软件的设计是为了服务理念。只有懂了设计理念,才能明白为了实现这样的理念需要如何架构。

所以,在我们深入源码架构之前,先来聊聊React理念。

# React理念

我们可以从官网看到React的理念:

我们认为,React 是用 JavaScript 构建快速响应的大型 Web 应用程序的首选方式。它在 Facebook 和 Instagram 上表现优秀。

可见,关键是实现快速响应。那么制约快速响应的因素是什么呢?

我们日常使用App,浏览网页时,有两类场景会制约快速响应

  • 当遇到大计算量的操作或者设备性能不足使页面掉帧,导致卡顿。

  • 发送网络请求后,由于需要等待数据返回才能进一步操作导致不能快速响应。

这两类场景可以概括为:

  • CPU的瓶颈

  • IO的瓶颈

React是如何解决这两个瓶颈的呢?

# CPU的瓶颈

当项目变得庞大、组件数量繁多时,就容易遇到CPU的瓶颈。

考虑如下Demo,我们向视图中渲染3000个li

function App() {
  const len = 3000;
  return (
    <ul>
      {Array(len).fill(0).map((_, i) => <li>{i}</li>)}
    </ul>
  );
}

const rootEl = document.querySelector("#root");
ReactDOM.render(<App/>, rootEl);  

主流浏览器刷新频率为60Hz,即每(1000ms / 60Hz)16.6ms浏览器刷新一次。

我们知道,JS可以操作DOM,GUI渲染线程JS线程是互斥的。所以JS脚本执行浏览器布局、绘制不能同时执行。

在每16.6ms时间内,需要完成如下工作:

JS脚本执行 -----  样式布局 ----- 样式绘制

当JS执行时间过长,超出了16.6ms,这次刷新就没有时间执行样式布局样式绘制了。

在Demo中,由于组件数量繁多(3000个),JS脚本执行时间过长,页面掉帧,造成卡顿。

可以从打印的执行堆栈图看到,JS执行时间为73.65ms,远远多于一帧的时间。

长任务

如何解决这个问题呢?

答案是:在浏览器每一帧的时间中,预留一些时间给JS线程,React利用这部分时间更新组件(可以看到,在源码中,预留的初始时间是5ms)。

当预留的时间不够用时,React将线程控制权交还给浏览器使其有时间渲染UI,React则等待下一帧时间到来继续被中断的工作。

这种将长任务分拆到每一帧中,像蚂蚁搬家一样一次执行一小段任务的操作,被称为时间切片(time slice)

接下来我们开启Concurrent Mode(后续章节会讲到,当前你只需了解开启后会启用时间切片):



 

// 通过使用ReactDOM.unstable_createRoot开启Concurrent Mode
// ReactDOM.render(<App/>, rootEl);  
ReactDOM.unstable_createRoot(rootEl).render(<App/>);

此时我们的长任务被拆分到每一帧不同的task中,JS脚本执行时间大体在5ms左右,这样浏览器就有剩余时间执行样式布局样式绘制,减少掉帧的可能性。

长任务

所以,解决CPU瓶颈的关键是实现时间切片,而时间切片的关键是:将同步的更新变为可中断的异步更新

同步更新 vs 异步更新 Demo

我们有个更新很耗时的大列表,让我们看看同步更新异步更新时,输入框的响应速度

关注公众号,后台回复323获得在线Demo地址

可以从Demo看到,当牺牲了列表的更新速度,React大幅提高了输入响应速度,使交互更自然。

# IO的瓶颈

网络延迟是前端开发者无法解决的。如何在网络延迟客观存在的情况下,减少用户对网络延迟的感知?

React给出的答案是将人机交互研究的结果整合到真实的 UI 中

这里我们以业界人机交互最顶尖的苹果举例,在IOS系统中:

点击“设置”面板中的“通用”,进入“通用”界面:

同步

作为对比,再点击“设置”面板中的“Siri与搜索”,进入“Siri与搜索”界面:

异步

你能感受到两者体验上的区别么?

事实上,点击“通用”后的交互是同步的,直接显示后续界面。而点击“Siri与搜索”后的交互是异步的,需要等待请求返回后再显示后续界面。但从用户感知来看,这两者的区别微乎其微。

这里的窍门在于:点击“Siri与搜索”后,先在当前页面停留了一小段时间,这一小段时间被用来请求数据。

当“这一小段时间”足够短时,用户是无感知的。如果请求时间超过一个范围,再显示loading的效果。

试想如果我们一点击“Siri与搜索”就显示loading效果,即使数据请求时间很短,loading效果一闪而过。用户也是可以感知到的。

为此,React实现了Suspense功能及配套的hook——useDeferredValue

而在源码内部,为了支持这些特性,同样需要将同步的更新变为可中断的异步更新

# 总结

通过以上内容,我们可以看到,React为了践行“构建快速响应的大型 Web 应用程序”理念做出的努力。

其中的关键是解决CPU的瓶颈与IO的瓶颈。而落实到实现上,则需要将同步的更新变为可中断的异步更新

# 参考资料

「英文」尤雨溪论JavaScript框架设计哲学:平衡