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React中的優先級

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UI產生交互的根本原因是各種事件,這也就意味著事件與更新有著直接關系。不同事件產生的更新,它們的優先級是有差異的,所以更新優先級的根源在於事件的優先級。壹個更新的產生可直接導致React生成壹個更新任務,最終這個任務被Scheduler調度。

所以在React中,人為地將事件劃分了等級,最終目的是決定調度任務的輕重緩急,因此,React有壹套從事件到調度的優先級機制。

本文將圍繞事件優先級、更新優先級、任務優先級、調度優先級,重點梳理它們之間的轉化關系。

  • 事件優先級:按照用戶事件的交互緊急程度,劃分的優先級
  • 更新優先級:事件導致React產生的更新對象(update)的優先級(update.lane)
  • 任務優先級:產生更新對象之後,React去執行壹個更新任務,這個任務所持有的優先級
  • 調度優先級:Scheduler依據React更新任務生成壹個調度任務,這個調度任務所持有的優先級

前三者屬於React的優先級機制,第四個屬於Scheduler的優先級機制,Scheduler內部有自己的優先級機制,雖然與React有所區別,但等級的劃分基本壹致。下面我們從事件優先級開始說起。

優先級的起點:事件優先級

React按照事件的緊急程度,把它們劃分成三個等級:

  • 離散事件(DiscreteEvent):click、keydown、focusin等,這些事件的觸發不是連續的,優先級為0。
  • 用戶阻塞事件(UserBlockingEvent):drag、scroll、mouseover等,特點是連續觸發,阻塞渲染,優先級為1。
  • 連續事件(ContinuousEvent):canplay、error、audio標簽的timeupdate和canplay,優先級最高,為2。

事件優先級的Map

派發事件優先級

事件優先級是在註冊階段被確定的,在向root上註冊事件時,會根據事件的類別,創建不同優先級的事件監聽(listener),最終將它綁定到root上去。

let listener = createEventListenerWrapperWithPriority(
    targetContainer,
    domEventName,
    eventSystemFlags,
    listenerPriority,
  );

createEventListenerWrapperWithPriority函數的名字已經把它做的事情交代得八九不離十了。它會首先根據事件的名稱去找對應的事件優先級,然後依據優先級返回不同的事件監聽函數。

export function createEventListenerWrapperWithPriority(
  targetContainer: EventTarget,
  domEventName: DOMEventName,
  eventSystemFlags: EventSystemFlags,
  priority?: EventPriority,
): Function {
  const eventPriority =
    priority === undefined
      ? getEventPriorityForPluginSystem(domEventName)
      : priority;
  let listenerWrapper;
  switch (eventPriority) {
    case DiscreteEvent:
      listenerWrapper = dispatchDiscreteEvent;
      break;
    case UserBlockingEvent:
      listenerWrapper = dispatchUserBlockingUpdate;
      break;
    case ContinuousEvent:
    default:
      listenerWrapper = dispatchEvent;
      break;
  }
  return listenerWrapper.bind(
    null,
    domEventName,
    eventSystemFlags,
    targetContainer,
  );
}

最終綁定到root上的事件監聽其實是dispatchDiscreteEventdispatchUserBlockingUpdatedispatchEvent這三個中的壹個。它們做的事情都是壹樣的,以各自的事件優先級去執行真正的事件處理函數。

比如:dispatchDiscreteEventdispatchUserBlockingUpdate最終都會以UserBlockingEvent的事件級別去執行事件處理函數。

以某種優先級去執行事件處理函數其實要借助Scheduler中提供的runWithPriority函數來實現:

function dispatchUserBlockingUpdate(
  domEventName,
  eventSystemFlags,
  container,
  nativeEvent,
) {

  ...

  runWithPriority(
    UserBlockingPriority,
    dispatchEvent.bind(
      null,
      domEventName,
      eventSystemFlags,
      container,
      nativeEvent,
    ),
  );

  ...

}

這麽做可以將事件優先級記錄到Scheduler中,相當於告訴Scheduler:妳幫我記錄壹下當前事件派發的優先級,等React那邊創建更新對象(即update)計算更新優先級時直接從妳這拿就好了。

function unstable_runWithPriority(priorityLevel, eventHandler) {
  switch (priorityLevel) {
    case ImmediatePriority:
    case UserBlockingPriority:
    case NormalPriority:
    case LowPriority:
    case IdlePriority:
      break;
    default:
      priorityLevel = NormalPriority;
  }

  var previousPriorityLevel = currentPriorityLevel;
  // 記錄優先級到Scheduler內部的變量裏
  currentPriorityLevel = priorityLevel;

  try {
    return eventHandler();
  } finally {
    currentPriorityLevel = previousPriorityLevel;
  }
}

更新優先級

以setState為例,事件的執行會導致setState執行,而setState本質上是調用enqueueSetState,生成壹個update對象,這時候會計算它的更新優先級,即update.lane:

const classComponentUpdater = {
  enqueueSetState(inst, payload, callback) {
    ...

