深入react源码看setState究竟做了什么?

前言

在深究 React 的 setState 原理的时候,我们先要考虑一个问题:setState 是异步的吗?
首先以 class component 为例,请看下述代码(demo-0)

class App extends React.Component {
 state = {
 count: 0
 }
 handleCountClick = () => {
 this.setState({
 count: this.state.count + 1
 });
 console.log(this.state.count);
 }
 render() {
 return (
 <div className='app-box'>
 <div onClick={this.handleCountClick}>the count is {this.state.count}</div>
 </div>
 )
 }
}
ReactDOM.render(
 <App />,
 document.getElementById('container')
);

count初始值为 0,当我们触发handleCountClick事件的时候,执行了count + 1操作,并打印了count,此时打印出的count是多少呢?答案不是 1 而是 0

类似的 function component 与 class component 原理一致。现在我们以 function component 为例,请看下述代码 (demo-1)

const App = function () {
 const [count, setCount] = React.useState(0);
 const handleCountClick = () => {
 setCount((count) => {
 return count + 1;
 });
 console.log(count);
 }
 return <div className='app-box'>
 <div onClick={handleCountClick}>the count is {count}</div>
 </div>
}
ReactDOM.render(
 <App />,
 document.getElementById('container')
);

同样的,这里打印出的 count 也为 0

相信大家都知道这个看起来是异步的现象,但他真的是异步的吗?

为什么 setState 看起来是『异步』的?

首先得思考一个问题:如何判断这个函数是否为异步?

最直接的,我们写一个 setTimeout,打个 debugger 试试看

我们都知道 setTimeout 里的回调函数是异步的,也正如上图所示,chrome 会给 setTimeout 打上一个 async 的标签。

接下来我们 debugger setState 看看

React.useState 返回的第二个参数实际就是这个 dispatchSetState函数(下文细说)。但正如上图所示,这个函数并没有 async 标签,所以 setState 并不是异步的。

那么抛开这些概念来看,上文中 demo-1 的类似异步的现象是怎么发生的呢?

简单的来说,其步骤如下所示。基于此,我们接下来更深入的看看 React 在这个过程中做了什么

从 first paint 开始

first paint 就是『首次渲染』,为突出显示,就用英文代替。

  • 这里先简单看一下App往下的 fiber tree 结构。每个 fiber node 还有一个return指向其 parent fiber node,这里就不细说了

我们都知道 React 渲染的时候,得遍历一遍 fiber tree,当走到 App 这个 fiber node 的时候发生了什么呢?

接下来我们看看详细的代码(这里的 workInProgress 就是整在处理的 fiber node,不关心的代码已删除)

  • 首先要注意的是,虽然 App 是一个 FunctionComponent,但是在 first paint 的时候,React 判断其为 IndeterminateComponent
 switch (workInProgress.tag) { // workInProgress.tag === 2
 case IndeterminateComponent:
 {
 return mountIndeterminateComponent(
 current,
 workInProgress,
 workInProgress.type,
 renderLanes
 );
 }
 // ...
 case FunctionComponent:
 { /** ... */}
}
  • 接下来走进这个 mountIndeterminateComponent,里头有个关键的函数 renderWithHooks;而在 renderWithHooks 中,我们会根据组件处于不同的状态,给 ReactCurrentDispatcher.current 挂载不同的 dispatcher 。而在first paint 时,挂载的是HooksDispatcherOnMountInDEV

 function mountIndeterminateComponent(_current, workInProgress, Component, renderLanes) {
 value = renderWithHooks(
 null,
 workInProgress,
 Component,
 props,
 context,
 renderLanes
 );
 }
 function renderWithHooks() {
 // ...
 if (current !== null && current.memoizedState !== null) {
 // 此时 React 认为组件在更新
 ReactCurrentDispatcher.current = HooksDispatcherOnUpdateInDEV;
 } else if (hookTypesDev !== null) {
 // handle edge case,这里我们不关心
 } else {
 // 此时 React 认为组件为 first paint 阶段
 ReactCurrentDispatcher.current = HooksDispatcherOnMountInDEV;
 }
 // ...
 var children = Component(props, secondArg); // 调用我们的 Component
 }
  • 这个 HooksDispatcherOnMountInDEV 里就是组件 first paint 的时候所用到的各种 hooks,
HooksDispatcherOnMountInDEV = {
 // ...
 useState: function (initialState) {
 currentHookNameInDev = 'useState';
 mountHookTypesDev();
 var prevDispatcher = ReactCurrentDispatcher$1.current;
 ReactCurrentDispatcher.current = InvalidNestedHooksDispatcherOnMountInDEV;
 try {
 return mountState(initialState);
 } finally {
 ReactCurrentDispatcher.current = prevDispatcher;
 }
 },
 // ...
}

