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手机网站建设在哪儿,备案成功后怎么建设网站,济南全屋定制品牌,汕头中英文网站推广各位同仁#xff0c;大家好。今天#xff0c;我们将深入探索 React 内部一个至关重要但又常被低估的机制——Fiber 节点上的 Flags 位掩码。在 React 16 引入 Fiber 架构之后#xff0c;整个协调#xff08;Reconciliation#xff09;过程变得更加强大、可中断和异步。然而…各位同仁大家好。今天我们将深入探索 React 内部一个至关重要但又常被低估的机制——Fiber 节点上的Flags位掩码。在 React 16 引入 Fiber 架构之后整个协调Reconciliation过程变得更加强大、可中断和异步。然而要实现这些特性React 引擎需要一种极其高效的方式来追踪每个 Fiber 节点在整个生命周期中需要执行的所有操作包括 DOM 更新、副作用、生命周期钩子等等。仅仅依靠布尔值或枚举类型来记录这些信息将导致内存膨胀和性能下降。答案就隐藏在一个看似简单的整数里Fiber.flags。这个整数通过位掩码的巧妙运用成为了 React 引擎调度和执行所有待处理工作的“秘密武器”。它不仅记录了当前 Fiber 节点自身需要执行的任务还能在树结构中高效地传递信息极大地优化了提交Commit阶段的性能。1. 为什么选择位掩码React 的效率需求在传统的 UI 更新流程中当组件状态发生变化时框架需要识别出哪些部分需要更新。对于一个庞大的组件树来说这可能涉及到成千上万个节点。React 的协调过程旨在找出最小的差异集然后只对这些差异进行操作。设想一下一个 Fiber 节点可能同时需要插入到 DOM 中Placement更新其属性Update执行useEffect的清理函数Passive执行useLayoutEffect的创建函数Layout处理其子节点中的错误DidCapture如果为每个潜在的操作都设置一个独立的布尔属性例如fiber.shouldPlace true; fiber.shouldUpdate true; fiber.hasPassiveEffects true;那么每个 Fiber 节点都会携带大量的布尔字段这不仅增加了内存开销也使得判断多个条件组合时代码变得冗长。位掩码提供了一种优雅且高效的解决方案紧凑性Compactness: 一个 32 位整数可以表示多达 32 种不同的状态或操作。在 JavaScript 中数字默认是 64 位浮点数但位运算通常在 32 位整数范围内执行这对于表示几十种状态绰绰有余。效率Efficiency: 位运算符AND, OR, NOT, XOR, 左移等是 CPU 级别的操作执行速度极快。组合与分离Combination Separation: 多个状态可以简单地通过位或|操作组合到一个整数中而通过位与操作可以快速检查某个特定状态是否存在。清晰性Clarity: 一旦理解了位掩码的原理代码的可读性反而会更高因为它明确地表达了“集合中的某个元素”或“集合的组合”的概念。2. Fiber 架构概览与Fiber.flags的位置在深入Flags之前我们快速回顾一下 Fiber 架构。Fiber 是 React 16 引入的全新协调引擎。它将每个 React 元素组件实例、DOM 节点等都抽象成一个Fiber对象。每个Fiber对象代表一个工作单元并且包含着组件的类型、属性、状态、对应的 DOM 节点引用以及指向父、子、兄弟 Fiber 的指针。一个简化的Fiber结构可能包含以下关键属性// ReactFiber.js (简化版) function FiberNode( tag, // 组件类型如 FunctionComponent, ClassComponent, HostComponent (DOM 元素) pendingProps, // 待处理的 props key, // key 属性 mode // 渲染模式如 ConcurrentMode, BlockingMode ) { // 结构相关 this.tag tag; this.key key; this.elementType null; // 原始类型如 Function, Class, div this.type null; // 实际类型在协调过程中可能不同 this.stateNode null; // 对应的 DOM 节点或组件实例 // Fiber 树结构 this.return null; // 指向父 Fiber this.child null; // 指向第一个子 Fiber this.sibling null; // 指向下一个兄弟 Fiber this.index 0; // 兄弟节点中的位置 // 状态相关 this.pendingProps pendingProps; this.memoizedProps null; // 上一次渲染的 props this.memoizedState null; // 上一次渲染的 state 或 hooks 链表 this.updateQueue null; // 更新队列如 setState 的回调 // 调度和优先级 this.mode mode; this.subtreeFlags NoFlags; // 子树中是否有待处理的副作用 this.flags NoFlags; // 当前 Fiber 自身的副作用 // 替身 Fiber (用于双缓冲) this.alternate null; // ... 