React-fiber架构

Filber 架构（通常称为 Fiber 架构）是 React 16 中引入的核心重构，旨在解决 React 在大型应用中的性能问题，并为异步渲染、并发模式（Concurrent Mode）等高级特性提供底层支持。它是 React 协调算法（Reconciliation）的重新实现，显著提升了应用的响应能力和渲染效率。

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1. 背景与问题

在 React 16 之前，React 使用递归遍历虚拟 DOM 的方式进行渲染。这种同步、不可中断的更新机制存在以下问题：

• 阻塞主线程：递归过程一旦开始就必须执行完毕，可能导致页面卡顿（尤其是复杂组件树）。
• 优先级控制困难：高优先级任务（如用户输入、动画）无法及时打断低优先级任务（如大数据渲染）。
• 无法支持增量渲染：无法将渲染任务拆分成小块逐步执行（类似浏览器的帧机制）。

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2. Fiber 的核心思想

Fiber 架构通过以下设计解决上述问题：

• 可中断的异步渲染：将渲染任务拆分为多个小任务（Fiber 节点），允许根据优先级暂停、恢复或丢弃任务。
• 链表数据结构：用链表代替树结构遍历，支持任务分片和断点恢复。
• 优先级调度：基于浏览器空闲时间（requestIdleCallback）或手动调度，优先处理高优先级更新。

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3. Fiber 的关键概念

(1) Fiber 节点

• 每个 React 元素对应一个 Fiber 节点，保存组件类型、状态、DOM 节点等信息。
• 链表结构：每个 Fiber 节点通过 child（第一个子节点）、sibling（下一个兄弟节点）、return（父节点）形成链表，实现非递归遍历。

(2) 双缓存技术（Double Buffering）

• Current Tree：当前已渲染的 Fiber 树。
• WorkInProgress Tree：正在构建的新 Fiber 树。完成后直接替换 Current Tree，减少界面闪烁。

(3) 渲染阶段拆分

• 协调阶段（Reconciliation Phase）：
  • 可中断：遍历 Fiber 节点，计算变更（如 DOM 更新）。
  • 生成副作用列表（如需要插入、更新、删除的节点）。
• 提交阶段（Commit Phase）：
  • 不可中断：一次性将变更应用到真实 DOM，确保界面一致性。

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4. Fiber 的工作流程

1. 任务分片：将组件树转换为 Fiber 链表，拆分为多个可执行单元。
2. 优先级调度：根据任务类型（用户交互、数据加载等）分配优先级。
3. 增量渲染：
   • 在浏览器空闲时间执行任务分片。
   • 高优先级任务可中断低优先级任务。
4. 提交更新：所有分片任务完成后，一次性提交 DOM 变更。

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5. 解决的问题与优势

• 流畅的用户体验：避免主线程阻塞，确保动画、输入等高优先级操作的即时响应。
• 并发模式支持：为 React 18 的并发特性（如 useTransition、Suspense）提供基础。
• 更好的错误处理：通过 Fiber 节点的结构，实现更细粒度的错误边界（Error Boundaries）。

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6. 示例：优先级调度

假设一个场景：

• 高优先级：用户输入（如按钮点击）。
• 低优先级：大数据列表渲染。

Fiber 架构会优先处理用户输入，暂停列表渲染，待输入响应完成后再继续渲染列表。

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7. 对开发者的影响

• 生命周期方法调整：废弃了 componentWillMount 等不安全方法，引入 getDerivedStateFromProps。
• 并发模式 API：React 18 后可通过 startTransition、useDeferredValue 等 API 优化用户体验。

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总结

Fiber 架构是 React 性能优化的基石，通过可中断的异步渲染和优先级调度，显著提升了复杂应用的流畅性。它不仅重构了底层的协调算法，还为 React 的未来演进（如并发模式、服务器组件）奠定了技术基础。理解 Fiber 的原理有助于开发者更好地优化 React 应用性能。