React 更新视图过程

Bernie维尼

说在前面,着重梳理实际更新组件和 dom 部分的代码,但是关于异步,transaction,批量合并新状态等新细节只描述步骤。一来因为这些细节在读源码的时候只读了部分,二来如果要把这些都写出来要写老长老长。

真实的 setState 的过程:

setState( partialState ) {
  // 1. 通过组件对象获取到渲染对象
  var internalInstance = ReactInstanceMap.get(publicInstance);
  // 2. 把新的状态放在渲染对象的 _pendingStateQueue 里面 internalInstance._pendingStateQueue.push( partialState )
  // 3. 查看下是否正在批量更新
  //   3.1. 如果正在批量更新,则把当前这个组件认为是脏组件,把其渲染对象保存到 dirtyComponents 数组中
  //   3.2. 如果可以批量更新,则调用 ReactDefaultBatchingStrategyTransaction 开启更新事务,进行真正的 vdom diff。
  //    |
  //    v
  // internalInstance.updateComponent( partialState )
}

updateComponent 方法的说明:

updateComponent( partialState ) {
  // 源码中 partialState 是从 this._pendingStateQueue 中获取的,这里简化了状态队列的东西,假设直接从外部传入
  var inst = this._instance;
  var nextState = Object.assign( {}, inst.state, partialState );
  // 获得组件对象,准备更新,先调用生命周期函数
      // 调用 shouldComponentUpdate 看看是否需要更新组件(这里先忽略 props 和 context的更新)
  if ( inst.shouldComponentUpdate(inst.props, nextState, nextContext) ) {
    // 更新前调用 componentWillUpdate
    isnt.componentWillUpdate( inst.props, nextState, nextContext );
    inst.state = nextState;
    // 生成新的 vdom
    var nextRenderedElement = inst.render();
    // 通过上一次的渲染对象获取上一次生成的 vdom
    var prevComponentInstance = this._renderedComponent; // render 中的根节点的渲染对象
    var prevRenderedElement = prevComponentInstance._currentElement; // 上一次的根节点的 vdom
    // 通过比较新旧 vdom node 来决定是更新 dom node 还是根据最新的 vdom node 生成一份真实 dom node 替换掉原来的
    if ( shouldUpdateReactComponent(prevRenderedElement, nextRenderedElement) ) {
      // 更新 dom node
      prevComponentInstance.receiveComponent( nextRenderedElement )
    } else {
      // 生成新的 dom node 替换原来的(以下是简化版,只为了说明流程)
      var oldHostNode = ReactReconciler.getHostNode( prevComponentInstance );
      // 根据新的 vdom 生成新的渲染对象
      var child = instantiateReactComponent( nextRenderedElement );
      this._renderedComponent = child;
      // 生成新的 dom node
      var nextMarkup = child.mountComponent();
      // 替换原来的 dom node
      oldHostNode.empty();
      oldHostNode.appendChild( nextMarkup )
    }
  }
}

接下来看下 shouldUpdateReactComponent 方法:

function shouldUpdateReactComponent(prevElement, nextElement) {
  var prevEmpty = prevElement === null || prevElement === false;
  var nextEmpty = nextElement === null || nextElement === false;
  if (prevEmpty || nextEmpty) {
    return prevEmpty === nextEmpty;
  }

  var prevType = typeof prevElement;
  var nextType = typeof nextElement;
  if (prevType === 'string' || prevType === 'number') {
    return (nextType === 'string' || nextType === 'number');
  } else {
    return (
      nextType === 'object' &&
      prevElement.type === nextElement.type &&
      prevElement.key === nextElement.key
    );
  }
}

基本的思路就是比较当前 vdom 节点的类型,如果一致则更新,如果不一致则重新生成一份新的节点替换掉原来的。好了回到刚刚跟新 dom node这条路 prevComponentInstance.receiveComponent( nextRenderedElement ),即 render 里面根元素的渲染对象的 receiveComponent 方法做了最后的更新 dom 的工作。如果根节点的渲染对象是组件即 ReactCompositeComponent.receiveComponent,如果根节点是内置对象(html 元素)节点即 ReactDOMComponent.receiveComponent。ReactCompositeComponent.receiveComponent 最终还是调用的上面提到的 updateComponent 循环去生成 render 中的 vdom,这里就先不深究了。最终 html dom node 的更新策略都在 ReactDOMComponent.receiveComponent 中。

class ReactDOMComponent {
  // @param {nextRenderedElement} 新的 vdom node
  receiveComponent( nextRenderedElement ) {
    var prevElement = this._currentElement;
    this._currentElement = nextRenderedElement;

    var lastProps = prevElement.props;
    var nextProps = this._currentElement.props;
    var lastChildren = lastProps.children;
    var nextChildren = nextProps.children;
    /*
      更新 props
      _updateDOMProperties 方法做了下面两步
      1. 记录下 lastProps 中有的,nextProps 没有的,删除
      2. 记录下 nextProps 中有的,且与 lastProps中不同的属性,setAttribute 之
    */
    this._updateDOMProperties(lastProps, nextProps, transaction);

