[技术地图] 从Preact中了解组件和hooks基本原理

React 的代码库现在已经比较庞大了,加上 v16 的 Fiber 重构,很容易初学者陷入细节的汪洋大海,搞懂了会让人觉得自己很牛逼,搞不懂很容易让人失去信心, 怀疑自己是否应该继续搞前端。那么尝试在本文这里找回一点自信吧(高手绕路).

Preact 是 React 的缩略版, 体积非常小, 但五脏俱全. 如果你想了解 React 的基本原理, 可以去学习学习 Preact 的源码, 这也正是本文的目的。

关于 React 原理的优秀的文章已经非常多, 本文就是老酒装新瓶, 算是自己的一点总结,也为后面的文章作一下铺垫吧.

文章篇幅较长,阅读时间约20min,主要被代码占据,另外也画了流程图配合理解代码。

注意:代码有所简化,忽略掉 svg、replaceNode、context 等特性 本文代码基于preact v10版本

Virtual-DOM

Virtual-DOM 其实就是一颗对象树,没有什么特别的,这个对象树最终要映射到图形对象. VirtualDOM比较核心的是 diff算法 .

你可以想象这里有一个 DOM映射器 ,见名知义, 这个’DOM 映射器‘的工作就是将 Virtual-DOM 对象树映射浏览器页面的 DOM,只不过为了提高 DOM 的'操作性能'. 它不是每一次都全量渲染整个 Virtual-DOM 树,而是支持接收两颗 Virtual-DOM 对象树(一个更新前,一个更新后), 通过 diff 算法计算出两颗 Virtual-DOM 树差异的地方,然后只应用这些差异的地方到实际的 DOM 树, 从而减少 DOM 变更的成本.

Virtual-DOM 是比较争议性,推荐阅读 《网上都说操作真实 DOM 慢,但测试结果却比 React 更快,为什么?》 。切记永远都不要离开场景去评判一个技术的好坏。当初网上把 React 吹得多么牛逼, 一些小白就会觉得 Virtual-DOM 很吊,JQuery 弱爆了。

我觉得两个可比性不大,从性能上看, 框架再怎么牛逼它也是需要操作原生 DOM 的,而且它未必有你使用 JQuery 手动操作 DOM 来得'精细' . 框架不合理使用也可能出现修改一个小状态,导致渲染雪崩(大范围重新渲染)的情况; 同理JQuery 虽然可以精细化操作 DOM, 但是不合理的 DOM 更新策略可能也会成为应用的性能瓶颈. 所以关键还得看你怎么用.

那为什么需要 Virtual-DOM?

我个人的理解就是为了解放生产力。现如今硬件的性能越来越好,web 应用也越来越复杂,生产力也是要跟上的。尽管手动操作 DOM 可能可以达到更高的性能和灵活性,但是这样对大部分开发者来说太低效了,我们是可以接受牺牲一点性能换取更高的开发效率的.

所以说Virtual-DOM 更大的意义在于开发方式的改变: 声明式、 数据驱动, 让开发者不需要关心 DOM 的操作细节(属性操作、事件绑定、DOM 节点变更),也就是说应用的开发方式变成了 view=f(state) , 这对生产力的解放是有很大推动作用的.

当然 Virtual-DOM 不是唯一,也不是第一个的这样解决方案. 比如 AngularJS, Vue1.x 这些基于模板的实现方式, 也可以说实现这种开发方式. 那相对于他们 Virtual-DOM 的买点可能就是更高的性能了, 另外 Virtual-DOM 在渲染层上面的抽象更加彻底, 不再耦合于 DOM 本身,比如可以渲染为 RN,PDF,终端 UI 等等。

从 createElement 开始

很多小白将 JSX 等价为 Virtual-DOM,其实这两者并没有直接的关系, 我们知道 JSX 不过是一个语法糖 .

