深入理解 React Fiber 架构
React Fiber 是 React 16 引入的一种新的协调引擎，旨在优化 React 的渲染过程，提升性能，并解决旧版 React 在某些情况下渲染过程阻塞的问题。Fiber 使得 React 渲染的过程更加灵活，能够按需分割工作单元，支持优先级调度，从而实现更高效的渲染与更新。
本文将深入探讨 React Fiber 的核心概念、原理和工作流程。
为什么需要 Fiber？
在 React 15 及之前的版本中，React 使用的是基于回调的“递归深度优先搜索”算法来进行渲染和更新。这个过程有一些明显的问题：
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阻塞渲染：在 React 的老版本中，渲染过程是同步进行的，一旦开始渲染，直到完成前都无法处理其他任务（比如用户交互、动画等）。这可能导致页面响应延迟，尤其是在 UI 更新较为复杂的情况下。
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优先级问题：React 在处理多个更新时，并没有内建的优先级机制，所有更新都会按照顺序依次执行，导致一些高优先级的更新可能被低优先级的更新阻塞。
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调度能力差：在 React 旧版本中，渲染过程是一块完整的“工作”单元，无法进行细粒度的中断和调度，导致应用在渲染时无法对用户的操作做出快速响应。
React Fiber 架构的引入解决了这些问题，它通过引入“时间切片”和“调度优先级”机制，使得 React 在渲染时更加灵活和高效。
什么是 Fiber？
Fiber 是 React 的核心架构，它是对 React 更新过程的重写。它使得 React 渲染引擎能够分段执行渲染任务，而不再是一个大的、不可中断的同步过程。每一段任务都称为 Fiber 单元，React 可以根据优先级动态调度和中断这些任务。
简单来说，Fiber 架构就是将 React 的渲染过程拆分成多个较小的、独立的任务单元，这些任务可以被调度、暂停、继续执行。Fiber 是实现 异步渲染 的基础。
Fiber 的核心概念
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Fiber 节点（Fiber Node）
每个 Fiber 对应着 React 树中的一个“任务单元”。这个单元代表着组件树中的一个节点，它包含了该节点的所有信息，比如当前状态、更新、渲染优先级、子节点等。与虚拟 DOM 中的节点不同，Fiber 节点不仅仅包含 UI 的描述，还包括一些调度信息。例如，Fiber 节点包含以下内容：
- 当前状态：当前组件的状态（如 props、state）。
- 子节点：Fiber 节点的子组件。
- 优先级：决定该任务的渲染顺序的优先级信息。
- 更新队列：存储该组件待更新的信息。
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工作单元（Work Unit）
Fiber 将渲染过程拆分成多个“工作单元”，每个工作单元可能会依赖于父组件的工作。一个工作单元可能需要执行一些更新（如组件渲染、组件状态更新等）。Fiber 节点的调度过程是通过工作单元来管理的。 -
调度（Scheduling）
调度是 React Fiber 中一个重要的概念。调度机制决定了任务的优先级，优先级高的任务将会优先执行，而低优先级的任务可能会被推迟执行。调度引擎会根据当前的任务优先级，动态决定是否需要中断渲染过程并转而执行更重要的任务。例如，如果有一个用户交互的事件触发，React 会暂停当前的渲染任务，处理用户交互事件，再继续渲染。这个过程是通过 时间切片 和 优先级调度 实现的。
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时间切片（Time Slicing）
时间切片是 Fiber 引入的一种新技术，它将渲染过程切分成一个个时间片段，使得 React 在处理复杂渲染任务时能够“分步走”，不会阻塞主线程。时间切片允许 React 在渲染任务进行时中断、暂停和恢复，从而提高用户体验，避免 UI 卡顿。每个时间切片的执行时间非常短，当渲染任务执行完一个时间切片后，React 会检查是否有更高优先级的任务需要处理。如果有，React 会先执行高优先级任务，然后再回到当前任务的剩余部分。
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优先级和协作（Cooperative Scheduling）
React 的调度系统允许任务具有不同的优先级，例如：- 高优先级任务（如用户交互、动画、输入框变化等）
- 低优先级任务（如数据加载、背景渲染等）
高优先级任务会打断低优先级任务的执行，保证用户界面的响应速度。React 在渲染时会检查哪些任务是紧急的，哪些可以稍后执行，从而使得应用在处理多任务时更加流畅。
Fiber 的渲染流程
Fiber 的渲染过程大致可以分为以下几个阶段：
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开始阶段（Reconciliation）
React 会开始创建 Fiber 节点并执行协调过程（Reconciliation），该过程包括虚拟 DOM 的构建和 Diff 比较。每个 Fiber 节点都可能代表一个更新任务。React 会根据更新的优先级决定该任务的执行顺序。 -
工作循环（Work Loop）
React 将渲染过程分割为多个“工作单元”，每个单元的执行是按需调度的。工作单元的执行时间被限制在一个合理的时间切片内。如果任务无法在该时间片内完成，React 会将剩余的工作放入队列中，等待下次渲染周期继续执行。 -
提交阶段（Commit Phase）
一旦所有 Fiber 节点的协调工作完成，React 会将这些更改应用到真实 DOM 中。在这个阶段，React 会更新页面上的 DOM 元素、执行生命周期方法、触发副作用等。
Fiber 架构的优势
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提升性能：通过时间切片和优先级调度，Fiber 能够避免长时间的同步渲染，减少页面卡顿和延迟。渲染任务可以被分割成多个小的任务单元，按需执行，从而提升了 React 的渲染性能。
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响应速度更快：Fiber 支持任务的优先级调度，可以确保高优先级任务（如用户交互）得到及时响应，从而提高了用户体验。
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支持异步渲染：Fiber 支持异步渲染，React 可以根据浏览器的空闲时间动态执行渲染任务，避免了长时间占用主线程的情况。
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更强的调度能力：通过优先级队列，React 可以智能调度不同优先级的任务，保证紧急任务优先执行，降低了低优先级任务对用户交互的影响。
总结
React Fiber 是 React 的一个重要的架构升级，它解决了 React 在高复杂度应用中渲染阻塞、性能瓶颈等问题。通过引入时间切片和任务优先级调度，Fiber 使得 React 渲染引擎更加高效和灵活。Fiber 的出现，让 React 不仅能处理传统的同步渲染，还能实现异步渲染，从而为现代 Web 应用提供了更加流畅的用户体验。