作者 | Video++極鏈科技前端Team超凡

整理 | 包包

前言

React 起源于 Facebook 的內部項目，是一個用于構建用戶界面的 Javascript 庫。其擁有較高的性能，代碼邏輯非常簡單，越來越多的人已開始關注和使用它。

本文希望通過參考 React 源碼，依葫蘆畫瓢地完成React的雛形。來幫助理解其內部的實現原理，知其然更要知其所以然。

虛擬DOM(Virtual DOM)

了解React的都知道，其高效的原因，是因為React按照頁面的DOM結構，利用Javascript在內存中構建了一套相同結構的虛擬內存樹模型，這個內存模型就稱為Virtual DOM。每當頁面產生了變化，React的diff算法會先在內存模型中進行比對，提取出差異點，在將Virtual DOM轉化為原生DOM輸出時，按照差異點，只patch出有變動的部分。

下面是VirtualDOM節點的定義：

入口

一切都是從 React.render(, document.body) 開始的，所以先來看看 React是怎么定義的？

React中主要包括：

? render(virtualDom, container) 命令式調用，一般用于應用入口，將虛擬DOM渲染在container容器中；

? createElement(name, props, children) 創建組件時使用，JSX是其語法糖；

? Component 以ES6中的類式語法聲明時使用。

createElement(type, props, children)

createElement()的主要作用是根據給定type創建Virtual DOM節點，JSX是它的語法糖形式；其type參數可以是原生的html標簽名（如：div、tag等），也可以是React組件類或函數。

組件的實現

React的所有組件，按照類型可以分為三種：

? 文本展示類型 (TextComponent)

? 原生DOM類型 (DomComponent)

? 自定義類型 (CompositeComponent)

每種類型的組件，都需要處理初始化和更新兩種邏輯，具體會在下面兩個函數中實現：

? mountComponent(rootNodeId) 用于處理初始化邏輯

? updateComponent() 用于處理更新邏輯

初始化mountComponent()的實現

mountComponent()的實現思路是，根據virtual Dom對象生成HTML代碼并返回。

首先定義類型組件的基類Component，它只是簡單地記錄了傳入的virtualDom對象，并初始化了組件節點ID。

下面是不同類型組件初始化渲染邏輯的各自實現。

? TextComponent

作為純展示類型組件，TextComponent 只是簡單地將需要展示的內容，使用標簽包裝并返回就可以了。

? DomComponent

DomComponent類型在處理原生DOM時，需要額外注意一下原生事件部分的處理。

? CompositeComponent

在實現CompositeComponent類型的初始化渲染邏輯之前，先看一下React組件的定義語法。

聲明語法中，App繼承自React.Component，所以我們先來實現Component這個類。

這里的 React.Component 不要與上面的 Component 混淆， Component 是不同組件類型的基類，抽象了組件渲染與更新；而React.Component則是Composite這種類型組件聲明時的基類。

在 React.Component 中，簡單地聲明了控制數據流向的props屬性，以及組件實例內部用于觸發更新的setState()函數。

在了解了 React.Component 的定義之后，我們回到 CompositeComponent ，開始實現mountComponent()的邏輯。

首先要了解的是，在composite類型組件中，vDom對象中的type，指向的是組件類的定義， 因此 mountComponent() 函數要做的工作，就是使用vDom的props屬性來創建一個type的實例。

思考一下，在JSX語法中，解析器碰到 標簽后，就會去查找到 MyInput 的定義，上面說過JSX只是createElement的語法糖，因此背后調用的是 React.createElement(MyInput) 。在React規范中，可以使用類或函數來聲明組件，因此在 mountComponent() 中使用 new type() ，就可以構造出MyInput的實例了。

更新流程updateComponent()的實現

實現完組件的初始化之后，接下來要實現組件的更新邏輯。

React開放了 setState() 用于組件更新，回顧上面 React.Component 中 setState() 的定義， 實際調用的是 this._reactInternalInstance.updateComponent(null, newState) 這個函數。而 this._reactInternalInstance指向CompositeComponent，困此更新邏輯交回CompositeComponent.updateComponent()來完成。

