React中的优先级

nero

UI产生交互的根本原因是各种事件,这也就意味着事件与更新有着直接关系。不同事件产生的更新,它们的优先级是有差异的,所以更新优先级的根源在于事件的优先级。一个更新的产生可直接导致React生成一个更新任务,最终这个任务被Scheduler调度。

所以在React中,人为地将事件划分了等级,最终目的是决定调度任务的轻重缓急,因此,React有一套从事件到调度的优先级机制。

本文将围绕事件优先级、更新优先级、任务优先级、调度优先级,重点梳理它们之间的转化关系。

  • 事件优先级:按照用户事件的交互紧急程度,划分的优先级
  • 更新优先级:事件导致React产生的更新对象(update)的优先级(update.lane)
  • 任务优先级:产生更新对象之后,React去执行一个更新任务,这个任务所持有的优先级
  • 调度优先级:Scheduler依据React更新任务生成一个调度任务,这个调度任务所持有的优先级

前三者属于React的优先级机制,第四个属于Scheduler的优先级机制,Scheduler内部有自己的优先级机制,虽然与React有所区别,但等级的划分基本一致。下面我们从事件优先级开始说起。

优先级的起点:事件优先级

React按照事件的紧急程度,把它们划分成三个等级:

  • 离散事件(DiscreteEvent):click、keydown、focusin等,这些事件的触发不是连续的,优先级为0。
  • 用户阻塞事件(UserBlockingEvent):drag、scroll、mouseover等,特点是连续触发,阻塞渲染,优先级为1。
  • 连续事件(ContinuousEvent):canplay、error、audio标签的timeupdate和canplay,优先级最高,为2。

事件优先级的Map

派发事件优先级

事件优先级是在注册阶段被确定的,在向root上注册事件时,会根据事件的类别,创建不同优先级的事件监听(listener),最终将它绑定到root上去。

let listener = createEventListenerWrapperWithPriority(
    targetContainer,
    domEventName,
    eventSystemFlags,
    listenerPriority,
  );

createEventListenerWrapperWithPriority函数的名字已经把它做的事情交代得八九不离十了。它会首先根据事件的名称去找对应的事件优先级,然后依据优先级返回不同的事件监听函数。

export function createEventListenerWrapperWithPriority(
  targetContainer: EventTarget,
  domEventName: DOMEventName,
  eventSystemFlags: EventSystemFlags,
  priority?: EventPriority,
): Function {
  const eventPriority =
    priority === undefined
      ? getEventPriorityForPluginSystem(domEventName)
      : priority;
  let listenerWrapper;
  switch (eventPriority) {
    case DiscreteEvent:
      listenerWrapper = dispatchDiscreteEvent;
      break;
    case UserBlockingEvent:
      listenerWrapper = dispatchUserBlockingUpdate;
      break;
    case ContinuousEvent:
    default:
      listenerWrapper = dispatchEvent;
      break;
  }
  return listenerWrapper.bind(
    null,
    domEventName,
    eventSystemFlags,
    targetContainer,
  );
}

最终绑定到root上的事件监听其实是dispatchDiscreteEventdispatchUserBlockingUpdatedispatchEvent这三个中的一个。它们做的事情都是一样的,以各自的事件优先级去执行真正的事件处理函数。

比如:dispatchDiscreteEventdispatchUserBlockingUpdate最终都会以UserBlockingEvent的事件级别去执行事件处理函数。

以某种优先级去执行事件处理函数其实要借助Scheduler中提供的runWithPriority函数来实现:

function dispatchUserBlockingUpdate(
  domEventName,
  eventSystemFlags,
  container,
  nativeEvent,
) {

  ...

  runWithPriority(
    UserBlockingPriority,
    dispatchEvent.bind(
      null,
      domEventName,
      eventSystemFlags,
      container,
      nativeEvent,
    ),
  );

  ...

}

这么做可以将事件优先级记录到Scheduler中,相当于告诉Scheduler:你帮我记录一下当前事件派发的优先级,等React那边创建更新对象(即update)计算更新优先级时直接从你这拿就好了。

function unstable_runWithPriority(priorityLevel, eventHandler) {
  switch (priorityLevel) {
    case ImmediatePriority:
    case UserBlockingPriority:
    case NormalPriority:
    case LowPriority:
    case IdlePriority:
      break;
    default:
      priorityLevel = NormalPriority;
  }

  var previousPriorityLevel = currentPriorityLevel;
  // 记录优先级到Scheduler内部的变量里
  currentPriorityLevel = priorityLevel;

  try {
    return eventHandler();
  } finally {
    currentPriorityLevel = previousPriorityLevel;
  }
}

更新优先级

以setState为例,事件的执行会导致setState执行,而setState本质上是调用enqueueSetState,生成一个update对象,这时候会计算它的更新优先级,即update.lane:

const classComponentUpdater = {
  enqueueSetState(inst, payload, callback) {
    ...