相关参考视频讲解:进入学习

  • 接下里走进我们的 App(),我们会调用 React.useState,点进去看看,代码如下。这里的 dispatcher 就是上文挂载到 ReactCurrentDispatcher.currentHooksDispatcherOnMountInDEV
function useState(initialState) {
 var dispatcher = resolveDispatcher();
 return dispatcher.useState(initialState);
}
// ...
HooksDispatcherOnMountInDEV = {
 // ...
 useState: function (initialState) {
 currentHookNameInDev = 'useState';
 mountHookTypesDev();
 var prevDispatcher = ReactCurrentDispatcher$1.current;
 ReactCurrentDispatcher$1.current = InvalidNestedHooksDispatcherOnMountInDEV;
 try {
 return mountState(initialState);
 } finally {
 ReactCurrentDispatcher$1.current = prevDispatcher;
 }
 },
 // ...
}
  • 这里会调用 mountState 函数
function mountState(initialState) {
 var hook = mountWorkInProgressHook();
 if (typeof initialState === 'function') {
 // $FlowFixMe: Flow doesn't like mixed types
 initialState = initialState();
 }
 hook.memoizedState = hook.baseState = initialState;
 var queue = {
 pending: null,
 interleaved: null,
 lanes: NoLanes,
 dispatch: null,
 lastRenderedReducer: basicStateReducer,
 lastRenderedState: initialState
 };
 hook.queue = queue;
 var dispatch = queue.dispatch = dispatchSetState.bind(null, currentlyRenderingFiber$1, queue);
 return [hook.memoizedState, dispatch];
}
  • 这个函数做了这么几件事情:

    1. 执行 mountWorkInProgressHook 函数:

      function mountWorkInProgressHook() {
       var hook = {
       memoizedState: null,
       baseState: null,
       baseQueue: null,
       queue: null,
       next: null
       };
       if (workInProgressHook === null) {
       // This is the first hook in the list
       currentlyRenderingFiber$1.memoizedState = workInProgressHook = hook;
       } else {
       // Append to the end of the list
       workInProgressHook = workInProgressHook.next = hook;
       }
       return workInProgressHook;
       }
      • 创建一个 hook
      • 若无 hook 链,则创建一个 hook 链;若有,则将新建的 hook 加至末尾
      • 将新建的这个 hook 挂载到 workInProgressHook 以及当前 fiber node 的 memoizedState
      • 返回 workInProgressHook,也就是这个新建的 hook
    2. 判断传入的 initialState 是否为一个函数,若是,则调用它并重新赋值给 initialState (在我们的demo-1里是『0』)
    3. initialState 挂到 hook.memoizedState 以及 hook.baseState
    4. hook 上添加一个 queue。这个 queue 有多个属性,其中queue.dispatch 挂载的是一个 dispatchSetState。这里要注意一下这一行代码
var dispatch = queue.dispatch = dispatchSetState.bind(null, currentlyRenderingFiber, queue);

Function.prototype.bind 的第一个参数都知道是绑 this 的,后面两个就是绑定了 dispatchSetState 所需要的第一个参数(当前fiber)和第二个参数(当前queue)。

这也是为什么虽然 dispatchSetState 本身需要三个参数,但我们使用的时候都是 setState(params),只用传一个参数的原因。

  1. 返回一个数组,也就是我们常见的 React.useState 返回的形式。此时这个 state 是 0

    • 至此为止,React.useState 在 first paint 里做的事儿就完成了,接下来就是正常渲染,展示页面

触发组件更新

  • 触发组件更新,自然就是点击这个绑定了事件监听的 div,触发 setCount。回忆一下,这个 setCount 就是上文讲述的,暴露出来的 dispatchSetState。并且正如上文所述,我们传进去的参数实际上是 dispatchSetState 的第三个参数 action。(这个函数自然也涉及一些 React 执行优先级的判断,不在本文的讨论范围内就省略了)
function dispatchSetState(fiber, queue, action) {
 var update = {
 lane: lane,
 action: action,
 hasEagerState: false,
 eagerState: null,
 next: null
 };
 enqueueUpdate(fiber, queue, update);
}
  • dispatchSetState 做了这么几件事

    1. 创建一个 update,把我们传入的 action 放进去
    2. 进入 enqueueUpdate 函数:

