🧵 React Fiber：调和算法的时间魔法师
🌟 为什么需要Fiber：React的演进之路
生活类比：
想象React 15就像一位不懂休息的工作狂👨💼，一旦开始工作(渲染更新)，就会一口气做完所有事情，不管需要多长时间，也不管是否耽误了其他更重要的事情(如用户输入)。这位工作狂接到任务后会立即全神贯注，期间不接电话、不看信息，直到所有工作都完成为止。
而React Fiber则像一位懂得工作艺术的高效经理👩💼，她会把大项目分解成许多小任务，定期检查手表(浏览器空闲时间)，在不打断重要事务的情况下逐步完成工作。当有紧急电话(用户交互)进来时，她会暂停当前不那么重要的任务，优先处理紧急事项，确保最重要的事情总是能够及时响应。
🧩 Fiber的本质：可中断的执行单元
生活类比：
Fiber架构就像俄罗斯套娃🪆，每个娃娃(节点)都知道自己里面套了谁(子节点)，旁边是谁(兄弟节点)，以及自己被谁套着(父节点)。这种结构让我们可以随时暂停"拆娃娃"的过程，记住当前拆到哪个娃娃，然后在有时间的时候继续拆下去。
更专业地说，Fiber就像是给React的工作流程设计了一份细致的待办清单，每一项都足够小，可以在短时间内完成，也可以在必要时暂停，把主线程让给更重要的任务。
🧬 Fiber节点的基本结构
// Fiber节点的简化结构
const fiber = {
// 实例相关
type: 'div', // DOM元素类型或React组件类型
key: null, // React元素的key
elementType: 'div', // 元素的类型(与type通常相同)
stateNode: domNode, // 指向实际DOM节点或组件实例
// Fiber树结构
return: parentFiber, // 指向父Fiber节点
child: childFiber, // 指向第一个子Fiber节点
sibling: nextFiber, // 指向下一个兄弟Fiber节点
index: 0, // 在兄弟节点中的索引
// 工作相关
pendingProps: {}, // 新的props
memoizedProps: {}, // 上次渲染的props
memoizedState: {}, // 上次渲染的state
// 更新相关
updateQueue: {}, // 更新队列
effectTag: 'PLACEMENT', // 副作用标记(如需要插入、更新或删除)
nextEffect: nextFiberWithEffect, // 指向下一个有副作用的Fiber
// 调度相关
lanes: 0, // 优先级标记
alternate: oldFiber // 指向旧Fiber(双缓冲技术)
};
生活类比：
每个Fiber节点就像一张详细的任务卡片📝，上面不仅记载了任务的内容(类型、属性等)，还记录了任务的关系网(父任务、子任务、同级任务)，以及任务的状态和优先级。这些卡片通过指针(如child、sibling、return)形成了一个可以从任意位置中断和恢复的工作网络。
⏱️ Fiber工作原理：两个阶段的时间分配
生活类比：
Fiber的工作过程像电影制作🎬：
**第一阶段(Reconciliation/Render阶段)**是"前期制作"，导演(React)会规划每个场景，但不会立即拍摄。这个规划过程可以随时暂停，例如当主演(高优先级任务)需要休息或有媒体采访(用户交互)时。这个阶段的成果是一份详细的"拍摄计划"(待提交的变更)。
**第二阶段(Commit阶段)**是"正式拍摄"，一旦开始就必须一气呵成，不能中断，所有计划好的场景都会被实际拍摄(DOM更新)并完成。
🔄 调度和优先级机制
// React调度器工作原理示意
// 简化的任务优先级
const priorities = {
IMMEDIATE: 1, // 最高优先级，需要同步执行
USER_BLOCKING: 2, // 用户交互，需要很快响应
NORMAL: 3, // 普通优先级
LOW: 4, // 低优先级
IDLE: 5 // 最低优先级，空闲时处理
};
// 简化的任务队列
let taskQueue = [];
let currentTask = null;
// 添加任务到队列
function scheduleTask(callback, priority) {
const newTask = {
callback,
priority,
expirationTime: getCurrentTime() + getPriorityTimeout(priority)
};
// 按优先级插入队列
taskQueue.push(newTask);
taskQueue.sort((a, b) => a.priority - b.priority);
// 请求调度
requestCallback();
}
// 模拟requestIdleCallback
function requestCallback() {
// 在实际React中，这里使用的是自定义的调度器
// 为了简化，我们直接使用setTimeout
setTimeout(performWork, 0);
}
// 执行工作单元
function performWork() {
// 获取当前时间和时间片长度
const currentTime = getCurrentTime();
const frameDeadline = currentTime + 5; // 假设有5ms的时间片
// 从队列中取出最高优先级的任务
currentTask = taskQueue.shift();
// 在时间片内尽可能多地执行任务
while (currentTask && getCurrentTime() < frameDeadline) {
const taskFinished = currentTask.callback();
if (taskFinished) {
// 任务完成，继续下一个任务
currentTask = taskQueue.shift();
} else {
// 任务未完成，需要继续执行
// 如果有更高优先级的任务，可以在这里打断
if (taskQueue.length > 0 && taskQueue[0].priority < currentTask.priority) {
taskQueue.push(currentTask);
taskQueue.sort((a, b) => a.priority - b.priority);
currentTask = taskQueue.shift();
}
}
}
// 如果还有任务或当前任务未完成，继续请求调度
