万字长文+图文并茂+全面解析 React 源码 - render 篇

今天想了比较久的时间，准备开启这一系列的文章，旨在对 React 系列的源码进行深度解析，其中包含但不限于 react、react-dom、react-router... 等一系列优秀的 React 系列框架，最后再一一实现这些框架的简易版本。

本篇文章将会是对 react 和 react-dom 渲染过程源码的深度解析，我们将从官方 API 以及一些简易 Demo 来进入 react 的内部世界，探讨其中奥妙。

本文解析的 react 版本为 v16.13.0，是我 fork 的官方仓库，源码地址。

结构剖析

我们先从最基础的结构开始解析，从上面这张图来看看。我们创建了一个 App 类，继承于 React.Component 类，在 render 生命周期函数中返回了一个 jsx 格式的 html 标签集合。我们打开控制台，查看创建的实例（如下图）：

我们逐一分析其中比较关键的属性：

字段	解释
props	把 Component 组件比作函数，props 就是函数的入参
context	context 就是在组件树之间共享的信息
refs	访问原生 DOM 元素的集合
updater	负责 Component 组件状态的更新
_reactInternalFiber	App 实例对应的 FiberNode

一个 Component 实例的大致结构我们就解析完了，我们现在需要由内到外的继续解析 Component 内部结构以及实现。

我们现在来看看 render 方法内部， 第 7 行 的内容属于 jsx 语法，是一种 html 语法格式类似的高级模板语法。这一段我们需要借鉴一下官方的一张图来进行解释：

从上图可以得知，jsx 语法都会被编译成 React.createElement 函数，标签属性以及标签内容都会编译成对应的入参，由此可知我们所写的 第 7 行 代码在编译后将会变成如下代码：

React.createElement("section", {}, "Hello World");

而 React.createElement 所创建的对象就是 虚拟 DOM 树，那么内部创建的工作流程是什么样的？带着这个问题，我们进入下一个章节。

React.createElement

我们刚才得知 jsx 语法将会被编译成 React.createElement 函数调用，而这个函数属于 React 对象上的一个方法，现在我们就可以开始进入到源码解析，查看内部实现。

上图就是 React.createElement，我们先看最后返回的结果是 ReactElement 函数的执行结果，该函数最后返回的是一个 React Element 对象（后面会提到）。

所以 React.createElement 其实是一个工厂函数，用于创建 React Element 对象，我们再来看看这个工厂函数主要做了哪些工作。

• 11-29 行：收集了 config 中的一些字段，并且将其他非内置字段添加到 props 对象中；
• 31-40 行：将入参中的 children 参数挂载到 props 的 children 字段中；（本示例中 "Hello World" 就是一个 “children”）
• 42-49 行：收集组件（type 可能是字符串也有可能是 Component 实例，例如 <section /> 和 <App />）中设置的 defaultProps 属性；

在完成一系列的初始化工作后，进入了 ReactElement 的创建工作（见下图）。

ReactElement 函数就比较一目了然了，返回了一个 element（React Element） 对象。React Element 对象其实就是一棵虚拟 DOM 树（$$typeof 字段表示了这是一个 React Element 类型），包含了标签和属性（attribute）信息。Component 执行 render 函数得到 虚拟 DOM 树，再通过 react-dom 将其包装成 FiberNode，然后被解析成 真实 DOM 树 后渲染在页面中（对应的容器内），这个我们后续再详细解析，这里就不展开了。

我们最后对 React Element 的创建过程画一个流程图来加深理解。（见下图）

React.Component

我们接下来要对 React.Component 进行进一步的解析，看看 Component 整体的运行逻辑以及是如何使用 React.Element 的。

Component 属于一个构造函数（见上图），Component 定义了几个属性，分别是 props、context、refs、updater，这些属性在之前已经解释过，这里不再复述。这里需要注意的是 Component 中的两个方法 setState 和 forceUpdate，调用的都是内部 updater 的方法进行事件通知，将数据和 UI 更新的任务交给了内部的 updater 去处理，符合 单一职责设计原则。

到这里，Component 类的结构已经解析完成了。什么，这就解析完成了？生命周期函数呢？渲染过程呢？一个都还没有看到啊。别着急，由于 React 内部的职责划分与不同平台实现，所以这部分根据不同平台的实现被放在了 react-dom 或 react-native 中。我们接下来就对我们常用的浏览器端，react-dom 中渲染过程以及对组件生命周期的处理进行详细的梳理。在此之前，放张图对本章的 Component 进行小结。