更多属性 }注意其中的this.flags和this.subtreeFlags。flags用于记录当前 Fiber 节点自身的副作用而subtreeFlags则是一个重要的优化机制它记录了当前 Fiber 及其所有子孙 Fiber 中是否存在任何副作用。3. 位掩码基础定义与操作3.1 定义 Flags在 React 源码中所有的Flags都被定义为 2 的幂次方。这样确保了每个Flag都只占用一个独立的比特位。// shared/ReactSideEffectTags.js (部分截取) export const NoFlags /* */ 0b00000000000000000000; // 0 // Effect tags export const Placement /* */ 0b00000000000000000001; // 1 export const Update /* */ 0b00000000000000000010; // 2 export const Deletion /* */ 0b00000000000000000100; // 4 export const ContentReset /* */ 0b00000000000000001000; // 8 export const Callback /* */ 0b00000000000000010000; // 16 export const Ref /* */ 0b00000000000000100000; // 32 export const Hydrating /* */ 0b00000000000001000000; // 64 export const LifecycleEffectMask /* */ 0b00000000000001100000; // Ref | Callback (旧生命周期相关) // Layout Passive effects export const LayoutMask /* */ 0b00000000000010000000; // 128 (for useLayoutEffect) export const PassiveMask /* */ 0b00000000000100000000; // 256 (for useEffect) // ... 还有更多例如 DidCapture, ShouldCapture, Forked, NoLayout, NoPassive, etc.这里我们使用了二进制字面量0b...来更直观地表示每个 Flag 占据的比特位。例如Placement是1二进制0001占据第 0 位。Update是2二进制0010占据第 1 位。Deletion是4二进制0100占据第 2 位。PassiveMask是256二进制100000000占据第 8 位。3.2 位运算基础理解位运算是掌握Flags的关键。运算符名称描述示例位与如果两个操作数中对应位都为 1则结果为 1。(0b0101 0b0011) 0b0001(5 3 1)|位或如果两个操作数中对应位有一个为 1则结果为 1。(0b0101 | 0b0011) 0b0111(5 | 3 7)~位非反转所有位0 变 11 变 0。(~0b0001)在 32 位系统下是0b11111111111111111111111111111110^位异或如果两个操作数中对应位不同则结果为 1。(0b0101 ^ 0b0011) 0b0110(5 ^ 3 6)左移将一个数的位向左移动指定的位数。(0b0001 2) 0b0100(1 2 4)右移将一个数的位向右移动指定的位数。(0b0100 2) 0b0001(4 2 1)无符号右移将一个数的位向右移动指定的位数高位补 0。(-1 0)在 32 位系统下是0b11111111111111111111111111111111(4294967295)3.3 实际应用添加一个 Flag: 使用位或|。let fiberFlags NoFlags; // 初始为 0 fiberFlags | Placement; // fiberFlags 现在是 1 (0b0001) fiberFlags | Update; // fiberFlags 现在是 1 | 2 3 (0b0011)检查一个 Flag 是否存在: 使用位与。如果结果不为NoFlags(即 0)则表示该 Flag 存在。const hasPlacement (fiberFlags Placement) ! NoFlags; // true const hasDeletion (fiberFlags Deletion) ! NoFlags; // false检查多个 Flag 是否存在: 同样使用位与并组合要检查的 Flag。const hasPlacementOrUpdate (fiberFlags (Placement | Update)) ! NoFlags; // true移除一个 Flag: 使用位与和位非~。// 假设 fiberFlags 3 (0b0011)包含 Placement 和 Update fiberFlags ~Placement; // fiberFlags 现在是 3 (~1) 3 (0xFFFFFFFE) 2 (0b0010) // 这种操作在 fiber.flags 上较少见更多用于内部状态管理因为一个 Flag 一旦被标记通常在 commit 阶段被处理后该 Fiber 就不再需要该 Flag。