例如 <a href="/"><span>Home</span></a> 最终会转换为 h('a', { href:'/' }, h('span', null, 'Home')) 这种形式, h 是 JSX Element 工厂方法, h 在 React 下约定是 React.createElement .

hcreateElement 的别名, Vue 生态系统也是使用这个惯例, 具体为什么没作考究(比较简短?)。

可是使用 @jsx 注解或 babel 配置项来配置 JSX 工厂:

/**
 * @jsx h
 */
render(<div>hello jsx</div>, el);
复制代码

本文不是 react 或 preact 的入门文章,所以点到为止,更多内容可以查看官方教程. 现在来看看 createElemet , createElement 不过就是构造一个对象(VNode) :

// :red_circle:️type 节点的类型,有DOM元素(string)和自定义组件,以及Fragment, 为null时表示文本节点
export function createElement(type, props, children) {
  props.children = children;
  // :red_circle:️应用defaultProps
  if (type != null && type.defaultProps != null)
    for (let i in type.defaultProps)
      if (props[i] === undefined) props[i] = type.defaultProps[i];
  let ref = props.ref;
  let key = props.key;
  // ...
  // :red_circle:️构建VNode对象
  return createVNode(type, props, key, ref);
}

export function createVNode(type, props, key, ref) {
  return { type, props, key, ref, /* ... 忽略部分内置字段 */ constructor: undefined };
}
复制代码

Component 的实现

对于一个视图框架来说,组件就是它的灵魂. 将一个应用分而治之, 拆分和组合不同级别的组件,可以简化应用的开发和维护,让程序更好理解. 组件是一个自定义的元素类型,可以声明组件的输入(props)、有自己的生命周期和状态以及方法、输出 Virtual-DOM 对象树 .

自定义组件是基于 Component 类实现的. 对组件来说最基本的就是状态的维护, 这个通过 setState 来实现:

function Component(props, context) {}

// :red_circle:️setState实现
Component.prototype.setState = function(update, callback) {
  // 克隆下一次渲染的State, _nextState会在一些生命周期方式中用到(例如shouldComponentUpdate)
  let s = (this._nextState !== this.state && this._nextState) ||
    (this._nextState = assign({}, this.state));

  // state更新
  if (typeof update !== 'function' || (update = update(s, this.props))) {
    assign(s, update);
  }

  if (this._vnode) { // 已挂载
    // 推入渲染回调队列, 在渲染完成后批量调用
    if (callback) this._renderCallbacks.push(callback);
    // 放入异步调度队列
    enqueueRender(this);
  }
};
复制代码

enqueueRender 将组件放进一个异步的批执行队列中,这样可以归并频繁的 setState 调用,实现也非常简单:

let q = [];
// 异步调度器,用于异步执行一个回调
const defer = typeof Promise == 'function'
    ? Promise.prototype.then.bind(Promise.resolve()) // micro task
    : setTimeout; // 回调到setTimeout

function enqueueRender(c) {
  // 不需要重复推入已经在队列的Component
  if (!c._dirty && (c._dirty = true) && q.push(c) === 1) {
    // 当队列从空变为非空时,开始调度
    defer(process);
  }
}

// 批量清空队列, 调用Component的forceUpdate
function process() {
  let p;
  // 排序队列,从低层的组件优先更新?
  q.sort((a, b) => b._depth - a._depth);
  while ((p = q.pop()))
    if (p._dirty) p.forceUpdate(false); // false表示不要强制更新,即不要忽略shouldComponentUpdate
}
复制代码

Ok, 上面的代码可以看出 setState 本质上是调用 forceUpdate 进行组件重新渲染的,来看看 forceUpdate 的实现. 这里暂且忽略 diff, 将 diff 视作一个黑盒,他就是一个 DOM 映射器, 像上面说的 diff 接收两棵 VNode 树, 以及一个 DOM 挂载点, 在比对的过程中它可以会创建、移除或更新组件和 DOM 元素,触发对应的生命周期方法 .

Component.prototype.forceUpdate = function(callback) { // callback放置渲染完成后的回调
  let vnode = this._vnode, dom = this._vnode._dom, parentDom = this._parentDom;

  if (parentDom) { // 已挂载过
    const force = callback !== false;
    let mounts = [];
    // 调用diff对当前组件进行重新渲染和Virtual-DOM比对
    // :red_circle:️暂且忽略这些参数, 将diff视作一个黑盒,他就是一个DOM映射器,
    dom = diff(parentDom, vnode, vnode, mounts, this._ancestorComponent, force, dom);
    if (dom != null && dom.parentNode !== parentDom)
      parentDom.appendChild(dom);
    commitRoot(mounts, vnode);
  }
  if (callback) callback();
};
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在看看 render 方法, 实现跟 forceUpdate 差不多, 都是调用diff算法来执行DOM更新,只不过由外部指定一个 DOM 容器:

