React18有哪些新特性以及它的实现原理

程序员咋不秃头 2024-11-10 04:15:37

1. React18有哪些更新?

React 18 带来了许多新特性,尤其是为了提升性能和用户体验,主要更新包括:

自动批处理 (Automatic Batching)React 18 引入了自动批处理的概念。以前,React 只能在事件处理函数中自动批处理状态更新;而在 React 18 中,即使在异步函数中,比如 setTimeout 或 Promise 回调中,也会自动批处理多个状态更新,减少了重新渲染次数,提高了性能。 function handleClick() { setTimeout(() => { setState1((prev) => prev + 1); setState2((prev) => prev + 1); }, 1000); }

在 React 18 中,setState1 和 setState2 会在一个批处理中进行更新,只会导致一次重新渲染。

并发特性 (Concurrent Features)并发特性允许 React 中断和恢复渲染的能力,可以更好地响应用户交互。虽然并发特性是 opt-in 的(需要使用 ConcurrentMode),但新的 startTransition API 可以显式标记一些非紧急的更新,React 会在空闲时处理这些更新而不会阻塞主线程。 import { startTransition } from 'react';function handleInputChange(e) { startTransition(() => { setInput(e.target.value); });}<Suspense> 支持服务端渲染 (SSR Support for \Suspense)React 18 对服务端渲染中的 <Suspense> 组件提供了支持。在新的 SSR 架构下,React 可以在加载完部分内容后就开始流式地返回 HTML 片段,不需要等到所有内容加载完毕,有助于提升首屏加载速度。新的 Hook:useTransition 和 useDeferredValueuseTransition:用于处理非紧急状态更新。例如,输入框内容更新是紧急的,而搜索建议的更新可以延迟。useDeferredValue:将某个值标记为可以延迟的值,从而在高频率的操作(如输入)中不会导致卡顿。createRoot APIReact 18 推荐使用 createRoot 替代 ReactDOM.render 来渲染根组件,从而启用并发模式。 import { createRoot } from 'react-dom/client';const root = createRoot(document.getElementById('root'));root.render(<App />);Strict Mode 更严格的行为React 18 中的 StrictMode 会对某些生命周期方法(例如 useEffect 的回调函数)进行双重调用,以帮助开发者检测潜在的副作用问题,提高应用的健壮性。优化的服务端渲染 (SSR)React 18 中 SSR 支持 React.lazy 和 <Suspense>,结合流式渲染和延迟组件的加载,使得服务器渲染速度更快,首屏渲染时间减少。2. React自动批处理实现原理?

React 18 的自动批处理依赖于调度机制和“批量更新队列”,这部分功能是通过 React 的调度模块来实现的。以下是自动批处理的核心原理:

1.批处理更新队列

React 会在内部维护一个“批量更新队列”,在队列内的所有状态更新将合并成一个渲染操作。React 会监听各种事件,如同步事件(如点击事件)或异步事件(如 setTimeout、Promise 回调等),并在合适的时机将更新推送到更新队列中。

2.事件优先级调度

React 18 引入了并发特性,为不同的更新分配了优先级。更新被分为同步和非同步更新:

同步更新:通常用于用户交互,如输入框内容变化。非同步更新:常用于不紧急的渲染任务,如网络请求完成后的数据渲染。

React 会根据更新优先级选择合适的调度方式,使紧急的任务能尽快执行,而不紧急的任务会等待空闲时批量执行。

3.Scheduler调度器

React 18 采用了 Scheduler 调度库(Facebook 开源的调度库),用于自动批处理和任务调度。该调度器提供了一个“任务优先级”系统,允许 React 在需要时可以暂停、恢复、重新开始甚至放弃任务。Scheduler 会在每个事件循环末尾检测是否有批处理任务队列存在,如果有,则执行队列中的任务。

4.自动批处理触发时机

事件回调中的更新:React 在事件回调(如点击、输入)中会默认启动批处理机制。异步任务中的更新:在 React 18 中,即使是在异步任务(如 setTimeout、Promise 回调)中,React 也会自动启动批处理机制。即所有更新在事件循环结束前不会立即触发重新渲染,而是会等待异步操作完成后,再将多个更新一次性推送到批处理队列中。

5.flushSync强制同步更新

虽然 React 18 默认自动批处理,但开发者可以使用 flushSync 函数强制同步更新,这将立即触发更新并跳过批处理。

实现流程简述

React 检测到状态更新时,判断是否处于批处理上下文中。若是批处理上下文,React 将状态更新添加到批量更新队列,而不立即触发重渲染。当批处理上下文结束时(通常是当前事件循环结束),React 将合并状态更新并执行一次重新渲染。3. React并发特性原理?

