React Fiber：了解新架构

React 是一个流行的 JavaScript 库，用于构建用户界面，多年来经历了重大发展。其中最具影响力的变化之一是引入了 React Fiber，它完全重写了 React 的核心协调算法。这种新架构释放了强大的功能，能够实现更流畅的用户体验、改进的性能，并在管理复杂应用程序方面提供更大的灵活性。这篇博文全面概述了 React Fiber、其关键概念及其对全球 React 开发人员的影响。

什么是 React Fiber？

从本质上讲，React Fiber 是 React 协调算法的实现，该算法负责比较应用程序 UI 的当前状态和所需状态，然后更新 DOM（文档对象模型）以反映更改。最初的协调算法，通常被称为“堆栈协调器”，在处理复杂更新方面存在局限性，特别是在涉及长时间运行的计算或频繁状态更改的情况下。这些限制可能导致性能瓶颈和用户界面卡顿。

React Fiber 通过引入 异步渲染 的概念来解决这些限制，允许 React 将渲染过程分解为更小、可中断的工作单元。这使得 React 能够确定更新的优先级，更快速地响应用户交互，并提供更流畅、更流畅的用户体验。可以把它想象成一位厨师准备一顿复杂的饭菜。旧方法意味着一次完成每个菜。Fiber 就像厨师同时准备许多菜肴的一小部分，并暂停一个来快速处理客户的请求或紧急任务。

React Fiber 的关键概念

要完全理解 React Fiber，掌握其关键概念至关重要：

1. Fiber

fiber 是 React Fiber 中的基本工作单元。它代表 React 组件实例的虚拟表示。应用程序中的每个组件都有一个对应的 fiber 节点，形成一个称为 fiber 树 的树状结构。此树反映了组件树，但包含 React 用于跟踪、确定优先级和管理更新的附加信息。每个 fiber 包含有关以下信息：

类型： 组件的类型（例如，函数组件、类组件或 DOM 元素）。
键：组件的唯一标识符，用于高效协调。
Props： 传递给组件的数据。
状态： 组件管理的内部数据。
子：指向组件第一个子组件的指针。
兄弟： 指向组件下一个兄弟组件的指针。
返回： 指向组件父级的指针。
Effect Tag： 一个标志，指示需要在组件上执行的更新类型（例如，更新、放置、删除）。

2. 协调

协调是比较当前 fiber 树和新 fiber 树以确定需要对 DOM 进行的更改的过程。React Fiber 使用 深度优先 遍历算法来遍历 fiber 树并识别两棵树之间的差异。此算法经过优化，可最大限度地减少更新 UI 所需的 DOM 操作次数。

3. 调度

调度是确定优先级并执行在协调期间识别的更新的过程。React Fiber 使用一个复杂的调度程序，允许它将渲染过程分解为更小、可中断的工作单元。这使得 React 能够根据其重要性对更新进行优先级排序，更快速地响应用户交互，并防止长时间运行的计算阻塞主线程。

调度程序使用 基于优先级 的系统运行。更新可以分配不同的优先级，例如：

立即： 对于需要立即应用的紧急更新（例如，用户输入）。
用户阻塞： 对于由用户交互触发且应尽快处理的更新。
正常： 对于没有严格时间要求的常规更新。
低：对于不太重要且在必要时可以推迟的更新。
空闲： 对于浏览器空闲时可以执行的更新。

4. 异步渲染

异步渲染 是 React Fiber 的核心创新。它允许 React 暂停和恢复渲染过程，从而使其能够更有效地处理更高优先级的更新和用户交互。这是通过将渲染过程分解为更小、可中断的工作单元并根据其优先级进行调度来实现的。如果 React 正在处理较低优先级的任务时收到了更高优先级的更新，React 可以暂停较低优先级的任务，处理更高优先级的更新，然后恢复较低优先级的任务，从中断的地方继续进行。这确保了即使在处理复杂更新时，用户界面也能保持响应性。

5. WorkLoop

WorkLoop 是 Fiber 架构的核心。它是一个迭代 Fiber 树、处理单个 fiber 并执行必要更新的函数。此循环一直持续到所有待处理的工作完成，或者 React 需要暂停以处理更高优先级的任务。WorkLoop 负责：