4. 核心Flags类别及其含义React 的Flags种类繁多但我们可以将其归纳为几个主要类别以更好地理解它们在协调过程中的作用。4.1 副作用类型 (Side Effects)这些 Flags 直接指示了需要对宿主环境如 DOM进行的操作。Placement(1): 表示 Fiber 节点需要被插入到 DOM 中。这通常发生在新的组件挂载、条件渲染分支改变或列表项顺序变化时。Update(2): 表示 Fiber 节点需要更新其在 DOM 中的属性、文本内容等。当组件的 props 或 state 发生变化导致其对应的 DOM 属性需要更新时此 Flag 会被设置。Deletion(4): 表示 Fiber 节点需要从 DOM 中删除。这发生在组件卸载、条件渲染分支移除或列表项被删除时。ContentReset(8): 专门用于textarea等元素表示需要重置其内容。Ref(32): 表示需要处理组件的ref。这包括在组件挂载时附加 ref以及在组件卸载或 ref 改变时分离 ref。Hydrating(64): 在服务器端渲染SSR场景下表示此 Fiber 节点正在进行“注水”过程即客户端 React 接管已有的 SSR HTML 结构。4.2 生命周期与 Hook 效果 (Lifecycle Hook Effects)这些 Flags 与组件的生命周期方法或 Hooks 的副作用相关。Layout(128): 对应useLayoutEffect。表示需要在 DOM 变更后、浏览器绘制前同步执行的副作用。通常用于测量 DOM 布局等操作。LayoutMask实际上是一个更复杂的位掩码它组合了Callback和Ref因为旧的类组件生命周期如componentDidMount/componentDidUpdate和Ref回调在执行时机上与useLayoutEffect类似都发生在浏览器绘制前。Passive(256): 对应useEffect。表示需要在 DOM 变更和浏览器绘制完成后异步执行的副作用。通常用于数据获取、订阅等不影响布局的操作。PassiveMask同样是一个组合掩码包含了Passive和Update等因为useEffect的清理和创建本身也是一种更新操作。4.3 错误处理与调度 (Error Handling Scheduling)DidCapture(512): 表示该 Fiber 节点是一个错误边界Error Boundary并且已经捕获到了一个子组件抛出的错误。在提交阶段React 会根据此 Flag 来执行错误边界的componentDidCatch或static getDerivedStateFromError。ShouldCapture: 用于标记一个错误边界指示它应该尝试捕获子树中的错误。Incomplete: 用于并发模式下表示该 Fiber 的工作尚未完成可能需要重新调度。4.4 子树副作用 (Subtree Effects)subtreeFlags: 这是一个特殊的 Flag它不直接表示当前 Fiber 的副作用而是表示当前 Fiber及其所有子孙节点中是否存在任何副作用。这是一个巨大的性能优化点。如果一个 Fiber 的subtreeFlags为NoFlags(0)那么在提交阶段React 可以安全地跳过整个子树的遍历因为其中没有任何需要处理的变更。4.5 其他内部 Flags还有一些其他的 Flags用于更内部的调度和协调逻辑例如HostEffect(用于标记 HostComponent 的副作用)PerformedWork(用于标记 Fiber 实际执行了工作)PlacementAndUpdate(Placement | Update 的组合)等等。5.Flags的赋值与传播机制Flags的赋值和传播主要发生在协调过程的两个阶段渲染阶段Render Phase和提交阶段Commit Phase。5.1 渲染阶段 (Render Phase)渲染阶段是 React 计算差异并构建新的 Fiber 树的阶段。它分为两个主要步骤beginWork(向下遍历) 和completeWork(向上归结)。beginWork(向下遍历)在beginWork函数中React 会处理当前 Fiber 节点的工作并根据其类型如 FunctionComponent, ClassComponent, HostComponent和 props/state 的变化来决定是否需要设置flags。新增节点: 如果一个 Fiber 是新创建的没有alternate或者其alternate为null并且它需要被插入到 DOM 中则PlacementFlag 会被设置。// 假设在 reconcileChildFibers 中 if (newFiber.alternate null) { newFiber.flags | Placement; }更新节点: 如果一个 Fiber 的 props 或 state 发生了变化并且它是一个 HostComponent (如div)那么UpdateFlag 可能会被设置。// 在 updateHostComponent 中 if (newProps ! oldProps) { newFiber.flags | Update; }Hooks: 对于 FunctionComponentuseLayoutEffect和useEffect会在它们被调度时在对应的 Fiber 节点上设置Layout或PassiveFlag。