React 18 的并发特性基于 Fiber 架构 和 调度优先级 实现。并发渲染使 React 可以在渲染过程中暂停、恢复、取消或重启任务,从而在用户交互密集的应用中更平滑地处理复杂渲染任务。以下是并发特性的实现原理:

1.Fiber 架构

React 16 引入的 Fiber 架构 重新设计了 React 的渲染流程,使任务可以分段完成。Fiber 的核心思想是将渲染任务切割为小的、可以被打断的“单元”,这些小单元称为 Fiber,并通过以下几个机制来管理它们:

可中断渲染:Fiber 架构将渲染过程分为多个小的任务块,允许在每一块任务完成后暂停,检查是否有更高优先级的任务需要处理。任务恢复:React 可以在任务被打断后恢复渲染,以便继续之前的渲染进度,避免重新开始。任务丢弃和重启:在某些情况下,如果任务中断时间过长,React 可能会放弃当前的任务,重新开始渲染。

2.Scheduler 调度优先级

React 并发渲染的一个关键部分是 Scheduler 调度器,它基于任务优先级来处理渲染任务。Scheduler 根据任务的紧急程度将它们划分为不同优先级:

立即优先级:如用户交互操作,点击按钮或输入内容。高优先级:如影响应用功能的状态更新。正常优先级:如普通的组件更新。低优先级:如非关键内容的更新。空闲优先级:仅在浏览器空闲时才执行的任务。

Scheduler 允许 React 根据当前任务的优先级进行调度,如果遇到更高优先级的任务,React 会暂停当前渲染,优先执行高优先级任务,待高优任务完成后再恢复低优先级的渲染任务。

3.Concurrent Mode 并发模式

React 并发模式并不自动启用,只有在使用 createRoot API 时,应用才会进入并发模式。启用并发模式后,React 便会通过 Fiber 和 Scheduler 实现以下机制:

时间切片(Time Slicing):将长时间任务拆分成可中断的多个时间片,让出浏览器主线程,允许用户交互流畅执行。startTransition API:在非紧急任务中,可以通过 startTransition 将任务标记为低优先级,让 React 在有空闲时间时再执行这些任务。useTransition 和 useDeferredValue:这两个 Hook 允许开发者在状态更新中灵活地管理紧急和非紧急任务,进一步增强了并发渲染的控制。

4.双缓冲技术 (Double Buffering)

React 并发渲染会先在内存中创建一个新的 UI 树(称为 work-in-progress tree),并在渲染完成后再替换原始的 UI 树。这一技术确保了更新不会直接影响页面上的实际 DOM 结构,减少了不必要的重排和重绘,从而提升性能。

总结

React 18 的并发特性通过 Fiber 架构拆分任务、Scheduler 调度优先级和时间切片来实现。这使得 React 可以优先处理紧急任务,并在后台低优先级处理非关键任务,为用户提供流畅、响应迅速的体验。

4. React<Suspense>实现原理?

React 中的 <Suspense> 是用于处理异步渲染的一个关键组件,它允许 React 在等待异步数据加载完成之前,展示一个备用的“占位”UI(例如 loading 状态),提升用户体验。以下是 <Suspense> 的核心实现原理:

1.协同异步渲染:基于 Fiber 架构的中断和恢复

React 使用 Fiber 架构使渲染过程可以被拆解成可中断、恢复的小任务单元(即 Fiber)。在加载数据或等待异步任务时,React 可以暂停渲染,显示 <Suspense> 的占位内容(如 loading),而不是让整个 UI 停滞等待数据。

2.Promise暂停渲染

<Suspense> 实现的关键在于使用 Promise 来暂停渲染。当 React 渲染一个依赖于异步数据的组件(如使用 React.lazy 动态加载组件或某个数据加载 hook)时,该组件会返回一个 Promise 来表示数据的加载状态。React 会“捕获”到这个 Promise,并在其未完成时暂停渲染。

当 React 检测到未完成的 Promise 时,会暂停该组件及其子组件的渲染,转而显示 <Suspense fallback> 提供的占位内容。当 Promise 解析(即数据加载完成)时,React 会继续恢复渲染之前暂停的组件。

3.错误边界与“可恢复错误”

<Suspense> 会利用错误边界机制来“捕获”异步加载状态。React 内部会抛出一个特殊类型的错误来表示“异步数据加载中”的状态。这个错误并不会导致真正的异常,而是通知 React 当前组件的渲染需要暂停,等待数据加载完成。