? CompositeComponent

Composite類型組件的更新函數，需要處理兩種流程：

1. 當被定義在其它組件的render函數中時，其包裹組件會構建出新的vDom對象，根據傳入新的vDom來處理更新；

2. 當組件內部使用setState()觸發時，根據新的state來更新；

了解這兩種方式的區別，可以幫助我們理解下面updateComponent函數的實現。

我們梳理一下更新流程：

1. 組件在初始化時，記錄下了render組件的實例，即this._renderedComponent；

2. 在更新環節，重新render()得到新的VDomnextRenderVDom；

3. 通過比對前后兩個VDom的type和key，來判斷是執行原來_renderedComponent的updateComponent函數，還是重新生成新的組件；

上面使用到了shouldUpdateReactComponent這個比對函數，來對vDom的type和key進行比對，其實現如下：

上面這個處理邏輯，就是diff算法的第一個規則： 當兩個VDom節點的類型不一致時，重新構建該組件的Virtual DOM樹結構。

? TextComponent Text類型組件作為顆粒度最小的組件，更新邏輯非常簡單，展示新的文本內容即可。

? DomComponent

因為diff算法的介入，Dom類型的處理邏輯相對復雜。 可以分兩步來處理，第一步更新組件輸出的容器DOM上面的屬性；第二步處理子級DOM。

_updateProperties()函數對比新舊props，完成屬性及事件的處理。 特別注意一下事件處理部分，需要注銷掉原來DOM上注冊的事件。

_updateDOMChildren() 用于處理children部分的更新， 這部分的邏輯相對復雜，也是diff算法的優化點所在。

注：下面的說明中，以名稱中含'children'來標識 集合，'child'指代 集合項。

i. 使用 nextChildrenVDoms 數據生成新的nextChildrenComponent；

?DomComponent在初始化流程中，_mountComponent()函數會將組件集合保存下來，存入實例的_renderedChildrenComponent屬性中， 通過遍歷該屬性，可以取得childComponent實例上的_vDom；

?使用vDom來生成標識索引key，并以childComponent作為索引值，生成childrenComponent的Map結構； （對于Compotite類型，使用vDom.key作為標識索引key； 對于Text和Dom類型，使用childComponent在childrenComponent中所處的索引位置作為標識索引key)；

?使用nextChildrenVDoms生成新nextChildrenComponent的Map結構； 在遍歷vDom集合的過程中，會使用上面的標識索引key生成規則，來進行判定，看是復用之前的組件實例觸發更新，還是創建一個新的組件；

ii. 經過上面一步得到Map結構的prevChildren和nextChildren之后， 會使用深度遍歷算法，遞歸地比對樹結構中，相同層級和位置的兩個組件，將差異點保存為特定的diff標識結構，存入diffQueue隊列中；

iii. 遍歷diffQueue，按照差異的類型，完成最終HTML DOM的變動；

首先是_updateDOMChildren()里的的定義。由于在遞歸組件樹的節點時，存在多次觸發_updateDOMChildren()的情況； 因此使用_updateDepth變量，在比對操作前+1，完成后-1，來判定整個樹的更新是否全部完成，繼而調用_patch()完成HTML DOM的更新；

下面的_diff()中，實現了更新步驟中的1和2。

值得注意的是_diff過程中lastIndex變量的作用，其記錄在遍歷過程中，每次訪問到的prevChildrenComponent中位置最靠后的組件，這是組件更新的一種排序上面的優化策略，可以參見這一篇文章當中的詳細介紹：不可思議的react diff。

在計算出diffQueue的差異隊列后，在_patch()函數中完成最終HTML DOM的更新：

總結

至此，我們實現了一個簡易版本的React框架，完成了組件類的定義、初始化及更新； 并且梳理了核心diff算法。

下面簡單做一下總結：

? 組件分為3種類型來處理組件的初始化渲染和更新：TextComponent、DomComponent和CompositeComponent;

? virtualDom對象中，記錄了組件類型type，唯一標識key和屬性集合props；

? 組件是由virtual Dom創建而來，vDom上的type和key用來標識組件實例的唯一性；

? diff算法的核心，是對比新舊vDom對象，來完成部分組件實例的復用，并加入了排序優化策略。 通過javascript大量計算的代價，來換取減少頁面DOM重排的消耗，從而提高了渲染性能；

相關資料：

https://github.com/Matt-Esch/virtual-dom

https://zhuanlan.zhihu.com/p/20346379