从头实现一个react
本节是 stack reconciler程序的实现说明的集合。
本文有一定的技术含量,要对React公共API以及它如何分为核心,渲染器和协调(和解,reconciler)程序有很深的理解。如果你对React代码库不是很熟悉,请首先阅读代码库概述。
它还假设你了解React组件,它们的实例和元素之间的差异。
stack reconciler用于15版本和早期. 它的代码在 src/renderers/shared/stack/reconciler.
视频:从头开始构建React
Paul O’Shannessy谈到了从头开始构建react,这在很大程度上启发了这个文档。
本文档和他的演讲都是对实际代码库的简化,因此你可以通过熟悉它们来获得更好的理解。
概述
reconciler(协调,调解)本身不存在公共的API。像React DOM和React Native这样的渲染器使用它根据用户编写的React组件有效地更新用户界面。
挂载(mounting)作为递归过程
让我们考虑第一次挂载组件:
ReactDOM.render(<App />, rootEl);React DOM会将<App />传递给调节器(reconciler)。请记住,<App />是一个React元素,即对要呈现的内容的描述。你可以将其视为普通对象(笔者:不了解的可以查看这篇文章):
console.log(<App />);
// { type: App, props: {} }调解器会检查这个App是类还是函数(对于这个得实现可以查看如何知道是函数还是类这篇文章)。
如果App是一个函数,则调解器将调用App(props)来获取渲染元素。
如果App是一个类,那么调解器会通过new App(props)去实例化App,调用componentWillMount生命周期方法,然后调用render方法来获取渲染的元素。
无论哪种方式,调解器都将得知App“渲染到”的元素。
这个过程是递归的。App可能会渲染<Greeting />,<Greeting />可能会渲染<Button />,一直这样。调解器将在了解每个组件呈现的内容时以递归方式“向下钻取”用户定义的组件。
可以将此过程想象为伪代码:
注意: 这真的仅仅只是一个伪代码,它与真实的实现并不相似。它还会导致堆栈溢出,因为我们还没有讨论何时停止递归。
让我们回顾一下上面例子中的一些关键想法:
React的elements只是一个纯对象,用来描述组件的类型(如:
App)和他的props.用户定义的组件(如:
App)可以是函数或者类,但是他们都会渲染这些元素。“Mounting”是一个递归过程,它在给定顶级React元素(例如
<App />)的情况下创建DOM或Native树。
Mounting计算机(Host)元素
如果我们没有在屏幕上呈现某些内容,则此过程将毫无用处。
除了用户定义的(“复合”)组件之外,React元素还可以表示特定于平台的(“计算机”)组件。例如,Button可能会从其render方法返回<div />。
如果element的type属性是一个字符串,我们认为正在处理一个计算机元素:
没有与计算机元素关联的用户定义代码。
当协调程序(调解器)遇到这些计算机元素时,它会让渲染器(renderer)负责mounting它。例如,React DOM将创建一个DOM节点。
如果计算机元素具有子节点,则协调器以与上述相同的算法递归地mounts它们。子节点是否是计算机元素(<div><hr /></div>)或用户合成的组件(<div><Button /></div>),都没有关系,都会去让渲染器去负责mounting它。
由子组件生成的DOM节点将附加到父DOM节点,并且将递归地组装完整的DOM结构。
注意: 调解器本身与DOM无关。mounting(安装)的确切结果(有时在源代码中称为“mount image”)取决于渲染器,可以是DOM节点(React DOM),字符串(React DOM Server)或表示原生视图(React Native)。
如果我们要扩展代码来处理计算机元素,它将如下所示:
这是有效的,但仍远未达到协调者的实际运行方式。关键的缺失部分是对更新的支持。
介绍内部实例
react的关键特点是你可以重新渲染所有东西,它不会重新创建DOM或重置状态。
但是,我们上面的实现只知道如何挂载初始树。它无法对其执行更新,因为它不存储所有必需的信息,例如所有publicInstances,或哪些DOM节点对应于哪些组件。
堆栈协调器代码库通过使mount函数成为一个类上面的方法来解决这个问题。但是这种方法存在一些缺点,我们在正在进行的协调重写任务中正朝着相反的方向去发展(笔者:目前fiber已经出来了)。不过 这就是它现在的运作方式。
我们将创建两个类:DOMComponent和CompositeComponent,而不是单独的mountHost和mountComposite函数。
两个类都有一个接受元素的构造函数,以及一个返回已安装节点的mount()方法。我们将用实例化类的工厂替换顶级mount()函数:
首先,让我们考虑下CompositeComponent的实现:
这与我们之前的mountComposite()实现没什么不同,但现在我们可以存储一些信息,例如this.currentElement,this.renderedComponent和this.publicInstance,在更新期间使用。
请注意,CompositeComponent的实例与用户提供的element.type的实例不同。CompositeComponent是我们的协调程序的实现细节,永远不会向用户公开。用户定义的类是我们从element.type读取的,CompositeComponent会创建这个类的实例。
为避免混淆,我们将CompositeComponent和DOMComponent的实例叫做“内部实例”。 它们存在,因此我们可以将一些长期存在的数据与它们相关联。只有渲染器和调解器知道它们存在。
相反,我们将用户定义类的实例称为“公共实例(public instance)”。 公共实例是你在render()和组件其他的方法中看到的this.
