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React 源码：createElement 和 render 函数实现原理

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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

React 源码系列：

createElement

我们知道 jsx 是一段最终呈现出来的是一段普通的 js 代码

比如下面的 jsx 代码

const element = <div>Hello, world!</div>;

实际对应的 js 代码是

React.createElement("div", null, "hello world");

jsx 代码转换成 js 的这个过程由 babel 完成，转换完之后，会调用 createElement 函数，所以我们需要提供一个 createElement 函数

参数说明

createElement 接收三个参数 type，props，children：

  • type：标签名称，比如 div，span 等
  • props：标签的属性，比如 className，style，id，children 等
  • children：标签的子元素，比如 div 的子元素可以是 span 等

返回五个参数 $$typeof，type，ref，key，props：

  • $$typeof：标识这个对象是什么类型，比如 Symbol(react.element)，Symbol(react.text) 等
  • type：标签名称，比如 div，span 等
  • ref：ref 属性
  • key：key 属性
  • props：标签的属性，比如 className，style，id，children 等

在 react 中 ref 和 key 有额外的作用，所以我们需要将 ref 和 key 从 props 中提取出来，并从 props 中删除

children 处理

我们在编写 jsx 时，可能会有多个 children：

<div>
  study
  <div>react source</div>
</div>

根元素 div 下面有一个文本节点 study 和一个 div 元素

我们在根元素的 div 下拿到的 children 是 2 个，我们在第二个 div 下拿到的 children 是 1 个

所以就需要对这两种情况分别处理，也就是说如果是多个 children 的话，props.children 应该是一个数组，如果是一个 children 的话，props.children 就是一个 children

我们怎么处理这个逻辑呢？

我们可以通过 arguments 拿到函数所有的参数，由于 arguments 不是一个数组，需要使用 Array.prototype.slice.call(arguments, 2) 的方式将 arguments 转换成数组

if (arguments.length > 3) {
  props.children = Array.prototype.slice.call(arguments, 2);
} else {
  props.children = children;
}

为什么这里通过 arguments.length > 3 来判断

这是一个 children 对应的 arguments

// jsx
<div>source</div>
🔽
// arguments
{
  "0": "div",
  "1": {},
  "2": "react source"
}

这是多个 children 对应的 arguments

// jsx
<div>
  study
  <div>react source</div>
</div>
🔽
// arguments
{
  "0": "div",
  "1": {},
  "2": "study",
  "3": {
    "type": "div",
    "ref": null,
    "key": null,
    "props": {
      "children": "react source"
    }
  }
}

如果 argument.length > 3 说明有多个 children，需要将这些 children 放在一个数组中，argument.length <=3 说明只有一个或者没有 children

createElement 源码

最终 createElement 的源码如下：

function createElement(type, properties, children) {
  // 将 ref 和 key 从 properties 中提取出来
  let ref = properties.ref || null;
  let key = properties.key || null;
  // 将 ref 和 key 从 properties 中删除
  // __self 和 __source 是 babel 转换后添加的属性，这里不讨论，直接删除
  ["key", "ref", "__self", "__source"].forEach(
    (prop) => delete properties[prop]
  );
  // 将剩余的 properties 放到 props 中
  let props = { ...properties };
  // 对 children 进行处理，如果有多个 children，放到一个数组中，如果只有一个或者没有 children，直接赋值给 props.children
  if (arguments.length > 3) {
    props.children = Array.prototype.slice.call(arguments, 2);
  } else {
    props.children = children;
  }
  // 返回一个虚拟 dom 对象，这个对象就是 createElement 的返回值
  return {
    $$typeof: REACT_ELEMENT,
    type,
    ref,
    key,
    props,
  };
}

