Fiber是什么?

对 React 的 Fiber 架构 的理解需要从 React 的核心目标与面临的挑战说起。它本质上是 React 16 引入的全新协调（Reconciliation）引擎，旨在解决 React 15 及之前版本在处理大型应用和复杂更新时遇到的根本性性能瓶颈和用户体验问题。

核心理解：Fiber 是什么？

1. 虚拟的底层数据结构： Fiber 是对 React 组件、DOM 节点或其他 UI 元素的轻量级、链式表示的 JavaScript 对象。每个组件实例或 DOM 节点都有一个对应的 Fiber 节点。
2. 工作单元： Fiber 架构将整个渲染/更新过程分解成一个个独立的、可拆分执行的工作单元。每个 Fiber 节点代表一个需要执行的工作单元（如渲染组件、更新 DOM、调用生命周期/Effect）。
3. 链表结构： Fiber 节点通过指针（child, sibling, return）组织成一个链表树结构（而不是之前的递归树）。这种结构使得遍历和中断/恢复变得非常高效。
4. 调度器的基础： Fiber 架构为 React 的并发渲染模式（Concurrent Rendering）提供了底层支持，使得 React 能够智能地调度、中断和恢复渲染工作。

Fiber 架构解决了哪些核心问题？

React 15 的递归协调算法（Stack Reconciler）存在以下关键痛点：

1. 阻塞主线程（卡顿）：

   • 问题： 更新过程（渲染虚拟 DOM 树、计算 diff、应用更新到真实 DOM）是一个不可中断的、深度优先递归同步过程。如果组件树很大或更新计算复杂（例如大型列表渲染、复杂状态更新），这个过程会长时间占用 JavaScript 主线程。
   • 后果： 浏览器无法及时响应用户交互（点击、输入、滚动等），导致界面卡顿、掉帧，用户体验极差。用户会感受到明显的延迟或无响应。
   • Fiber 解决方案： 将更新工作拆分成小单元（Fiber 节点）。React 使用一个调度器（Scheduler）来管理这些单元。调度器可以在浏览器主线程的空闲期（通过 requestIdleCallback 或其 polyfill/shim）分片执行这些工作单元。更重要的是，它可以中断正在进行的低优先级渲染工作（例如后台数据更新导致的 UI 变化），优先处理高优先级的用户交互（如点击、输入），确保交互的即时响应。处理完高优先级任务后，再恢复之前中断的渲染工作。这显著提升了应用的响应性。

2. 无法控制更新粒度：

   • 问题： 递归过程一旦开始就必须走到底，无法在组件树的某个中间节点暂停或跳过不必要的子树更新（即使该子树未变化）。
   • Fiber 解决方案： Fiber 的链表结构允许 React 精确控制遍历过程。它可以：
     • 在任意 Fiber 节点处暂停工作（保存当前状态），让出主线程。
     • 跳过已知未变化的子树（通过 shouldComponentUpdate/React.memo 等机制标记），避免不必要的 diff 计算和 DOM 操作。
     • 增量渲染： 将一个大更新拆分成多个小帧完成，逐步呈现到屏幕上，让用户更快看到部分内容（即使整个更新还没完成）。

3. 难以实现高级特性：

   • 问题： 同步、不可中断的模型限制了 React 实现更复杂、更流畅用户体验的能力。
   • Fiber 解决方案： 为 React 的 Concurrent 模式（并发模式）和 Suspense 提供了基础：
     • 并发渲染： 允许 React 同时准备多个版本的 UI（例如当前视图和后台加载的新视图），并根据优先级智能地在它们之间切换。这是实现无卡顿用户体验的核心。
     • Suspense： 让组件可以“等待”异步操作（数据获取、代码分割加载）完成。在等待期间，可以优雅地显示加载状态（fallback UI）。Fiber 架构使得 React 能够暂停渲染等待数据，并在数据准备好后恢复渲染或切换到其他工作。
     • 选择性水合： 在服务端渲染后，客户端 React 可以优先水合（附加事件处理等）用户即将交互的部分（如按钮），而不是阻塞主线程等待整个应用水合完成，提升可交互时间。

4. 生命周期方法的限制：

   • 问题： 在递归模型中，生命周期方法（如 componentWillUpdate, componentWillReceiveProps）在更新过程中被同步调用，且可能被多次调用（如果父组件更新导致子组件也更新）。在这些方法中执行副作用或长时间操作会加剧阻塞问题。
   • Fiber 解决方案： Fiber 的异步可中断特性促使 React 引入了新的生命周期（如 getDerivedStateFromProps, getSnapshotBeforeUpdate）和 Hooks（尤其是 useEffect）。useEffect 的副作用执行被安排在渲染提交到屏幕之后，并且可以被 React 根据优先级延迟执行，避免阻塞渲染和高优先级更新。同时，也废弃了不安全的旧生命周期方法。

关键机制总结

1. 工作拆分： 将树形结构的更新分解为基于 Fiber 节点的线性任务列表（链表）。
2. 优先级调度： 调度器根据任务的优先级（用户交互 > 动画 > 数据更新等）安排执行顺序。
3. 可中断与恢复： 在浏览器需要处理高优先级任务（如用户输入）时，React 可以暂停当前的渲染工作，保存进度（Fiber 树的状态），处理完高优先级任务后再从中断点恢复。
4. 双缓存技术： React 在内存中维护两棵 Fiber 树：
   • current 树：代表当前已渲染到屏幕上的 UI。
   • workInProgress 树：代表正在后台构建的新的 UI 状态。
     在更新过程中，React 在 workInProgress 树上执行所有工作（创建、更新 Fiber 节点）。完成后，一次性将 workInProgress 树切换为新的 current 树（提交阶段 Commit Phase），并更新 DOM。这保证了 UI 更新的原子性（不会显示中间状态）。
5. 副作用列表： React 在遍历 Fiber 树构建 workInProgress 树时，会收集需要执行的副作用（DOM 插入/更新/删除、生命周期/Effect 调用等），形成一个线性列表。在提交阶段，React 高效地按顺序执行这个列表中的所有副作用，完成实际的 DOM 变更和副作用调用。

总结

Fiber 架构是 React 核心协调算法的重写，其核心价值在于：

1. 解决卡顿： 通过将同步不可中断的更新变为异步可中断的增量更新，显著提升了应用对用户交互的响应性，避免了大型更新导致的界面卡顿。
2. 赋能并发： 为 Concurrent Rendering（并发渲染） 提供了底层支持，使 React 能够实现更高级别的用户体验（如 Suspense 的无缝加载、选择性水合、优先级驱动的更新）。
3. 优化性能： 通过精细的工作单元控制（暂停、恢复、跳过）和增量渲染，优化了渲染性能，减少了不必要的计算。
4. 奠定未来基础： 是 React 实现更复杂、更流畅交互特性（如过渡更新、离线渲染等）的基石。

简而言之，Fiber 架构让 React 从“一次性全部渲染完成”的模式，转变为“可以分片、按优先级、可中断/恢复地完成渲染工作”的模式，极大地提升了复杂应用的性能和用户体验。它是 React 16+ 现代特性和高性能表现的基石。