// 简化版
export function render(vnode, parentDom) {
  vnode = createElement(Fragment, null, [vnode]);
  parentDom.childNodes.forEach(i => i.remove())
  let mounts = [];
  diffChildren(parentDom, null oldVNode, mounts, vnode, EMPTY_OBJ);
  commitRoot(mounts, vnode);
}
复制代码

梳理一下上面的流程:

diff 算法

千呼万唤始出来,通过上文可以看出,createElement 和 Component 逻辑都很薄, 主要的逻辑还是集中在 diff 函数中. React 将这个过程称为 Reconciliation , 在 Preact 中称为 Differantiate . 为了简化程序 Preact 的实现将 diff 和 DOM 杂糅在一起, 但逻辑还是很清晰,看下目录结构就知道了:

src/diff
├── children.js # 比对children数组
├── index.js    # 比对两个节点
└── props.js    # 比对两个DOM节点的props
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在深入 diff 程序之前,先看一下基本的对象结构, 方便后面理解程序流程. 先来看下 VNode 的外形:

type ComponentFactory<P> = preact.ComponentClass<P> | FunctionalComponent<P>;

interface VNode<P = {}> {
  // 节点类型, 内置DOM元素为string类型,而自定义组件则是Component类型,preact中函数组件只是特殊的Component类型
  type: string | ComponentFactory<P> | null;
  props: P & { children: ComponentChildren } | string | number | null;
  key: Key
  ref: Ref<any> | null;

  /**
   * 内部缓存信息
   */
  // VNode子节点
  _children: Array<VNode> | null;
  // 关联的DOM节点, 对于Fragment来说第一个子节点
  _dom: PreactElement | Text | null;
  // Fragment, 或者组件返回Fragment的最后一个DOM子节点,
  _lastDomChild: PreactElement | Text | null;
  // Component实例
  _component: Component | null;
}
复制代码

diffChildren

先从最简单的开始, diffChildren 用于比对两个 VNode 列表,首先这里需要维护一个表示当前插入位置的变量(oldDOM). 在遍历新 VNode 列表过程中, 尝试找出相同 key 的旧VNode,和它进行比对. 如果新 VNode 和旧 VNode 位置不一样,这就需要移动它们; 如果插入位置(oldDOM)已经到了结尾,则直接追加到父节点。最后卸载旧 VNode 列表中未使用的 VNode.

export function diffChildren(
  parentDom,         // children的父DOM元素
  newParentVNode,    // children的新父VNode
  oldParentVNode,    // children的旧父VNode,diffChildren主要比对这两个Vnode的children
  mounts,            // 保存在这次比对过程中被挂载的组件实例,在比对后,会触发这些组件的componentDidMount生命周期函数
  ancestorComponent, // children的直接父'组件', 即渲染(render)VNode的组件实例
  oldDom,            // 当前挂载的DOM,对于diffChildren来说,oldDom一开始指向第一个子节点
) {
  let newChildren = newParentVNode._children || toChildArray(newParentVNode.props.children, (newParentVNode._children = []), coerceToVNode, true,);
  let oldChildren = (oldParentVNode && oldParentVNode._children) || EMPTY_ARR;
  // ...

