精读《Scheduling in React》

不念不忘少年蓝@ 2022-04-27 19:32 106阅读 0赞

# 1. 引言 #

这次介绍的文章是 [scheduling-in-react][]，简单来说就是 React 的调度系统，为了得到更顺滑的用户体验。

毕竟前端做到最后，都是体验优化，前端带给用户的价值核心就在于此。

# 2. 概述 #

文章从 Dan 在 [JSConf][] 提到的 Demo 说起：

这是一个测试性能的 Demo，随着输入框字符的增加，下方图表展示的数据量会急速提升。在 Synchronous 与 Debounced 模式下的效果都不尽如人意，只有 Concurrent 模式下看起来是顺畅的。

那么为什么普通的 Demo 会很卡呢？

这就涉及到浏览器 Event Loop 规则了。

JS 是单线程的，浏览器同一时间只能做一件事情，而肉眼能识别的刷新频率在 60FPS 左右，这意味着我们需要在 16ms 之内完成 Demo 中的三件事：响应用户输入，做动画，Dom 渲染。

然而目前几乎所有框架都使用同步渲染模式，这意味着如果一个渲染函数执行时间超过了 16ms，则不可避免的发生卡顿。

总结一下有两个主要问题：

1.  长时间运行的任务造成页面卡顿，我们需要保证所有任务能在几毫秒内完成，这样才能保证页面的流畅。
2.  不同任务优先级不同，比如响应用户输入的任务优先级就高于动画。这个很好理解。

## React 调度机制 ##

为了解决这个问题，React16 通过 Concurrent（并行渲染） 与 Scheduler（调度）两个角度解决问题：

*  **Concurrent：** 将同步的渲染变成可拆解为多步的异步渲染，这样可以将超过 16ms 的渲染代码分几次执行。
 *  **Scheduler：** 调度系统，支持不同渲染优先级，对 Concurrent 进行调度。当然，调度系统对低优先级任务会不断提高优先级，所以不会出现低优先级任务总得不到执行的情况。

为了保证不产生阻塞的感觉，调度系统会将所有待执行的回调函数存在一份清单中，在每次浏览器渲染时间分片间尽可能的执行，并将没有执行完的内容 Hold 住留到下个分片处理。

Concurrent 的正式 API 会在 2019 Q2 发布，现在可以通过 `<React.unstable_ConcurrentMode>` API 方式调用：

ReactDOM.render(
      <React.unstable_ConcurrentMode> <App /> </React.unstable_ConcurrentMode>, rootElement ); 复制代码

只申明这个是不够的，因为我们还没有申明各函数执行的优先级。我们可以通过 `npm i scheduler` 包来申明函数的优先级：

import { unstable_next } from "scheduler";
    
    function SearchBox(props) {
      const [inputValue, setInputValue] = React.useState();
    
      function handleChange(event) {
        const value = event.target.value;
    
        setInputValue(value);
        unstable_next(function() {
          props.onChange(value);
          sendAnalyticsNotification(value);
        });
      }
    
      return <input type="text" value={inputValue} onChange={handleChange} />; } 复制代码

在 `unstable_next()` 作用域下的代码优先级是 `Normal`，那么产生的效果是：

1.  如果 `props.onChange(value)` 可以在 16ms 内执行完，则与不使用 `unstable_next` 没有区别。
2.  如果 `props.onChange(value)` 的执行时间过长，可能这个函数会在下次几次的 Render 中陆续执行，不会阻塞后续的高优先级任务。

## 调度带来的限制 ##

调度系统也存在两个问题。

1.  调度系统只能有一个，如果同时存在两个调度系统，就无法保证调度正确性。
2.  调度系统能力有限，只能在浏览器提供的能力范围内进行调度，而无法影响比如 Html 的渲染、回收周期。

为了解决这个问题，Chrome 正在与 React、Polymer、Ember、Google Maps、Web Standars Community 共同创建一个 [浏览器调度规范][Link 1]，提供浏览器级别 API，可以让调度控制更底层的渲染时机，也保证调度器的唯一性。

# 3. 精读 #

关于 React 调度系统的剖析，可以读 [深入剖析 React Concurrent][React Concurrent] 这篇文章，感谢我们团队的 淡苍 提供。