渲染过程（react-dom）

render 函数

在解析完了 React.Element 和 React.Component 之后，可能很多人只是了解到了基础结构体的创建，还是感觉云里雾里。现在我们来理一理 react-dom 的整个渲染过程以及组件生命周期，从 constructor 组件的创建到 componentDidMount() 组件的挂载，最后再画一个流程图来进行总结。

react 本身只是一些基础类的创建，比如 React.Element 和 React.Component，而后续的流程则根据不同的平台有不同的实现。我们这里以我们常用的浏览器环境为例，调用的是 ReactDOM.render() 方法（见下图），我们现在就来对这个方法的渲染过程做一个详细解析。

从上图可以看出，render 函数返回 legacyRenderSubtreeIntoContainer 函数的调用，而该函数最终返回的结果是 Component 实例（也就是 App 组件，见下图）。

FiberNode

我们来看看 render 函数内部调用的 legacyRenderSubtreeIntoContainer 函数（见下图）

在 legacyRenderSubtreeIntoContainer 中的 第 28 行，就是 FiberNode 树 的创建过程。

FiberNode 由内部的 createFiber 函数进行创建（见下图）。（这也是 React 在 16 版本后作出的巨大更新，这个后面我们再展开说）。

FiberNode 被创建后挂载在了 FiberRoot.current 上。最后，App 组件作为根组件实例被返回，而接下来的渲染过程由 FiberNode 接管。

我们画一个流程图来帮助理解（见下图）。

从上图可以看出，我们的 React Element 作为 render 函数的入参，创建了一个 FiberNode 实例，也就是 FiberRoot.current，而后续的渲染过程都由这个根 FiberNode 接管，包括所有的生命周期。

递归构建 FiberNode 树

在构建完了根 FiberNode 实例后，第 40 行 调用了 updaterContainer 函数开始构建整棵 FiberNode 树以及完成 DOM 渲染（见下图）。

updaterContainer 是一个比较关键的函数，我们来解析一下这个函数做了什么：

• 第 8~14 行：React 内部的更新任务设置了优先级大小，优先级较高的更新任务将会中断优先级较低的更新任务。React 设置了 ExpirationTime 任务过期时间，如果时间到期后任务仍未执行（一直被打断），则会强制执行该更新任务。同时，React 内部也会将过期时间相近的更新任务合并成一个（批量）更新任务，从而达到批量更新减少消耗的效果。（React setState “异步” 更新原理）
• 第 16~21 行：从父组件中收集 context 属性（由于这里是 root 组件，所以父组件为空）。
• 第 23~31 行：构建更新队列，第 24 行 将 Element 实例（见下图 1）挂载在 update 对象上，第 31 行 将更新队列（updateQueue) 挂载在 FiberNode 实例（见下图 2）。

• 第 32 行：内部开始递归调度，创建 FiberNode 树。创建一个工作节点快照 workInProgress（初始值是根 FiberNode），围绕着 workInProgress 对 updateQueue 展开构建工作（见下图）；

根据 updateQueue 更新节点（performUnitOfWork 将返回 workInProgress.child，直到所有节点遍历完成）

创建 FiberNode 子节点

进入 performUnitOfWork 函数内部，我们省略掉一系列目前不需要关注的函数，首先进入到 beginWork 函数（见下图）。

beginWork 函数会根据 props 和 context 是否改变（第 12~15 行）、当前当前节点优先级是否高于正在更新的节点优先级（第 17 行）这两项来决定当前节点是否需要更新。

然后根据节点的标签类型（tag），调用不同的函数进行内部状态更新。（见下图）

Root(FiberNode) 节点更新 - updateHostRoot

我们第一次进入是 root 节点，所以进入到 updateHostRoot 函数内部逻辑进行处理。（见下图）

按照惯例，我们逐行解析函数所做的事情：

• 第 2 行：将一系列有用的信息推入内部栈（其中包括 #app 实例、context 信息等等）。
• 第 5~7 行：收集节点新的 props 属性和旧的 state、children 属性。
• 第 8 行：浅复制更新队列，防止引用属性互相影响；
• 第 9 行：执行更新队列，主要的任务是将 React.Element 添加到 Fiber 的 memoizedState 和 updateQueue 更新队列中（见下图）;