  // :red_circle:️遍历新children
  for (i = 0; i < newChildren.length; i++) {
    childVNode = newChildren[i] = coerceToVNode(newChildren[i]); // 规范化VNode
    if (childVNode == null) continue
    // :red_circle:️查找oldChildren中是否有对应的元素,如果找到则通过设置为undefined,从oldChildren中移除
    // 如果没有找到则保持为null
    oldVNode = oldChildren[i];
    for (j = 0; j < oldChildrenLength; j++) {
      oldVNode = oldChildren[j];
      if (oldVNode && childVNode.key == oldVNode.key && childVNode.type === oldVNode.type) {
        oldChildren[j] = undefined;
        break;
      }
      oldVNode = null; // 没有找到任何旧node,表示是一个新的
    }
    // :red_circle: 递归比对VNode
    newDom = diff(parentDom, childVNode, oldVNode, mounts, ancestorComponent, null, oldDom);
    // vnode没有被diff卸载掉
    if (newDom != null) {
      if (childVNode._lastDomChild != null) {
        // :red_circle:️当前VNode是Fragment类型
        // 只有Fragment或组件返回Fragment的Vnode会有非null的_lastDomChild, 从Fragment的结尾的DOM树开始比对:
        // <A>                               <A>
        //  <>                                 <>   :point_left: Fragment类型,diff会递归比对它的children,所以最后我们只需要将newDom指向比对后的最后一个子节点即可
        //    <a>a</a>           <- diff ->      <b>b</b>
        //    <b>b</b>                           <a>a</a> ----+
        //  </>                                </>             \
        //                                     <div>x</div>     :point_left:oldDom会指向这里
        // </A>                              </A>
        newDom = childVNode._lastDomChild;
      } else if (oldVNode == null || newDom != oldDom || newDom.parentNode == null) {
        // :red_circle: newDom和当前oldDom不匹配,尝试新增或修改位置
        outer: if (oldDom == null || oldDom.parentNode !== parentDom) {
          // :red_circle:️oldDom指向了结尾, 即后面没有更多元素了,直接插入即可; 首次渲染一般会调用到这里
          parentDom.appendChild(newDom);
        } else {
          // 这里是一个优化措施,去掉也不会影响正常程序. 为了便于理解可以忽略这段代码
          // 尝试向后查找oldChildLength/2个元素,如果找到则不需要调用insertBefore. 这段代码可以减少insertBefore的调用频率
          for (sibDom = oldDom, j = 0; (sibDom = sibDom.nextSibling) && j < oldChildrenLength; j += 2) {
            if (sibDom == newDom)
              break outer;
          }

          // :red_circle:️insertBefore() 将newDom移动到oldDom之前 
          parentDom.insertBefore(newDom, oldDom);
        }
      }
      // :red_circle:️其他情况,newDom === oldDOM不需要处理
      // :red_circle: oldDom指向下一个DOM节点
      oldDom = newDom.nextSibling;
    }
  }

  // :red_circle: 卸载掉没有被置为undefined的元素
  for (i = oldChildrenLength; i--; )
    if (oldChildren[i] != null) unmount(oldChildren[i], ancestorComponent);
}
复制代码

配图理解一下 diffChilrend 的调用过程:

总结一下流程图

diff

diff 用于比对两个 VNode 节点. diff 函数比较冗长, 但是这里面并没有特别复杂逻辑,主要是一些自定义组件生命周期的处理。所以先上流程图,代码不感兴趣可以跳过.

源代码解析:

export function diff(
  parentDom,         // 父DOM节点
  newVNode,          // 新VNode
  oldVNode,          // 旧VNode
  mounts,            // 存放已挂载的组件, 将在diff结束后批量处理
  ancestorComponent, // 直接父组件
  force,             // 是否强制更新, 为true将忽略掉shouldComponentUpdate
  oldDom,            // 当前挂载的DOM节点
) {
  //...
  try {
    outer: if (oldVNode.type === Fragment || newType === Fragment) {
      // :red_circle: Fragment类型,使用diffChildren进行比对
      diffChildren(parentDom, newVNode, oldVNode, mounts, ancestorComponent, oldDom);

      // :red_circle:️记录Fragment的起始DOM和结束DOM
      let i = newVNode._children.length;
      if (i && (tmp = newVNode._children[0]) != null) {
        newVNode._dom = tmp._dom;
        while (i--) {
          tmp = newVNode._children[i];
          if (newVNode._lastDomChild = tmp && (tmp._lastDomChild || tmp._dom))
            break;
        }
      }
    } else if (typeof newType === 'function') {
      // :red_circle:️自定义组件类型
      if (oldVNode._component) {
        // :red_circle: ️已经存在组件实例
        c = newVNode._component = oldVNode._component;
        newVNode._dom = oldVNode._dom;
      } else {
        // :red_circle:️初始化组件实例
        if (newType.prototype && newType.prototype.render) {
          // :red_circle:️类组件
          newVNode._component = c = new newType(newVNode.props, cctx); // eslint-disable-line new-cap
        } else {
          // :red_circle:️函数组件
          newVNode._component = c = new Component(newVNode.props, cctx);
          c.constructor = newType;
          c.render = doRender;
        }
        c._ancestorComponent = ancestorComponent;
        c.props = newVNode.props;
        if (!c.state) c.state = {};
        isNew = c._dirty = true;
        c._renderCallbacks = [];
      }

      c._vnode = newVNode;
      if (c._nextState == null) c._nextState = c.state;