简单来说，一次 Render 一般涉及到许多子节点，而 Fiber 架构在 Render 阶段可以暂停，一个一个节点的执行，从而实现了调度的能力。

## React 调度能力的限制 ##

> 这意味着，如果你的 React 应用目前是流畅的，开启 Concurrent 并不会对你的应用带来性能体验上的提升，如果你的 React 应用目前是卡顿的，或者在某些场景下是卡顿的，那么 Concurrent 或许可以挽救你一下，带来一些改变。

正如《深入剖析 React Concurrent》一文提到的，如果你的应用没有性能问题，就不要指望 React 调度能力有所帮助了。

这也是在说，如果一段代码逻辑不存在性能问题，就不需要使用 Concurrent 优化，因为这种优化是无效的。我们需要能分辨哪些逻辑需要优化，哪些逻辑不要。

## 从现在开始尝试 Function Component ##

为了配合 React Schedule 的实现，学会使用 Function Component 模式编写组件是很重要的，因为：

1.  Class Component 的生命周期概念阻碍了 React 调度系统对任务的拆分。
2.  调度系统可能对 `componentWillMount` 重复调用，使得 Class Component 模式下很容易写出错误的代码。
3.  Function Component 遵循了更严格的副作用分离，这使得 Concurrent 执行过程不会引发意外效果。

## React.lazy ##

与 Concurrent 一起发布的，还有 React 组件动态 import 与载入方案。正常的组件载入是这样的：

import OtherComponent from "./OtherComponent";
    
    function MyComponent() {
      return (
        <div> <OtherComponent /> </div>
      );
    }
    复制代码

但如果使用了 `import()` 动态载入，可以使用 `React.lazy` 让动态引入的组件像普通组件一样被使用：

const OtherComponent = React.lazy(() => import("./OtherComponent"));
    
    function MyComponent() {
      return (
        <div> <OtherComponent /> </div>
      );
    }
    复制代码

如果要加入 Loading，就可以配合 `Suspense` 一起使用：

import React, { lazy, Suspense } from "react";
    const OtherComponent = lazy(() => import("./OtherComponent"));
    
    function MyComponent() {
      return (
        <Suspense fallback={ <div>Loading...</div>}> <OtherComponent /> </Suspense>
      );
    }
    复制代码

和 Concurrent 类似，React.lazy 方案也是一种对性能有益的组件加载方案。

## 调度分类 ##

调度分 4 个等级：

*  **Immediate**：立即执行，最高优先级。
 *  **render-blocking**：会阻塞渲染的优先级，优先级类似 `requestAnimationFrame`。如果这种优先级任务不能被执行，就可能导致 UI 渲染被 block。
 *  **default**：默认优先级，普通的优先级。优先级可以理解为 `setTimeout(0)` 的优先级。
 *  **idle**：比如通知等任务，用户看不到或者不在意的。

目前建议的 API 类似如下：

function mytask() {
      ...
    }
    
    myQueue = TaskQueue.default("render-blocking")
    复制代码

先创建一个执行队列，并设置队列的优先级。

taskId = myQueue.postTask(myTask, <list of args>);
    复制代码

再提交队列，拿到当前队列的执行 id，通过这个 id 可以判断队列何时执行完毕。

myQueue.cancelTask(taskId);
    复制代码

必要的时候可以取消某个函数的执行。

# 4. 总结 #

随着 Hooks 的发布，即将到来的 Concurrent 与 Suspense 你是否准备好了呢？

笔者希望大家一起思考，这三种 API 会给前端开发带来什么样的改变？欢迎留言！

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[scheduling-in-react]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fphilippspiess.com%2Fscheduling-in-react%2F
[JSConf]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Freactjs.org%2Fblog%2F2018%2F03%2F01%2Fsneak-peek-beyond-react-16.html
[Link 1]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fgithub.com%2FWICG%2Fmain-thread-scheduling
[React Concurrent]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fzhuanlan.zhihu.com%2Fp%2F60307571
[Scheduling in React_ _ Issue _146 _ dt-fe_weekly]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fgithub.com%2Fdt-fe%2Fweekly%2Fissues%2F146
[Link 2]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fgithub.com%2Fdt-fe%2Fweekly
[DevOps]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fe.coding.net%2F%3Futm_source%3Dweekly
[3.0]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fcreativecommons.org%2Flicenses%2Fby-nc-nd%2F3.0%2Fdeed.zh