if (currentTask || taskQueue.length > 0) {
requestCallback();
}
}
生活类比：
React的调度系统像一个智能交通管理中心🚦，它会根据道路(浏览器主线程)的繁忙程度来调度不同的车辆(任务)。
- 救护车(Immediate)：最高优先级，其他车辆必须让行
- 公交车(UserBlocking)：较高优先级，需要保证准时，关系到市民出行(用户交互响应)
- 普通汽车(Normal)：标准优先级
- 货车(Low)：低优先级，可以慢一点
- 路政维修车(Idle)：最低优先级，只在道路空闲时才进行工作
这个系统不断检查道路状况，在拥堵时让重要车辆先行，确保交通(用户体验)始终流畅。
🔍 Fiber架构的工作流程
🌲 双缓冲树与工作流程
// 简化的Fiber树构建过程
function beginWork(current, workInProgress) {
// 根据fiber类型处理当前工作单元
switch (workInProgress.tag) {
case HostComponent: // 如div, span等DOM元素
return updateHostComponent(current, workInProgress);
case FunctionComponent:
return updateFunctionComponent(current, workInProgress);
case ClassComponent:
return updateClassComponent(current, workInProgress);
// 其他类型...
}
}
function completeWork(current, workInProgress) {
// 处理完当前节点
switch (workInProgress.tag) {
case HostComponent:
// 创建/更新DOM元素
const instance = createOrUpdateHostInstance(workInProgress);
workInProgress.stateNode = instance;
break;
// 其他类型...
}
// 处理副作用
if (workInProgress.effectTag) {
// 将此节点加入到副作用链表
if (workInProgress.lastEffect) {
workInProgress.lastEffect.nextEffect = workInProgress;
}
}
}
// Fiber工作循环的简化版本
function workLoop(deadline) {
// 是否应该让出控制权
let shouldYield = false;
while (nextUnitOfWork && !shouldYield) {
// 执行当前工作单元
nextUnitOfWork = performUnitOfWork(nextUnitOfWork);
// 检查是否还有足够的时间
shouldYield = deadline.timeRemaining() < 1;
}
// 如果所有工作完成，提交变更
if (!nextUnitOfWork && pendingCommit) {
commitRoot(pendingCommit);
}
// 继续请求下一次调度
requestIdleCallback(workLoop);
}
// 处理单个工作单元
function performUnitOfWork(workInProgress) {
// 开始处理当前Fiber
let next = beginWork(workInProgress.alternate, workInProgress);
if (next === null) {
// 没有子节点，完成当前工作单元
next = completeUnitOfWork(workInProgress);
}
return next;
}
// 完成工作单元并寻找下一个工作单元
function completeUnitOfWork(workInProgress) {
// 完成当前节点的工作
completeWork(workInProgress.alternate, workInProgress);
// 寻找下一个工作单元
if (workInProgress.sibling) {
// 如果有兄弟节点，处理兄弟节点
return workInProgress.sibling;
}
// 否则返回父节点，准备处理父节点的兄弟节点
return workInProgress.return;
}
生活类比：
Fiber的工作流程像拼图游戏🧩，但是有两个特别之处：
双缓冲技术：你实际上有两块拼图板，一块正在展示给大家看(current树)，另一块正在后台悄悄拼装(workInProgress树)。拼好后，你一下子交换两块拼图板，让观众看到完成的新拼图。
可中断的拼装过程：普通拼图必须一气呵成，而这种特殊拼图允许你随时停下来接电话、喝杯咖啡，然后准确地从中断的地方继续拼起，不会丢失进度。这是通过将递归(必须完成)转变为链表遍历(可随时暂停，记住位置)实现的。
🚀 Fiber架构的优势与实际应用
mindmap
root((Fiber架构优势))
更好的用户体验
减少卡顿和掉帧
优先响应用户交互
新特性支持
Suspense
Concurrent Mode
Time Slicing
开发体验提升
更好的错误处理
异步渲染支持
更细粒度的更新控制
🔥 真实场景的提升
- 大型列表渲染：Fiber可以将大量列表项的渲染工作分批完成，不阻塞主线程，保持页面响应性
- 复杂动画：确保动画帧不被渲染工作打断，实现更流畅的视觉效果
- 表单输入：在输入时优先响应用户输入事件，而将渲染工作放到空闲时段
- 实时数据更新：处理频繁更新的数据（如仪表盘、股票行情）时，不会因为渲染占用过多资源
生活类比：
Fiber的优势就像升级了餐厅的服务系统：
旧系统(Stack Reconciler)：每点一道菜，厨师必须完全做好这道菜才能开始下一道，如果有一道复杂的菜需要长时间准备，所有客人都要一直等待
新系统(Fiber Reconciler)：厨师可以同时准备多道菜，优先处理简单的快餐和紧急订单，确保没有客人等待过长时间，整体提高了餐厅的服务质量和客户满意度
🔄 Stack Reconciler vs Fiber Reconciler
📋 代码对比示例
// React 15 Stack Reconciler (简化示意)
function updateComponent(component) {
