.expiredLanes;
  const suspendedLanes = root.suspendedLanes;
  const pingedLanes = root.pingedLanes;
  // 2.check是否有已过期的Lanes
  if (expiredlanes !== NoLanes) {
    nextLanes = expiredLanes;
    nextlanePriority = return_highestLanePriority = SynclanePriority;
  } else {
    const nonIdlePendingLanes = pendingLanes & NonIdleLanes;
    if (nonIdlePendingLanes !== NoLanes) {
      //非Idle任务...
    } else {
      //Idle任务...
    }
  }
  if (nextLanes == NoLanes) {
    return NoLanes;
  }
  return nextLanes;
}
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getNextLanes 会根据 fiberRoot 对象上的属性(expiredLanes, suspendedLanes, pingedLanes等)
确定出当前最紧急的1anes
此处返回的lanes会作为全局渲染的优先级，用于fiber树构造过程中
针对fiber对象或update对象，只要它们的优先级（如：fiber.lanes和update.lane）比渲染优先级低，都将会被忽略

3 ) fiber优先级(fiber.lanes)

介绍过fiber对象的数据结构.其中有2个属性与优先级相关：

1.fiber.lanes
- 代表本节点的优先级

2.fiber.childLanes

代表子节点的优先级从FiberNode的构造函数中可以看出
fiber.lanes 和 fiber.childLanes的初始值都为NoLanes
在fiber树构造过程中，使用全局的渲染优先级 ( renderLanes)和 fiber.lanes 判断 fiber 节点是否更新.
- 如果全局的渲染优先级rendertanes不包括fiber.lanes
- 证明该fiber节点没有更新，可以复用.
- 如果不能复用，进入创建阶段

function beginWork(
  current: Fiber| null,
  workInProgress: Fiber,
  renderLanes: Lanes,
): Fiber | null {
  const updatelanes = workInProgress.lanes;
  if(current !== null) {
    const oldProps = current.memoizedProps;
    const newProps = workInProgress.pendingProps;
    if(
      oldProps !== newProps ||
      hasLegacyContextChanged()
      // Force a re-render if the implementation changed due to hot reload:
      (_DEV__ ? workInProgress.type !== current. type : false)
    ) {
      didReceiveUpdate = true;
    } else if (!includesSomeLane(renderLanes, updateLanes)) {
      didReceiveUpdate = false;
      //本`fiber`节点的没有更新，可以复用，进入bailout逻辑
      return bailoutOnAlreadyFinishedwork(current, workInProgress, renderlanes);
    }
  }
  // 不能复用，创建新的fiber节点
  workInProgress.lanes = NoLanes;//重优为 NoLanes
  switch (workInProgress.tag) {
    case ClassComponent: {
      const Component = workInProgress.type;
      const unresolvedProps = workInProgress. pendingProps;
      const resolvedProps =
        workInProgress.elementType === Component
        ? unresolvedProps
        : resolveDefaultProps(Component, unresolvedProps);
      return updateClassComponent(
        current,
        workInProgress,
        Component,
        resolvedProps,
        // 正常情况下渲染优先级会被用于fier树的构透过程
        renderLanes,
      );
    }
  }
}
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栈帧管理

在React源码中，每一次执行fiber树构造
- 也就是调用performSyncWorkOnRoot或者performConcurrentWorkOnRoot函数的过程
- 都需要一些全局变量来保存状态
如果从单个变量来看，它们就是一个个的全局变量.
如果将这些全局变量组合起来，它们代表了当前fiber树构造的活动记录
通过这一组全局变量，可以还原fiber树构造过程
比如时间切片的实现过程fiber树构造过程被打断之后需要还原进度，全靠这一组全局变量
所以每次fiber树构造是一个独立的过程，需要独立的一组全局变量
在React内部把这一个独立的过程封装为一个栈帧stack
简单来说就是每次构造都需要独立的空间

所以在进行fiber树构造之前，如果不需要恢复上一次构造进度，都会刷新栈帧（源码在prepareFreshStack函数）

function renderRootConcurrent(root: FiberRoot, lanes: Lanes) {
  const prevExecutionContext = executionContext;
  executionContext |= RenderContext;
  const prevDispatcher = pushDispatcher();
  // 如果fiberRoot变动，或者update.lane变动，都会刷新栈帧，丢弃上一次渲染进度
  if (workInProgressRoot !== root || workInProgressRootRenderLanes !== lanes) {
    resetRenderTimer();
    // 刷新找帧
    prepareFreshStack(root, lanes);
    startWorkOnPendingInteractions(root, lanes);
  }
}

// 刷新栈帧；重置FiberRoot上的全局属性和`fiber树构造'循环过程中的全局变量
function prepareFreshStack(root: FiberRoot, lanes: Lanes) {
  // 重置FiberRoot对象上的属性
  root.finishedWork = null;
  root.finishedLanes = NoLanes;
  const timeoutHandle = root.timeoutHandle;
  if(timeoutHandle !== noTimeout) {
    root.timeoutHandle = noTimeout;
    cancelTimeout(timeoutHandle);
  }
  if (workInProgress !== null) {
    let interruptedWork = workInProgress.return;
    while (interruptedWork !== null){
      unwindInterruptedWork(interruptedWork);
      interruptedWork =interruptedWork.return;
    }
  }
  // 重置全局变量
  workInProgressRoot = root;
  workInProgress = createWorkInProgress(root.current, null); // 给HostRootFiber对象创建一个alternate
  workInProgressRootRenderLanes = subtreeRenderLanes = workInProgressRootIncludedLanes = lane
  workInProgressRootExitStatus = RootIncomplete;
  workInProgressRootFatalError = null;
  workInProgressRootSkippedlanes = NoLanes;
}
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注意其中的 createWorkInProgress(root.current, null)
其参数 root.current 即 HostRootFiber
作用是给 HostRootFiber 创建一个 alternate副本
workInProgress 指针指向这个副本, 即 workInProgress = HostRootFiber.alternate
在前文 double buffering 中分析过，HostRootFiber.alternate 是正在构造的fiber树的根节点

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