React源码解读(五)React中的时间切片技术

在 React 中,并没有一个固定的、全局统一的默认时间片长度,它会根据不同的环境和运行时情况动态调整。不过 React 的时间切片机制与浏览器的 requestIdleCallbackMessageChannel 等技术相关,下面分别介绍不同场景下的情况:

基于 requestIdleCallback 时的情况

requestIdleCallback 是浏览器提供的一个 API,它允许开发者在浏览器空闲时执行一些低优先级的任务。当 React 使用 requestIdleCallback 来实现时间切片时,时间片的长度与浏览器分配的空闲时间有关。

  • 浏览器分配规则:浏览器会根据自身的性能和当前的任务负载情况,为 requestIdleCallback 回调函数分配一定的空闲时间。这个空闲时间通常是在浏览器完成了关键的渲染和用户交互任务之后剩余的时间。一般来说,每次调用 requestIdleCallback 回调函数时,浏览器会提供一个 IdleDeadline 对象,其中包含了 timeRemaining() 方法,用于获取当前这次空闲时间还剩余多少毫秒。
  • React 利用方式:React 会在 requestIdleCallback 的回调函数中执行一部分 Fiber 树的遍历和更新任务,并且会不断检查 timeRemaining() 的返回值,当时间快用完时就暂停任务,等待下一次空闲时间继续执行。

基于 MessageChannel 时的情况

在不支持 requestIdleCallback 或者需要更精细控制的情况下,React 会使用 MessageChannel 来模拟 requestIdleCallback 的行为。

  • 动态调整:React 会根据设备的性能和运行时的实际情况动态调整时间片的长度。例如,在性能较好的设备上,时间片可能会相对长一些,这样可以一次性处理更多的任务,提高整体的执行效率;而在性能较差的设备上,时间片会相应缩短,以确保不会长时间阻塞主线程,保证页面的流畅性。
  • 启发式算法:虽然具体的实现细节在 React 源码中可能会比较复杂,但大致上是通过一些启发式算法来实现动态调整的。这些算法会考虑多个因素,如 CPU 的使用率、内存占用情况、任务的优先级等,从而确定一个合适的时间片长度。

总结

React 的时间切片机制没有一个固定的默认时间片长度,而是会根据浏览器的支持情况、设备性能和运行时的实际情况动态调整。这样做的目的是在保证页面响应性能的前提下,尽可能高效地完成渲染和更新任务。

伪代码示例

下面分别通过代码示例讲解 React 基于 requestIdleCallbackMessageChannel 实现时间切片的方式。

基于 requestIdleCallback 实现时间切片

requestIdleCallback 是浏览器提供的 API,允许在浏览器空闲时执行回调函数。React 可以利用它来进行时间切片,避免长时间阻塞主线程。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
    <meta charset="UTF-8">
</head>

<body>
    <div id="root"></div>
    <script>
        // 模拟 Fiber 节点
        class FiberNode {
            constructor(name) {
                this.name = name;
                this.child = null;
                this.sibling = null;
            }
        }

        // 创建一个简单的 Fiber 树
        const rootFiber = new FiberNode('Root');
        const child1 = new FiberNode('Child 1');
        const child2 = new FiberNode('Child 2');
        const grandChild1 = new FiberNode('Grandchild 1');
        const grandChild2 = new FiberNode('Grandchild 2');

        rootFiber.child = child1;
        child1.sibling = child2;
        child1.child = grandChild1;
        grandChild1.sibling = grandChild2;

        // 当前正在处理的 Fiber 节点
        let workInProgress = rootFiber;

        // 处理一个 Fiber 节点的工作
        function performUnitOfWork(fiber) {
            console.log(`Processing fiber: ${fiber.name}`);
            // 这里可以进行更多实际的工作,如状态更新、比较虚拟 DOM 等
            if (fiber.child) {
                return fiber.child;
            }
            let current = fiber;
            while (current) {
                if (current.sibling) {
                    return current.sibling;
                }
                current = current.return;
            }
            return null;
        }