选择要处理的下一个 fiber。
执行组件的生命周期方法。
计算当前 fiber 树和新 fiber 树之间的差异。
更新 DOM。

React Fiber 的优势

React Fiber 为 React 开发人员和用户提供了几个显著的好处：

1. 提高性能

通过将渲染过程分解为更小、可中断的工作单元，React Fiber 显着提高了 React 应用程序的性能。这在具有频繁状态更改或长时间运行的计算的复杂应用程序中尤为明显。确定更新优先级并更快速地处理用户交互的能力可以带来更流畅的用户体验。

例如，考虑一个具有复杂产品列表页面的电子商务网站。如果没有 React Fiber，过滤和排序产品列表可能会导致 UI 变得无响应，从而导致令人沮丧的用户体验。使用 React Fiber，这些操作可以异步执行，从而允许 UI 保持响应性，并为用户提供更无缝的体验。

2. 增强响应性

React Fiber 的异步渲染功能使 React 能够更快速地处理用户交互。通过对用户操作触发的更新进行优先级排序，React 可以确保 UI 保持交互性，即使在处理复杂更新时也是如此。这会带来更具吸引力和令人满意的用户体验。

想象一个协作文档编辑器，其中多个用户同时进行更改。使用 React Fiber，UI 可以对每个用户的操作保持响应性，即使在处理大量并发更新时也是如此。这允许用户实时协作，而不会遇到延迟。

3. 更大的灵活性

React Fiber 在管理复杂应用程序方面提供了更大的灵活性。确定更新优先级和处理异步操作的能力允许开发人员针对特定用例优化渲染过程。这使他们能够创建更复杂、更高效的应用程序。

例如，考虑一个显示大量实时数据的、数据可视化应用程序。使用 React Fiber，开发人员可以优先渲染最重要的数据点，确保用户首先看到最相关的信息。他们还可以推迟不太重要的数据点的渲染，直到浏览器空闲，从而进一步提高性能。

4. UI 设计的新可能性

React Fiber 为 UI 设计开辟了新的可能性。执行异步渲染和确定更新优先级的能力允许开发人员创建更复杂、更动态的 UI，而不会牺牲性能。这使他们能够创造更具吸引力和沉浸感的用户体验。

考虑一个需要频繁更新游戏状态的游戏应用程序。使用 React Fiber，开发人员可以优先渲染最重要的游戏元素，例如玩家的角色和敌人的角色，确保即使在处理大量更新时，游戏也能保持响应性。他们还可以推迟不太重要的游戏元素（例如背景风景）的渲染，直到浏览器空闲，从而进一步提高性能。

React 开发人员的影响

虽然 React Fiber 在很大程度上是一个实现细节，但它对 React 开发人员有一些影响。以下是一些关键考虑因素：

1. 理解并发模式

React Fiber 启用了 并发模式，这是一组新功能，允许 React 更有效地处理异步渲染。并发模式引入了开发人员应该熟悉的新 API 和概念，例如：

Suspense： 一种暂停组件渲染直到其数据可用的机制。
Transitions： 一种标记不太重要的更新并可以在必要时推迟的更新方式。
useDeferredValue： 一个允许您推迟更新部分 UI 的 hook。
useTransition： 一个允许您将更新标记为 Transitions 的 hook。

理解这些 API 和概念对于充分利用 React Fiber 的功能至关重要。

2. 错误边界

使用异步渲染时，错误可能发生在渲染过程中的不同点。错误边界 是一种用于捕获渲染期间发生的错误并防止它们崩溃整个应用程序的机制。开发人员应使用错误边界来优雅地处理错误并为用户提供后备 UI。

例如，想象一个从外部 API 获取数据的组件。如果 API 调用失败，组件可能会抛出错误。通过将组件包装在错误边界中，您可以捕获错误并向用户显示一条消息，指示无法加载数据。

3. Effects 和副作用

使用异步渲染时，请注意 Effects 和副作用。应在 useEffect hook 中执行 Effects，这确保它们在组件呈现后执行。避免执行可能干扰渲染过程的副作用也很重要，例如在 React 之外直接操作 DOM。

考虑一个需要在呈现后更新文档标题的组件。您不应在组件的 render 函数中直接设置文档标题，而应使用 useEffect hook 在组件呈现后更新标题。这确保了即使使用异步渲染，标题也能正确更新。

4. 避免阻塞操作

为了充分受益于 React Fiber 的异步渲染功能，避免执行可能阻塞主线程的阻塞操作非常重要。这包括长时间运行的计算、同步 API 调用和过多的 DOM 操作。相反，开发人员应使用异步技术（例如 Web Workers 或异步 API 调用）在后台执行这些操作。