      • queue上无 update 链,则在 queue 上以 刚创建的 update 为头节点构建 update
      • queue上有 update 链,则在该链的末尾添加这个 刚创建的 update
    function enqueueUpdate(fiber, queue, update, lane) {
     var pending = queue.pending;
     if (pending === null) {
     // This is the first update. Create a circular list. update.next = update;
     } else {
     update.next = pending.next;
     pending.next = update;
     }
     queue.pending = update;
     var lastRenderedReducer = queue.lastRenderedReducer;
     var currentState = queue.lastRenderedState;
     var eagerState = lastRenderedReducer(currentState, action);
     update.hasEagerState = true;
     update.eagerState = eagerState;
    }
    1. 根据 queue 上的各个参数(reducer、上次计算出的 state)计算出 eagerState,并挂载到当前 update
  • 到此,我们实际上更新完 state了,这个新的 state 挂载到哪儿了呢?在 fiber.memoizedState.queue.pending 上。注意:

    1. fiber 即为当前的遍历到的 fiber node;
    2. pending 是一个环状链表
  • 此时我们打印进行打印,但这里打印的还是 first paint 里返回出来的 state,也就是 0

更新、渲染 fiber tree

现在我们更新完 state,要开始跟新 fiber tree 了,进行最后的渲染。逻辑在 performSyncWorkOnRoot 函数里,同样的,不关心的逻辑我们省略

function performSyncWorkOnRoot(root) {
 var exitStatus = renderRootSync(root, lanes);
}
  • 同样的我们先看一眼 fiber tree 更新过程中 与 useState 相关的整个流程图

  • 首先我们走进 renderRootSync,这个函数作用是遍历一遍 fiber tree,当遍历的 App时,此时的类型为 FunctionComponent。还是我们前文所说的熟悉的步骤,走进 renderWithHooks。注意此时 React 认为该组件在更新了,所以给 dispatcher 挂载的就是 HooksDispatcherOnUpdateInDEV
function renderWithHooks(current, workInProgress, Component, props, secondArg, nextRenderLanes) {
 var children = Component(props, secondArg);
}
  • 我们再次走进 App,这里又要再次调用 React.useState
const App = function () {
 const [count, setCount] = React.useState(0);
 const handleCountClick = () => {
 setCount(count + 1);
 }
 return <div className='app-box'>
 <div onClick={handleCountClick}>the count is {count}</div>
 </div>
}
  • 与之前不同的是,这次所使用的 dispatchHooksDispatcherOnUpdateInDEV。那么这个 dispatch 下的 useState 具体做了什么呢?
useState: function (initialState) {
 currentHookNameInDev = 'useState';
 updateHookTypesDev();
 var prevDispatcher = ReactCurrentDispatcher$1.current;
 ReactCurrentDispatcher$1.current = InvalidNestedHooksDispatcherOnUpdateInDEV;
 try {
 return updateState(initialState);
 } finally {
 ReactCurrentDispatcher$1.current = prevDispatcher;
 }
}
  • 可以看到大致都差不多,唯一不同的是,这里调用的是 updateState,而之前是 mountState
function updateState(initialState) {
 return updateReducer(basicStateReducer);
}
function updateReducer(reducer, initialArg, init) {
 var first = baseQueue.next;
 var newState = current.baseState;
 do {
 // 遍历更新 newState
 update = update.next;
 } while (update !== null && update !== first);
 hook.memoizedState = newState;
 queue.lastRenderedState = newState;
 return [hook.memoizedState, dispatch];
}
  • 这里又调用了 updateReducer,其中代码很多不一一展示,关键步骤就是:

    1. 遍历我们之前挂载到 fiber.memoizedState.queue.pending 上的环状链表,并得到最后的 newState
    2. 更新 hookqueue 上的相关属性,也就是将最新的这个 state 记录下来,这样下次更新的时候可以这次为基础再去更新
    3. 返回一个数组,形式为 [state, setState]此时这个 state 即为计算后的 newState,其值为 1
  • 接下来就走进 commitRootImpl 进行最后的渲染了,这不是本文的重点就不展开了,里头涉及 useEffect 等钩子函数的调用逻辑。
  • 最后看一眼整个详细的流程图

写在最后

上文只是描述了一个最简单的 React.useState 使用场景,各位可以根据本文配合源码,进行以下两个尝试:

Q1. 多个 state 的时候有什么变化?例如以下场景时:

const App = () => {
 const [count, setCount] = React.useState(0);
 const [str, setStr] = React.useState('');
 // ...
}

A1. 将会构建一个上文所提到的 hook

Q2. 对同个 state 多次调用 setState 时有什么变化?例如以下场景:

const App = () => {
 const [count, setCount] = React.useState(0);
 const handleCountClick = () => {
 setCount(count + 1);
 setCount(count + 2);
 }
 return <div className='app-box'>
 <div onClick={handleCountClick}>the count is {count}</div>
 </div>
}

A2. 将会构建一个上文所提到的 update

作者:zhang_a555原文地址:https://segmentfault.com/a/1190000043539050

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