• 第 36~45 行：对上一步的 memoizedState 中的 element 进行进一步的处理，将其封装成 FiberNode 然后挂载在 workInProgress(当前工作节点快照).child 属性上，最后将该 child 返回。

到这一步，FiberNode 树的第一个节点就已经构建完成并挂载，我们来画一张流程图进行梳理（下图）。

App Component(FiberNode) 更新流程 - updateClassComponent

接下来就是对子节点的依次更新流程（见下图），也就是 App Component 对应的 FiberNode。依然是 beginWork 函数，在 第 232~246 行 调用我们的 App Component 节点的更新流程。

constructClassInstance

在 updateClassComponent 函数中，有三个关键函数，第一个就是 constructClassInstance。

在 constructClassInstance 函数中（见上图 1）：

• 第 96 行 创建 App Component 实例。
• 第 101 行 将实例挂载在 workInProgress 的 stateNode 属性中（件上图 2）
• 第 107 行 最后返回该实例。

mountClassInstance

在 constructClassInstance 执行完成后，接下来执行第二个关键函数 mountClassInstance。

mountClassInstance 函数中对 Component 实例进行挂载的一些初始化工作（见上图）。我们从上图可以看出，到了这里就开始了 Component 的生命周期钩子逻辑。

在初始化实例的一些基础属性后，第 136~145 行执行了 Component 的第一个生命周期钩子，也就是 getDerivedStateFromProps（见上图），它使用返回的对象来更新 state。

而紧随其后（见下图） 第 153 行 触发了第二个生命周期钩子 componentWillMount，主要用于在挂载前执行一些操作。

finishClassComponent

在实例创建完成并且调用了上面两个生命周期钩子后，进入到最后一个关键函数 finishClassComponent。

在 finishClassComponent 中 render 函数（见上图）。而 render 函数执行返回的就是 React.Element（虚拟 DOM 树）（下图 1），最后将其包装成 FiberNode 后返回（下图 2）后进入进入 workLoopSync 流程。

React Element(FiberNode) 更新流程 - updateHostComponent

还是 beginWork 函数（见下图），进入 updateHostComponent 进行 React Element(FiberNode) 组件更新阶段。

在 第 13 行 会对组件的 children 类型进行判断，判断是否为纯文本内容，我们在此处就是纯文本（section 标签内的 Hello World 文本），随后 nextChildren 就将被置空。

到这里，nextChildren 已经为空，完整的 FiberNode 树就已经构建完成。beginWork 结束，接下来进入到新的流程。

创建 真实 DOM 树

在结束了 beginWork 流程后，将调用 createInstance 函数创建 真实 DOM 树（见下图）。

在 createInstance 内部调用了 createElement 函数创建了 真实 DOM 节点（见下图 1），然后通过递归遍历 props 中的属性（包括 children）构建了一棵 真实 DOM 树（见下图 2）

通过调用 createInstance 方法创建真实 DOM（此时还没有插入到文档中）后，然后将 DOM 树 对象挂载到 FiberNode 的 stateNode 属性上（见下图）。

在 真实 DOM 树构建完成后，并且此时 workInProgress.child 也为 null，本次 workLoopSync 流程将在此结束，接下来进入到 finishSyncRender 函数，进行节点的渲染工作。

渲染真实 DOM

react-dom 将在回调函数内部将调用 insertOrAppendPlacementNodeIntoContainer 方法对 FiberNode 进行遍历。（见下图）

由上图可知该函数会对 Host 节点（带有 html tag 结构的节点）调用 appendChildToContainer 函数进行渲染，其他节点取其 child 值进行递归调用。

在 appendChildToContainer 函数内部，通过 appendChild 将 FiberNode 上的 stateNode （我们在上一步创建好的 真实 DOM 树）添加到 container（#app）中，然后调用 componentDidMount 生命周期钩子函数。（见下图）

到了这一步，页面中就渲染了我们在 render 中设置的 jsx 语法标签（Hello World）（见下图），我们的渲染流程解析宣告完成！

最后也是按照惯例，用一张流程图来梳理我们的整个渲染过程。

在本篇文章主要是解析 React 的整个渲染过程，对 React 的整体结构和工作流程有了个初步的了解，下一章将围绕着 Component 的生命周期与 setState 进行解析，如有需要可以关注专栏后续更新。

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