React為什么需要Scheduler調(diào)度器原理詳解
正文
最近在重學(xué)React,由于近兩年沒(méi)使用React突然重學(xué)發(fā)現(xiàn)一些很有意思的概念,首先便是React的Scheduler(調(diào)度器) 由于我對(duì)React的概念還停留在React 15之前(就是那個(gè)沒(méi)有hooks的年代),所以接觸Scheduler(調(diào)度器) 讓我感覺(jué)很有意思;
在我印象中React的架構(gòu)分為兩層(React 16 之前)
- Reconciler(協(xié)調(diào)器)—— 負(fù)責(zé)找出變化的組件
- Renderer(渲染器)—— 負(fù)責(zé)將變化的組件渲染到頁(yè)面上
如今增加了Scheduler(調(diào)度器) ,那么調(diào)度器有什么用?調(diào)度器的作用是調(diào)度任務(wù)的優(yōu)先級(jí),高優(yōu)任務(wù)優(yōu)先進(jìn)入Reconciler
我們?yōu)槭裁葱枰猄cheduler(調(diào)度器)
要了解為什么需要Scheduler(調(diào)度器) 我們需要知道以下幾個(gè)痛點(diǎn);
- React在何時(shí)進(jìn)行更新;
- 16之前的React怎樣進(jìn)行更新;
- 16之前的React帶來(lái)的痛點(diǎn);
首先我們講講React何時(shí)進(jìn)行更新,眾所周知主流的瀏覽器的刷新頻率是60HZ,也就是說(shuō)主流的瀏覽器完成一次刷新需要1000/60 ms約等于16.666ms
然后我們需要知道瀏覽器在你開(kāi)啟一個(gè)頁(yè)面的時(shí)候做了什么;總結(jié)下來(lái)就是一張圖

CSSOM樹(shù)的構(gòu)建時(shí)機(jī)與JS的執(zhí)行時(shí)機(jī)是依據(jù)你解析的link標(biāo)簽與script標(biāo)簽來(lái)確認(rèn)的;因?yàn)楫?dāng)React開(kāi)始更新時(shí)已完成部分工作(開(kāi)始回流與重繪),所以經(jīng)過(guò)精簡(jiǎn),可以歸為以下幾個(gè)步驟

而以上的整個(gè)過(guò)程稱(chēng)之為一幀,通俗點(diǎn)講就是在16.6ms之內(nèi)(主流瀏覽器)js的事件循環(huán)進(jìn)行完成之后會(huì)對(duì)頁(yè)面進(jìn)行渲染;那么React在何時(shí)對(duì)頁(yè)面進(jìn)行更新呢?react會(huì)在執(zhí)行完以上整個(gè)過(guò)程之后的空閑時(shí)間進(jìn)行更新,所以如果執(zhí)行以上流程用了10ms則react會(huì)在余下的6.6ms內(nèi)進(jìn)行更新(一般5ms左右);
在React16之前組件的mount階段會(huì)調(diào)用mountComponent,update階段會(huì)調(diào)用updateComponent,我們知道react的更新是從外向內(nèi)進(jìn)行更新,所以當(dāng)時(shí)的做法是使用遞歸逐步更新子組件,而這個(gè)過(guò)程是不可中斷的,所以當(dāng)子組件嵌套層級(jí)過(guò)深則會(huì)出現(xiàn)卡頓,因?yàn)檫@個(gè)過(guò)程是同步不可中斷的,所以react16之前采用的是同步更新策略,這顯然不符合React的快速響應(yīng)理念;
為了解決以上同步更新所帶來(lái)的痛點(diǎn),React16采用了異步可中斷更新來(lái)替代它,所以在React16當(dāng)中引入了Scheduler(調(diào)度器)
Scheduler如何進(jìn)行工作
Scheduler主要包含兩個(gè)作用
- 時(shí)間切片
- 優(yōu)先級(jí)調(diào)度
關(guān)于時(shí)間切片很好理解,我們已經(jīng)提到了Readt的更新會(huì)在重繪呈現(xiàn)之后的空閑時(shí)間執(zhí)行;所以在本質(zhì)上與requestIdleCallback 這個(gè)方法很相似;
requestIdleCallback(fn,timeout)
這個(gè)方法常用于處理一些優(yōu)先級(jí)比較低的任務(wù),任務(wù)會(huì)在瀏覽器空閑的時(shí)候執(zhí)行而它有兩個(gè)致命缺陷
- 不是所有瀏覽器適用(兼容性)
- 觸發(fā)不穩(wěn)定,在瀏覽器FPS為20左右的時(shí)候會(huì)比較流暢(違背React快速響應(yīng))
因此React放棄了requestIdleCallback 而實(shí)現(xiàn)了功能更加強(qiáng)大的requestIdleCallback polyfill 也就是 Scheduler
首先我們看下JS在瀏覽器中的執(zhí)行流程與requestIdleCallback的執(zhí)行時(shí)機(jī)

而Scheduler的時(shí)間切片將以回調(diào)函數(shù)的方式在異步宏任務(wù)當(dāng)中執(zhí)行;請(qǐng)看源碼
var schedulePerformWorkUntilDeadline;
//node與舊版IE中執(zhí)行
if (typeof localSetImmediate === 'function') {
// Node.js and old IE.