// 在 mountEffect 或 updateEffect 中 // 对于 Layout effect fiber.flags | Layout; // 对于 Passive effect fiber.flags | Passive;Ref: 如果ref属性发生变化RefFlag 会被设置。// 在 updateHostComponent 或 updateHostText 中 if (oldProps.ref ! newProps.ref) { fiber.flags | Ref; }completeWork(向上归结)completeWork是Flags传播的核心。当一个 Fiber 节点的所有子节点都处理完毕后completeWork会向上归结将子节点的flags和subtreeFlags累加到父节点的subtreeFlags中。// ReactFiberCompleteWork.js (简化逻辑) function completeWork(current, workInProgress, renderLanes) { // ... 其他工作 ... if (current ! null workInProgress.stateNode ! null) { // 收集当前 Fiber 的 flags // ... updateHostComponent, updateHostText 等会设置 workInProgress.flags } // 关键部分将子 Fiber 的 flags 和 subtreeFlags 向上累加到父 Fiber 的 subtreeFlags const child workInProgress.child; if (child ! null) { let subtreeFlags NoFlags; let primarySubtreeFlags NoFlags; // 用于区分某些特殊 flags let currentChild child; while (currentChild ! null) { primarySubtreeFlags | currentChild.flags; // 累加子节点的自身 flags subtreeFlags | currentChild.subtreeFlags; // 累加子节点的子树 flags currentChild currentChild.sibling; } workInProgress.subtreeFlags | subtreeFlags; workInProgress.subtreeFlags | primarySubtreeFlags; } // ... 更多逻辑 return null; }这个过程确保了如果一个子节点有Placement、Update或任何其他flags那么它的父节点以及所有祖先节点的subtreeFlags最终都会包含这些信息。在提交阶段React 只需要检查一个父节点的subtreeFlags就可以知道其子树中是否有工作需要处理从而避免了不必要的深度遍历。5.2 提交阶段 (Commit Phase)提交阶段是 React 实际修改 DOM 并执行副作用的阶段。在这个阶段React 会根据 Fiber 节点上的flags和subtreeFlags来决定执行哪些操作。提交阶段被划分为三个子阶段以确保副作用的执行顺序符合预期。5.2.1commitBeforeMutationEffects(Layout Effects – 变动前)这个阶段在 DOM 实际发生变动之前执行主要用于useLayoutEffect的清理函数。它会遍历 Fiber 树查找带有LayoutFlag 的 Fiber 节点。function commitBeforeMutationEffects(root, finishedWork) { // ... // 从根 Fiber 开始遍历 forEachFiberInTree(finishedWork, (fiber) { const flags fiber.flags; if ((flags Layout) ! NoFlags) { // 执行 useLayoutEffect 的 cleanup // ... } }); }此时LayoutFlag 也会被用于执行类组件的getSnapshotBeforeUpdate生命周期方法。5.2.2commitMutationEffects(DOM 变动)这是核心的 DOM 操作阶段。React 会再次遍历 Fiber 树查找所有与 DOM 变动相关的Flags并执行相应的 DOM 操作。function commitMutationEffects(root, finishedWork) { // ... forEachFiberInTree(finishedWork, (fiber) { const flags fiber.flags; if ((flags Placement) ! NoFlags) { // 执行 DOM 插入操作 // ... } if ((flags Update) ! NoFlags) { // 执行 DOM 属性更新操作 // ... } if ((flags Deletion) ! NoFlags) { // 执行 DOM 删除操作 // ... } if ((flags Ref) ! NoFlags) { // 分离旧的 Ref附加新的 Ref // ... } // ... 其他 DOM 相关 flags }); }在这个阶段subtreeFlags的作用尤为关键。