此文章是翻译Implementation Notes这篇React(版本v15.4.0)官方文档。
Implementation Notes
这部分是stack reconciler 实现笔记集合。
这是非常技术性的,并且呈现对React 公共API 的强烈理解,以及如何划分为核心(core),渲染器(renderer)以及reconciler。如果你对React 代码库不是非常了解,首先阅读the codebase overview。
目前stack reconciler 是所有React 生产代码中最有效的。它位于src/renderers/shared/stack/reconciler 并且被React DOM 和React Native 使用。
Video: Buiding React from Scratch
Paul O’Shannessy 关于builing React form scratch 的演讲,大大的启发了这篇文档。
这篇文档和他的演讲是实际代码的简化,所以你可以更好的了解通过熟悉这两者。
Overview
reconciler 自身没有一个公共的API。Renderers 像React DOM 和React Native使用它去有效地更新用户界面(user interface)根据用户写的React component。
Mounting as a Recursive Process
让我们考虑首次加载一个component:
1 | ReactDOM.render(<App />, rootEl) |
React DOM 将<App /> 传入reconciler。记住<App /> 是一个React element,也就是一个渲染成什么样的描述。你可以把它想象成一个普通的对象:
1 | console.log(<App />) |
reconciler 将检查App 是一个类(class)还是一个函数(function)。
如果App 是一个函数,reconciler 将调用App(props) 去得到这个已渲染的element。
如果App 是一个类,reconciler 通过new App(props) 实例化一个App,调用componentWillMount 声明周期方法,然后调用render() 方法去获取这个已渲染的element。
无论那种方式,reconciler 将会了解App element “渲染成(rendered to)”。
这个过程是递归的(recursive),App 可能渲染成一个<Greeting />,Greeting 可能去渲染成一个<Button />,等等。reconciler 将会递归地“向下获取数据(drill down)”通过用户定义的component ,当它了解每一个component 渲染成什么。
你可以将这一过程想象成一段伪代码。
1 | // This function takes a React element (e.g. <App />) |
Note:
这真的是伪代码。它不同于真正的是实现。它将会导致一个栈溢出(stack overflow)因为我们还没有讨论什么时候去停止这个递归(recursion)。
让我们概括上述例子中的几个关键思路:
- React elements 是普通对象表示component 类型(例如:
App)和props。 - 用户定义的component(例如:
App)可以是类或函数,但是它们都“渲染成(render to)”elements。 - “加载(mounting)”是一个递归进程(recursive process),通过给定顶级React element(例如
<App />)创建DOM 或Native 树。
Mounting Host Elements
这个过程将会是无效的,如果我们不渲染一些东西到屏幕上作为结果。
除了用户定义的(“composite”)components,React element 也可以表示平台特定的(“host”)components。例如,Button 可能返回一个<div /> 从它的渲染方法中。
如果element 的type 属性是一个字符串,我们处理成一个host element 。
1 | console.log(<div />) |
没有用户定义的代码同host elements 相关联。
当reconciler 遇到一个host element,它让渲染器去处理加载它。例如,React DOM 将会创建一个DOM 节点。
如果host element 有子节点,reconciler 将会根据上述的相同的算法递归加载它们。它不关心孩子节点是host(像<div><hr /></div>),还是composite(像<div><Button /></div>),或者两者都是。
被孩子component生成的DOM 节点,将会追加到父DOM 节点,并且递归地,完成的DOM 结构将会被组装。
Note:
reconciler 自身不会绑定到DOM。加载的(有时,在源代码中称为“mount image”)最准确结果依赖渲染器,并且它亦是一个DOM 节点(React DOM),字符串(React DOM Server),或者是一个数字代表本地视图(React Native)。
如果我们扩展代码去处理host element,它将看上去像这样:
1 | function isClass(type){ |
这是工作的,但是它仍然同reconciler 真正实现有相当远的距离。缺少关键的成分去支持更新。
Introducing Internal Instances
React 关键的特性是你可以重新渲染任何事情,并且它不会重新创建DOM 或者是重置state:
1 | ReactDOM.render(<App />, rootEl) |
然而,我们上述的实现仅知道如何去加载初始化树。在它上面不能执行更新因为它不存储任何必须要的信息,像所有的pulicInstance,或哪一个DOM node 对于哪一个component。
stack reconciler 代码库解决它通过制作mount() 函数方法并将其放到它的类上。这种方法有缺点,我们将在相反的方法继续重新reconciler(ongoing rewrite of the reconciler)。然而,现在它就是这样工作的。
而不是分离mountHost 和mountComposite 函数,我们将要创建两个类:DOMComponent 和CompositeComponent。
这两个类都有一个接受element 的构造函数,除了一个返回已加载节点的mount() 方法之外。我们将使用工厂正确实例化类来替代顶级mount 方法:
1 | function instantiateComponent(element){ |
首先,让我们考虑CompositeComponent 的实现:
1 | class CompositeComponent { |
这和我们之前的mountComposite() 实现并没有什么大的不同,但是,现在我们可以保存一些信息,例如this.currentElement,this.renderedComponent 以及各this.publicInstance ,为了更新时使用。
注意CompositeComponent 的实例同用户提供的element.type 不是同一样东西。CompositeComponent 是我们的reconciler 实现细节,并且绝不会暴露给用户。用户提供的类是我们从element.type 读取的,并且CompositeComponent 创建它的一个实例。
为了避免产生困惑,我们称CompositeComponent 和DOMComponent 的实例为“内部实例(internal instances )”。它们存在所有我们可以将一些长期存在的数据同它们联系。只有渲染器和reconciler 意识到它们的存在。
相反,我们称用户定义的类的实例为“公共实例(public instance)”。公共实例是你在render() 方法以及其它自定义component 方法中看到的this。
mountHost() 函数重构为DOMComponent 类上的mount() 方法,看上去像:
1 | class DOMComponent { |
mountHost() 重构后最大的不同是,现在我们保存this.node 和this.renderedChildren 到内部DOM component 实例上。未来我们将要将其应用到非破坏性(non-destructive)更新上。
因此,每个内部实例,composite 或者host ,现在都指向它们孩子的内部实例。为了更好的理解它,如果一个函数<App> component 渲染一个<Button> 类component,并且Button 类渲染一个<div>,这个内部实例树看上去像这样:
1 | [object CompositeComponent]{ |
在DOM中你将只能看到<div>。然而内部实例树包括composite 和host 内部实例。
composite 内部实例需要存储:
- 当前element。
- 公共实例,如果element 类型是class。
- 单个已经渲染的内部实例。它可以是
DOMComponent或者CompositeComponent。
host 内部实例需要存储:
- 当前element。
- DOM 节点。
- 所有的孩子颞部实例。它们中的每一个可以是
DOMComponent或CompositeComponent。
如果你很难想象在复杂应用中内部实例树的结构,React DevTools 可以给你一个非常近似的,因为它使用灰色高亮host 实例,使用紫色高亮composite 实例:
为了完成重构,我们将要引入一个函数来加载一个完整的树到容器节点中,就像ReactDOM.render() 。它像ReactDOM.render() 返回一个公共实例:
1 | function mountTree(element, containerNode){ |
Unmounting
现在我们有内部实例保存它们的孩子和DOM 节点,我们可以实现卸载(unmounting)。对于一个composite component,卸载递归地调用生命周期钩子。
1 | class CompositeComponent{ |
对于DOMComponent,卸载告诉每一个孩子去卸载:
1 | class DOMComponent{ |
实际上,卸载DOM component 也会移除事件侦听器以及清理一些缓存,但是我们将跳过这些细节。
我们现在可以添加一个unmountTree(containerNode) 的顶级函数,它同ReactDOM.unmountComponentAtNode() 非常相似:
1 | function unmountTree(containerNode){ |
为了让这能够工作,我们需要从DOM 节点中读取一个内部根实例。我们将修改mountTree() 方法,添加_internalInstance 属性到根DOM
节点。我们将教导mountTree 去销毁任何已经组成呢的树,所以它可以被多次调用:
1 | function mountTree(element, containerNode){ |
现在,运行unmountTree() ,或重复运行mountTree(),移除旧的树并且在component 运行componentWillUnmount 这个生命周期钩子。
Updating
在前面的章节,我们实现了卸载。然而React 将不会非常有用如果整个树中的每一个prop 都卸载然后加载。reconciler 的目标是复用已经存在实例,尽可能的保存DOM 和state。
1 | var rootEl = document.getElementById('root') |
我们将扩展我们的内部实例同一个或多个方法的联系。除了mount() 和unmount(),DOMComponent 和CompositeComponent 将会实现一个receive(nextElement) 新方法:
1 | class CompositeComponent{ |
它的工作是通过由nextElement 提供的描述更新component(和它的任意子节点)。
这部分经常被描述为“虚拟DOM比较(virtual DOM diffing)”,虽然真正发生的是,我们递归内部树,并且让每一个内部实例收到更新。
Updating Composite Components
当composite component 收到一个新的element 时,我们运行componentWillUpdate() 生命周期钩子。
然后我们重新渲染component 使用新的props,并且得到下一个已经渲染的element:
1 | class CompositeComponent{ |
接下来,我们可以查看已渲染element 的type。如果type 还没有改变自从上一次渲染,上面的component 可以在这个位置更新。
例如,如果首次它返回<Button color="red" />,第二次返回<Button color="blue" />,我们就可以告诉响应的内部实例去recevie() 下一个element:
1 | // ... |
然而,如果接下来已渲染的element 同上一个已渲染的element 有不同的type,我们不能更新这个内部实例。例如,上一次渲染成<button /> 的component 渲染成<input /> 发生时:
1 | // ... |
总结,当composite component 收到一个新的element,它可以要么代理这个更新到它自己已经渲染的内部实例上,要么卸载它并且在它的位置重新加载一个新的。