// There's a few reasons for why we prefer setImmediate.
//
// Unlike MessageChannel, it doesn't prevent a Node.js process from exiting.
// (Even though this is a DOM fork of the Scheduler, you could get here
// with a mix of Node.js 15+, which has a MessageChannel, and jsdom.)
// https://github.com/facebook/react/issues/20756
//
// But also, it runs earlier which is the semantic we want.
// If other browsers ever implement it, it's better to use it.
// Although both of these would be inferior to native scheduling.
schedulePerformWorkUntilDeadline = function () {
localSetImmediate(performWorkUntilDeadline);
};
} else if (typeof MessageChannel !== 'undefined') {
//判斷瀏覽器能否執(zhí)行MessageChannel對(duì)象,同屬異步宏任務(wù),優(yōu)先級(jí)高于setTimeout
// DOM and Worker environments.
// We prefer MessageChannel because of the 4ms setTimeout clamping.
var channel = new MessageChannel();
var port = channel.port2;
channel.port1.onmessage = performWorkUntilDeadline;
schedulePerformWorkUntilDeadline = function () {
port.postMessage(null);
};
} else {
//如果當(dāng)前非舊IE與node環(huán)境并且不具備MessageChannel則使用setTimeout執(zhí)行回調(diào)函數(shù)
// We should only fallback here in non-browser environments.
schedulePerformWorkUntilDeadline = function () {
localSetTimeout(performWorkUntilDeadline, 0);
};
}
可以看到Scheduler在使用了三種異步宏任務(wù)方式,在舊版IE與node環(huán)境中使用setImmediate,在一般情況下使用MessageChannel如果當(dāng)前環(huán)境不支持MessageChannel則改用setTimeout
那么講完時(shí)間切片,我們來(lái)講講調(diào)度優(yōu)先級(jí);首先我們要知道對(duì)應(yīng)的五種優(yōu)先級(jí)
// Times out immediately var IMMEDIATE_PRIORITY_TIMEOUT = -1;//已經(jīng)過(guò)期 // Eventually times out var USER_BLOCKING_PRIORITY_TIMEOUT = 250;//將要過(guò)期 var NORMAL_PRIORITY_TIMEOUT = 5000;//一般優(yōu)先級(jí)任務(wù) var LOW_PRIORITY_TIMEOUT = 10000;//低優(yōu)先級(jí)任務(wù) // Never times out var IDLE_PRIORITY_TIMEOUT = maxSigned31BitInt;//最低優(yōu)先級(jí)
可以看到過(guò)期時(shí)長(zhǎng)越低的任務(wù)優(yōu)先級(jí)越高,Scheduler是根據(jù)任務(wù)優(yōu)先級(jí)情況來(lái)調(diào)度的,它會(huì)優(yōu)先調(diào)度優(yōu)先級(jí)高的任務(wù),再調(diào)度優(yōu)先級(jí)低的任務(wù),如果在調(diào)度低優(yōu)先級(jí)任務(wù)時(shí)突然插入一個(gè)高優(yōu)先級(jí)任務(wù)則會(huì)中斷并保存該任務(wù)讓高優(yōu)先級(jí)任務(wù)插隊(duì),在之后有空閑時(shí)間片再?gòu)年?duì)列中取出執(zhí)行;我們來(lái)看主入口函數(shù)unstable_scheduleCallback
function unstable_scheduleCallback(priorityLevel, callback, options) {
var currentTime = exports.unstable_now();
var startTime;
//獲取任務(wù)延遲
if (typeof options === 'object' && options !== null) {
var delay = options.delay;
if (typeof delay === 'number' && delay > 0) {
//延遲任務(wù)
startTime = currentTime + delay;
} else {
startTime = currentTime;
}
} else {
startTime = currentTime;
}
var timeout;
//根據(jù)不同優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)時(shí)間給timeout賦值(過(guò)期時(shí)間)