如果一个父 Fiber 的subtreeFlags不包含任何 DOM 变动相关的 FlagReact 可以完全跳过对该子树的遍历从而节省大量时间。5.2.3commitLayoutEffects(Layout Effects – 变动后)这个阶段在所有 DOM 变动完成后、浏览器绘制前同步执行主要用于useLayoutEffect的创建函数。function commitLayoutEffects(root, finishedWork) { // ... forEachFiberInTree(finishedWork, (fiber) { const flags fiber.flags; if ((flags Layout) ! NoFlags) { // 执行 useLayoutEffect 的 create // 执行类组件的 componentDidMount/Update // ... } }); }5.2.4commitPassiveMountEffects(Passive Effects)这个阶段是异步执行的它会在浏览器绘制完成后才开始。它主要用于useEffect的清理和创建函数。function commitPassiveMountEffects(root, finishedWork) { // ... forEachFiberInTree(finishedWork, (fiber) { const flags fiber.flags; if ((flags Passive) ! NoFlags) { // 执行 useEffect 的 cleanup 和 create // ... } }); }通过这种精细的阶段划分和Flags的指导React 能够确保副作用的执行顺序是可预测且正确的避免了诸如在测量 DOM 布局之前修改 DOM 结构等问题。6.subtreeFlags的优化之道我们多次提到subtreeFlags现在来深入理解其重要性。想象一个非常深的组件树A - B - C - D - E。如果只有E节点发生了Update而A、B、C、D都没有自身的flags。在渲染阶段的completeWork过程中E节点设置E.flags | Update。D节点处理完E后将E.flags累加到D.subtreeFlags。所以D.subtreeFlags | Update。C节点处理完D后将D.subtreeFlags累加到C.subtreeFlags。所以C.subtreeFlags | Update。依此类推直到根节点A其subtreeFlags也会包含Update。在提交阶段当 React 遍历 Fiber 树时它从A开始。检查A.subtreeFlags发现有Update所以它知道A的子树中有需要更新的地方于是继续检查B。检查B.subtreeFlags发现有Update继续检查C。检查C.subtreeFlags发现有Update继续检查D。检查D.subtreeFlags发现有Update继续检查E。在E节点检查E.flags发现有Update执行实际的 DOM 更新。现在设想一下如果A的子节点X的subtreeFlags是NoFlags(0)。当 React 遍历到A节点时检查A.subtreeFlags发现有Update继续检查B。当遍历到X节点时检查X.subtreeFlags发现是NoFlags。此时React 可以立即跳过整个X节点为根的子树因为它确定该子树中没有任何需要执行的副作用。这个机制在大型应用中至关重要。它避免了在提交阶段进行不必要的深度遍历极大地提高了性能尤其是在只有局部区域发生变化的场景下。7. 并发模式下的Flags演进在 React 的并发模式Concurrent Mode中Flags的作用变得更加复杂和关键。并发模式允许 React 在后台渲染更新可以中断、暂停和恢复工作甚至丢弃未完成的工作。可中断性: 当一个渲染任务被中断时已经设置的flags会被保留在workInProgressFiber 树上。当任务恢复时React 可以从中断的地方继续并根据已有的flags状态继续工作。优先级: 某些flags可能与优先级相关联影响工作被处理的时机。多重渲染: 在并发模式下一个 Fiber 可能会经历多次渲染尝试。flags帮助 React 追踪每次尝试的副作用并最终只提交那些成功的、最新的副作用。IncompleteFlag: 当一个 Fiber 的工作因为时间切片或其他原因未能完成时可能会设置IncompleteFlag表示该 Fiber 需要重新处理。例如Passive副作用在并发模式下会被调度到一个独立的队列中并在浏览器空闲时异步执行这正是PassiveFlag 所指示的行为。8. 总结一个整数的力量Fiber.flags位掩码是 React Fiber 架构中一个精巧而强大的设计。它通过一个简单的整数以极高的效率和内存利用率记录了每个 Fiber 节点所需执行的所有操作。从 DOM 插入、更新、删除到useEffect和useLayoutEffect的生命周期管理再到错误边界的捕获所有这些信息都被编码在一个比特序列中。结合subtreeFlags的优化React 引擎能够在渲染阶段高效地收集和传播副作用信息并在提交阶段智能地跳过无关子树只对真正发生变化的节点进行操作。这不仅是 React 高性能的关键也是其实现可中断渲染、时间切片和并发模式的基础。通过对Flags机制的深入理解我们能更好地掌握 React 内部的工作原理写出更高效、更符合 React 哲学的前端应用。