    // 依據事件優先級創建update的優先級
    const lane = requestUpdateLane(fiber, suspenseConfig);

    const update = createUpdate(eventTime, lane, suspenseConfig);
    update.payload = payload;
    enqueueUpdate(fiber, update);

    // 開始調度
    scheduleUpdateOnFiber(fiber, lane, eventTime);
    ...
  },
};

重點關註requestUpdateLane,它首先找出Scheduler中記錄的優先級:schedulerPriority,然後計算更新優先級:lane,具體的計算過程在findUpdateLane函數中,計算過程是壹個從高到低依次占用空閑位的操作,具體的代碼在這裏 ,這裏就先不詳細展開。

export function requestUpdateLane(
  fiber: Fiber,
  suspenseConfig: SuspenseConfig | null,
): Lane {

  ...
  // 根據記錄下的事件優先級,獲取任務調度優先級
  const schedulerPriority = getCurrentPriorityLevel();

  let lane;
  if (
    (executionContext & DiscreteEventContext) !== NoContext &&
    schedulerPriority === UserBlockingSchedulerPriority
  ) {
    // 如果事件優先級是用戶阻塞級別,則直接用InputDiscreteLanePriority去計算更新優先級
    lane = findUpdateLane(InputDiscreteLanePriority, currentEventWipLanes);
  } else {
    // 依據事件的優先級去計算schedulerLanePriority
    const schedulerLanePriority = schedulerPriorityToLanePriority(
      schedulerPriority,
    );
    ...
    // 根據事件優先級計算得來的schedulerLanePriority,去計算更新優先級
    lane = findUpdateLane(schedulerLanePriority, currentEventWipLanes);
  }
  return lane;
}

getCurrentPriorityLevel負責讀取記錄在Scheduler中的優先級:

function unstable_getCurrentPriorityLevel() {
  return currentPriorityLevel;
}

update對象創建完成後意味著需要對頁面進行更新,會調用scheduleUpdateOnFiber進入調度,而真正開始調度之前會計算本次產生的更新任務的任務優先級,目的是與已有任務的任務優先級去做比較,便於做出多任務的調度決策。

調度決策的邏輯在ensureRootIsScheduled 函數中,這是壹個非常重要的函數,控制著React任務進入Scheduler的大門。

任務優先級

壹個update會被壹個React的更新任務執行掉,任務優先級被用來區分多個更新任務的緊急程度,它由更新優先級計算而來,舉例來說:

假設產生壹前壹後兩個update,它們持有各自的更新優先級,也會被各自的更新任務執行。經過優先級計算,如果後者的任務優先級高於前者的任務優先級,那麽會讓Scheduler取消前者的任務調度;如果後者的任務優先級等於前者的任務優先級,後者不會導致前者被取消,而是會復用前者的更新任務,將兩個同等優先級的更新收斂到壹次任務中;如果後者的任務優先級低於前者的任務優先級,同樣不會導致前者的任務被取消,而是在前者更新完成後,再次用Scheduler對後者發起壹次任務調度。

這是任務優先級存在的意義,保證高優先級任務及時響應,收斂同等優先級的任務調度。

任務優先級在即將調度的時候去計算,代碼在ensureRootIsScheduled函數中:

function ensureRootIsScheduled(root: FiberRoot, currentTime: number) {

  ...

  // 獲取nextLanes,順便計算任務優先級
  const nextLanes = getNextLanes(
    root,
    root === workInProgressRoot ? workInProgressRootRenderLanes : NoLanes,
  );

  // 獲取上面計算得出的任務優先級
  const newCallbackPriority = returnNextLanesPriority();

  ...

}

通過調用getNextLanes去計算在本次更新中應該處理的這批lanes(nextLanes),getNextLanes會調用getHighestPriorityLanes去計算任務優先級。任務優先級計算的原理是這樣:更新優先級(update的lane),它會被並入root.pendingLanes,root.pendingLanes經過getNextLanes處理後,挑出那些應該處理的lanes,傳入getHighestPriorityLanes,根據nextLanes找出這些lanes的優先級作為任務優先級。

function getHighestPriorityLanes(lanes: Lanes | Lane): Lanes {
  ...
  // 都是這種比較賦值的過程,這裏只保留兩個以做簡要說明
  const inputDiscreteLanes = InputDiscreteLanes & lanes;
  if (inputDiscreteLanes !== NoLanes) {
    return_highestLanePriority = InputDiscreteLanePriority;
    return inputDiscreteLanes;
  }
  if ((lanes & InputContinuousHydrationLane) !== NoLanes) {
    return_highestLanePriority = InputContinuousHydrationLanePriority;
    return InputContinuousHydrationLane;
  }
  ...
  return lanes;
}