      // :red_circle:️getDerivedStateFromProps 生命周期方法
      if (newType.getDerivedStateFromProps != null)
        assign(c._nextState == c.state
            ? (c._nextState = assign({}, c._nextState)) // 惰性拷贝
            : c._nextState,
          newType.getDerivedStateFromProps(newVNode.props, c._nextState),
        );

      if (isNew) {
        // :red_circle: 调用挂载前的一些生命周期方法
        // :red_circle: componentWillMount
        if (newType.getDerivedStateFromProps == null && c.componentWillMount != null) c.componentWillMount();

        // :red_circle: componentDidMount
        // 将组件推入mounts数组,在整个组件树diff完成后批量调用, 他们在commitRoot方法中被调用
        // 按照先进后出(栈)的顺序调用, 即子组件的componentDidMount会先调用
        if (c.componentDidMount != null) mounts.push(c);
      } else {
        // :red_circle: 调用重新渲染相关的一些生命周期方法
        // :red_circle: componentWillReceiveProps
        if (newType.getDerivedStateFromProps == null && force == null && c.componentWillReceiveProps != null)
          c.componentWillReceiveProps(newVNode.props, cctx);

        // :red_circle: shouldComponentUpdate
        if (!force && c.shouldComponentUpdate != null && c.shouldComponentUpdate(newVNode.props, c._nextState, cctx) === false) {
          // shouldComponentUpdate返回false,取消渲染更新
          c.props = newVNode.props;
          c.state = c._nextState;
          c._dirty = false;
          newVNode._lastDomChild = oldVNode._lastDomChild;
          break outer;
        }

        // :red_circle: componentWillUpdate
        if (c.componentWillUpdate != null) c.componentWillUpdate(newVNode.props, c._nextState, cctx);
      }

      // :red_circle:️至此props和state已经确定下来,缓存和更新props和state准备渲染
      oldProps = c.props;
      oldState = c.state;
      c.props = newVNode.props;
      c.state = c._nextState;
      let prev = c._prevVNode || null;
      c._dirty = false;

      // :red_circle:️渲染
      let vnode = (c._prevVNode = coerceToVNode(c.render(c.props, c.state)));

      // :red_circle:️getSnapshotBeforeUpdate
      if (!isNew && c.getSnapshotBeforeUpdate != null) snapshot = c.getSnapshotBeforeUpdate(oldProps, oldState);

      // :red_circle:️组件层级,会影响更新的优先级
      c._depth = ancestorComponent ? (ancestorComponent._depth || 0) + 1 : 0;
      // :red_circle:️递归diff渲染结果
      c.base = newVNode._dom = diff(parentDom, vnode, prev, mounts, c, null, oldDom);

      if (vnode != null) {
        newVNode._lastDomChild = vnode._lastDomChild;
      }
      c._parentDom = parentDom;
      // :red_circle:️应用ref
      if ((tmp = newVNode.ref)) applyRef(tmp, c, ancestorComponent);
      // :red_circle:️调用renderCallbacks,即setState的回调
      while ((tmp = c._renderCallbacks.pop())) tmp.call(c);

      // :red_circle:️componentDidUpdate
      if (!isNew && oldProps != null && c.componentDidUpdate != null) c.componentDidUpdate(oldProps, oldState, snapshot);
    } else {
      // :red_circle:️比对两个DOM元素
      newVNode._dom = diffElementNodes(oldVNode._dom, newVNode, oldVNode, mounts, ancestorComponent);

      if ((tmp = newVNode.ref) && oldVNode.ref !== tmp) applyRef(tmp, newVNode._dom, ancestorComponent);
    }
  } catch (e) {
    // :red_circle:️捕获渲染错误,传递给上级组件的didCatch生命周期方法
    catchErrorInComponent(e, ancestorComponent);
  }

  return newVNode._dom;
}
复制代码

diffElementNodes

比对两个 DOM 元素, 流程非常简单:

