React18，不远啦？-轻识

在React前不久的一次PR #21488中，核心成员「Brian Vaughn」对React内一些API、以及内部flag作出调整。

其中最引人注目的改动是：React入口增加createRoot API。

业界将这一变化解读为：Concurrent Mode（后文简称为CM）将在不久后稳定，并出现在正式版中。

React17是一个过渡版本，用以稳定CM。一旦CM稳定，那v18的进度会大大加快。

可以说从18年到21年，React团队的主要工作就是围绕CM展开的，那么：

CM是什么？
CM能解决React什么问题？
为什么经历快4年，跨越16、17两个版本，CM还不稳定？

本文将作出解答。

CM是什么

要了解CM（并发模式）是什么，首先需要知道React源码的运行流程。

React大体可以分为两个工作阶段：

render阶段

在render阶段会计算一次更新中变化的部分（通过diff算法），因组件的render函数在该阶段调用而得名。

render阶段「可能」是异步的（取决于触发更新的场景）。

commit阶段

在commit阶段会将render阶段计算的需要变化的部分渲染在视图中。对应ReactDOM来说会执行appendChild、removeChild等。

commit阶段一定是同步调用（这样用户不会看到渲染不完全的UI）

我们通过ReactDOM.render创建的应用属于legacy模式。

在该模式下一次render阶段对应一次commit阶段。

如果我们通过ReactDOM.createRoot（当前稳定版本中还没有此API）创建的应用属于开篇提到的CM（concurrent模式）

在CM下，更新有了优先级的概念，render阶段可能被高优先级的更新打断。

所以render阶段可能会重复多次（被打断后重新开始）。

可能多次render阶段对应一次commit阶段。

此外，还有个blocking模式用于方便开发者慢慢从legacy模式过渡到CM。

你可以从特性对比看到不同模式支持的特性：

为什么需要CM？

知道了CM是什么，那么他有什么用？为什么React核心团队会耗时3年多（18年开始）来实现他？

这得从React的设计理念聊起。

我们可以从官网React哲学看到React的设计理念：

我们认为，React是用JavaScript构建「快速响应」的大型Web应用程序的首选方式。

其中「快速响应」是重点。

那么什么影响「快速响应」呢？React团队给出的答案：

CPU的瓶颈和IO的瓶颈

CPU的瓶颈

考虑如下demo，我们渲染3000的列表项：

function App() {
  const len = 3000;
  return (
    <ul>
      {Array(len).fill(0).map((_, i) => <li>{i}</li>)}
    </ul>
  );
}

const rootEl = document.querySelector("#root");
ReactDOM.render(<App/>, rootEl);

刚才说过，在legacy模式下render阶段不会被打断，则这3000个li的render都得在同一个浏览器宏任务中完成。

长时间的计算会阻塞线程，造成页面掉帧，这就是CPU的瓶颈。

解决的办法就是：启用CM，将render阶段变为「可中断」的，

当浏览器一帧剩余时间不多时将控制权交给浏览器。等下一帧的空余时间再继续组件render。

IO的瓶颈

除了长时间计算导致的卡顿，网络请求时的loading状态也会造成页面不可交互，这就是IO的瓶颈。

IO瓶颈是客观存在的。

作为前端，能做的只能是尽早请求需要的数据。

但是，通常情况下：「代码可维护性」与「请求效率」是相悖的。

什么意思呢，举个例子：

假设我们封装了请求数据的方法useFetch，通过返回值是否存在区分是否请求到数据。

function App() {
  const data = useFetch();
  
  return {data ? <User data={data}/> : null};
}

为了提高「代码可维护性」，useFetch与要渲染的组件User存在于同一个组件App中。

然而，如果User组件内还需要进一步请求数据呢（如下profile数据）？

function User({data}) {
  const {id, name} = data?.id || {};
  const profile = useFetch(id);
  
  return (
    <div>
      <p>{name}</p>
      {profile ? <Profile data={profile} /> : null}
    </div>
  )
}

