在深入探讨React Fiber的调度机制之前，我们可以通过浏览器提供的requestIdleCallback API获得一下启发。这个API虽然不是React实际使用的方案，但它为我们理解"空闲时间"和"让出主线程"的概念提供了很好的基础。
1. requestIdleCallback 简介
浏览器的渲染过程是以帧为单位的，通常我们期望保持60帧/秒的刷新率，这意味着每帧大约有16.67ms的时间。如果一帧的工作在16ms内完成，剩余的时间就是所谓的"空闲时间"。
1.1 API 详解
const handle = window.requestIdleCallback(callback[, options])
callback: 一个在空闲期被调用的函数。options: 可选，包含timeout属性，指定超时时间。- 返回值
handle: 可用于cancelIdleCallback()取消回调。
回调函数接收一个 IdleDeadline 对象作为参数，包含：
timeRemaining(): 返回当前空闲期剩余的估计毫秒数。didTimeout: 布尔值，表示回调是否因超时而被调用。
1.2 实际应用示例
让我们通过两个对比示例来深入理解 requestIdleCallback 的实际应用。
不使用 requestIdleCallback
const button = document.getElementById('button')
const input = document.getElementById('input')
let isPrimeNumber = true
button.addEventListener('click', () => {
// 模拟耗时计算
for (let i = 2; i < 1000000000; i++) {
isPrimeNumber = true
for (let j = 2; j < i; j++) {
if (i % j === 0) {
isPrimeNumber = false
break
}
}
}
console.log('计算完成')
})
input.addEventListener('input', () => {
console.log('输入值：', input.value)
})
在这个例子中，点击按钮后的大量计算会阻塞主线程，导致输入框无法及时响应用户输入。
使用 requestIdleCallback
const button = document.getElementById('button')
const input = document.getElementById('input')
let isPrimeNumber = true
let i = 2
button.addEventListener('click', () => {
function doWork(deadline) {
while (i < 1000000000 && deadline.timeRemaining() > 0) {
isPrimeNumber = true
for (let j = 2; j < i; j++) {
if (i % j === 0) {
isPrimeNumber = false
break
}
}
i++
}
if (i < 1000000000) {
requestIdleCallback(doWork)
} else {
console.log('计算完成')
}
}
requestIdleCallback(doWork)
})
input.addEventListener('input', () => {
console.log('输入值：', input.value)
})
这个改进版本将计算任务分割成多个小任务，在浏览器空闲时执行，从而保证了输入框的响应性。
2. React 中的调度实现
尽管 requestIdleCallback 展示了空闲调度的概念，但React并未直接使用它。React实现了自己的空闲调度，主要基于 MessageChannel API。这个选择有几个重要原因：
2.1 为什么选择 MessageChannel
高效性：MessageChannel 是一个轻量级且高效的 API，由浏览器原生实现，比 setTimeout 或 setInterval 更快、更可靠。
精确性：与 setTimeout 相比，MessageChannel 能提供更精确的计时。setTimeout 通常有最小 4ms 的延迟，而 MessageChannel 几乎没有这种限制。
优先级：MessageChannel 的消息处理通常比 setTimeout 有更高的优先级，在繁忙的 JavaScript 环境中能更快地得到执行。
性能优势：根据性能测试，MessageChannel 的延迟通常在 0-1ms 之间，而 setTimeout 在 4-16ms 之间。这种差异在需要频繁调度的场景中尤为明显。
细粒度控制：与 requestAnimationFrame（通常是 60Hz，约 16.7ms 间隔）相比，MessageChannel 可以在帧之间的任何时候触发，提供了更细粒度的控制。
这些特性使 MessageChannel 成为实现 React 调度器的理想选择，能够提供更细粒度和更可控的任务调度能力，对于 React 实现复杂的更新调度和保持应用的响应性至关重要。
2.2 React 调度源码实现
React的调度器使用 MessageChannel 来实现消息的发送和接收。以下是核心实现的简化版本：
let scheduledHostCallback = null
let isMessageLoopRunning = false
let yieldInterval = 5
let deadline = 0
const channel = new MessageChannel()
const port = channel.port2
channel.port1.onmessage = performWorkUntilDeadline
const requestHostCallback = function (callback) {
scheduledHostCallback = callback
if (!isMessageLoopRunning) {
isMessageLoopRunning = true
port.postMessage(null)
}
}
const performWorkUntilDeadline = () => {
if (scheduledHostCallback !== null) {
const currentTime = getCurrentTime()
deadline = currentTime + yieldInterval
const hasTimeRemaining = true
try {
const hasMoreWork = scheduledHostCallback(hasTimeRemaining, currentTime)
if (!hasMoreWork) {
isMessageLoopRunning = false
scheduledHostCallback = null
} else {
port.postMessage(null)
}
} catch (error) {
port.postMessage(null)
throw error
}
} else {
isMessageLoopRunning = false
}
}
const shouldYieldToHost = function () {
return getCurrentTime() >= deadline
}
这个实现的关键点在于：
- 使用
MessageChannel创建一个消息通道。 requestHostCallback函数用于注册回调并启动消息循环。performWorkUntilDeadline函数在每次接收到消息时执行，它会运行回调函数并决定是否需要继续工作。shouldYieldToHost函数用于判断是否应该中断当前工作，让出主线程。
2.3 时间切片实现
React通过设置一个时间片（默认为5ms，见 yieldInterval 变量）来实现任务的分割。在每个时间片内，React会尝试执行尽可能多的工作，但一旦超过时间限制，就会暂停当前工作，将控制权交还给浏览器。
这种实现允许React在执行复杂更新时保持应用的响应性，有效防止了长时间任务阻塞主线程的问题。通过 MessageChannel 的高效特性，React 能够在每一帧中多次执行调度，实现更平滑的任务分割和更响应的用户界面。
3. setTimeout 降级实现
当然为了兼容不支持 MessageChannel 的环境，React还提供了一个基于 setTimeout 的降级实现：
//简化版
if (typeof window === 'undefined' || typeof MessageChannel !== 'function') {
let _callback = null
let _timeoutID = null
const _flushCallback = function () {
if (_callback !== null) {
try {
const currentTime = getCurrentTime()
const hasRemainingTime = true
_callback(hasRemainingTime, currentTime)
_callback = null
} catch (e) {
setTimeout(_flushCallback, 0)
throw e
}
}
}
requestHostCallback = function (cb) {
if (_callback !== null) {
setTimeout(requestHostCallback, 0, cb)
} else {
_callback = cb
setTimeout(_flushCallback, 0)
}
}
// ... 其他相关函数的降级实现
}
这个降级实现虽然不如 MessageChannel 版本精确，但仍然保证了基本的调度功能。
4. 总结与思考
React的调度器是性能优化的核心之一。通过自定义的调度机制，React能够更好地控制任务执行的时机和顺序，从而在复杂应用中保持良好的性能和响应性。
理解React的调度机制不仅有助于我们更好地使用React，也为我们在其他场景下进行性能优化提供了宝贵的思路。
那么在下一章我们将直接进入到任务队列、可中断渲染、调度、同步模式的讲解和学习。