React中createRoot函数原理解读——Element对象与Fiber对象、FiberRootNode与HostRootNode
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Element对象与Fiber对象
在 React 中，Element 对象 和 Fiber 对象 是核心概念，用于实现 React 的高效渲染和更新机制。以下是它们的详细解读：
1. Element 对象
定义
React 的 Element 对象 是通过 React.createElement 或 JSX 创建的**描述 UI 的普通 JavaScript 对象**。
结构
一个典型的 React Element 对象的结构如下：
const element = {type: 'div', // 或者是组件函数/类，表示元素类型props: {children: [/* 子元素 */],className: 'example',},key: null, // 用于唯一标识（diff 算法优化）ref: null, // 用于获取组件实例或 DOM$$typeof: Symbol(react.element), // 用于区分是否是 React 元素
};
特点
- 不可变：React Element 是不可变的，描述的是 UI 的快照。
- 轻量：它是
UI 的描述，并不包含状态或方法。 - 静态描述：只表示渲染内容的静态信息，
真正的 DOM 操作由 Fiber 对象实现。
2. Fiber 对象
定义
Fiber 对象 是 React 16+ 引入的内部数据结构，用于管理组件的更新和渲染工作。
结构
一个 Fiber 对象的基本结构如下：
const fiber = {tag: 5, // 表示 Fiber 类型，比如函数组件、类组件、HostComponent（如 div）type: 'div', // 与 Element 的 type 对应key: null, // 用于唯一标识stateNode: DOM节点或类组件实例, // 当前 Fiber 的实际实例，DOM 节点或类组件实例child: Fiber, // 第一个子节点sibling: Fiber, // 下一个兄弟节点return: Fiber, // 父节点pendingProps: {}, // 本次更新的新 propsmemoizedProps: {}, // 上一次渲染的 propsmemoizedState: {}, // 上一次渲染的 stateeffectTag: 0, // 副作用标志，表示需要执行的操作类型nextEffect: null, // 下一个有副作用需要处理的 FiberupdateQueue: {}, // 存放 state 更新队列
};
特点
- 动态：Fiber 是 React 的工作单元，包含组件的状态、更新等动态信息。
- 链表结构：
Fiber 对象构成了一棵 Fiber 树。- 每个 Fiber 节点通过
child、sibling和return连接。
- 与 Element 不同的职责：
- Element 是静态描述，Fiber 负责调度和计算实际的 UI 变化。
- Fiber 引入了时间切片机制，
支持任务中断和优先级调度。
- 双缓存机制：
- React 使用两棵 Fiber 树（
current和workInProgress）来实现双缓存，减少不必要的 DOM 操作。
- React 使用两棵 Fiber 树（
3. Element 和 Fiber 的关系
| 特性 | Element 对象 | Fiber 对象 |
|---|---|---|
| 职责 | 描述 UI | 管理组件状态、更新任务和渲染 |
| 生成 | 由 React.createElement 创建 | 由 React 调度和渲染过程生成 |
| 结构 | 轻量、不可变的 JS 对象 | 复杂、包含状态和关系的动态对象 |
| 生命周期 | 创建后一直存在，描述 UI 快照 | 每次渲染会重新生成或复用 |
| 关系 | 是 Fiber 的静态输入 | 是 Element 的动态实现 |
4. Fiber 的核心功能
调度更新任务：通过优先级控制任务的执行，允许任务中断。状态管理：保存组件的状态和属性，管理setState。DOM 更新：对比新旧 Fiber 树，生成最小更新路径（Diff 算法）。副作用管理：通过effectTag管理 DOM 操作、生命周期回调等。
5. 总结
- React Element 是 UI 的静态描述，简单且不可变。
- Fiber 是 React 内部的工作单元，负责处理状态、调度更新和渲染。
Fiber 的引入是 React 性能优化的关键，尤其是在构建复杂的 UI 和实现时间切片时。Element 和 Fiber 分工明确，共同构建了 React 的高效渲染机制。
FiberRootNode与HostRootFiber
在 React 的内部实现中，HostRootFiber 和 FiberRootNode 是 React 核心中的两个重要概念，分别与 Fiber 树的根节点和渲染树的管理密切相关。以下是对这两个概念的详细解析。