React 的错误边界机制会“捕获”这个异常,暂停渲染并显示 <Suspense> 的备用 UI。当 Promise 完成后,React 将捕获到的异常“恢复”,继续未完成的渲染。

4.触发重试机制

当异步任务完成时,React 会重试被暂停的渲染进程。数据加载完成后的组件会重新触发渲染,这一过程由 Promise 的完成状态触发。

在每次渲染恢复时,React 会检查是否有新的 Promise 被触发。如果没有,则完成渲染流程;否则会重复暂停-恢复过程。

5.与 Concurrent Mode 的结合

在并发模式下,<Suspense> 更为高效。因为并发模式可以在渲染过程中进行任务切片,React 可以在异步任务等待时暂停渲染、展示占位内容并响应用户交互。并发模式与 <Suspense> 配合得更好,提供了一种更流畅的加载体验。

6.实际使用中的Suspense示例:React.lazy和数据加载

React.lazy 动态导入:React.lazy 配合 <Suspense> 使用时,加载异步组件返回一个 Promise,并使用 <Suspense> 渲染 loading 占位符,等加载完成后再展示组件内容。数据加载:在数据加载场景中,通过 useEffect 或其他数据请求方法返回的 Promise 可以控制 <Suspense> 展示占位符状态,在数据加载完成后更新状态以恢复渲染。

7.多级嵌套<Suspense>

多个嵌套的 <Suspense> 组件可以分别管理不同区域的加载状态。React 会选择最近的 <Suspense> 作为占位符展示层级,以此实现不同区域的异步渲染和独立加载状态管理。

总结

<Suspense> 的实现基于 Fiber 架构对任务的中断和恢复,利用 Promise 来暂停渲染并配合错误边界来触发备用 UI。其通过调度机制和并发模式支持,使 React 可以流畅地管理数据加载和组件延迟加载。

5. useTransition 和 useDeferredValue实现原理?

useTransition 和 useDeferredValue 是 React 18 中新增的两个 Hook,用于更精细地控制异步渲染和任务优先级。它们依赖于 React 的并发特性和调度机制,通过标记任务的优先级,提升应用的交互体验。以下是它们的实现原理:

1.useTransition的实现原理

useTransition 是用于将某些状态更新标记为非紧急更新的 Hook,使这些更新在后台异步执行,不会阻塞用户的交互。

基本用法:useTransition 返回一个布尔值(isPending)和一个函数(startTransition)。startTransition 会将更新标记为“过渡性任务”,使得 React 在处理这些更新时可以优先考虑其他更紧急的任务。 const [isPending, startTransition] = useTransition();function handleClick() { startTransition(() => { // 此更新会被标记为非紧急 setSomeState(newState); });}优先级调度:React 通过内部的 Scheduler 将 startTransition 中的更新标记为“低优先级”,并将用户的交互更新(如输入或点击)标记为“高优先级”。当 React 检测到有更高优先级的任务时,会暂停低优先级任务,确保用户的高优先级交互能够快速响应。渲染阶段切分:当 startTransition 包含的更新被推入到任务队列时,React 会使用“时间切片”技术,将任务分成多个时间片并行处理,以便在浏览器空闲时执行低优先级任务,从而避免因较长渲染任务造成的卡顿现象。isPending 状态:isPending 是一个状态标记,它告诉组件当前是否有被延迟的任务,方便在渲染过程中提供反馈。例如,可以用它来显示“加载中”或其他过渡状态的提示。

2.useDeferredValue的实现原理

useDeferredValue 允许将某个值延迟更新,以避免其对渲染性能的影响,特别适合用于频繁变化但无需立即更新的值。

基本用法:useDeferredValue 接收一个值作为参数,并返回一个“延迟版本”的值。React 会将此延迟值视为低优先级的更新,确保在浏览器空闲时才更新。 const deferredSearchTerm = useDeferredValue(searchTerm);优先级管理:React 会根据当前任务的优先级决定 deferredSearchTerm 的更新时机。如果其他更高优先级的任务正在进行,deferredSearchTerm 会保持旧值不变,直到高优先级任务完成后再更新。这样可以减少渲染频率,提高应用的响应速度。适用场景:例如在搜索组件中,输入框的内容可以立即更新,但展示的搜索结果可以延迟。这种情况下,通过 useDeferredValue 将输入的搜索值延迟更新到结果组件上,可以避免频繁的数据请求和渲染,提升性能。