用 createElement 将 jsx 转换成 js 效果如下

// jsx
<div>
  study
  <div>react source</div>
</div>
🔽
// js
{
  $$typeof: Symbol(react.element),
  "type": "div",
  "ref": null,
  "key": null,
  "props": {
    "children": [
      "study",
      {
        $$typeof: Symbol(react.element),
        "type": "div",
        "ref": null,
        "key": null,
        "props": {
          "children": "react source"
        }
      }
    ]
  }
}

render

我们在实现了 createElement 之后，我们需要将创建的 VNode 转换成真实的 dom 并挂载在页面上，这个过程会交个 render 函数去完成

功能说明

render 函数接收两个参数 VNode 和 containerDOM：

  • VNode：虚拟 dom，也就是 createElement 函数返回的对象
  • containerDOM：虚拟 dom 挂载的容器

render 函数需要完成的功能是：

  • 将 VNode 转换成真实的 dom
  • 将真实的 dom 挂载到容器上

将真实的 dom 挂载到容器上比较好实现 containerDOM.appendChild(dom)，所以 render 函数的核心功能是将 VNode 转换成真实的 dom

function render(VNode, containerDOM) {
  // 将 VNode 转换成真实 dom
  // 将真实 dom 挂载到容器上
  // 这里可能还有其他逻辑需要处理，所以将上面两个功能抽离成一个函数 mount
  mount(VNode, containerDOM);
}

function mount(VNode, containerDOM) {
  // 通过 VNode 创建真实 dom
  let newDOM = createDOM(VNode);
  // 将真实 dom 挂载到容器上
  newDOM && containerDOM.appendChild(newDOM);
}

function createDOM(VNode) {
  // 将 VNode 转换成真实 dom
}

如何将 VNode 转换成真实 dom 呢？

VNode 转换成真实 dom

createDOM 接收一个 VNode 作为参数，它将完成三个功能：

  1. 创建元素
  2. 处理子元素
  3. 处理属性

函数组件和类组件这些暂时先不考虑，后面会单独讲解

怎么创建元素呢

我们在生成虚拟 dom 时添加了一个 $$typeof 的属性，这个属性是用来表示当前的节点是什么类型

如何是个元素，虚拟 dom 的 type 就是一个元素名，比如 div

也就是说，$$typeof === REACT_ELEMENT，那么 type 就是 div，span 这种标签名

所以可以直接调用 document.createElement(type) 创建元素

创建完元素后，这个元素可能还有子元素，所以我们需要对子元素单独处理

处理子元素

// jsx
<div>
  study
  <div>react source</div>
</div>
🔽
// js
{
  $$typeof: Symbol(react.element),
  "type": "div",
  "ref": null,
  "key": null,
  "props": {
    "children": [
      "study",
      {
        $$typeof: Symbol(react.element),
        "type": "div",
        "ref": null,
        "key": null,
        "props": {
          "children": "react source"
        }
      }
    ]
  }
}

根据这段的虚拟 dom，我们知道有三种类型的 children：

  • 只有一个 children，所以 children 是对象，最外层的对象
  • 有多个 children，所以 children 是数组，第一个 props.children
  • children 是文本，第二个 props.children

  1. 先看只有一个 children 的情况

    只有一个 children 说明这个 children 就是对象，判断 children 是不是对象，有多种方式：

    • typeof props.children === "object" && props.children.type，这种方式是通过 type 属性来判断，因为只有对象才有 type 属性
    • props.children.constructor === Object && props.children.type，这种方式是通过 constructor 属性来判断，但是由 class 创建的对象为 false
    • Object.prototype.toString.call(props.children) === "[object Object]" && props.children.type，这种方式是通过 Object.prototype.toString 来判断，由 class 创建的对象为 true

    至于使用哪一种方式，可以根据自己的喜好，因为在遇到 class 组件和函数组件时还是需要单独处理，这里不能完全识别出来

    children 内部可能还有 children，所以需要通过递归的方式处理

    if (typeof props.children === "object" && props.children.type) {
  mount(props.children, dom);
}

