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React 源码：CommitWork 工作原理

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最近在学习慕课网 手写 React 高质量源码迈向高阶开发，之前自己也尝试看过源码，不过最终放弃了

放弃的最主要原因是 react 内部的调用链太长了，每天在缕清调用链上都花了不少时间，createRoot 都没有看完

最近看到慕课网有一个 react 源码课，就想着跟着课程然后在自己源码，看看这次能够看到什么地步

它这个课程前八章 是 react@16 的源码，从第九章开始才是 react@18 的源码

从本章开始学习的是 react@18 的源码，从 fiber 开始，涉及 beginWork，completeWork，commitWork，调度策略，优先级等

React 源码系列：

通过 beginWork 和 completeWork 两张的讲解，我们已经完成渲染阶段的逻辑，接下来将进入提交阶段 commitWork

先来总结一下，渲染阶段分为：beginWork 和 completeWork：

  • beginWork 的作用是将虚拟 DOM 生成 Fiber
  • completeWork 的作用是将 Fiber 转换成真实 DOM，并将子节点挂载到对应的父节点下面

在实际的执行过程中，beginWork 和 completeWork 是交替执行的

具体可以查看这两篇文章：

在渲染阶段完成之后，就将进入提交阶段，也就是 commitWork，commitWork 作用是将真实 DOM 挂载到页面中

获取到已经处理完的 Fiber 树

commitWork 是从根节点开始处理，也就是 FiberRoot，FiberRoot 如下图所示

React 源码：CommitWork 工作原理

在得到这个 Fiber 树之前，我们需要做如下处理：

  1. 从 root.current 取出 alternate，也就是已经完成处理的 Fiber 树
  2. 将 alternate 赋值给 finishedWork，这样在 commitWork 阶段就直接使用 finishedWork 就可以拿到已经处理完成的 Fiber 树了

代码如下所示：

// react-reconciler/src/ReactFiberWorkLoop.js
function performConcurrentWorkOnRoot(root) {
  // beginWork 和 completeWork 在此函数中执行
  renderRootSync(root);
  // 执行到这里时，beginWork 和 completeWork 都已经执行完了
  // alternate 是一颗已经完成处理的 Fiber 树
  // 需要将 alternate 赋值给 finishedWork，这样在 commitWork 阶段就可以拿到已经完成处理的 Fiber 树了
  const finishedWork = root.current.alternate;
  root.finishedWork = finishedWork;
  commitRoot(root); // commitWork 阶段
}

最终在 commitRoot 开始之前，我们得到的 Fiber 树结构，如下图所示

React 源码：CommitWork 工作原理

commitRoot

commitRoot 函数接收 FiberRoot 作为参数

主要的作用是检查 RootFiber 和 RootFiber.child 是否有变化，如果有变化就将 RootFiber 渲染在页面上

如何检查它的变化呢？

如何检查 RootFiber 是否有变化呢？

在 beginWork 阶段，如果创建了新的 Fiber，就会给这个 Fiber 的 flags 属性赋值，如果是新增就是 Placement

在 completeWork 阶段，在处理当前 Fiber 时，会将子 Fiber 的 flags 和 subtreeFlags 赋值给当前 Fiber 的 subtreeFlags

我们就可以直接拿到 finishedWork.flags 和 finishedWork.subtreeFlags，然后和 MutationMask 比较一下就可以知道是否有变化了

根据图中的显示，我们知道 finishedWork.stateNode 是 FiberRoot，FiberRoot 是一个真实节点(document.getElementById("root"))，所以它本身不会有变化，也就是 flags 为 0，但是它的 subtreeFlags 是有值的

比较方法是按位与，如果结果不为 0，说明有变化，进入 commitMutationEffectsOnFiber 函数，代码如下所示

// react-reconciler/src/ReactFiberWorkLoop.js
function commitRoot(root) {
  // 取出已经过 beginWork 和 completeWork 处理过的 Fiber 树
  // 这个 finishedWork 是 RootFiber
  const { finishedWork } = root;
  // 查看 RootFiber 的子 Fiber 是否有处理
  /**
   * Placement:    0b0000000010;
   * MutationMask: 0b0000000110;
   * NoFlags:      0b0000000000;
   *
   *   0b0000000010
   * & 0b0000000110
   * --------------
   *   0b0000000010   !== 0b0000000000
   */
  const subtreeHasEffects = (finishedWork.subtreeFlags & MutationMask) != NoFlags;
  // 查看 RootFiber 是否有处理
  const rootHasEffect = (finishedWork.flags & MutationMask) != NoFlags;
  if (subtreeHasEffects || rootHasEffect) {
    // 有处理就进入 commitMutationEffectsOnFiber 函数
    commitMutationEffectsOnFiber(finishedWork, root);
  }
  // 经过 commitWork 处理后，将替换页面中的 RootFiber
  root.current = finishedWork;
}

flags 和 subtreeFlags 赋值

我们来回顾一下 beginWork 阶段，flags 是怎么赋值的

在 beginWork 阶段，只给 div#root 节点下的第一个子节赋值 flags，代码如下所示

这么做是为了优化性能，因为在初始渲染时，所有的节点都是新增，所以只需要给 div#root 节点下的第一个子节点(element 或者 Component)赋值 flags 就可以了

