React源码中的位运算技巧

大家好，我卡颂。

这两年有不少朋友和我吐槽React源码，比如：

• 调度器为什么用小顶堆这种数据结构，直接用数组不行？
• 源码里各种单向链表、环状链表，直接用数组不行？
• 源码里各种位运算，有必要么？

作为业务依赖的框架，为了提升一点点运行时性能，React从不吝惜将源码写的很复杂。

在涉及状态、标记位、优先级操作的地方大量使用了位运算。

本文会讲解其中比较有代表性的部分。学到之后，当遇到类似场景时露一手，你就是业务线最靓的仔。

几个常用位运算

在JS中，位运算的操作数会先转换为Int32（32位有符号整型），执行完位运算会Int32对应浮点数。

在React中，主要用到3种位运算符 —— 按位与、按位或、按位非。

按位与（&）

对于两个二进制操作数的每个bit，如果都为1，则结果为1，否则为0。

举个例子，计算3 & 2，首先将操作数转化为Int32：

// 3对应的 Int32
0b000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 
// 2对应的 Int32
0b000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 

为了直观，我们排除前面的0，只保留最后8位（实际参与计算的应该是32位）：

  0000 0011
& 0000 0010
-----------
  0000 0010

所以3 & 2计算结果转化为浮点数后为2。

按位或（|）

对于两个二进制操作数的每个bit，如果都为0，则结果为0，否则为1。

计算10 | 3：

  0000 1010
| 0000 0011
-----------
  0000 1011

计算结果转化为浮点数后为11。

按位非（～）

对一个二进制操作数的每个bit，逐位进行取反操作（0、1互换）

对于～3，将3转化为Int32后逐位取反：

// 3对应的 Int32
0b000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 
// 逐位取反
0b111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100

计算结果转化为浮点数后为-4。

如果你对这个结果有疑惑，可以去了解补码相关知识

让我们从易到难，看看位运算在React中的应用。

标记状态

React源码内部有多个上下文环境，在执行函数时经常需要判断当前处在哪个上下文环境中。

假设共有三种上下文情况：

// A上下文
const A = 1;
// B上下文
const B = 2;
// 没有处在上下文
const NoContext = 0;

当进入某个上下文时，可以使用按位或操作标记进入：

// 当前所处上下文
let curContext = 0;

// 进入A上下文
curContext |= A;

我们用8位二进制举例（同样，实际应该是Int32，这里是为了简化），curContext与A执行按位或操作：

  0000 0000  // curContext
| 0000 0001  // A
-----------
  0000 0001

此时可以结合按位与操作与NoContext来判断是否处在某一上下文中：

// 是否处在A上下文中 true
(curContext & A) !== NoContext

// 是否处在B上下文中 false
(curContext & B) !== NoContext

离开某上下文后，结合按位与、按位非移除标记：

// 从当前上下文中移除上下文A
curContext &= ~A;

// 是否处在A上下文中 false
(curContext & A) !== NoContext

curContext与~A执行按位与操作：

  0000 0001  // curContext
& 1111 1110  // ~A
-----------
  0000 0000

即从curContext中移除A。

当业务中需要同时处理多个状态时，可以使用如上位运算技巧。

优先级计算

在React中，不同情况下调用this.setState触发的更新会拥有不同优先级。优先级之间的比较、挑选同样使用了位运算。

具体来说，React中用31个bit位保存更新（之所以是31而不是32是因为Int32的最高位是符号位，不保存具体的数）。

处在越低bit位的更新优先级越高（越需要优先处理）。

举个例子，假设当前应用存在2个更新：

0b000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0001

其中第1位的更新优先级最高（需要同步处理），第5位为默认优先级。

React经常需要找出当前最高优先级的更新在哪一位（如上例子中在第一位），方法如下：

function getHighestPriorityLane(lanes) {
  return lanes & -lanes;
}

解释下，由于Int32采用补码表示，所以-lanes可以看作如下两步操作：

1. lanes取反（~lanes）
2. 加1

为了直观，用8位表示：

lanes  0001 0001
~lanes 1110 1110 // 第一步
+1     1110 1111 // 第二步

则lanes & -lanes如下：

  0001 0001 // lanes  
& 1110 1111 // -lanes
-----------
  0000 0001

取到的就是第一位（已有更新中最高的优先级）。

总结

虽然业务中不常使用位操作，但在特定场景下位操作时很方便、高效的方式。

这波操作你爱了么？

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