        // 工作循环
        function workLoop(deadline) {
            while (workInProgress && deadline.timeRemaining() > 1) {
                workInProgress = performUnitOfWork(workInProgress);
            }
            if (workInProgress) {
                // 如果还有工作未完成,请求下一次空闲时间继续处理
                requestIdleCallback(workLoop);
            } else {
                console.log('All work is done.');
            }
        }

        // 开始工作
        requestIdleCallback(workLoop);
    </script>
</body>

</html>
代码解释
  1. Fiber 节点模拟:定义了 FiberNode 类来模拟 React 中的 Fiber 节点,每个节点包含 namechildsibling 属性。
  2. Fiber 树创建:创建了一个简单的 Fiber 树结构,用于模拟实际的组件树。
  3. performUnitOfWork 函数:处理单个 Fiber 节点的工作,这里只是简单地打印节点名称,实际应用中可以进行状态更新、比较虚拟 DOM 等操作。
  4. workLoop 函数:工作循环函数,在浏览器空闲时间内不断执行 performUnitOfWork 函数,直到时间片用完或者所有工作完成。如果还有工作未完成,会请求下一次空闲时间继续处理。

基于 MessageChannel 实现时间切片

当浏览器不支持 requestIdleCallback 时,React 可以使用 MessageChannel 来模拟时间切片。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
    <meta charset="UTF-8">
</head>

<body>
    <div id="root"></div>
    <script>
        // 模拟 Fiber 节点(同上)
        class FiberNode {
            constructor(name) {
                this.name = name;
                this.child = null;
                this.sibling = null;
            }
        }

        // 创建一个简单的 Fiber 树(同上)
        const rootFiber = new FiberNode('Root');
        const child1 = new FiberNode('Child 1');
        const child2 = new FiberNode('Child 2');
        const grandChild1 = new FiberNode('Grandchild 1');
        const grandChild2 = new FiberNode('Grandchild 2');

        rootFiber.child = child1;
        child1.sibling = child2;
        child1.child = grandChild1;
        grandChild1.sibling = grandChild2;

        // 当前正在处理的 Fiber 节点
        let workInProgress = rootFiber;

        // 处理一个 Fiber 节点的工作(同上)
        function performUnitOfWork(fiber) {
            console.log(`Processing fiber: ${fiber.name}`);
            if (fiber.child) {
                return fiber.child;
            }
            let current = fiber;
            while (current) {
                if (current.sibling) {
                    return current.sibling;
                }
                current = current.return;
            }
            return null;
        }

        // 时间片长度(毫秒)
        const TIME_SLICE = 5;

        // 消息通道
        const channel = new MessageChannel();
        const port1 = channel.port1;
        const port2 = channel.port2;

        // 记录开始时间
        let startTime;

        // 工作循环
        function workLoop() {
            startTime = performance.now();
            while (workInProgress && performance.now() - startTime < TIME_SLICE) {
                workInProgress = performUnitOfWork(workInProgress);
            }
            if (workInProgress) {
                // 如果还有工作未完成,通过消息通道请求下一次执行
                port2.postMessage(null);
            } else {
                console.log('All work is done.');
            }
        }

        // 监听消息通道
        port1.onmessage = workLoop;

        // 开始工作
        port2.postMessage(null);
    </script>
</body>

</html>
代码解释
  1. Fiber 节点和树的创建:与基于 requestIdleCallback 的示例相同。
  2. performUnitOfWork 函数:同样用于处理单个 Fiber 节点的工作。
  3. TIME_SLICE 常量:定义了时间片的长度,这里设置为 5 毫秒。
  4. MessageChannel 的使用:创建了一个消息通道,通过 port2.postMessage(null) 发送消息触发 workLoop 函数的执行。
  5. workLoop 函数:在每个时间片内执行 performUnitOfWork 函数,直到时间片用完或者所有工作完成。如果还有工作未完成,会再次通过消息通道请求下一次执行。

通过这两个示例,可以看到 React 如何利用 requestIdleCallbackMessageChannel 实现时间切片,避免长时间阻塞主线程,提高应用的响应性能。

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