还有另外一种情况下,当component 将要重新加载而不是接受一个新的element,那就是当element 的key 发生改变了。在文档中我们不讨论key 控制的情况,因为它对于一个已经复杂的说明书变得更加复杂。
注意我们需要添加一个名叫getHostNode() 的方法到内部实例上的契约,以至于可以定位平台特定的节点,在更新时用于替代它。它的实现对于两个类是直接的:
1 | class CompositeComponent{ |
Updating Host Components
Host compononent 实现,像DOMComponent,更新是不同的。当它们收到一个element,它们需要更新底层平台特定的视图。如果React DOM ,这意味着需要更新DOM 特性(attributes):
1 | class DOMComponent{ |
然后,host component 需要更新它们的孩子。不像composite components,它们可能包含多于一个子节点。
在这个简单例子中,我们使用内部实例数组并且遍历它,要么更新要么替换这个内部实例取决于收到的type 是否匹配它们之前的type。真正的reconciler 也需要element 的key 以及轨迹移动处理插入和删除,但是我们将忽略这个逻辑。
我们收集孩子节点上的DOM 操作到一个列表,所以我们可以一起执行它们:
1 | // ... |
作为最后一步,我们执行DOM 操作。再一次,真正的reconciler 代码是更复杂的,因为它也处理移动:
1 | // ... |
然后这就是更新host components。
Top-Level Updates
现在CompositeComponent 和DOMComponent 实现了receive(nextElement) 方法,当element 的type 同上一次是一样,我们可以使用它改变顶级mountTree() 函数:
1 | function mountTree(element, containerNode){ |
现在使用相同的类型调用mountTree() 两次,不会有破坏:
1 | var rootEl = document.getElementById('root') |
这就是React 内部怎样工作的基础。
What We Left Out
这篇文档同真实的代码库相比是简单的。这有几个重要的方面我们没有演讲:
- component 可以渲染
null,并且reconciler 可以控制数组中的“空槽位(empty slots)”,并且渲染输出。 - reconciler 也可以从element 中读取
key,并且通过它确认哪一个内部实例对应数组中的哪一个element。在实际React 实现中大量复杂都是和它相关。 - 除了composite 和host 内部实例类,还有“text” 和“empty”components 类。它们表示文档节点以及渲染为
null的“空槽位(empty slots)”。 - 渲染器使用injection 去传递host 内部实例类到reconciler。例如,React DOM 告诉reconciler 使用
ReactDOMComponent作为host 内部实例实现。 - 更新孩子列表的逻辑被提取成mixin 称为
ReactMultiChild,它在React DOM 和React Native 中的host 内部实例类实现。 - 在composite component 中,reconciler 也实现支持
setState()。在事件句柄中的多个更新被绑定到一次更新中。 - reconciler 也会处理绑定和解绑定(attaching and detaching)res 到composite component 和host 节点上。
- 当DOM 准备好后生命周期钩子被调用,像
componentDidMount()和componentDidUpdate(),被收集到“回调队列(callback queues)”并且在一次性执行它们。 - React 将关于当前更新的信息放到一个内部对象上称为“(事务)tansaction”。事务对于在生命周期钩子期间,当前DOM 嵌套的警告,其它“全局(global)”配置更新队列上的轨迹是有用的。事务也确保更新之后,React“清理干净任何事情(clean everything up)”。例如,React DOM提供的事务类重新存储每次更新之后的输入选择。
Jumping into the Code
- ReactMount 就像这篇说明中
mountTree()和unmountTree()代码位于的地方。它处理顶级component 的加载和卸载。ReactNativeMount 是React Native 类似物。 - ReactDOMComponent 等同于这篇说明中的
DOMComponent。它实现了React DOM 渲染器的host component 类。ReactNativeBaseComponent 是React Native 的类似物。 - ReactCompositeComponent 等同于这篇说明中的
CompositeComponent。它处理称为用户定义的components 和保存它们的state。 - instantiateReactComponent 包含选择正确的内部实例类去构造一个element。它等同于这篇说明中的
instantiateComponent()。 - ReactReconciler 是
mountComponent,receiveComponent()和unmountComponent()方法的包裹器。它称为在内部实例上的底层实现,但是也包裹被所有内部实例实现共享的代码。 - ReactChildReconciler 根据它们element 的
key实现加载、更新和卸载子节点的逻辑。 - ReactMutliChild 实现处理孩子节点的插入、删除以及渲染器独立的移动队列中的操作。
mount(),receive()和unmount()真正被称为mountComponent(),receiveComponent()和unmountComponent()在React 代码库中由于历史遗留原因,但是它们接受elements。- 内部实例上的属性以下划线(underscore)开始,例如,
_currentElement。它们被认为为只读的公共域贯穿更改代码库。
Future Directions
stack reconciler 有一些固有的限制性,例如同步和不能中断工作或分块。这有一个进行中的工作,使用完全不同的体系的new Fiber reconcier。未来,我们打算用它替换statck reconciler,但是目前它距离这个特性相等还很远。
Next Steps
阅读下一节 了解在React 开发中的指导规则。