本着「代码可维护性」原则，useFetch与要渲染的组件Profile存在于同一个组件User中。

但是，这样组织代码，Profile组件只能等User render后再render。

数据只能像瀑布的水一样，一层一层流下来。

这种低效的请求数据方式被称为waterfall。

为了提高「请求效率」，我们可以将“请求Profile组件所需数据的操作”提到App组件内，合并在useFetch中：

function App() {
  const data = useFetch();
  
  return {data ? <User data={data}/> : null};
}

但是这样就降低了「代码可维护性」（Profile组件离profile数据太远）。

React团队从Relay团队借鉴经验，借助Suspense特性，提出了Server Components。

就是为了在处理IO瓶颈时兼顾「代码可维护性」与「请求效率」。

这一特性的实现需要CM中「更新有不同优先级」。

CM为什么花费这么久？

接下来，我们从源码、特性、生态三个方面，自底向上看看CM的普及有多么不容易。

源码层面

优先级算法改造

在v16.13之前，React已经实现了基本的CM功能。

我们之前聊过，CM有更新优先级的概念。之前是通过一个毫秒数expirationTime标记「更新」的过期时间。

通过对比不同更新的expirationTime判断优先级高低
通过对比更新的expirationTime与当前时间判断更新是否过期（过期需要同步执行）

但是，expirationTime作为一个与时间相关的浮点数，无法表示「一批优先级」这个概念。

为了实现更上层的Server Components特性，需要有「一批优先级」这个概念。

于是，核心成员「Andrew Clark」开始了旷日持久的优先级算法改造，见：PR lanes

Offscreen支持

在此同时，另一个成员「Luna Ruan」在开发一个新API —— Offscreen。

可以理解这是React版的Keep-Alive特性。

订阅外部源

未开启CM前，在一次更新如下三个生命周期只会调用一次：

componentWillMount
componentWillReceiveProps
componentWillUpdate

但是开启CM后，由于render阶段可能被打断、重复，所以他们可能被调用多次。

在订阅外部源（比如注册事件回调）时，可能更新不及时或者内存泄漏。

举个例子：bindEvent是一个基于「发布订阅」的外部依赖（比如一个原生DOM事件）：

class App {
  componentWillMount() {
    bindEvent('eventA', data => {
      thie.setState({data});
    });
  }
  componentWillUnmount() {
    bindEvent('eventA');
  }
  render() {
    return <Card data={this.state.data}/>;
  }
}

在componentWillMount中绑定，在componentWillUnmount中解绑。

当接收到事件后，更新data。

当render阶段反复中断、暂停后，有可能出现：

事件最终绑定前（bindEvent执行前），事件源触发了事件

此时App组件还未注册该事件（bindEvent还未执行），那么App获取的data就是旧的。

为了解决这个潜在问题，核心成员「Brian Vaughn」开发了特性：create-subscription

用来在React中规范外部源的订阅与更新。

简单说就是将外部源的注册与更新在commit阶段与组件的状态更新机制绑定上。

特性层面

当「源码层面」的支持完备后，基于CM的新特性开发便提上日程。

这便是Suspense。

[Umbrella] Releasing Suspense #13206，这个PR负责记录Suspense特性的进展。

Umbrella标记代表这个PR会影响非常多库、组件、工具

可以看到，长长的时间线从18年一直到最近几天。

最初Suspense只是「前端特性」，当时React SSR只能向前端传递「字符串」数据（也就是俗称的脱水）

后来React实现了一套SSR时的组件「流式」传输协议，可以「流式」传输组件，而不仅仅是HTML字符串。

此时，Suspense被赋予更多职责。也拥有了更复杂的优先级，这也是刚才讲过的「优先级算法改造」的一大原因。

最终的成果，就是今年早些时候推出的Server Components概念。

生态层面

当「源码层面」支持了、「特性」也开发完成了，是不是就能无缝接入呢？

还早。

作为一艘行驶了8年的巨轮，React每次升级到最终社区普及，中间都有巨量的工作要做。

为了帮助社区慢慢过渡到CM，React做了如下工作：

开发ScrictMode特性，并且是默认启用的，规范开发者写法
将componentWillXXX标记为unsafe，提醒用户不要使用，未来会废弃
提出了新生命周期（getDerivedStateFromProps、getSnapshotBeforeUpdate）替代如上将被废弃的生命周期
开发了legacy模式与CM过渡的中间模式 —— blocking模式

而这，只是过渡过程中「最简单」的部分。

难的部分是：

社区当前积累的大量基于legacy模式的库如何迁移？

很多动画库、状态管理库（比如mobX）的迁移并不简单。

总结

我们介绍了CM的来龙去脉以及他迁移的难点。

通过这篇文章，想必你也知道了开头那个为React增加createRoot（开启CM的方法）是多么不容易。

好在一切都是值得的，如果说以前React的壁垒在于：开源时间早、社区规模大。

那么从CM开始，React 「可能」会是前端领域最复杂的视图框架。

届时，不会有任何一个React-like的框架能实现React同样的feature。

但是也有人说，CM带来的这些功能就是鸡肋，我根本不需要。

你觉得CM怎么样？欢迎留下你的讨论。