【React】React18核心源码解读

前言

本文使用 React18.2.0 的源码，如果想回退到某一版本执行git checkout tags/v18.2.0即可。如果打开源码发现js文件报ts类型错误请看本人另一篇文章：VsCode查看React源码全是类型报错如何解决。

阅读源码的过程：

1. 下载源码

2. 观察 package.json 使用的依赖以及构建相关的脚本

3. 根据 核心API 寻找对应结构

   • packages/react
   • packages/react-dom
   • packages/react-reconciler
   • packages/scheduler

4. 串联整个流程

   • React项目初始化，ReactDOM.render（React18之前）、ReactDOM.createRoot（React18）

   • 数据更新是如何触发的，this.setState，setState，forupdate

   • 基本API的使用方式

     • hooks、useState、useReducer、useId

一、ReactElement

React如何通过如下JSX代码生成DOM结构

const Element = (<div>123</div>
)

借助 @babel/plugin-transform-react-jsx-development 进行 Babel 编译，JSX 代码段会变成标准的 React.createElement 调用形式。官方案例链接

React.createElement 的作用是创建 React元素（JS对象）。

观察源码，可以发现 React 对于开发环境和生产环境的 createElement 做了不同处理。（本文观察的React18.2.0，18.3.0对此进行了小改动）

先观察生产环境下使用的createElementProd

根据传入的参数，通过ReactElement()创建一个 React 元素

开发环境下的createElementWithValidation最终也是使用ReactElement()生成React元素

ReactElement工厂函数用于创建一个包含类型、属性、引用、唯一标识符等信息的 React 元素（JS对象）。
生产模式下，只会创建一个简单的元素对象；而在开发模式下，会添加额外的调试信息和验证逻辑，比如 key 和 ref 验证、来源追踪等。

使用时直接打印组件，分别对应

查看typeof的标识

查看owner

发现ReactCurrentOwner.current类型为Fiber

二、Fiber

Fiber 是自 React 16 开始引入的一种新架构，在此之前采用的 Stack Reconciler会同步地遍历整个组件树，一旦开始渲染，就会阻塞其他任务，直到渲染完成。Fiber 可以将渲染工作拆分为更小的任务单元，每个工作单元只渲染树中的一个节点，并允许在任务之间进行中断和恢复，从而改善了这一问题。

Fiber 使用双缓存机制来管理更新。current tree 代表当前页面显示的 Fiber 树，work-in-progress tree 是当前渲染的新 Fiber 树，当新的 Fiber 树完成时，React 会将其替换为当前树。

1. Fiber工作流程

Fiber工作流程分为两个阶段，分别为 Reconciliation 阶段（调和阶段）以及 Commit 阶段（提交阶段）

Reconciler 阶段「调和阶段」

该阶段会生成Fiber树，得出需要更新的节点信息，可以被中断，去处理更高优先级的任务，比如用户交互和动画。

这个阶段发生在虚拟 DOM，即 Fiber Tree 中，而不会直接影响实际的 DOM。Fiber Tree是链表结构，使用diff算法将递归遍历变成循环遍历，逐步对比每个节点的状态和属性，构建出一棵新的 Fiber 树（work-in-progress tree）。然后配合requestIdleCallback API，实现了任务的拆分、中断和恢复。

Commit 阶段「提交阶段」

一旦 work-in-progress 树构建完成，并确定了需要执行的更新，React 会进入 Commit 阶段，将这些变更应用到真实DOM 中。

当所有的 DOM 更新完成后，React 会将 work-in-progress tree 切换为 current tree，即新的 Fiber 树变成当前页面上展示的树，而之前的 current tree 会被丢弃。这种树的切换类似于双缓存的概念，即始终有一棵树在页面上渲染，而另一棵树则作为工作树进行更新。

该阶段会直接影响真实 DOM，更新操作一旦开始无法被中断，保证了 UI 的一致性和完整性。

三、Hooks

React 使用链表来管理函数组件中的 Hooks，从而确保它们在每次渲染时按照固定的顺序执行和更新。如果强行改变 Hook 的执行顺序则会报错，具体请看本人另一篇文章：为什么Hooks不能出现在判断中。

下面先以使用频率最高的useState为主线，剩余常用hook下文仍会讲述

1. resolveDispatcher

React 的 Hooks 系统通过 ReactDispatcher 来管理不同生命周期阶段的 Hook 调用。不同的渲染阶段（如初次渲染、更新渲染）会使用不同的 dispatcher 实现，以便处理对应阶段的 Hooks 逻辑。

观察常用的Hook，发现调用了 resolveDispatcher，这是一个分发器，主要用于在「函数组件」或自定义 Hook 中获取当前的 ReactDispatcher。

查看 resolveDispatcher ，它取出并返回了ReactCurrentDispatcher.current。

继续查看ReactCurrentDispatcher.current，它只是一个简单对象，用于标记当前追踪的分发器。

Fiber中对ReactCurrentDispatcher.current进行了「初始化」以及「更新」的处理。

HooksDispatcherOnMount：负责在组件初次挂载（即组件首次渲染）时处理 hooks 的调度工作。
HooksDispatcherOnUpdate： 确保在组件更新阶段，所有 hooks 能够按照正确的顺序和逻辑被执行，并且能够访问和更新之前存储的状态。

下面分别观察二者：

2. HooksDispatcherOnMount

查看最常用的useState

2.1 mountWordkInProgressHook()

