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React 的 Fiber 架构是 React 16.x 版本引入的核心更新，旨在解决大型应用中渲染性能瓶颈的问题。它重新设计了协调算法（Reconciliation），使渲染过程更加可控和高效。
核心设计目标
1. 可中断渲染： 将渲染工作拆分成多个小任务，允许浏览器中断渲染进程，优先处理高优先级事件（如用户输入、动画）。
2. 优先级调度： 为不同类型的更新分配不同优先级，紧急更新（如动画）可以插队执行。
3. 增量渲染： 逐步完成渲染，避免长时间阻塞主线程导致页面卡顿。
4. 状态保存与恢复： 支持暂停、恢复渲染任务，并保留中间状态。
Fiber 的核心概念
1. Fiber 节点
Fiber 是 React 元素的内部表示，每个 React 元素对应一个 Fiber 节点。Fiber 节点包含：
- 组件类型（如Button、div）。
- 状态（state）和属性（props）。
- 指向父节点、子节点和兄弟节点的指针（形成链表结构）。
- 副作用（Side Effect）标记（如插入、更新、删除 DOM）。
2. 双缓存 Fiber 树
React 维护两棵 Fiber 树：
- current 树：当前显示在屏幕上的节点树。
- workInProgress 树：正在构建的新节点树。
通过alternate属性连接两棵树中的对应节点：
// Fiber节点的关键属性
const fiber = {alternate: currentFiber, // 指向current树中的对应节点effectTag: 'UPDATE', // 标记需要执行的DOM操作firstEffect: null, // 副作用链表头节点nextEffect: null, // 指向下一个副作用节点
};
当渲染完成后，workInProgress树会替换current树，成为新的current树。
3. 渲染阶段（Render Phase）与提交阶段（Commit Phase）
- 渲染阶段：递归遍历组件树，构建workInProgress树。此阶段可中断，不会修改 DOM。
- 提交阶段：将workInProgress树一次性应用到 DOM 上。此阶段不可中断，确保用户不会看到部分更新的 UI。
Fiber 的工作流程
1. 调度阶段（Scheduler）： 根据更新优先级，决定何时开始渲染。
2. 协调阶段（Reconciler）：
- 遍历current树，为每个节点创建对应的workInProgress节点。
- 比较新旧节点差异，标记副作用（如插入、更新、删除）。
3. 提交阶段（Renderer）：
- 根据副作用标记，批量更新 DOM。
- 执行生命周期方法（如componentDidMount）。
Fiber 架构的优势
关键机制
| 机制 | 作用 |
|---|---|
| 时间切片 | 将渲染任务拆分，允许浏览器在空闲时间执行渲染，避免长时间阻塞主线程。 |
| 链表遍历 | 通过return、child、sibling指针替代递归，支持暂停和恢复。 |
| 优先级调度 | 高优先级任务可中断低优先级任务，确保关键更新（如动画）优先执行。 |
| 双缓存树 | 提高内存利用效率，减少频繁创建和销毁对象的开销。 |
与传统协调算法的对比
| 特性 | 传统协调算法 | Fiber 架构 |
|---|---|---|
| 渲染方式 | 递归同步渲染（不可中断） | 增量异步渲染（可中断） |
| 性能 | 大型应用易卡顿 | 流畅响应，避免长时间阻塞 |
| 优先级控制 | 不支持 | 支持多优先级调度 |
| 错误处理 | 单个组件错误可能导致整棵树渲染失败 | 支持错误边界（Error Boundaries） |
代码示例（概念演示）
下面是一个简化的 Fiber 节点结构示例：
const fiber = {type: 'div', // 组件类型key: 'unique-key', // 唯一标识props: { // 属性className: 'container',children: [...]},stateNode: null, // 对应的DOM节点return: null, // 父Fiber节点child: null, // 第一个子Fiber节点sibling: null, // 下一个兄弟Fiber节点alternate: null, // 指向current树中的对应节点effectTag: 'PLACEMENT', // 副作用标记（插入、更新、删除）// ...其他属性
};
代码示例（简化的工作循环）
// 简化的Fiber工作循环伪代码
function workLoop(hasTimeRemaining, initialTime) {let currentTime = initialTime;// 1. 处理当前工作单元（Fiber节点）while (workInProgress !== null && (hasTimeRemaining || shouldYieldToHost())) {workInProgress = performUnitOfWork(workInProgress);currentTime = requestCurrentTime();}// 2. 如果所有工作完成，进入提交阶段if (workInProgress === null && pendingCommit !== null) {commitRoot(pendingCommit);}// 3. 继续调度下一次渲染scheduleCallback(/* ... */);
}// 处理单个Fiber节点
function performUnitOfWork(fiber) {// 1. 执行当前节点的工作（比较props/state，标记副作用）beginWork(fiber);// 2. 如果有子节点，返回第一个子节点继续处理if (fiber.child) {return fiber.child;}// 3. 否则，返回兄弟节点或父节点继续处理let current = fiber;while (current) {completeUnitOfWork(current);if (current.sibling) {return current.sibling;}current = current.return;}return null; // 所有工作完成
}
总结
Fiber 架构通过任务拆分、优先级调度 和 双缓存树，使 React 渲染更加灵活高效。理解其工作流程有助于：
- 编写高性能 React 组件（如避免不必要的状态更新）。
- 合理使用并发特性（如useTransition、useDeferredValue）。
- 调试渲染性能问题（如通过 Profiler 分析优先级和耗时）。