// 递归处理，直到完成所有组件的更新
const newElement = component.render();
reconcileChildren(component, newElement);
}
function reconcileChildren(component, newElement) {
// 同步递归处理子元素
newElement.children.forEach(child => {
updateComponent(child);
});
}
// 调用更新 - 一旦开始就会占用主线程直到完成
function performUpdate() {
updateComponent(rootComponent); // 同步递归更新
// 更新完成后才会继续处理其他事件
}
// React 16+ Fiber Reconciler (简化示意)
function updateComponent(fiber) {
// 返回下一个工作单元，而不是递归处理
const newElement = fiber.type === 'function'
? fiber.type(fiber.props)
: fiber.type;
const newChild = createFiberFromElement(newElement);
fiber.child = newChild;
// 返回下一个工作单元，而不立即处理
return newChild;
}
// Fiber工作循环
function workLoop(deadline) {
while (nextUnitOfWork && !shouldYield(deadline)) {
// 处理一个工作单元后返回下一个
nextUnitOfWork = performUnitOfWork(nextUnitOfWork);
}
// 如果还有工作，请求下一次调度
if (nextUnitOfWork) {
requestIdleCallback(workLoop);
} else if (pendingCommit) {
// 所有工作完成，提交更新
commitRoot(pendingCommit);
}
}
// 控制何时应该让出主线程
function shouldYield(deadline) {
// 如果剩余时间不足，让出主线程
return deadline.timeRemaining() < 1;
}
生活类比：
Stack Reconciler与Fiber Reconciler的区别就像两种不同的阅读方式：
Stack Reconciler像是一口气读完整本书，不管有多厚，一旦开始就停不下来，直到读完最后一页——这会导致你忽略电话铃声，错过重要会议。
Fiber Reconciler则像是将书分成一页一页的小单元，读一页后会看看时间，如果有其他重要事情，就先放下书去处理，然后再回来继续从停下的地方读起——这样既能完成阅读，又不会错过重要事情。
📝 实用技巧：利用Fiber优势的编码实践
// 1. 使用React.memo减少不必要的重渲染
const MemoizedComponent = React.memo(function MyComponent(props) {
// 只有当props变化时才会重新渲染
return <div>{props.value}</div>;
});
// 2. 使用useCallback避免函数重建触发子组件重渲染
function ParentComponent() {
const [count, setCount] = useState(0);
// 使用useCallback记忆函数引用
const handleClick = useCallback(() => {
console.log('Button clicked');
}, []); // 空依赖数组，函数不会重建
return (
<div>
<p>Count: {count}</p>
<button onClick={() => setCount(count + 1)}>Increment</button>
<ExpensiveChild onClick={handleClick} />
</div>
);
}
// 3. 使用useMemo记忆计算结果
function DataProcessor({ data }) {
// 使用useMemo避免每次渲染都重新计算
const processedData = useMemo(() => {
// 假设这是一个昂贵的计算
return data.map(item => expensiveOperation(item));
}, [data]); // 只在data变化时重新计算
return <div>{processedData.map(item => <Item key={item.id} {...item} />)}</div>;
}
// 4. 使用Suspense和lazy进行代码分割
const LazyComponent = React.lazy(() => import('./HeavyComponent'));
function App() {
return (
<div>
<React.Suspense fallback={<div>Loading...</div>}>
<LazyComponent />
</React.Suspense>
</div>
);
}
生活类比：
编码技巧就像和Fiber这个交通管理员合作的最佳方式：
- React.memo就像告诉交通管理员：“这条路(组件)没有变化，不需要重新检查”
- useCallback就像给交通管理员一张地图，上面标记了哪些路线不会变化
- useMemo就像提前计算好路线，存起来反复使用，而不是每次都重新规划
- Suspense和lazy就像告诉管理员：“这个区域的道路暂时不用管，等需要时再修建”
🧠 React Fiber记忆口诀
Fiber改递归为迭代，
时间切片任务分解。
双缓冲树待更替，
优先级排队不阻塞。
两阶段处理保高效，
Reconcile可暂停。
Commit阶段需同步，
流畅体验是王道。
【总结】 React Fiber是React 16引入的新协调引擎，通过可中断的工作单元和时间切片机制，将之前同步、不可中断的渲染过程改造为异步可中断的过程。它巧妙地使用链表结构代替栈结构，实现了渲染工作的分段执行，并引入了优先级调度系统确保重要的用户交互能够优先响应。Fiber架构的双缓冲技术和两阶段提交方式，有效改善了React应用在处理大量数据和复杂交互时的性能表现，为Concurrent Mode等现代React特性奠定了基础。