其中 mountWordkInProgressHook() 用于在「函数组件」首次渲染时创建、初始化和链接 hooks 对象到链表中并更新指向当前工作中的 hook 节点的指针。保证了 React 在管理和调度 hooks 时，能够按照正确的顺序操作每一个 hook，并在后续的更新过程中正确地访问和更新这些 hooks 的状态。

2.1.1 mountWordkInProgressHook 链接Hook对象流程

1. 创建 Hook 对象

   • memoizedState：用于存储 hook 的状态值，比如 useState 中的状态。
   • baseState：表示 hook 的初始状态。
   • queue：用于存储更新队列，通常用在像 useState 这样的 hook 中。
   • next：指向下一个 hook 对象的引用，形成链表结构。

2. 链接 Hook 链表
   「创建第一个 hook」 ：workInProgressHook 通常为 null，会将 firstWorkInProgressHook 指向这个新创建的 hook 对象。
   「后续的 hook」：会将新创建的 hook 对象链接到当前链表的末尾（workInProgressHook.next = hook），确保 hook 的执行顺序。

3. 更新 Hook 指针:
   在每次创建完新的 hook 对象后，会更新 workInProgressHook 指针，使其指向刚刚创建并链接的 hook。确保下一次 mountWorkInProgressHook() 时，能正确地将新 hook 链接到链表的末尾。

2.2 queue

继续往下阅读代码，这一部分是对setState函数方式赋值的处理。

const [count, setCount] = useState(() => 0)

得到 initialState 后，将其赋值给上一步 mountWordkInProgressHook() 创建的 hook对象 的 memoizedState 和 baseState。

然后创建 queue 状态更新队列，其中

• pending ：存储当前挂起的更新链表，当有新的状态更新时，它们会被追加到这个链表中，等待被处理。
• lanes ：更新的优先级，NoLanes 是默认值，表示当前没有分配任何特定的优先级。
• dispatch ：一个函数引用，用于触发状态更新。调用 setState 或 dispatch，实际上就是在触发 queue.dispatch，这会触发一个新的状态更新流程。
• lastRenderedReducer ：上一次渲染时使用的 reducer 函数，reducer 函数用于计算新的状态，basicStateReducer 是默认的 reducer 表示直接返回新的状态值。
• lastRenderedState ：组件上一次渲染时的状态值，用来确定是否需要触发重新渲染（如果和本次一致则不会重新渲染）。

扩展： queue.lanes 在 React18 之前是通过 expirationTime 实现的，但是 React18 引入了新模型lanes，它可以「中断更新」而且「排队」、「插队」也更优。

2.3 dispatchSetState()

继续阅读代码，dispatch通过 dispatchSetState() 实现，这个函数根据当前的渲染状态决定如何处理更新，并在需要时触发组件的 「重新渲染」。

代码如下：

参数

• fiber: 当前组件对应的 Fiber 节点（组件的状态和结构）。
• queue: 状态更新队列 UpdateQueue，存储了该组件的所有挂起的状态更新。
• action: 用户触发的状态更新动作，可能是新的状态值或状态更新函数。

逐行分析 dispatchSetState()

• const lane = requestUpdateLane(fiber); 获取更新的优先级
• 更新update（状态更新的对象）
• 处理渲染

dispatchSetState()中还有一个很重要的函数：requestEventTime()，它用于在 React 调度事件时，根据不同的上下文返回合适的时间戳。

继续查看 requestEventTime() 中 now() 的实现：

通过代码可以发现 React 优先使用 performance.now() 提供高精度的时间戳，用于调度和优化渲染过程，对于不支持 performance.now() 的环境则使用Date.now()。二者的差别可以看本人另一篇文章Date.now()与performance.now()。

2.4 return

return就非常眼熟了，返回的数组元素分别为状态以及修改状态，这里有个小问题，可以看本人另一篇文章：useState为何返回数组而非对象

2.5 basicStateReducer

通过 mountState 和 mountReducer 可以证实 useState 是 useReducer 的 「语法糖」，useReducer通过参数传递，而useState通过basicStateReducer实现状态更新。

查看 basicStateReducer

updateReducer中处理basicStateReducer

3. HooksDispatcherOnUpdate

更新

updateState中进行updateReducer

4. useCallback

经过上面的流程，此时已经对useState工作机制了解了，再来看看useCallback

4.1 挂载

同样是通过mountWorkInProgressHook() 创建、初始化和链接 hooks 对象到链表中并更新指向当前工作中的 hook 节点的指针，判断依赖数组并更新hook状态。

4.2 更新

如果为hook已有状态（更新渲染）、提供了有效依赖数组、依赖数组与前一次状态一致，则沿用上一次缓存的callback，否则采用传入的。

is()用于比较两个值是否完全一致

即使 NaN 也会视为相等

5. useMemo

再来看看 useMemo，不同于 useCallback 返回函数，useMemo针对的是值，其余逻辑一致。

6. useEffect

先来看挂载阶段的mountEffect

6.1 mountEffectImp 和 updateEffectImpl

mountEffectImpl 的任务就是挂载一个新的 useEffect，并根据依赖数组确定副作用的触发条件。

updateEffectImpl 用于更新 useEffect

不论是mountEffectImpl还是updateEffectImpl最终都执行pushEffect，下面继续查看updateEffectImpl。

6.1.1 pushEffect

pushEffect用于创建一个副作用对象，并将它添加到 hook 的链表中。