React渲染原理

React渲染原理

React渲染原理

看了公众号的文章
【第1386期】React从渲染原理到性能优化(一)mp.weixin.qq.com图标

,做一个简单的摘抄。侵权即删

文中有一句话我是很赞同的

其实渲染原理决定着性能优化的方法,只有在了解原理之后,才能完全理解为什么这样做可以优化性能。正所谓:知其然,然后知其所以然。

按照原文结构,本文也分为四个部分。

JSX如何生成element

element如何生成真实DOM节点

性能优化

React16异步渲染方案

1. JSX如何生成element

先来看一下render里的jsx经过babel编译后的React.createElement;

# render jsx
return (
  <div className='cn'>
    <Header> hello </Header>
    <div> start </div>
    Right Reserve
  </div>
)
# babel React.createElement
return (
  React.createElement(
    'div',
    {
      className : 'cn'
    },
    React.createElement(
      Header,
      null,
      'hello'
    ),
    React.createElement(
      'div',
      null,
      'start'
    ),
    'Right Reserve'
  )
)
  1. 什么是createElement?
    生成elementelementReact里是组成虚拟Dom树的节点。这个表达式会在render被调用的时候执行并返回一个element。它有三个参数:
  2. type -> 标签
  3. attributes -> 标签属性,若无则为null
  4. children -> 标签的子节点
  5. element的结构(不一定是Object类型)
{
  type : 'div',
  props: {
    className : 'cn',
    children : [
      {
        type : function Header,
        props : {
          children : 'hello'
        }
      },
      {
        type : 'div',
        props : {
          children : 'start'
        }
      },
      'Right Reserve'
    ]
  }
}
  1. children类型
  2. string
  3. 原生dom节点
  4. React Component - 自定义组件
  5. falsenullundefinednumber
  6. 数组 - 使用map方法的时候

Element如何生成真实节点

初始化element规则如下: * 判断是否为Object类型 * yes -> 判断type是否为原生DOM标签 * yes -> 创建ReactDomComponent的实例对象。 * no -> 使用ReactCompositeCompontWrapper * no -> 判断类型 * string number -> 使用ReactDomTextComponent * null false -> 使用ReactDomEmptyComponent



这里的ReactDOMComponentReactCompositeComponentWrapperReact的私有类,他们常用的方法有mountComponentupdateComponent等。其中mountComponent用于创建组件,而updateComponent用于用户更新组件,我们自定义组件的生命周期函数以及render函数都是在这些私有类的方法里被调用的。

ReactDOMComponent

首先是ReactMComponentmountComponent方法,这个方法的作用是:将element转成真实DOM节点,并且插入到相应的container里,然后返回markup(realDOM)

由此可知ReactDOMComponentmountComponentelement生成真实节点的关键。

# `type`类型为原生DOM的`element`
{
  type : 'div',
  props : {
    className : 'cn',
    children : 'hello world'
  }
}
# 简单`mountComponent`的实现(源码并非如此)
mountComponent(container){
  const domElement = document.createElement(this._currentElement.type);
  const textNode = document.createTextNode(this._currentElement.props.children);

  domElement.appendChild(textNode);
  container.appendChild(domElment);
  return domElement;
}
这个类的mountComponent方法会自己操作浏览器DOM元素

ReactCompositeComponentWrapper

这个类的mountComponent方法作用是:实例化自定义组件,最后是通过递归调用到ReactDOMComponentmountComponent方法来得到真实DOM。他自己是不直接生成DOM节点的。

首次渲染(讲述递归过程)

假设我们有一个Example的组件,它返回<div>hello world</div>这样一个标签。 初次渲染过程如下图



  • React render开始 render函数被调用的时候会返回一个element
{
  type : function Example,
  props : {
    children : null
  }
}

由于这个type是一个自定义组件类,此时要初始化的类是ReactCompositeComponentWrapper,接着调用它的mountComponent方法。这里面会做四件事情,详情可以看上图。其中,第二步的render的得到的element为:

{
  type: 'div',
  props: {
  children: 'Hello World'
  }
}

由于这个type是一个原生DOM标签,此时要初始化的类是ReactDOMComponent。接下来它的mountComponent方法就可以帮我们生成对应的DOM节点放在浏览器里啦。

如果第二步render出来的element类型还是自定义组件的时候,它就会去调用ReactCompositeComponentWrappermountComponent方法,从而形成了一个递归。

由图可知,在第一步得到instance对象之后,就会去看instance.componentWillMount是否有被定义,有的话调用,而在整个渲染过程结束之后调用componentDidMount

2. element => 真实DOM节点

触发组件的更新有两种更新方式:props以及state改变带来的更新。本次主要解析state改变带来的更新。整个过程流程图如下:



1、一般改变state,都是从setState开始,这个函数被调用之后,会将我们传入的state放进pendingState的数组里存起来,然后判断当前流程是否处于批量更新,如果是,则将当前组件的instance放进dirtyComponent里,当这个更新流程中所有需要更新的组件收集完毕之后(这里面涉及到事务的概念,感兴趣的可以自己去了解一下)就会遍历dirtyComponent这个数组,调用他们的uptateComponent对组件进行更新。当然,如果当前不处于批量更新的状态,会直接去遍历dirtyComponent进行更新。

2、在我们这个例子中,由于Example是自定义组件,所以调用的是ReactCompositeComponentWrapper这个类的updateComponent方法,这个方法做三件事。

  • 计算出nextState
  • render()得到nextRenderElement
  • prevElement 进行Diff 比较(这个过程后面会介绍),更新节点

最后这个需要去更新节点的时候,跟首次渲染一样,也需要调用ReactDOMComponentupdateComponent来更新。其中第二步render得到的也是自定义组件的话, 会形成递归调用。

接下来,还是上次的问题:那么更新过程中的生命周期函数,shouldComponentUpdate,componentWillUpdatecomponentDidUpdate在哪被调用呢?