至于mountHost()方法,重构成了在DOMComponent类上的mount()方法,看起来像这样:
与上面的相比,mountHost()重构之后的主要区别是现在将this.node和this.renderedChildren与内部DOM组件实例相关联。我们会用他来用于在后面做非破坏性的更新。
因此,每个内部实例(复合或主机)现在都指向其子级内部实例。为了帮助可视化,如果函数<App>组件呈现<Button>类组件,而Button类呈现<div>,则内部实例树将如下所示:
在DOM中,你只能看到<div>。但是,内部实例树包含复合和主机内部实例。
复合内部实例需要存储:
当前元素
公共实例,如果当前元素类型是个类
单个呈现的内部实例。它可以是
DOMComponent或CompositeComponent。
计算机内部实例需要存储:
当前元素
DOM节点
所有子级的内部实例,这些子级中的每一个都可以是
DOMComponent或CompositeComponent。
如果你正在努力想象如何在更复杂的应用程序中构建内部实例树,React DevTools可以给你一个近似的结果,因为它突显灰色的计算机实例,以及带紫色的复合实例:

为了完成这个重构,我们将引入一个将完整树安装到容器节点的函数,就像ReactDOM.render()一样。他返回一个公共实例,也像ReactDOM.render():
卸载
既然我们有内部实例来保存它们的子节点和DOM节点,那么我们就可以实现卸载。对于复合组件,卸载会调用生命周期方法并进行递归。
对于DOMComponent,卸载会告诉每个子节点进行卸载:
实际上,卸载DOM组件也会删除事件侦听器并清除一些缓存,但我们将跳过这些细节。
我们现在可以添加一个名为unmountTree(containerNode)的新顶级函数,它类似于ReactDOM.unmountComponentAtNode():
为了让他工作,我们需要从DOM节点读取内部根实例。我们将修改mountTree()以将_internalInstance属性添加到DOM根节点。我们还将让mountTree()去销毁任何现有树,以便可以多次调用它:
现在,重复运行unmountTree()或运行mountTree(),删除旧树并在组件上运行componentWillUnmount()生命周期方法。
更新
在上一节中,我们实现了卸载。但是,如果每个prop更改导致卸载并安装整个树,则React就会显得不是很好用了。协调程序的目标是尽可能重用现有实例来保留DOM和状态:
我们将使用另一种方法扩展我们的内部实例。除了mount()和unmount()之外,DOMComponent和CompositeComponent都将实现一个名为receive(nextElement)的新方法:
它的任务是尽一切可能使组件(及其任何子组件)与nextElement提供的描述保持同步。
这是经常被描述为“虚拟DOM区别”的部分,尽管真正发生的是我们递归地遍历内部树并让每个内部实例接收更新。
更新复合组件
当复合组件接收新元素时,我们运行componentWillUpdate()生命周期方法。
然后我们使用新的props重新渲染组件,并获取下一个渲染元素:
接下来,我们可以查看渲染元素的type。如果自上次渲染后type未更改,则下面的组件也可以在之前的基础上更新。
例如,如果第一次返回<Button color =“red"/>,第二次返回<Button color =“blue"/>,我们可以告诉相应的内部实例receive()下一个元素:
但是,如果下一个渲染元素的类型与先前渲染的元素不同,我们无法更新内部实例。<button />不可能变成<input />。
相反,我们必须卸载现有的内部实例并挂载与呈现的元素类型相对应的新实例。例如,当先前呈现<button />的组件呈现<input />时,会发生这种情况:
总而言之,当复合组件接收到新元素时,它可以将更新委托给其呈现的内部实例,或者卸载它并在其位置安装新的实例。
在另一个条件下,组件将重新安装而不是接收元素,即元素的key已更改。我们不讨论本文档中的key处理,因为它为原本就很复杂的教程增加了更多的复杂性。
请注意,我们需要将一个名为getHostNode()的方法添加到内部实例协定中,以便可以在更新期间找到特定于平台的节点并替换它。它的实现对于两个类都很简单:
更换计算机组件
计算机组件实现,例如DOMComponent, 以不同方式更新。当他们收到元素时,他们需要更新底层特定于平台的视图。在React DOM的情况下,这意味着更新DOM属性:
然后,计算机组件需要更新他们的子组件。与复合组件不同,它们可能包含多个子组件。
在这个简化的示例中,我们使用内部实例数组并对其进行迭代,根据接收的类型是否与之前的类型匹配来更新或替换内部实例。除了插入和删除之外,真正的协调程序还会使用元素的键跟踪移动,但我们将省略此逻辑。
我们在列表中收集子级的DOM操作,以便批量执行它们:
作为最后一步,我们执行DOM操作。同样,真正的协调代码更复杂,因为它也处理移动:
这就是更新计算机组件(DOMComponent)
顶层更新
现在CompositeComponent和DOMComponent都实现了receive(nextElement)方法,我们可以更改顶级mountTree()函数,以便在元素类型与上次相同时使用它:
现在以相同的类型调用mountTree()两次,不会有破坏性的更新了:
这些是React内部工作原理的基础知识。
我们遗漏了什么
与真实代码库相比,本文档得到了简化。我们没有解决几个重要方面:
组件可以呈现
null,并且协调程序可以处理数组中的“空”并呈现输出。协调程序还从元素中读取
key,并使用它来确定哪个内部实例对应于数组中的哪个元素。实际React实现中的大部分复杂性与此相关。除了复合和计算机内部实例类之外,还有“text”和“empty”组件的类。它们代表文本节点和通过呈现
null获得的“空槽”。渲染器使用注入将计算机内部类传递给协调程序。例如,
React DOM告诉协调程序使用ReactDOMComponent作为计算机内部实例实现。更新子项列表的逻辑被提取到名为
ReactMultiChild的mixin中,它由React DOM和React Native中的计算机内部实例类实现使用。协调程序还在复合组件中实现对
setState()的支持。事件处理程序内的多个更新将被批处理为单个更新。协调器还负责将引用附加和分离到复合组件和计算机节点。
在DOM准备好之后调用的生命周期方法(例如
componentDidMount()和componentDidUpdate())将被收集到“回调队列”中并在单个批处理中执行。React将有关当前更新的信息放入名为“transaction”的内部对象中。transaction对于跟踪待处理生命周期方法的队列、警告当前DOM的嵌套以及特定更新的“全局”其他任何内容都很有用。事务还确保React在更新后“清理所有内容”。例如,
React DOM提供的事务类在任何更新后恢复输入选择。
进入代码
ReactMount是本教程中的
mountTree()和unmountTree()之类的代码。他负责安装和卸载顶层的组件。ReactNativeMount是React Native的模拟。ReactDOMComponent等同于本教程中的DOMComponent。它实现了React DOM渲染器的计算机组件类。ReactNativeBaseComponent是对React Native的模拟。ReactCompositeComponent是等同于本教程中的CompositeComponent。他处理用户自定义的组件并维护状态。instantiateReactComponent用于选择要为元素构造的内部实例类。它等同于本教程中的instantiateComponent()。ReactReconciler里是mountComponent(),receiveComponent(),unmountComponent()方法。它调用内部实例上的底层实现,但也包括一些由所有内部实例实现共享的代码。ReactChildReconciler实现独立于渲染器处理子级的插入,删除和移动的操作队列。由于遗留原因,
mount(),receive()和unmount()在React代码库中实际上称为mountComponent(),receiveComponent()和unmountComponent(),但它们接收元素。内部实例上的属性以下划线开头,例如
_currentElement。它们被认为是整个代码库中的只读公共字段。
未来的发展方向
堆栈协调器(stack reconciler)具有固有的局限性,例如同步并且无法中断工作或将其拆分为块。新的 Fiber reconciler正在进行中(笔:当然,大家都知道,目前已经完成了),他们有完全不同的架构。在未来,我们打算用它替换堆栈协调程序,但目前它远非功能校验。
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阅读下一节,了解我们用于React开发的指导原则。
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