三天前，React團隊發(fā)布了React17的第一個RC版本，這個版本最大的特性就是“無新特性”。
那么，從v16到v17這一年多時間React團隊究竟在做什么？
遙想從v15到v16，React團隊花了兩年時間將源碼架構(gòu)中的Stack Reconciler重構(gòu)為Fiber Reconciler，事情一定沒有這么簡單。
事實上，這次版本更迭確實有“新特性” —— 替換了內(nèi)部使用的啟發(fā)式更新算法。
只不過這個特性對開發(fā)者是無感知的。
本文接下來將講述如下內(nèi)容：
- 起源：為什么會出現(xiàn)啟發(fā)式更新算法？
- 現(xiàn)狀：React16的啟發(fā)式更新算法及他的不足
- 未來：React17的啟發(fā)式更新算法
為什么會出現(xiàn)啟發(fā)式更新算法
框架的運行性能是框架設計者在設計框架時需要重點關(guān)注的點。
Vue使用模版語法，可以在編譯時對確定的模版作出優(yōu)化。
而React純JS寫法太過靈活，使他在編譯時優(yōu)化方面先天不足。
所以，React的優(yōu)化主要在運行時。
React15的痛點
在運行時優(yōu)化方面，React一直在努力。
比如，React15實現(xiàn)了batchedUpdates（批量更新）。
即同一事件回調(diào)函數(shù)上下文中的多次setState只會觸發(fā)一次更新。
但是，如果單次更新就很耗時，頁面還是會卡頓（這在一個維護時間很長的大應用中是很常見的）。
這是因為React15的更新流程是同步執(zhí)行的，一旦開始更新直到頁面渲染前都不能中斷。
為了解決同步更新長時間占用線程導致頁面卡頓的問題，也為了探索運行時優(yōu)化的更多可能，React開始重構(gòu)并一直持續(xù)至今。
重構(gòu)的目標是實現(xiàn)Concurrent Mode（并發(fā)模式）。
（推薦教程：React教程）
Concurrent Mode
Concurrent Mode的目的是實現(xiàn)一套可中斷/恢復的更新機制。
其由兩部分組成：
- 一套協(xié)程架構(gòu)
- 基于協(xié)程架構(gòu)的啟發(fā)式更新算法
其中，協(xié)程架構(gòu)就是React16中實現(xiàn)的Fiber Reconciler。
我們可以將Fiber Reconciler理解為React自己實現(xiàn)的Generator。
Fiber Reconciler從理念到源碼的詳細介紹見這里
協(xié)程架構(gòu)使更新可以在需要的時機被中斷，這樣瀏覽器就有時間完成樣式布局與樣式繪制，減少卡頓（掉幀）的出現(xiàn)。
當瀏覽器進入下一次事件循環(huán)，協(xié)程架構(gòu)可以恢復中斷或者拋棄之前的更新，重新開始新的更新流程。
啟發(fā)式更新算法就是控制協(xié)程架構(gòu)工作方式的算法。
React16的啟發(fā)式更新算法
啟發(fā)式更新算法的啟發(fā)式指什么呢？
啟發(fā)式指不通過顯式的指派，而是通過優(yōu)先級調(diào)度更新。
其中優(yōu)先級來源于人機交互的研究成果。
比如：
人機交互的研究成果表明：
- 當用戶在輸入框輸入內(nèi)容時，希望輸入的內(nèi)容能實時響應在輸入框
- 當異步請求數(shù)據(jù)后，即使等待一會兒再顯示內(nèi)容，用戶也是可以接受的
基于此，在React16中
輸入框輸入內(nèi)容觸發(fā)的更新優(yōu)先級 > 請求數(shù)據(jù)返回后觸發(fā)更新優(yōu)先級
算法實現(xiàn)
在React16、17中，在組件內(nèi)執(zhí)行this.setState后會在該組件對應的fiber節(jié)點內(nèi)產(chǎn)生一種鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)update。
其中，update.expirationTimes為類似時間戳的字段，表示優(yōu)先級。
expirationTimes從字面意義理解為過期時間。
該值離當前時間越接近，該update 優(yōu)先級越高。
當update.expirationTimes超過當前時間，則代表該update過期，優(yōu)先級變?yōu)樽罡撸赐剑?/p>
一棵fiber樹的多個fiber節(jié)點可能存在多個update。
每次Fiber Reconciler調(diào)度更新時，會在所有fiber節(jié)點的所有update.expirationTimes中選擇一個expirationTimes（一般選擇最大的），作為本次更新的優(yōu)先級。
并從根fiber節(jié)點開始向下構(gòu)建新的fiber樹。
構(gòu)建過程中如果某個fiber節(jié)點包含update，且
update.expirationTimes >= expirationTimes
則該update對應的state變化會體現(xiàn)在本次更新中。
可以理解為：每次更新，都會選定一個優(yōu)先級（expirationTimes），最終頁面會渲染為該優(yōu)先級對應update的快照。
舉個例子，我們有如圖所示fiber樹，當前還沒有更新產(chǎn)生，所以沒有構(gòu)建中的fiber樹。
當在 C 創(chuàng)建一個低優(yōu)先級update，調(diào)度更新，本次更新選擇的優(yōu)先級為低優(yōu)先級。