switch (priorityLevel) {
case ImmediatePriority:
timeout = IMMEDIATE_PRIORITY_TIMEOUT;
break;
case UserBlockingPriority:
timeout = USER_BLOCKING_PRIORITY_TIMEOUT;
break;
case IdlePriority:
timeout = IDLE_PRIORITY_TIMEOUT;
break;
case LowPriority:
timeout = LOW_PRIORITY_TIMEOUT;
break;
case NormalPriority:
default:
timeout = NORMAL_PRIORITY_TIMEOUT;
break;
}
//計(jì)算任務(wù)延遲時(shí)間(執(zhí)行)
var expirationTime = startTime + timeout;
//新任務(wù)初始化
var newTask = {
id: taskIdCounter++,
callback: callback,
priorityLevel: priorityLevel,
startTime: startTime,
expirationTime: expirationTime,
sortIndex: -1
};
//如果startTime大于currentTime則說(shuō)明優(yōu)先級(jí)低,為延遲任務(wù)
if (startTime > currentTime) {
// This is a delayed task.
//將startTime存入新任務(wù),用于任務(wù)排序(執(zhí)行順序)
newTask.sortIndex = startTime;
//采用小頂堆,將新任務(wù)插入延遲任務(wù)隊(duì)列進(jìn)行排序
//當(dāng)前startTime > currentTime所以當(dāng)前任務(wù)為延遲任務(wù)插入延遲任務(wù)隊(duì)列
push(timerQueue, newTask);
//若可執(zhí)行任務(wù)隊(duì)列為空或者新任務(wù)為延遲任務(wù)的第一個(gè)
if (peek(taskQueue) === null && newTask === peek(timerQueue)) {
// All tasks are delayed, and this is the task with the earliest delay.
if (isHostTimeoutScheduled) {
// Cancel an existing timeout.
//取消延時(shí)調(diào)度
cancelHostTimeout();
} else {
isHostTimeoutScheduled = true;
} // Schedule a timeout.
requestHostTimeout(handleTimeout, startTime - currentTime);
}
} else {
newTask.sortIndex = expirationTime;
//推入可執(zhí)行隊(duì)列
push(taskQueue, newTask);
// wait until the next time we yield.
//當(dāng)前可調(diào)度無(wú)插隊(duì)任務(wù)
if (!isHostCallbackScheduled && !isPerformingWork) {
isHostCallbackScheduled = true;
requestHostCallback(flushWork);//執(zhí)行
}
}
return newTask;
}
從代碼中可以看到Scheduler中的任務(wù)以隊(duì)列的形式進(jìn)行保存分別是 可執(zhí)行隊(duì)列taskQueue與延遲隊(duì)列timerQueue 當(dāng)新任務(wù)進(jìn)入方法unstable_scheduleCallback會(huì)將任放到延遲隊(duì)列timerQueue中進(jìn)行排序(優(yōu)先級(jí)依照任務(wù)的sortIndex),如果延遲隊(duì)列timerQueue中有任務(wù)變成可執(zhí)行狀態(tài)(currentTmie>startTime)則我們會(huì)將任務(wù)放入我們會(huì)將任務(wù)取出并放入可執(zhí)行隊(duì)列taskQueue并取出最快到期的任務(wù)執(zhí)行
總結(jié)
React是以異步可中斷的更新來(lái)替代原有的同步更新,而實(shí)現(xiàn)異步可中斷更新的關(guān)鍵是Scheduler,Scheduler主要的功能是時(shí)間切片與優(yōu)先級(jí)調(diào)度,實(shí)現(xiàn)時(shí)間切片的關(guān)鍵是requestIdleCallback polyfill,調(diào)度任務(wù)為異步宏任務(wù)。而實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)調(diào)度的關(guān)鍵是當(dāng)前任務(wù)到期時(shí)間,到期時(shí)間短的優(yōu)先級(jí)更高,根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)分別保存在可執(zhí)行隊(duì)列與延時(shí)隊(duì)列;
以上就是React為什么需要Scheduler調(diào)度器原理詳解的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于React Scheduler調(diào)度器原理的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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