    // 依据事件优先级创建update的优先级
    const lane = requestUpdateLane(fiber, suspenseConfig);

    const update = createUpdate(eventTime, lane, suspenseConfig);
    update.payload = payload;
    enqueueUpdate(fiber, update);

    // 开始调度
    scheduleUpdateOnFiber(fiber, lane, eventTime);
    ...
  },
};

重点关注requestUpdateLane,它首先找出Scheduler中记录的优先级:schedulerPriority,然后计算更新优先级:lane,具体的计算过程在findUpdateLane函数中,计算过程是一个从高到低依次占用空闲位的操作,具体的代码在这里 ,这里就先不详细展开。

export function requestUpdateLane(
  fiber: Fiber,
  suspenseConfig: SuspenseConfig | null,
): Lane {

  ...
  // 根据记录下的事件优先级,获取任务调度优先级
  const schedulerPriority = getCurrentPriorityLevel();

  let lane;
  if (
    (executionContext & DiscreteEventContext) !== NoContext &&
    schedulerPriority === UserBlockingSchedulerPriority
  ) {
    // 如果事件优先级是用户阻塞级别,则直接用InputDiscreteLanePriority去计算更新优先级
    lane = findUpdateLane(InputDiscreteLanePriority, currentEventWipLanes);
  } else {
    // 依据事件的优先级去计算schedulerLanePriority
    const schedulerLanePriority = schedulerPriorityToLanePriority(
      schedulerPriority,
    );
    ...
    // 根据事件优先级计算得来的schedulerLanePriority,去计算更新优先级
    lane = findUpdateLane(schedulerLanePriority, currentEventWipLanes);
  }
  return lane;
}

getCurrentPriorityLevel负责读取记录在Scheduler中的优先级:

function unstable_getCurrentPriorityLevel() {
  return currentPriorityLevel;
}

update对象创建完成后意味着需要对页面进行更新,会调用scheduleUpdateOnFiber进入调度,而真正开始调度之前会计算本次产生的更新任务的任务优先级,目的是与已有任务的任务优先级去做比较,便于做出多任务的调度决策。

调度决策的逻辑在ensureRootIsScheduled 函数中,这是一个非常重要的函数,控制着React任务进入Scheduler的大门。

任务优先级

一个update会被一个React的更新任务执行掉,任务优先级被用来区分多个更新任务的紧急程度,它由更新优先级计算而来,举例来说:

假设产生一前一后两个update,它们持有各自的更新优先级,也会被各自的更新任务执行。经过优先级计算,如果后者的任务优先级高于前者的任务优先级,那么会让Scheduler取消前者的任务调度;如果后者的任务优先级等于前者的任务优先级,后者不会导致前者被取消,而是会复用前者的更新任务,将两个同等优先级的更新收敛到一次任务中;如果后者的任务优先级低于前者的任务优先级,同样不会导致前者的任务被取消,而是在前者更新完成后,再次用Scheduler对后者发起一次任务调度。

这是任务优先级存在的意义,保证高优先级任务及时响应,收敛同等优先级的任务调度。

任务优先级在即将调度的时候去计算,代码在ensureRootIsScheduled函数中:

function ensureRootIsScheduled(root: FiberRoot, currentTime: number) {

  ...

  // 获取nextLanes,顺便计算任务优先级
  const nextLanes = getNextLanes(
    root,
    root === workInProgressRoot ? workInProgressRootRenderLanes : NoLanes,
  );

  // 获取上面计算得出的任务优先级
  const newCallbackPriority = returnNextLanesPriority();

  ...

}

通过调用getNextLanes去计算在本次更新中应该处理的这批lanes(nextLanes),getNextLanes会调用getHighestPriorityLanes去计算任务优先级。任务优先级计算的原理是这样:更新优先级(update的lane),
它会被并入root.pendingLanes,root.pendingLanes经过getNextLanes处理后,挑出那些应该处理的lanes,传入getHighestPriorityLanes,根据nextLanes找出这些lanes的优先级作为任务优先级。

function getHighestPriorityLanes(lanes: Lanes | Lane): Lanes {
  ...
  // 都是这种比较赋值的过程,这里只保留两个以做简要说明
  const inputDiscreteLanes = InputDiscreteLanes & lanes;
  if (inputDiscreteLanes !== NoLanes) {
    return_highestLanePriority = InputDiscreteLanePriority;
    return inputDiscreteLanes;
  }
  if ((lanes & InputContinuousHydrationLane) !== NoLanes) {
    return_highestLanePriority = InputContinuousHydrationLanePriority;
    return InputContinuousHydrationLane;
  }
  ...
  return lanes;
}

