【原理】为什么React框架的传统递归无法被“中断”从而选用链式fiber结构?
核心困境:递归与调用栈是“连体婴”
传统的递归函数调用和计算机的调用栈是密不可分的。要理解为什么不能中断,就必须先理解调用栈的工作方式。
比喻:一叠外卖盒
想象一下调用栈就像一叠摞在一起的外卖盒。每个盒子上都贴着一张纸条,写着:
- 我是谁(哪个函数)
- 我做到哪一步了(执行的代码位置)
- 我用的东西放哪了(局部变量)
- 我干完活要把结果交给谁(返回地址)
当你调用一个函数时(比如 A()
),就相当于把一个新的外卖盒(栈帧)放在这摞盒子的最顶上。这个新盒子就代表了 A
函数的工作现场。
当 A
函数内部又调用了另一个函数 B()
时,又一个代表 B
的新盒子会被放在 A
的上面。现在栈有两层。
关键来了:你要想拿到或操作最底下那个 A
的盒子,你必须先把压在上面的 B
的盒子拿掉(即 B
函数执行完毕并返回)。你无法直接触碰中间的任何盒子。
为什么这个结构“无法中断”?
现在,我们把 React 的渲染过程代入这个“一叠外卖盒”的模型。传统的递归渲染就像是:
renderApp()
盒子被放在最底下。renderApp
调用了renderHeader()
,renderHeader
盒子被压在上面。renderHeader
调用了renderLogo()
,renderLogo
盒子又被压在最上面。- …
- 这个盒子越摞越高,整个调用栈不断地向下生长。
在这个过程中,浏览器(JavaScript 引擎)完全失去了对主线程的控制权。因为所有的盒子(栈帧)都必须按照“后进先出”的顺序处理:
- 必须先完成最顶上的
renderNavItem
。 - 然后才能完成它下面的
renderNavMenu
。 - 然后才能完成再下面的
renderHeader
。 - …以此类推,直到最底下的
renderApp
。
React 想要的中断是什么?是能在处理 renderNavMenu
这个盒子的中途,突然停下来! 比如,浏览器说:“用户点了一下屏幕,我得先去处理这个点击事件了,你的渲染先停一停。”
但这在调用栈模型里是不可能做到的,因为:
- 无法保存状态:
renderNavMenu
函数执行到一半的状态(比如循环变量i
的值、临时的计算结果等)都只存在于当前这个“盒子”(栈帧)里。你无法强行把这个“半成品”盒子从一堆盒子中间抽出来保存好。 - 无法释放线程:只要这个“盒子塔”还没有完全拆掉(即递归没有完全返回),JavaScript 引擎就必须持续地处理它,主线程就被牢牢占用了,无法响应更高优先级的任务。
- 无法恢复:即使你有魔法能暂停,你也无法在之后准确地恢复到
renderNavMenu
函数内部确切的某一行代码。系统的执行指针(Program Counter)无法被这样随意操控。
所以,传统的递归渲染是一个“要么全部完成,要么根本不开始”的原子性操作。它一旦开始,就必须一口气走到黑,把整个“盒子塔”拆完,否则就会卡死页面。
Fiber 的解决方案:把“一叠盒子”变成“一条流水线”
Fiber 架构的革命性在于,它完全抛弃了依赖系统调用栈的做法。它自己手动管理这个“渲染过程”。
它不再把工作现场保存在调用栈里,而是自己创建了一个链表结构(Fiber 树),每个节点都是一个纯 JavaScript 对象,明确记录了:
- 要渲染的组件是什么
- 它的父、子、兄弟节点是谁
- 它当前处理到哪一步了(这个状态现在保存在堆内存里,而不是栈上)
- 它有什么副作用(比如需要创建DOM)
然后,React 使用一个简单的 while
循环 来遍历这个链表。这个循环一次只处理一个节点(一个“工作单元”)。
这个过程变成了:
- 开始循环:检查
currentFiberNode
(当前处理节点)。 - 处理节点:对这一个节点执行 Diff 等操作。
- 检查时间:
deadline.timeRemaining() > 1
(还有剩余时间吗?) - 决定下一步:
- 如果有时间:通过
currentFiberNode = currentFiberNode.next
将指针指向链表的下一个节点,继续循环。 - 如果没时间了:直接
break
跳出循环! 因为当前的工作状态(即currentFiberNode
这个变量)就保存在堆上,React 可以轻松地记住它。等主线程空闲了,它只需要重新启动这个循环,并从currentFiberNode
指向的节点继续下去即可。
- 如果有时间:通过
这就好比把“摞外卖盒”变成了一条“流水线”。 流水线上的机器(React 的循环)一次只处理一个零件(一个 Fiber 节点)。管理员(浏览器)可以随时让整条流水线暂停,并在之后从刚才暂停的那个零件处继续生产。因为每个零件的处理状态都明确地记录在工单(Fiber 节点对象)上,而不是压在巨大的零件堆下面。
总结
特性 | 传统递归 (Stack Reconciler) | Fiber 循环 (Fiber Reconciler) |
---|---|---|
工作现场存储 | 调用栈 (Stack),系统管理,黑盒 | 堆内存 (Heap),React 手动管理,是普通 JS 对象 |
中断能力 | 不可中断。必须执行到当前函数返回,无法从栈中间抽帧。 | 可随时中断。只需跳出 while 循环并保存一个指针变量。 |
恢复能力 | 无法恢复。无法从函数执行流的中间某一行代码恢复。 | 可精确恢复。指针指向哪个节点,就从哪个节点开始。 |
比喻 | 一叠摞起来的外卖盒 | 一条可随时暂停/启动的流水线 |
所以,结论是:传统的递归调用因其与系统调用栈的紧密绑定,在技术上确实无法实现 React 所要求的“在执行过程中中断并让出主线程”的高级功能。 Fiber 架构通过将递归转化为基于循环和链表的显式状态管理,巧妙地规避了这一底层限制,从而实现了可中断渲染。