react基本原理及性能优化

一、从React原理谈起

react是什么？

react是用于构建用户界面的JS框架。因此react只负责解决view层的渲染。

react做了什么？

• Virtual Dom模型
• 生命周期管理
• setState机制
• diff算法
• React patch、事件系统
• react的 Virtual Dom模型

virtual dom 实际上是对实际Dom的一个抽象，是一个js对象。react所有的表层操作实际上是在操作virtual dom。

经过diff算法会计算出virtual dom的差异，然后将这些差异进行实际的dom操作更新页面。

react的生命周期

setState机制

理想情况：

setState是“异步”的，调用setState只会提交一次state修改到队列中，不会直接修改this.state。

等到满足一定条件时，react会合并队列中的所有修改，触发一次update流程，更新this.state。

因此setState机制减少了update流程的触发次数，从而提高了性能。

由于setState会触发update过程，因此在update过程中必经的生命周期中调用setState会存在循环调用的风险。

另外用于监听state更新完成，可以使用setState方法的第二个参数，回调函数。在这个回调中读取this.state就是已经批量更新后的结果。

特殊情况：

在实际开发中，setState的表现有时会不同于理想情况。主要是以下两种。

在mount流程中调用setState。
在setTimeout/Promise回调中调用setState。
在第一种情况下，不会进入update流程，队列在mount时合并修改并render。

在第二种情况下，setState将不会进行队列的批更新，而是直接触发一次update流程。

这是由于setState的两种更新机制导致的，只有在批量更新模式中，才会是“异步”的。

diff算法

diff算法用于计算出两个virtual dom的差异，是react中开销最大的地方。

传统diff算法通过循环递归对比差异，算法复杂度为O(n3)。

react diff算法制定了三条策略，将算法复杂度从 O(n3)降低到O(n)。

• WebUI中DOM节点跨节点的操作特别少，可以忽略不计。
• 拥有相同类的组件会拥有相似的DOM结构。拥有不同类的组件会生成不同的DOM结构。
• 同一层级的子节点，可以根据唯一的ID来区分。

针对这三个策略，react diff实施的具体策略是:

1. diff对树进行分层比较，只对比两棵树同级别的节点。跨层级移动节点，将会导致节点删除，重新插入，无法复用。
2. diff对组件进行类比较，类相同的递归diff子节点，不同的直接销毁重建。diff对同一层级的子节点进行处理时，会根据key进行简要的复用。两棵树中存在相同key的节点时，只会移动节点。

另外，在对比同一层级的子节点时:

diff算法会以新树的第一个子节点作为起点遍历新树，寻找旧树中与之相同的节点。

如果节点存在，则移动位置。如果不存在，则新建一个节点。

在这过程中，维护了一个字段lastIndex，这个字段表示已遍历的所有新树子节点在旧树中最大的index。
在移动操作时，只有旧index小于lastIndex的才会移动。

这个顺序优化方案实际上是基于一个假设，大部分的列表操作应该是保证列表基本有序的。
可以推倒倒序的情况下，子节点列表diff的算法复杂度为O(n2)

二、性能优化方案

由于react中性能主要耗费在于update阶段的diff算法，因此性能优化也主要针对diff算法。

1.减少diff算法触发次数

减少diff算法触发次数实际上就是减少update流程的次数。
正常进入update流程有三种方式：

1.setState

setState机制在正常运行时，由于批更新策略，已经降低了update过程的触发次数。
因此，setState优化主要在于非批更新阶段中(timeout/Promise回调)，减少setState的触发次数。
常见的业务场景即处理接口回调时，无论数据处理多么复杂，保证最后只调用一次setState。

2.父组件render

父组件的render必然会触发子组件进入update阶段（无论props是否更新）。此时最常用的优化方案即为shouldComponentUpdate方法。
最常见的方式为进行this.props和this.state的浅比较来判断组件是否需要更新。或者直接使用PureComponent，原理一致。
需要注意的是，父组件的render函数如果写的不规范，将会导致上述的策略失效。

// Bad case
// 每次父组件触发render 将导致传入的handleClick参数都是一个全新的匿名函数引用。
// 如果this.list 一直都是undefined，每次传入的默认值[]都是一个全新的Array。
// hitSlop的属性值每次render都会生成一个新对象
class Father extends Component {
    onClick() {}
    render() {
        return <Child handleClick={() => this.onClick()} list={this.list || []} hitSlop={{ top: 10, left: 10}}/>
    }
}
// Good case
// 在构造函数中绑定函数，给变量赋值
// render中用到的常量提取成模块变量或静态成员
const hitSlop = {top: 10, left: 10};
class Father extends Component {
    constructor(props) {
        super(props);
        this.onClick = this.onClick.bind(this);
        this.list = [];
    }
    onClick() {}
    render() {
        return <Child handleClick={this.onClick} list={this.list} hitSlop={hitSlop} />
    }
}

forceUpdate

其中forceUpdate方法调用后将会直接进入componentWillUpdate阶段，无法拦截，因此在实际项目中应该弃用。

其他优化策略

• shouldComponentUpdate

使用shouldComponentUpdate钩子，根据具体的业务状态，减少不必要的props变化导致的渲染。如一个不用于渲染的props导致的update。
另外， 也要尽量避免在shouldComponentUpdate 中做一些比较复杂的操作， 比如超大数据的pick操作等。

• 合理设计state，不需要渲染的state，尽量使用实例成员变量。

不需要渲染的props，合理使用context机制，或公共模块（比如一个单例服务）变量来替换。

2.正确使用diff算法

• 不使用跨层级移动节点的操作。
• 对于条件渲染多个节点时，尽量采用隐藏等方式切换节点，而不是替换节点。
• 尽量避免将后面的子节点移动到前面的操作，当节点数量较多时，会产生一定的性能问题。

未完待续

最后

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