getHighestPriorityLanes的源码在这里,getNextLanes的源码在这里

return_highestLanePriority就是任务优先级,它有如下这些值,值越大,优先级越高,暂时只理解任务优先级的作用即可。

export const SyncLanePriority: LanePriority = 17;
export const SyncBatchedLanePriority: LanePriority = 16;

const InputDiscreteHydrationLanePriority: LanePriority = 15;
export const InputDiscreteLanePriority: LanePriority = 14;

const InputContinuousHydrationLanePriority: LanePriority = 13;
export const InputContinuousLanePriority: LanePriority = 12;

const DefaultHydrationLanePriority: LanePriority = 11;
export const DefaultLanePriority: LanePriority = 10;

const TransitionShortHydrationLanePriority: LanePriority = 9;
export const TransitionShortLanePriority: LanePriority = 8;

const TransitionLongHydrationLanePriority: LanePriority = 7;
export const TransitionLongLanePriority: LanePriority = 6;

const RetryLanePriority: LanePriority = 5;

const SelectiveHydrationLanePriority: LanePriority = 4;

const IdleHydrationLanePriority: LanePriority = 3;
const IdleLanePriority: LanePriority = 2;

const OffscreenLanePriority: LanePriority = 1;

export const NoLanePriority: LanePriority = 0;

如果已经存在一个更新任务,ensureRootIsScheduled会在获取到新任务的任务优先级之后,去和旧任务的任务优先级去比较,从而做出是否需要重新发起调度的决定,若需要发起调度,那么会去计算调度优先级。

调度优先级

一旦任务被调度,那么它就会进入Scheduler,在Scheduler中,这个任务会被包装一下,生成一个属于Scheduler自己的task,这个task持有的优先级就是调度优先级。

它有什么作用呢?在Scheduler中,分别用过期任务队列和未过期任务的队列去管理它内部的task,过期任务的队列中的task根据过期时间去排序,最早过期的排在前面,便于被最先处理。而过期时间是由调度优先级计算的出的,不同的调度优先级对应的过期时间不同。

调度优先级由任务优先级计算得出,在ensureRootIsScheduled更新真正让Scheduler发起调度的时候,会去计算调度优先级。

function ensureRootIsScheduled(root: FiberRoot, currentTime: number) {

    ...

    // 根据任务优先级获取Scheduler的调度优先级
    const schedulerPriorityLevel = lanePriorityToSchedulerPriority(
      newCallbackPriority,
    );

    // 计算出调度优先级之后,开始让Scheduler调度React的更新任务
    newCallbackNode = scheduleCallback(
      schedulerPriorityLevel,
      performConcurrentWorkOnRoot.bind(null, root),
    );

    ...
}

lanePriorityToSchedulerPriority计算调度优先级的过程是根据任务优先级找出对应的调度优先级。

export function lanePriorityToSchedulerPriority(
  lanePriority: LanePriority,
): ReactPriorityLevel {
  switch (lanePriority) {
    case SyncLanePriority:
    case SyncBatchedLanePriority:
      return ImmediateSchedulerPriority;
    case InputDiscreteHydrationLanePriority:
    case InputDiscreteLanePriority:
    case InputContinuousHydrationLanePriority:
    case InputContinuousLanePriority:
      return UserBlockingSchedulerPriority;
    case DefaultHydrationLanePriority:
    case DefaultLanePriority:
    case TransitionShortHydrationLanePriority:
    case TransitionShortLanePriority:
    case TransitionLongHydrationLanePriority:
    case TransitionLongLanePriority:
    case SelectiveHydrationLanePriority:
    case RetryLanePriority:
      return NormalSchedulerPriority;
    case IdleHydrationLanePriority:
    case IdleLanePriority:
    case OffscreenLanePriority:
      return IdleSchedulerPriority;
    case NoLanePriority:
      return NoSchedulerPriority;
    default:
      invariant(
        false,
        'Invalid update priority: %s. This is a bug in React.',
        lanePriority,
      );
  }
}

总结

本文一共提到了4种优先级:事件优先级、更新优先级、任务优先级、调度优先级,它们之间是递进的关系。事件优先级由事件本身决定,更新优先级由事件计算得出,然后放到root.pendingLanes,任务优先级来自root.pendingLanes中最紧急的那些lanes对应的优先级,调度优先级根据任务优先级获取。几种优先级环环相扣,保证了高优任务的优先执行。

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