    /*
      迭代更新子节点,源代码中是 this._updateDOMChildren(lastProps, nextProps, transaction, context);
      以下把 _updateDOMChildren 方法展开,对于子节点类型的判断源码比较复杂,这里只针对string|number和非string|number做一个简单的流程示例
    */
    // 1. 如果子节点从有到无,则删除子节点
    if ( lastChildren != null && nextChildren == null ) {
    
      if ( typeof lastChildren === 'string' | 'number' /* 伪代码 */ ) {
        this.updateTextContent('');
      } else {
        this.updateChildren( null, transaction, context );
      }
    }
    // 2. 如果新的子节点相对于老的是有变化的
    if ( nextChildren != null ) {
      if ( typeof lastChildren === 'string' | 'number' && lastChildren !== nextChildren /* 伪代码 */ ) {
        this.updateTextContent('' + nextChildren);
      } else if ( lastChildren !== nextChildren ) {
        this.updateChildren( nextChildren, transaction, context );
      }
    }
  }
}

this.updateChildren( nextChildren, transaction, context ) 中是真正的 diff 算法,就不以代码来说了(因为光靠代码很难说明清楚)

先来看最简单的情况:
例A:
a
按节点顺序开始遍历 nextChildren(遍历的过程中记录下需要对节点做哪些变更,等遍历完统一执行最终的 dom 操作),相同位置如果碰到和 prevChildren 中 tag 一样的元素认为不需要对节点进行删除,只需要更新节点的 attr,如果碰到 tag 不一样,则按照新的 vdom 中的节点重新生成一个节点,并把 prevChildren 中相同位置老节点删除。按以上两个状态的 vdom tree,那么遍历完就会记录下需要做两步 dom 变更:新增一个 span 节点插入到第二个位置,删除原来第二个位置上的 div。

再来看两个例子:
例B:
b
遍历结果:第二个节点新增一个span,删除第二个div和第四个div。

例C:
c
遍历结果:第二个节点新增一个span,第四个节点新增一个div,删除第二个div。

我们看到对于例C来说其实最便利的方法就是把 span 插入到第二的位置上,然后其他div只要做 attr 的更新而不需要再进行位置的增删,如果 attr 都没有变化,那么后两个 div 根本不需要变化。但是按例A里面的算法,我们需要进行好几步的 dom 操作。这是为算法减少时间复杂度,做了妥协。但是 react 对节点引入了 key 这个关键属性帮助优化这种情况。假设我们给所有节点都添加了唯一的 key 属性,如下面例D:
例D:
d
我们在遍历过程中对所要记录的东西进行优化,在某个位置碰到有 key 的节点我们去 prevChildren 中找有没有对应的节点,如果有,则我们会比较当前节点在前后两个 tree 中相对位置。如果相对位置没有变化,则不需要做dom的增删移,而只需要更新。如果位置不一样则需要记录把这个节点从老的位置移动到新的位置(具体算法需要借助前一次dom变化的记录这里不详述)。这样从例C到例D的优化减少了 dom 节点的增删。

但是 react 的这种算法的优化也带来了一种极端的情况:
例E:
e
遍历结果:3次节点位置移动:2到1,1到2,0到3。

但是其实这里只需要更新每个节点的 attr,他们的位置根本不需要做变化。所以如果要给元素指定 key 最好避免元素的位置有太多太大的跃迁变化。

基本上 setState 之后到最终的 dom 变化的过程就是这么结束了。

后记:
梳理的比较简单,很多细节我没有精力作一一的总结,因为我自己看源码看了好久,代码中涉及到很多异步,事务等等干扰项,然后我自己又不想过多的借助现有的资料-_-。当我快要把最后一点写完的时候发现 pure render 专栏的作者陈屹出了一本《深入React技术栈》里面有相当详细的源码分析,所以我感觉我这篇“白写”了,贴出这本书就可以了,不过陈屹的这本书是良心之作,必须安利下。

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