react diff算法

本文探讨了React从15版本到16版本的重大架构升级,重点介绍了React 16中引入的Fiber架构如何通过分层对比和基于requestIdleCallback的优先级任务调度来优化Diff算法性能,同时分析了不同任务的优先级划分及其对组件生命周期的影响。

react diff 算法

react 15

diff 数据结构
关键计算点
  • Diff 算法性能突破的关键点在于“分层对比”;
  • 类型一致的节点才有继续 Diff 的必要性;
  • key 属性的设置,可以帮我们尽可能重用同一层级内的节点。

react 16

基于requestIdleCallback和优先级任务调度

1.requestIdleCallback

  • window.requestIdleCallback(callback[, options])
    浏览器提供的requestIdleCallback API中的Cooperative Scheduling可以让浏览器在空闲时间执行回调(开发者传入的方法),在回调参数中可以获取到当前帧(16ms)剩余的时间。利用这个信息可以合理的安排当前帧需要做的事情,如果时间足够,那继续做下一个任务,如果时间不够就歇一歇,调用requestIdleCallback来获知主线程不忙的时候,再继续做任务。

2.不同的任务分配不同的优先级,Fiber根据任务的优先级来动态调整任务调度,先做高优先级的任务

   {
      NoWork: 0, // No work is pending.
      SynchronousPriority: 1, // 文本输入框
      TaskPriority: 2, // 当前调度正执行的任务
      AnimationPriority: 3, // 动画过渡
      HighPriority: 4, // 用户交互反馈
      LowPriority: 5, // 数据的更新
      OffscreenPriority: 6, // 预估未来需要显示的任务
  }

3.任务调度的过程是:

  • 在任务队列中选出高优先级的fiber node执行,调用requestIdleCallback获取所剩时间,若执行时间超过了deathLine,或者突然插入更高优先级的任务,则执行中断,保存当前结果,修改tag标记一下,设置为pending状态,迅速收尾并再调用一个requestIdleCallback,等主线程释放出来再继续
  • 恢复任务执行时,检查tag是被中断的任务,会接着继续做任务或者重做
  • 一个任务单元执行结束或挂起,会调用基于requestIdleCallback的调度器,返回一个新的任务队列继续进行上述过程。
对生命周期的影响
  • componentWillMount
  • componentWillUpdate
  • shouldComponentUpdate
  • componentWillReceiveProps
为什么对reconciliation阶段进行拆分,commit阶段呢?
  • reconciliation阶段包含的主要工作是对current tree 和 new tree 做diff计算,找出变化部分。进行遍历、对比等是可以中断,歇一会儿接着再来。

  • commit阶段是对上一阶段获取到的变化部分应用到真实的DOM树中,是一系列的DOM操作。不仅要维护更复杂的DOM状态,而且中断后再继续,会对用户体验造成影响。在普遍的应用场景下,此阶段的耗时比diff计算等耗时相对短。

  • 所以,Fiber选择在reconciliation阶段拆分

React中的Diff算法是其虚拟DOM实现中最为关键的部分之一,负责高效地比较新旧两棵虚拟DOM树,并找出需要更新的最小部分。通过这一机制,React能够在复杂的UI渲染场景下保持高性能。 ### Diff算法的核心原则 ReactDiff算法主要基于两个核心假设: 1. **两个不同类型的元素将产生不同的树**:如果在比较过程中发现两个节点类型不一致(例如从`<div>`变为`<span>`),React会直接销毁旧的树并构建新的树。 2. **开发者可以通过`key`属性来帮助识别哪些子元素是稳定的**:在列表渲染中,`key`属性允许React优化子元素的匹配过程,从而减少不必要的重渲染[^2]。 ### Diff算法的层级结构 ReactDiff算法按照层级结构进行比较,主要包括以下三个层面: #### 1. Tree Diff(树级别比较) Tree Diff逐层对整棵虚拟DOM树进行比较,而不是跨层级比较。这种策略减少了算法的复杂度,使得比较过程更加快速。当整个层级对比完成后,所有需要更新的节点都会被标记出来[^3]。 #### 2. Component Diff(组件级别比较) 在每一层中,React会对组件进行比较。如果组件类型发生变化(例如从`<ComponentA />`变为`<ComponentB />`),React会销毁旧组件并创建新组件;如果组件类型相同,则认为该组件暂时不需要更新,进入下一阶段的元素级别比较[^3]。 #### 3. Element Diff(元素级别比较) 当两个组件类型相同时,React会进一步比较其内部的元素。如果发现某些子元素发生了变化,则仅更新这些特定的子元素,而不会影响其他部分。此过程利用了高效的比对逻辑,以确保最小的性能开销[^2]。 ### Diff算法的实现机制 ReactDiff算法本质上是一种启发式算法,旨在快速找到差异点,而非追求绝对最优解。具体实现包括以下几个步骤: 1. **同级比对**:React只在同一层级的节点之间进行比对,避免了跨层级的复杂性。 2. **使用`key`优化列表比对**:在渲染列表时,每个元素的唯一`key`属性帮助React准确识别哪些元素发生了变化、新增或删除。 3. **批量更新与合并**:React通过批处理多个状态更新操作,减少重复的渲染请求,从而提升性能。 以下是一个简化的伪代码示例,展示了如何实现一个基本的Diff算法: ```javascript function diff(oldVNode, newVNode) { if (typeof oldVNode !== typeof newVNode || oldVNode.type !== newVNode.type) { // 如果节点类型不同,则替换整个节点 return createNewNode(newVNode); } else { // 如果节点类型相同,则更新节点属性 const updatedNode = updateProperties(oldVNode, newVNode); // 对子节点进行递归比对 updatedNode.children = diffChildren(oldVNode.children, newVNode.children); return updatedNode; } } function diffChildren(oldChildren, newChildren) { const result = []; for (let i = 0; i < Math.max(oldChildren.length, newChildren.length); i++) { if (oldChildren[i] && newChildren[i]) { result.push(diff(oldChildren[i], newChildren[i])); } else if (newChildren[i]) { result.push(createNewNode(newChildren[i])); } } return result; } ``` ### 性能优化与局限性 尽管ReactDiff算法极大地提升了性能,但也存在一些局限性: - **可能造成DOM渲染上的浪费**:由于React仅在同一层级进行比对,因此可能会导致某些不必要的更新。 - **依赖`key`属性的质量**:如果未正确使用`key`属性,React可能无法准确识别哪些元素是稳定的,从而影响性能优化效果。 综上所述,ReactDiff算法通过层级化比对和启发式优化,实现了高效的虚拟DOM更新机制,为前端开发提供了良好的性能保障。
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