function diffElementNodes(dom, newVNode, oldVNode, mounts, ancestorComponent) {
  // ...
  // :red_circle:️创建DOM节点
  if (dom == null) {
    if (newVNode.type === null) {
      // :red_circle:️文本节点, 没有属性和子级,直接返回
      return document.createTextNode(newProps);
    }
    dom = document.createElement(newVNode.type);
  }

  if (newVNode.type === null) {
    // :red_circle:️文本节点更新
    if (oldProps !== newProps) dom.data = newProps;
  } else {
    if (newVNode !== oldVNode) {
      // newVNode !== oldVNode 这说明是一个静态节点
      let oldProps = oldVNode.props || EMPTY_OBJ;
      let newProps = newVNode.props;

      // :red_circle: dangerouslySetInnerHTML处理
      let oldHtml = oldProps.dangerouslySetInnerHTML;
      let newHtml = newProps.dangerouslySetInnerHTML;
      if (newHtml || oldHtml)
        if (!newHtml || !oldHtml || newHtml.__html != oldHtml.__html)
          dom.innerHTML = (newHtml && newHtml.__html) || '';

      // :red_circle:️递归比对子元素
      diffChildren(dom, newVNode, oldVNode, context, mounts, ancestorComponent, EMPTY_OBJ);
      // :red_circle:️递归比对DOM属性
      diffProps(dom, newProps, oldProps, isSvg);
    }
  }

  return dom;
}
复制代码

diffProps

diffProps 用于更新 DOM 元素的属性

export function diffProps(dom, newProps, oldProps, isSvg) {
  let i;
  const keys = Object.keys(newProps).sort();
  // :red_circle:️比较并设置属性
  for (i = 0; i < keys.length; i++) {
    const k = keys[i];
    if (k !== 'children' && k !== 'key' &&
      (!oldProps || (k === 'value' || k === 'checked' ? dom : oldProps)[k] !== newProps[k])) 
      setProperty(dom, k, newProps[k], oldProps[k], isSvg);
  }

  // :red_circle:️清空属性
  for (i in oldProps)
    if (i !== 'children' && i !== 'key' && !(i in newProps))
      setProperty(dom, i, null, oldProps[i], isSvg);
}
复制代码

diffProps 实现比较简单,就是遍历一下属性有没有变动,有变动则通过 setProperty 设置属性。对于失效的 props 也会通过 setProperty 置空。这里面稍微有点复杂的是 setProperty. 这里涉及到事件的处理, 命名的转换等等:

function setProperty(dom, name, value, oldValue, isSvg) {
  if (name === 'style') {
    // :red_circle:️样式设置
    const set = assign(assign({}, oldValue), value);
    for (let i in set) {
      // 样式属性没有变动
      if ((value || EMPTY_OBJ)[i] === (oldValue || EMPTY_OBJ)[i]) continue;
      dom.style.setProperty(
        i[0] === '-' && i[1] === '-' ? i : i.replace(CAMEL_REG, '-$&'),
        value && i in value
          ? typeof set[i] === 'number' && IS_NON_DIMENSIONAL.test(i) === false
            ? set[i] + 'px'
            : set[i]
          : '', // 清空
      );
    }
  } else if (name[0] === 'o' && name[1] === 'n') {
    // :red_circle:️事件绑定
    let useCapture = name !== (name = name.replace(/Capture$/, ''));
    let nameLower = name.toLowerCase();
    name = (nameLower in dom ? nameLower : name).slice(2);
    if (value) {
      // :red_circle:️首次添加事件, 注意这里是eventProxy为事件处理器
      // preact统一将所有事件处理器收集在dom._listeners对象中,统一进行分发
      // function eventProxy(e) {
      //   return this._listeners[e.type](options.event ? options.event(e) : e);
      // }
      if (!oldValue) dom.addEventListener(name, eventProxy, useCapture);
    } else {
      // 移除事件
      dom.removeEventListener(name, eventProxy, useCapture);
    }
    // 保存事件队列
    (dom._listeners || (dom._listeners = {}))[name] = value;
  } else if (name !== 'list' && name !== 'tagName' && name in dom) {
    // :red_circle:️DOM对象属性
    dom[name] = value == null ? '' : value;
  } else if (
    typeof value !== 'function' &&
    name !== 'dangerouslySetInnerHTML'
  ) {
    // :red_circle:️DOM元素属性
    if (value == null || value === false) {
      dom.removeAttribute(name);
    } else {
      dom.setAttribute(name, value);
    }
  }
}
复制代码

ok 至此 Diff 算法介绍完毕,其实这里面的逻辑并不是特别复杂, 当然 preact 只是一个极度精简的框架,React 复杂度要高得多,尤其 React Fiber 重构之后。你也可以把 preact 当做 react 的历史回顾,有兴趣再深入了解 React 的最新架构。