開始構(gòu)建新的fiber樹（圖右側(cè)）。
此時，我們在 D 創(chuàng)建一個高優(yōu)先級update。
這會中斷進行中的低優(yōu)先級更新，重新開始以高優(yōu)先級生成一棵fiber樹。
由于之前的更新被中斷，還沒有任何渲染操作，此時視圖中（左圖）還沒有任何變化。
本次更新選定的優(yōu)先級為高優(yōu)先級，C 的update（低優(yōu)先級）會被跳過。
更新完成后新的fiber樹會被渲染到視圖中。
由于 C 被跳過，所以不會在視圖（左圖）中體現(xiàn)。
接下來我們在 E 觸發(fā)一次高優(yōu)先級update。
C 雖然包含低優(yōu)先級update，但隨著時間的推移，他的expirationTimes已經(jīng)過期，變?yōu)楦邇?yōu)先級。
所以本次更新會有 C E 兩個fiber節(jié)點產(chǎn)生變化。
最終完成更新后，視圖如下：
算法缺陷
如果只考慮中斷/繼續(xù)這樣的 CPU 操作，以expirationTimes大小作為衡量優(yōu)先級依據(jù)的模型可以很好工作。
但是expirationTimes模型不能滿足 IO 操作（Suspense）。
在該模型下，高優(yōu)先級 IO 任務（Suspense）會中斷低優(yōu)先級 CPU 任務。
還記得么，每次更新，都是以某一優(yōu)先級作為整棵樹的優(yōu)先級更新標準，而不僅僅是某一組件，即使更新的源頭（update）確實是某個組件產(chǎn)生的。
expirationTimes模型只能區(qū)分是否>=expirationTimes這種情況。
為了拓展Concurrent Mode能力邊界，需要一種更細粒度的啟發(fā)式優(yōu)先級更新算法。
（推薦教程：React入門實例教程）
React17啟發(fā)式更新算法
最理想的模型是：可以指定任意幾個優(yōu)先級，更新會以這些優(yōu)先級對應update生成頁面快照。
但是現(xiàn)有架構(gòu)下，該方案實現(xiàn)上有瓶頸。
妥協(xié)之下，React17的解決方案是：指定一個連續(xù)的優(yōu)先級區(qū)間，每次更新都會以區(qū)間內(nèi)包含的優(yōu)先級生成對應頁面快照。
這種優(yōu)先級區(qū)間模型被稱為lanes（車道模型）。
具體做法是：使用一個31位的二進制代表31種可能性。
- 其中每個
bit被稱為一個lane（車道），代表優(yōu)先級 - 某幾個
lane組成的二進制數(shù)被稱為一個lanes，代表一批優(yōu)先級
可以從源碼中看到，從藍線一路劃下去，每個bit都對應一個lane或lanes。
當update產(chǎn)生，會根據(jù)React16同樣的啟發(fā)式方式，獲得如下優(yōu)先級的一種：
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，優(yōu)先級越大。
比如：
- 點擊事件回調(diào)中觸發(fā)
this.setState產(chǎn)生的update會獲得InputDiscreteLanePriority。 - 同步的
update會獲得SyncLanePriority。
接下來，update會以priority為線索尋找沒被占用的lane。
如果當前fiber樹已經(jīng)存在更新且更新的lanes包含了該lane，則update需要尋找其他lane。
比如，InputDiscreteLanePriority對應的lanes為InputDiscreteLanes。
// 第4、5位為1 const InputDiscreteLanes: Lanes = 0b0000000000000000000000000011000;
該lanes包含第4、5位 2 個 bit位。
如果其中
// 第五位為1 0b0000000000000000000000000010000
第五位的lane已經(jīng)被占用，則該update可以嘗試占有后一個，即
// 第四位為1 0b0000000000000000000000000001000
如果InputDiscreteLanes的兩個lane都被占用，則該update的優(yōu)先級會下降到InputContinuousLanePriority并繼續(xù)尋找空余的lane。
這個過程就像：購物中心每一層（不同優(yōu)先級）都有一個露天停車場（lanes），停車場有多個車位（lane）。
我們先開車到頂樓找車位（lane），如果沒有車位就下一樓繼續(xù)找。
直到找到空余車位。
由于lanes可以包含多個lane，可以很方便的區(qū)分 IO 操作（Suspense）與 CPU 操作。
當構(gòu)建fiber樹進入構(gòu)建Suspense子樹時，會將Suspense的lane插入本次更新選定的lanes中。
當構(gòu)建離開Suspense子樹時，會將Suspense lane從本次更新的lanes中移除。
（推薦微課：React微課）
總結(jié)
React16的expirationTimes模型只能區(qū)分是否>=expirationTimes決定節(jié)點是否更新。
React17的lanes模型可以選定一個更新區(qū)間，并且動態(tài)的向區(qū)間中增減優(yōu)先級，可以處理更細粒度的更新。
以上就是關(guān)于React17的新特性--啟發(fā)式更新算法的相關(guān)介紹了，希望對大家有所幫助。