  2. 再看有多个 children 的情况

    有多个 children 说明 children 是个数组，判断 children 是不是数组比较简单，方式也有很多种：

    • Array.isArray(props.children)
    • props.children.constructor === Array
    • Object.prototype.toString.call(props.children) === "[object Array]"

    方式可以自行选择

    children 如果是数组的话，我们就需要对数组中的每一项都要处理，我们将这个处理过程提取为 mountArray

    数组中的每一项，只能是文本或者对象，不会是数组

    所以我们只需要判断数组中的每一项是不是对象，如果是对象，就调用 mount 函数，如果是文本，就创建文本节点，并将它添加到父元素上

    function mountArray(children, parent) {
  // 如果不是数组，直接 return
  if (!Array.isArray(children)) return;
  // 遍历数组
  for (let i = 0; i < children.length; i++) {
    // 如果是文本，创建文本节点，并将它添加到父元素上
    if (typeof children[i] === "string") {
      parent.appendChild(document.createTextNode(children[i]));
    } else {
      // 如果是对象，调用 mount 函数，递归处理
      mount(children[i], parent);
    }
  }
}

  3. 最后再来看 children 是文本的情况，这种情况最简单，因为它已经是叶子节点了，不会在有子元素，

    所以直接创建文本节点 const text document.createText(props.children)，并将它添加到父元素上 dom.appendChild(text)，这个父元素就是上面通过 let dom =document.createElement(type) 创建的元素

处理属性

还剩最后一步，jsx 的属性还没有处理，对于下面一段 jsx 转换成 js：

// jsx
<div className="react" style={{ color: "red" }}>
  study
  <div style={{ color: "blue" }}>react source</div>
</div>
🔽
// js
{
  $$typeof: Symbol(react.element),
  "type": "div",
  "ref": null,
  "key": null,
  "props": {
    "children": [
      "study",
      {
        $$typeof: Symbol(react.element),
        "type": "div",
        "ref": null,
        "key": null,
        "props": {
          "children": "react source",
          "style": {
            "color": "blue",
          }
        }
      }
    ],
    "className": "react",
    "style": {
      "color": "red",
    }
  }
}

我们可以看到，props 中有一个 style 属性，这个 style 属性就是 dom 的样式

VNode 的属性有几种需要额外处理的：

  • children：children 是 dom 的子元素，需要单独处理
  • 事件：on 开头的属性，比如 onClick，onMouseOver 等
  • style：样式属性，将 VNodeProps.style 中的属性赋值到 dom.style 中

不要这里要注意一点，react 中的 className 不用特殊处理，因为 className 是 dom 的属性，所以直接赋值给 dom.className 即可

function setPropsForDOM(dom, VNodeProps = {}) {
  if (!dom) return;
  // 遍历虚拟 dom 的属性
  for (let key in VNodeProps) {
    // children 不处理
    if (key === "children") continue;
    // 事件单独处理，这里暂时先不处理
    if (/^on[A-Z].*/.test(key)) continue;
    // 处理 style 属性
    if (key === "style") {
      Object.keys(VNodeProps[key]).forEach((styleName) => {
        dom.style[styleName] = VNodeProps[key][styleName];
      });
    } else {
      // 其他属性直接挂到 dom 上，比如 className，id 等
      // 这里不需要判断是不是 dom 的属性，因为不是 dom 的属性，也会挂到 dom 上
      // className 不需要特殊处理，因为 className 本身就是 dom 的属性
      dom[key] = VNodeProps[key];
    }
  }
}

总结

  1. jsx 是语法糖，最终会转换成 js 代码，由 babel 完成，转换后会变成 React.createElement("div", null, "hello world")
  2. createElement 返回虚拟 dom，也就是 VNode，交个 render 函数去处理
  3. render 函数负责将虚拟 dom 转换成真实 dom，并将真实的 dom 挂载到容器上
  4. 将虚拟 dom 转换成真实 dom 有三个步骤
    • 创建元素
    • 处理子元素
    • 处理属性

源码

  1. createElement 源码
  2. render 源码