// react-reconciler/src/ReactChildFiber.js
function placeSingleChild(newFiber) {
  // beginWork 阶段，只有在处理 div#root 节点时，shouldTrackSideEffects 为 true
  // 这里的 newFiber 是 div#root 的第一个子节点，也就是 element 或者 Component
  if (shouldTrackSideEffects && newFiber.alternate === null) {
    newFiber.flags |= Placement;
  }
  return newFiber;
}

然后在 completeWork 阶段，收集当前 Fiber 的子 Fiber.flags 和 Fiber.subtreeFlags，由于在初始渲染时，只有 div#root 节点下的第一个子节点有 flags 值(这里 React 并没有做优化)，所以当遍历到 div#root 节点时，就会拿到 element 或者 Component 的 flags 值，然后赋值给 div#root 节点的 subtreeFlags

function bubbleProperties(completedWork) {
  let subtreeFlags = NoFlags;
  let child = completedWork.child;
  while (child !== null) {
    subtreeFlags |= child.subtreeFlags;
    subtreeFlags |= child.flags;
    child = child.sibling;
  }
  completedWork.subtreeFlags = subtreeFlags;
}

commitMutationEffectsOnFiber

commitWork 就是从这里开始执行的，从 RootFiber 开始，和 recursivelyTraverseMutationEffects 一起递归处理各个节点

commitMutationEffectsOnFiber 函数内部主要调用了两个函数：

  • recursivelyTraverseMutationEffects：用来递归处理 Fiber 树
  • commitReconciliationEffects：用来处理自身节点的副作用

recursivelyTraverseMutationEffects 函数从根节点开始往下执行，等到 recursivelyTraverseMutationEffects 执行结束后，commitReconciliationEffects 函数从叶子节点开始往上执行

# recursivelyTraverseMutationEffects 函数处理节点的顺序
div#root -> element/Component

# commitReconciliationEffects 函数处理节点的顺序
element/Component -> div#root

代码如下：

// react-reconciler/src/ReactFiberCommitWork.js
function commitMutationEffectsOnFiber(finishedWork, root) {
  switch (finishedWork.tag) {
    case HostRoot:
    case HostComponent:
    case HostText: {
      // 递归处理 Fiber 树
      recursivelyTraverseMutationEffects(finishedWork);
      // 处理自身节点的副作用
      commitReconciliationEffects(finishedWork);
      break;
    }
  }
}

recursivelyTraverseMutationEffects

recursivelyTraverseMutationEffects 接收一个 Fiber 作为参数

主要功能是检查 Fiber.subtreeFlags 是否有 MutationMask，如果有，则说明子元素有变化，需要递归处理子元素

如图所示：

React 源码：CommitWork 工作原理

具体的执行过程如下：

  1. 函数执行时，首先检查当前 Fiber.subtreeFlags 是否有 MutationMask
    • 如果有就调用 commitMutationEffectsOnFiber 函数，处理 Fiber.child，然后检查这个 child 是否有兄弟元素，如果有就递归处理它的兄弟元素
    • 如果没有变化就结束递归
  2. 第一次进入时 parentFiber 是 RootFiber，也就是 div#root 对应的 Fiber
  3. 第二次进入时 parentFiber 是 RootFiber.child，也就是 element 或者 Component 对应的 Fiber
  4. 第三次不会进入，因为 RootFiber.child 没有 sibling，所以递归结束
// react-reconciler/src/ReactFiberCommitWork.js
function recursivelyTraverseMutationEffects(parentFiber) {
  // 查看子 Fiber 是否需要处理
  if (parentFiber.subtreeFlags & MutationMask) {
    let { child } = parentFiber;
    // 如果有子 Fiber 就循环调用 commitMutationEffectsOnFiber
    while (child !== null) {
      // 递归处理 Fiber
      commitMutationEffectsOnFiber(child);
      child = child.sibling;
    }
  }
}

commitReconciliationEffects

commitReconciliationEffects 函数的作用是检查自身有没有的 flags 有没有 Placement，如果有就调用 commitPlacement 函数处理当前 Fiber 节点，并将 Placement 从 flags 中删除

~Placement 的作用是将 Placement 取反，也就是 0b0000000010 取反，结果是 0b1111111101 然后和 flags 做按位与，将 Placement 从 flags 中删除