Hooks 的实现

React16.8 正式引入的 hooks,这玩意带来了全新的 React 组件开发方式,让代码变得更加简洁。 React hooks: not magic, just arrays 这篇文章已经揭示了 hooks 的基本实现原理, 它不过是基于数组实现的。preact 也实现了 hooks 机制,实现代码也就百来行,让我们来体会体会.

hooks 功能本身是没有集成在 preact 代码库内部的,而是通过 preact/hooks 导入

import { h } from 'preact';
import { useEffect } from 'preact/hooks';
function Foo() {
  useEffect(() => {
    console.log('mounted');
  }, []);
  return <div>hello hooks</div>;
}
复制代码

preact 提供了 options 对象对 preact 进行扩展,options 类似于 Preact 生命周期钩子,在 diff 过程中被调用(为了行文简洁,上面的代码我忽略掉了)。例如:

export function diff(/*...*/) {
  // ...
  // :red_circle:️开始diff
  if ((tmp = options.diff)) tmp(newVNode);

  try {
    outer: if (oldVNode.type === Fragment || newType === Fragment) {
      // Fragment diff
    } else if (typeof newType === 'function') {
      // 自定义组件diff
      // :red_circle:️开始渲染
      if ((tmp = options.render)) tmp(newVNode);
      try {
        // ..
        c.render(c.props, c.state, c.context),
      } catch (e) {
        // :red_circle:️捕获异常
        if ((tmp = options.catchRender) && tmp(e, c)) return;
        throw e;
      }
    } else {
      // DOM element diff
    }
    // :red_circle:️diff结束
    if ((tmp = options.diffed)) tmp(newVNode);
  } catch (e) {
    catchErrorInComponent(e, ancestorComponent);
  }
  return newVNode._dom;
}
// ...
复制代码

useState

先从 useState 开始:

export function useState(initialState) {
  // :red_circle:️OK只是数组,没有Magic,每个hooks调用都会递增currenIndex, 从当前组件中取出状态
  const hookState = getHookState(currentIndex++);

  // :red_circle: 初始化
  if (!hookState._component) {
    hookState._component = currentComponent; // 当前组件实例
    hookState._value = [
      // :red_circle:️state, 初始化state
      typeof initialState === 'function' ? initialState() : initialState,
      // :red_circle:️dispatch
      value => {
        const nextValue = typeof value === 'function' ? value(hookState._value[0]) : value;
        if (hookState._value[0] !== nextValue) {
          // :red_circle: 保存状态并调用setState强制更新
          hookState._value[0] = nextValue;
          hookState._component.setState({});
        }
      },
    ];
  }

  return hookState._value; // [state, dispatch]
}
复制代码

从代码可以看到,关键在于 getHookState 的实现

import { options } from 'preact';

let currentIndex; // 保存当前hook的索引
let currentComponent;

// :red_circle:️render 钩子, 在组件开始渲染之前调用
// 因为preact是同步递归向下渲染的,而且Javascript是单线程的,所以可以安全地引用当前正在渲染的组件实例
options.render = vnode => {
  currentComponent = vnode._component; // 保存当前正在渲染的组件
  currentIndex = 0;                    // 开始渲染时index重置为0

  // 暂时忽略,下面讲到useEffect就能理解
  // 清空上次渲染未处理的Effect(useEffect),只有在快速重新渲染时才会出现这种情况,一般在异步队列中被处理
  if (currentComponent.__hooks) {
    currentComponent.__hooks._pendingEffects = handleEffects(
      currentComponent.__hooks._pendingEffects,
    );
  }
};

