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Fiber架构的实现原理

Fiber 的起源

最早的Fiber官方解释来源于2016 年 React 团队成员 Acdlite 的一篇介绍  (opens new window)。

从上一章的学习我们知道：

在React15及以前，Reconciler采用递归的方式创建虚拟 DOM，递归过程是不能中断的。如果组件树的层级很深，递归会占用线程很多时间，造成卡顿。

为了解决这个问题，React16将递归的无法中断的更新重构为异步的可中断更新，由于曾经用于递归的虚拟 DOM 数据结构已经无法满足需要。于是，全新的Fiber架构应运而生。

Fiber 的含义

Fiber包含三层含义：

  1. 作为架构来说，之前React15的Reconciler采用递归的方式执行，数据保存在递归调用栈中，所以被称为stack Reconciler。React16的Reconciler基于Fiber节点实现，被称为Fiber Reconciler。
  2. 作为静态的数据结构来说，每个Fiber节点对应一个React element，保存了该组件的类型（函数组件/类组件/原生组件…）、对应的 DOM 节点等信息。
  3. 作为动态的工作单元来说，每个Fiber节点保存了本次更新中该组件改变的状态、要执行的工作（需要被删除/被插入页面中/被更新…）。

Fiber 的结构

你可以从这里看到Fiber 节点的属性定义  (opens new window)。虽然属性很多，但我们可以按三层含义将他们分类来看

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function FiberNode(
  tag: WorkTag,
  pendingProps: mixed,
  key: null | string,
  mode: TypeOfMode,
) {
  // 作为静态数据结构的属性
  this.tag = tag
  this.key = key
  this.elementType = null
  this.type = null
  this.stateNode = null

  // 用于连接其他Fiber节点形成Fiber树
  this.return = null
  this.child = null
  this.sibling = null
  this.index = 0

  this.ref = null

  // 作为动态的工作单元的属性
  this.pendingProps = pendingProps
  this.memoizedProps = null
  this.updateQueue = null
  this.memoizedState = null
  this.dependencies = null

  this.mode = mode

  this.effectTag = NoEffect
  this.nextEffect = null

  this.firstEffect = null
  this.lastEffect = null

  // 调度优先级相关
  this.lanes = NoLanes
  this.childLanes = NoLanes

  // 指向该fiber在另一次更新时对应的fiber
  this.alternate = null
}

作为架构来说

每个 Fiber 节点有个对应的React element，多个Fiber节点是如何连接形成树呢？靠如下三个属性：

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// 指向父级Fiber节点
this.return = null
// 指向子Fiber节点
this.child = null
// 指向右边第一个兄弟Fiber节点
this.sibling = null

举个例子，如下的组件结构：

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function App() {
  return (
    <div>
      i am
      <span>KaSong</span>
    </div>
  )
}

对应的Fiber树结构：

Fiber架构

这里需要提一下，为什么父级指针叫做return而不是parent或者father呢？因为作为一个工作单元，return指节点执行完completeWork（本章后面会介绍）后会返回的下一个节点。子Fiber节点及其兄弟节点完成工作后会返回其父级节点，所以用return指代父级节点。

作为静态的数据结构

作为一种静态的数据结构，保存了组件相关的信息：

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// Fiber对应组件的类型 Function/Class/Host...
this.tag = tag
// key属性
this.key = key
// 大部分情况同type，某些情况不同，比如FunctionComponent使用React.memo包裹
this.elementType = null
// 对于 FunctionComponent，指函数本身，对于ClassComponent，指class，对于HostComponent，指DOM节点tagName
this.type = null
// Fiber对应的真实DOM节点
this.stateNode = null

作为动态的工作单元

作为动态的工作单元，Fiber中如下参数保存了本次更新相关的信息，我们会在后续的更新流程中使用到具体属性时再详细介绍

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// 保存本次更新造成的状态改变相关信息
this.pendingProps = pendingProps
this.memoizedProps = null
this.updateQueue = null
this.memoizedState = null
this.dependencies = null

this.mode = mode

// 保存本次更新会造成的DOM操作
this.effectTag = NoEffect
this.nextEffect = null

this.firstEffect = null
this.lastEffect = null

如下两个字段保存调度优先级相关的信息，会在讲解Scheduler时介绍。

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// 调度优先级相关
this.lanes = NoLanes
this.childLanes = NoLanes

注意

在 2020 年 5 月，调度优先级策略经历了比较大的重构。以expirationTime属性为代表的优先级模型被lane取代。详见这个 PR(opens new window)

如果你的源码中fiber.expirationTime仍存在，请参照调试源码章节获取最新代码。

总结

本节我们了解了Fiber的起源与架构，其中Fiber节点可以构成Fiber树。那么Fiber树和页面呈现的DOM树有什么关系，React又是如何更新DOM的呢？

我们会在下一节讲解。

参考资料

Lin Clark - A Cartoon Intro to Fiber - React Conf 2017