3.useTransition和useDeferredValue的协作机制

时间切片(Time Slicing):这两者都依赖于 React 的时间切片机制。React 将渲染过程分成多个时间片,在每个时间片结束后,React 可以暂停渲染、检查是否有更高优先级的任务,并根据任务优先级动态调整渲染策略。任务调度(Task Scheduling):Scheduler 会将 startTransition 和 useDeferredValue 的更新标记为低优先级,使它们能够在空闲时执行。它们的区别在于,useTransition 延迟整个更新过程,而 useDeferredValue 只延迟特定值的更新。

总结

useTransition 适用于将特定更新标记为低优先级,通常用于触发大范围状态变化(如页面切换、复杂组件加载等),不影响用户的直接交互。useDeferredValue 则是将一个特定的值延迟更新,适用于频繁变化的输入值,避免频繁渲染,提升性能。

两者通过 React 的 Fiber 和 Scheduler 架构实现优先级调度和渲染分片,在复杂的 UI 渲染中有效地提升性能和响应速度。

6. createRoot API实现原理?

createRoot 是 React 18 中引入的 API,用于创建根节点并启用 React 的并发模式。它允许 React 在渲染过程中通过任务切片(Time Slicing)、调度优先级等机制,优化渲染性能,提升应用的交互体验。以下是 createRoot 的实现原理:

1.Fiber 树与并发模式的启动

React 的核心架构是 Fiber,它将整个渲染过程拆分为小的、可中断的任务单元。createRoot 的主要功能之一是启用并发模式(Concurrent Mode),在并发模式下,React 能够更好地调度和分配渲染任务,使得渲染可以在后台分片进行。

Fiber 树创建:当 createRoot 被调用时,React 会生成一个新的 Fiber 根节点(Root Fiber),并将应用的根组件作为其子节点。并发渲染启用:与 React 17 中的 ReactDOM.render 方法不同,createRoot 启用并发渲染,使得渲染过程可以被暂停和恢复,从而允许 React 在任务执行过程中动态调整优先级。

2.调度与优先级控制

在并发模式下,React 使用 Scheduler(调度器)为每个任务分配优先级。不同优先级的任务在渲染中被处理的顺序也不同,createRoot 启用的并发模式能够让 React 根据任务优先级智能调度渲染过程。

时间切片:通过时间切片技术,React 可以将渲染过程分割成多个小的时间块,在每个时间块结束时检查是否有更高优先级的任务需要执行。这样可以在保持流畅渲染的同时,不阻塞用户的交互操作。优先级分类:createRoot 配合 Scheduler,会为任务分配不同的优先级,例如“同步优先级”(例如紧急的用户交互)和“非同步优先级”(如数据加载的过渡状态等),确保用户的高优先级任务可以优先得到处理。

3.并发特性支持的 Hook 和 API

createRoot 配合 React 18 的新特性(如 useTransition、useDeferredValue、Suspense 等),使 React 在渲染过程中支持更细粒度的任务控制:

useTransition 和 useDeferredValue:这些 API 利用调度器和优先级机制,使得非紧急任务可以推迟执行。Suspense 和 SuspenseList:Suspense 组件可以配合 createRoot 实现更好的异步加载体验,让 React 在等待数据加载时渲染占位符,而非阻塞整个页面。

4.批处理更新

React 18 的 createRoot 中引入了更智能的 自动批处理,即使在异步事件(如 Promise 回调、setTimeout 等)中触发的多次状态更新,也会被批处理为一次渲染。批处理减少了不必要的重渲染次数,进一步优化了性能。

5.从ReactDOM.render到createRoot的改进

在 React 17 及以下版本中,ReactDOM.render 方法会直接执行同步渲染,而 createRoot 在内部进行了并发渲染的切换。与 ReactDOM.render 的同步渲染模式不同,createRoot 提供的并发渲染方式可以在渲染过程中暂停、恢复或中止任务,从而大幅提升渲染的灵活性。

6.渲染生命周期管理

createRoot 在调度任务时不仅考虑当前任务的优先级,还通过 Fiber 树的状态管理机制确保应用的各个节点更新状态的独立性。即每个节点的更新会被追踪,React 可以在节点级别重新安排渲染计划,灵活处理应用生命周期中的更新过程。

示例:createRoot的使用

在 React 18 中,使用 createRoot 来渲染应用的代码如下:

import { createRoot } from 'react-dom/client';import App from './App';const container = document.getElementById('root');const root = createRoot(container); // 创建一个并发根节点root.render(<App />); // 使用并发渲染模式来渲染根组件

总结

createRoot 是 React 18 中用于启用并发模式的核心 API,它结合了 Fiber 架构的可中断任务、调度优先级、批处理更新和时间切片技术,从而优化了 React 的渲染性能,使得复杂应用在高负载情况下依然可以提供流畅的用户体验。

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