由图可知,shouldComponentUpdate在第一步调用得到nextState之后调用,因为nextState也是它的其中一个参数嘛~这个函数很重要,它是我们性能优化的一个很关键的点:由图可以看到,当shouldComponentUpdate返回false的时候,下面的一大块都不会被去执行,包括已经被优化的diff算法。

shouldComponentUpdate返回true的时候,会先调用componentWillUpdate,在整个更新过程结束之后调用componentDidUpdate

以上就是更新渲染的过程。

Diff算法

React基于两个假设:

  • 两个相同的组件产生类似的DOM结构,不同组件产生不同DOM结构
  • 对于同一层次的一组子节点,它们可以通过唯一的id区分

发明了一种叫Diff的算法来比较两棵DOM tree,它极大的优化了这个比较的过程,将算法复杂度从O(n^3)降低到O(n)

同时,基于第一点假设,我们可以推论出,Diff算法只会对同层的节点进行比较。如图,它只会对颜色相同的节点进行比较。



也就是说如果父节点不同,React将不会在去对比子节点。因为不同的组件DOM结构会不相同,所以就没有必要在去对比子节点了。这也提高了对比的效率。

下面,我们具体看下Diff算法是怎么做的,这里分为三种情况考虑

  • 节点类型不同
  • 节点类型相同
  • 子节点比较
  • 不同节点类型

对于不同的节点类型,react会基于第一条假设,直接删去旧的节点,新建一个新的节点。

比如:

<A>
  <C/>
</A>

// change

<B>
  <C/>
</B>

React会直接删掉A节点(包括它所有的子节点),然后新建一个B节点插入

为了验证这一点,我打印出了从shape1shape2节点的生命周期

最后终端输出的结果是:

Shape1 :
A is created 
A render
C is created
C render
C componentDidMount
A componentDidMountShape2 :
A componentWillUnmount
C componentWillUnmount
B is created
B render
C is created
C render
C componentDidMount
B componentDidMount

由此可以看出,A与其子节点C会被直接删除,然后重新建一个BC插入。这样就给我们的性能优化提供了一个思路,就是我们要保持DOM标签稳定性

打个比方,如果写了一个<div><List /></div>List 是一个有几千个节点的组件),切换的时候变成了<section><List /></section>,,此时即使List的内容不变,它也会先被卸载在创建,其实是很浪费的。

相同节点类型

当对比相同的节点类型比较简单,这里分为两种情况,一种是DOM元素类型,对应html直接支持的元素类型:divspanp,还有一种是自定义组件。

DOM元素类型

react会对比它们的属性,只改变需要改变的属性 比如:

<div className="before" title="stuff" />
<div className="after" title="stuff" />

这两个div中,react会只更新className的值

<div style={{color: 'red', fontWeight: 'bold'}} />
<div style={{color: 'green', fontWeight: 'bold'}} />

这两个div中,react只会去更新color的值

自定义组件类型

由于React此时并不知道如何去更新DOM树,因为这些逻辑都在React组件里面,所以它能做的就是根据新节点的props去更新原来根节点的组件实例,触发一个更新的过程,最后在对所有的child节点在进行diff的递归比较更新。

- shouldComponentUpdate
- componentWillReceiveProps
- componentWillUpdate
- render
- componentDidUpdate

子节点比较

<div>
  <A />
  <B />
</div>
// 列表一到列表二<div>
  <A />
  <C />
  <B />
</div>

因为React在没有key的情况下对比节点的时候,是一个一个按着顺序对比的。从列表一到列表二,只是在中间插入了一个C,但是如果没有key的时候,react会把B删去,新建一个C放在B的位置,然后重新建一个节点B放在尾部。

列表一:
A is created
A render
B is created
B render
A componentDidMount
B componentDidMount列表二:
A render
B componentWillUnmount
C is created
C render
B is created
B render
A componentDidUpdate
C componentDidMount
B componentDidMount

当节点很多的时候,这样做是非常低效的。有两种方法可以解决这个问题:

1、保持DOM结构的稳定性,我们来看这个变化,由两个子节点变成了三个,其实是一个不稳定的DOM结构,我们可以通过通过加一个null,保持DOM结构的稳定。这样按照顺序对比的时候,B就不会被卸载又重建回来。

<div>
  <A />
  {null}  <B />
</div>
// 列表一到列表二<div>
  <A />
  <C />
  <B />
</div>

2、key

通过给节点配置key,让React可以识别节点是否存在。

配上key之后,在跑一遍代码看看。

A render
C is created
C render
B render
A componentDidUpdate
C componentDidMount
B componentDidUpdate

果然,配上key之后,列表二的生命周期就如我所愿,只在指定的位置创建C节点插入。

这里要注意的一点是,key值必须是稳定(所以我们不能用Math.random()去创建key),可预测,并且唯一的。

这里给我们性能优化也提供了两个非常重要的依据:

保持DOM结构的稳定性

map的时候,加key

未完待续

发布于 2018-09-21