// react-reconciler/src/ReactFiberCommitWork.js
function commitReconciliationEffects(finishedWork) {
  const { flags } = finishedWork;
  // 检查自身有没有变化，如果有变化就调用 commitPlacement
  if (flags & Placement) {
    commitPlacement(finishedWork);
    // 处理完后就将 Placement 从 flags 中删除
    finishedWork.flags &= ~Placement;
  }
}

commitPlacement

commitPlacement 函数的作用是将 Fiber 挂载到页面上

commitPlacement 执行的过程是从当前的 Fiber 开始找到最近的父 Fiber（向上查找，必须是一个真实 DOM 的 Fiber，如果是 ComponentFiber，继续向上查找），然后根据父节点的类型，拿到对应的 DOM 节点(父节点)

在初始渲染阶段，finishedWork 是 RootFiber.child，也就是 element 或者 Component 对应的 Fiber

然后调用 insertOrAppendPlacementNode 函数，将 finishedWork 插入到 parent 中

// react-reconciler/src/ReactFiberCommitWork.js
// 在初始渲染阶段，finishedWork 是 RootFiber.child，也就是 element 或者 Component 对应的 Fiber
// parentFiber 是 RootFiber
function commitPlacement(finishedWork) {
  const parentFiber = getHostParentFiber(finishedWork);
  switch (parentFiber.tag) {
    // 初始渲染会走这里
    case HostRoot: {
      const parent = parentFiber.stateNode.containerInfo;
      insertOrAppendPlacementNode(finishedWork, null, parent);
      break;
    }
  }
}

getHostParentFiber

getHostParentFiber 函数的作用是找到当前 Fiber 最近的父 Fiber(这个父 Fiber 必须有真实 DOM 节点的 Fiber，否者继续向上查找)

如何找到父 Fiber

看下 Fiber.return.tag 是不是 HostComponent 或者 HostRoot，如果是说明这个 Fiber 有真实的 DOM 节点，如果不是就继续往上找

// react-reconciler/src/ReactFiberCommitWork.js
// 从当前 Fiber 向上找到最近有真实 DOM 节点的 Fiber
function getHostParentFiber(fiber) {
  let parent = fiber.return;
  while (parent !== null) {
    if (isHostParent(parent)) {
      return parent;
    }
    parent = parent.return;
  }
}

// react-reconciler/src/ReactFiberCommitWork.js
function isHostParent(fiber) {
  return fiber.tag === HostComponent || fiber.tag === HostRoot;
}

insertOrAppendPlacementNode

insertOrAppendPlacementNode 函数的作用是将 Fiber 挂载到 parent 中，接收三个参数：

  • fiber：需要挂载的 Fiber，初始渲染时是 element 或者 Component 对应的 Fiber
  • before：需要挂载 Fiber 的前一个兄弟节点，初始渲染时为 null
  • parent：fiber 的父元素，初始渲染时为 div#root

这个函数的主要作用是

  1. 判断是不是真实的 DOM 节点，如果是就从 fiber 中拿到真实的 DOM 节点（stateNode），并插入到 parent 中，在初次渲染时，before 是不存在的，所以直接插入到 parent 中
  2. 如果不是真实的 DOM 节点，就递归调用 insertOrAppendPlacementNode 函数
    • 如果不是真实的 DOM 节点，说明现在处理的是组件，拿到组件的 child，然后递归调用 insertOrAppendPlacementNode 函数
// react-reconciler/src/ReactFiberCommitWork.js
function insertOrAppendPlacementNode(fiber, before, parent) {
  const isHost = isHostParent(fiber);
  if (isHost) {
    const { stateNode } = fiber;
    if (!before) {
      // stateNode 是一颗完整的树，只需要将它插入到 div#root 中就可以了，也就是这里的 parent
      appendInitialChild(parent, stateNode);
    }
  } else {
    const { child } = fiber;
    if (child !== null) {
      insertOrAppendPlacementNode(child, before, parent);
    }
  }
}

调用 appendInitialChild 函数将 node 插入到 parent 中

// react-dom-bindings/src/client/ReactDOMHostConfig.js
function appendInitialChild(parent, child) {
  parent.appendChild(child);
}

初始渲染时 commitWork 阶段到此就执行完成了，页面已经渲染成功了

总结

在初始渲染时，commitWork 其实只处理了两个 Fiber：RootFiber 和 RootFiber.child，也就是 div#root 和 element/Component 对应的 Fiber

为什么 commitWork 只处理这两个 Fiber，就能将页面渲染出来呢？

因为在 completeWork 节点，每个 Fiber 的真实节点已经被挂载到它的父元素的真实 DOM 上了，所以在 commitWork 阶段，只需要将 element/Component 直接挂载到 div#root 上就可以了

commitWork 阶段的执行过程如下：

React 源码：CommitWork 工作原理

源码

  1. commitWork
  2. commitMutationEffectsOnFiber
  3. commitReconciliationEffects
  4. insertOrAppendPlacementNode