// :red_circle:️no magic!, 只是一个数组, 状态保存在组件实例的_list数组中
function getHookState(index) {
  // 获取或初始化列表
  const hooks = currentComponent.__hooks ||
    (currentComponent.__hooks = {
      _list: [],                  // 放置状态
      _pendingEffects: [],        // 放置待处理的effect,由useEffect保存
      _pendingLayoutEffects: [],  // 放置待处理的layoutEffect,有useLayoutEffect保存
    });

  // 新建状态
  if (index >= hooks._list.length) {
    hooks._list.push({});
  }

  return hooks._list[index];
}
复制代码

大概的流程如下:

useEffect

再看看 useEffect 和 useLayoutEffect. useEffect 和 useLayouteEffect 差不多, 只是触发 effect 的时机不一样,useEffect 在完成渲染后绘制触发,而 useLayoutEffect 在 diff 完成后触发:

export function useEffect(callback, args) {
  const state = getHookState(currentIndex++);
  if (argsChanged(state._args, args)) { // :red_circle:️状态变化
    state._value = callback;
    state._args = args;
    currentComponent.__hooks._pendingEffects.push(state); // :red_circle:️推进_pendingEffects队列
    afterPaint(currentComponent);
  }
}

export function useLayoutEffect(callback, args) {
  const state = getHookState(currentIndex++);
  if (argsChanged(state._args, args)) { // :red_circle:️状态变化
    state._value = callback;
    state._args = args;
    currentComponent.__hooks._pendingLayoutEffects.push(state); // :red_circle:️推进_pendingLayoutEffects队列
  }
}
复制代码

看看如何触发 effect. useEffect和上面看到的 enqueueRender 差不多,放进一个异步队列中,由 requestAnimationFrame 进行调度,批量处理:

// 这是一个类似于上面提到的异步队列
afterPaint = component => {
  if (!component._afterPaintQueued && // 避免组件重复推入
    (component._afterPaintQueued = true) &&
    afterPaintEffects.push(component) === 1 // 开始调度
  )
    requestAnimationFrame(scheduleFlushAfterPaint);  // 由requestAnimationFrame调度
};

function scheduleFlushAfterPaint() {
  setTimeout(flushAfterPaintEffects);
}

function flushAfterPaintEffects() {
  afterPaintEffects.some(component => {
    component._afterPaintQueued = false;
    if (component._parentDom)
      // 清空_pendingEffects队列
      component.__hooks._pendingEffects = handleEffects(component.__hooks._pendingEffects);
  });
  afterPaintEffects = [];
}

function handleEffects(effects) {
  // 先清除后调用effect
  effects.forEach(invokeCleanup); // 请调用清理
  effects.forEach(invokeEffect);  // 再调用effect
  return [];
}

function invokeCleanup(hook) {
  if (hook._cleanup) hook._cleanup();
}

function invokeEffect(hook) {
  const result = hook._value();
  if (typeof result === 'function') hook._cleanup = result;
}
复制代码

再看看如何触发 LayoutEffect, 很简单,在diff完成后触发, 这个过程是同步的.

options.diffed = vnode => {
  const c = vnode._component;
  if (!c) return;
  const hooks = c.__hooks;
  if (hooks) {
    hooks._pendingLayoutEffects = handleEffects(hooks._pendingLayoutEffects);
  }
};
复制代码

:ok_hand:,hooks 基本原理基本了解完毕, 最后还是用一张图来总结一下吧。

技术地图

文章篇幅很长,主要是太多代码了, 我自己也不喜欢看这种文章,所以没期望读者会看到这里. 后面文章再想办法改善改善. 谢谢你阅读到这里。

本期的主角本身是一个小而美的视图框架,没有其他技术栈. 这里就安利一下preact作者 developit 的另外一些小而美的库吧.

  • Workerize 优雅地在webWorker中执行和调用程序
  • microbundle 零配置的库打包工具
  • greenlet 和workerize差不多,这个将单个异步函数放到webworker中执行,而workerize是将一个模块
  • mitt 200byte的EventEmitter
  • dlv 安全地访问深嵌套的对象属性,类似于lodash的get方法
  • snarkdown 1kb的markdown parser
  • unistore 简洁类Redux状态容器,支持react和preact
  • stockroom 在webWorker支持状态管理器

扩展

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