例如，您可以使用 Web Worker 在单独的线程中执行计算，而不是在主线程中执行复杂的计算。这将防止计算阻塞主线程，并确保 UI 保持响应性。

实际示例和用例

让我们探讨一些实际示例和用例，其中 React Fiber 可以显着改善用户体验：

1. 数据密集型应用程序

显示大量数据的应用程序（例如仪表板、数据可视化工具和电子商务网站）可以从 React Fiber 改进的性能和响应性中获益匪浅。通过优先渲染最重要的数据点并推迟不太重要的数据点的渲染，开发人员可以确保用户首先看到最相关的信息，并且 UI 保持响应性，即使在处理大量数据时也是如此。

例如，一个显示实时股票价格的金融仪表板可以使用 React Fiber 来优先渲染当前股票价格，并推迟历史股票价格的渲染。这将确保用户看到最新的信息，并且仪表板保持响应性，即使在处理大量数据时也是如此。

2. 交互式 UI

具有复杂交互式 UI 的应用程序，例如游戏、模拟和协作编辑器，可以从 React Fiber 增强的响应性中受益。通过对用户操作触发的更新进行优先级排序，开发人员可以确保 UI 保持交互性，即使在处理大量更新时也是如此。

想象一个实时战略游戏，玩家不断向他们的单位发出命令。使用 React Fiber，UI 可以对每个玩家的操作保持响应性，即使在处理大量并发更新时也是如此。这允许玩家实时控制他们的单位，而不会遇到延迟。

3. 具有动画的应用程序

使用动画的应用程序可以从 React Fiber 的异步渲染功能中受益。通过将动画过程分解为更小、可中断的工作单元，开发人员可以确保动画平稳运行，并且 UI 保持响应性，即使动画很复杂也是如此。

例如，一个具有复杂页面过渡动画的网站可以使用 React Fiber 来确保动画平稳运行，并且用户在过渡期间不会遇到任何延迟。

4. 代码拆分和延迟加载

React Fiber 与代码拆分和延迟加载技术无缝集成。通过使用 React.lazy 和 Suspense，您可以按需加载组件，从而缩短应用程序的初始加载时间。Fiber 确保加载指示器和后备 UI 能够平稳显示，并且加载的组件能够高效渲染。

使用 React Fiber 的最佳实践

要充分利用 React Fiber，请考虑以下最佳实践：

使用并发模式： 启用并发模式以释放 React Fiber 的异步渲染功能的全部潜力。
实现错误边界： 使用错误边界来优雅地处理错误并防止它们崩溃整个应用程序。
优化 Effects： 使用 useEffect hook 管理 Effects 和副作用，并避免执行可能干扰渲染过程的副作用。
避免阻塞操作： 使用异步技术来避免执行可能阻塞主线程的阻塞操作。
分析您的应用程序： 使用 React 的分析工具来识别性能瓶颈并相应地优化您的代码。

React Fiber 在全球背景下的应用

React Fiber 的优势具有普遍适用性，与地理位置或文化背景无关。它在性能、响应性和灵活性方面的改进对于向全球受众提供无缝的用户体验至关重要。在为全球不同用户构建应用程序时，考虑诸如网络延迟、设备功能和区域偏好等因素至关重要。React Fiber 可以通过优化渲染过程并确保 UI 即使在不太理想的条件下也能保持响应性来帮助缓解其中一些挑战。

例如，在互联网连接较慢的地区，React Fiber 的异步渲染功能可以帮助确保 UI 快速加载并保持响应性，从而为这些地区的用户提供更好的体验。类似地，在设备功能范围广泛的地区，React Fiber 优先更新和处理异步操作的能力可以帮助确保应用程序在各种设备上（从高端智能手机到低端功能手机）平稳运行。

结论

React Fiber 是一种革命性的架构，它改变了 React 应用程序的构建和渲染方式。通过引入异步渲染和复杂的调度算法，React Fiber 释放了强大的功能，从而实现更流畅的用户体验、改进的性能和更大的灵活性。虽然它引入了新的概念和 API，但理解 React Fiber 对于任何希望构建现代、高性能和可扩展应用程序的 React 开发人员来说至关重要。通过拥抱 React Fiber 及其相关功能，开发人员可以为全球受众提供卓越的用户体验，并突破 React 的可能性界限。