1. FiberRootNode
定义
FiberRootNode是 React 的根容器节点，用于管理整个应用的 Fiber 树和渲染环境。- 它是 React 应用的真正入口点，通常与宿主环境（如
DOM或React Native）的根容器绑定。
作用
- 管理宿主环境的渲染目标：
- 保存与宿主环境相关的信息（如 DOM 容器）。
- 对应浏览器中的根节点（如
document.getElementById('root')）。
- 控制 Fiber 树的生命周期：
- 通过
current字段管理当前正在渲染的 Fiber 树。 - 配合
双缓存机制，切换current和workInProgress。
- 通过
存储调度信息：- 保存任务的优先级（如时间切片相关）。
- 存储更新队列和渲染进度。
结构
FiberRootNode 的典型结构如下：
const fiberRootNode = {containerInfo: DOMContainer, // 宿主环境的根容器，如 DOM 节点current: HostRootFiber, // 当前的根 FiberfinishedWork: null, // 已完成的 Fiber 树pendingLanes: 0, // 表示待处理更新的优先级队列eventTimes: [], // 记录事件触发时间，用于调度优化callbackNode: null, // 当前调度的回调函数callbackPriority: NoPriority, // 当前调度的优先级
};
2. HostRootFiber
定义
HostRootFiber是 React 应用的Fiber 树的根节点。- 它对应于 React 渲染树的入口点，表示整个应用的根。
作用
- 承载应用的 Fiber 树：整个应用的组件树从
HostRootFiber开始构建，作为 Fiber 树的根节点。 - 关联 Fiber 树与渲染器：它是连接 Fiber 树与 DOM（或其他宿主环境，如 React Native）之间的桥梁。
- 管理应用状态：
HostRootFiber保存整个应用的状态（如pendingProps和memoizedState）。updateQueue中记录了根节点的更新任务队列。
结构
HostRootFiber 是一个特殊的 Fiber 节点，具有以下字段：
const hostRootFiber = {tag: HostRoot, // Fiber 类型标记，表示是 HostRootstateNode: FiberRootNode, // 指向 FiberRootNode 实例child: Fiber, // 子节点，指向应用的第一个组件（如 <App />）pendingProps: {}, // 本次更新传入的 propsmemoizedProps: {}, // 已保存的 propsmemoizedState: {}, // 当前组件状态updateQueue: {}, // 存储更新任务的队列alternate: WorkInProgressFiber, // 指向 workInProgress Fiber，用于双缓存机制
};
3.FiberRootNode 与 HostRootFiber 的关系
| 特性 | HostRootFiber | FiberRootNode |
|---|---|---|
| 定义 | Fiber 树的根节点，代表 React 树的逻辑入口 | React 根容器，管理 Fiber 树与宿主环境 |
| 存储内容 | 应用的根组件和状态（App 的入口） | 宿主环境信息（如 DOM 容器）和调度状态 |
| 连接关系 | 通过 stateNode 引用 FiberRootNode | 通过 current 引用 HostRootFiber |
| 用途 | 描述 Fiber 树的根 | 管理整个应用的渲染和更新机制 |
| 生命周期 | 每次更新会创建新的 workInProgress 副本 | 始终存在，贯穿应用生命周期 |
4. 运行机制中的作用
-
初始化时：
- React 创建
FiberRootNode并将HostRootFiber挂载到FiberRootNode的current属性上。 containerInfo保存宿主环境的信息。
- React 创建
-
更新时：
- 更新会从
HostRootFiber开始，React 使用双缓存机制创建workInProgress树。 - 在
调和过程中，React 通过FiberRootNode调度任务，确保高优先级任务优先完成。
- 更新会从
-
渲染完成：
- 当 Fiber 树完成渲染（即
finishedWork不为null），React 将FiberRootNode.current切换到新的 Fiber 树。
- 当 Fiber 树完成渲染（即
5. 总结
FiberRootNode是管理上的根节点，负责协调 Fiber 树和宿主环境之间的关系。HostRootFiber是逻辑上的根节点，描述了 React 树的结构。
它们的协作是 React 内部运行机制的核心，支撑了高效的渲染与更新流程。