getHighestPriorityLanes的源碼在這裏,getNextLanes的源碼在這裏

return_highestLanePriority就是任務優先級,它有如下這些值,值越大,優先級越高,暫時只理解任務優先級的作用即可。

export const SyncLanePriority: LanePriority = 17;
export const SyncBatchedLanePriority: LanePriority = 16;

const InputDiscreteHydrationLanePriority: LanePriority = 15;
export const InputDiscreteLanePriority: LanePriority = 14;

const InputContinuousHydrationLanePriority: LanePriority = 13;
export const InputContinuousLanePriority: LanePriority = 12;

const DefaultHydrationLanePriority: LanePriority = 11;
export const DefaultLanePriority: LanePriority = 10;

const TransitionShortHydrationLanePriority: LanePriority = 9;
export const TransitionShortLanePriority: LanePriority = 8;

const TransitionLongHydrationLanePriority: LanePriority = 7;
export const TransitionLongLanePriority: LanePriority = 6;

const RetryLanePriority: LanePriority = 5;

const SelectiveHydrationLanePriority: LanePriority = 4;

const IdleHydrationLanePriority: LanePriority = 3;
const IdleLanePriority: LanePriority = 2;

const OffscreenLanePriority: LanePriority = 1;

export const NoLanePriority: LanePriority = 0;

如果已經存在壹個更新任務,ensureRootIsScheduled會在獲取到新任務的任務優先級之後,去和舊任務的任務優先級去比較,從而做出是否需要重新發起調度的決定,若需要發起調度,那麽會去計算調度優先級。

調度優先級

壹旦任務被調度,那麽它就會進入Scheduler,在Scheduler中,這個任務會被包裝壹下,生成壹個屬於Scheduler自己的task,這個task持有的優先級就是調度優先級。

它有什麽作用呢?在Scheduler中,分別用過期任務隊列和未過期任務的隊列去管理它內部的task,過期任務的隊列中的task根據過期時間去排序,最早過期的排在前面,便於被最先處理。而過期時間是由調度優先級計算的出的,不同的調度優先級對應的過期時間不同。

調度優先級由任務優先級計算得出,在ensureRootIsScheduled更新真正讓Scheduler發起調度的時候,會去計算調度優先級。

function ensureRootIsScheduled(root: FiberRoot, currentTime: number) {

    ...

    // 根據任務優先級獲取Scheduler的調度優先級
    const schedulerPriorityLevel = lanePriorityToSchedulerPriority(
      newCallbackPriority,
    );

    // 計算出調度優先級之後,開始讓Scheduler調度React的更新任務
    newCallbackNode = scheduleCallback(
      schedulerPriorityLevel,
      performConcurrentWorkOnRoot.bind(null, root),
    );

    ...
}

lanePriorityToSchedulerPriority計算調度優先級的過程是根據任務優先級找出對應的調度優先級。

export function lanePriorityToSchedulerPriority(
  lanePriority: LanePriority,
): ReactPriorityLevel {
  switch (lanePriority) {
    case SyncLanePriority:
    case SyncBatchedLanePriority:
      return ImmediateSchedulerPriority;
    case InputDiscreteHydrationLanePriority:
    case InputDiscreteLanePriority:
    case InputContinuousHydrationLanePriority:
    case InputContinuousLanePriority:
      return UserBlockingSchedulerPriority;
    case DefaultHydrationLanePriority:
    case DefaultLanePriority:
    case TransitionShortHydrationLanePriority:
    case TransitionShortLanePriority:
    case TransitionLongHydrationLanePriority:
    case TransitionLongLanePriority:
    case SelectiveHydrationLanePriority:
    case RetryLanePriority:
      return NormalSchedulerPriority;
    case IdleHydrationLanePriority:
    case IdleLanePriority:
    case OffscreenLanePriority:
      return IdleSchedulerPriority;
    case NoLanePriority:
      return NoSchedulerPriority;
    default:
      invariant(
        false,
        'Invalid update priority: %s. This is a bug in React.',
        lanePriority,
      );
  }
}

總結

本文壹共提到了4種優先級:事件優先級、更新優先級、任務優先級、調度優先級,它們之間是遞進的關系。事件優先級由事件本身決定,更新優先級由事件計算得出,然後放到root.pendingLanes,任務優先級來自root.pendingLanes中最緊急的那些lanes對應的優先級,調度優先級根據任務優先級獲取。幾種優先級環環相扣,保證了高優任務的優先執行。


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