Fiber

Fiber 是一个基于优先级策略和帧间回调的循环任务调度算法的架构方案。

问题：随着应用变得越来越庞大，整个更新渲染的过程开始变得吃力，大量的组件渲染会导致主进程长时间被占用，导致一些动画或高频操作出现卡顿和掉帧的情况。而关键点，便是 同步阻塞。在之前的调度算法中，React 需要实例化每个类组件，生成一棵组件树，使用 同步递归 的方式进行遍历渲染，而这个过程最大的问题就是无法 暂停和恢复。

解决方法：当遇到进程同步阻塞的问题时，任务分割、异步调用 和 缓存策略 是三个显著的解决思路。而 React Fiber 便是为了实现任务分割而诞生的。

💡 Fiber 架构的核心思想就是 任务拆分 和协同，主动把执行权交给主线程，使主线程有时间空档处理其他高优先级任务。

架构背景

究其原因是浏览器的渲染引擎是单线程，它将 GUI 描绘、时间器处理、事件处理、JavaScript 执行、远程资源加载通通放在一起。当做某件事，只有将它做完才能做下一件事。如果有足够的时间，浏览器是会对我们的代码进行编译优化（JIT）及进行热代码优化，一些 DOM 操作，内部也会对 Reflow（重绘）进行处理。 Reflow 是一个性能黑洞，很可能让页面的大多数元素进行重新布局。

浏览器中的帧

之前的问题主要的问题是任务一旦执行，就无法中断，JavaScript 引擎线程一直占用主线程，导致卡顿。

页面是一帧一帧绘制出来的，当每秒绘制的帧数（FPS）达到 60 时，页面是流畅的，小于这个值时，用户会感觉到卡顿。

1 秒 60 帧，所以每帧分到的时间是 1000/60 ≈ 16.6 ms。所以我们编写代码时力求不让一帧的工作量超过 16.6ms。

通过上图可看到，一帧内可完成如下六个步骤的任务：

用户交互输入事件（Input events）
- Blocking input events（阻塞输入事件）：例如 touch 或 wheel
- Non-blocking input events（非阻塞输入事件）：例如 click 或 keypress
JavaScript 引擎解析执行：执行定时器（Timers）事件等回调
帧开始（Begin frame）：每一帧事件（Per frame events），例如 window resize、scroll 或 media query change
rAF（requestAnimationFrame）
页面布局（Layout）：计算样式（Recalculate style）和更新布局（Update Layout）
绘制渲染（Paint）：合成更新（Compositing update）、重绘部分节点（Paint invalidation）和 Record
执行 RIC (RequestIdelCallback)

如果这七个步骤中，任意一个步骤所占用的时间过长，总时间超过 16ms 后，用户业务就能看到明显的卡顿。

而在上节提到的 调和阶段 花的时间过长，也就是 JavaScript 执行的时间过长，那么就有可能在用户有交互的时候，本来应该渲染下一帧，但是在当前一帧里还在执行 JavaScript，就导致用户交互不能马上得到反馈，从而产生卡顿感。

Q：既然初衷是不希望 JavaScript 不受控制地长时间执行（想要手动调度），那么，为什么在 React 的使用中 JavaScript 长时间执行会影响交互响应、动画？
A：因为在 React v16 之前，reconciliation 处理框架内部更新事务的算法简单说就是一个 自顶向下的递归算法，产出需要对当前 DOM 进行更新或替换的操作列表，一旦开始，会 持续占用 主线程，中断操作却不容易实现。当 JavaScript 长时间执行时（如大量计算等），就会出现如上文所说的阻塞样式计算、绘制等工作，出现页面脱帧现象。

解决方案

把渲染更新过程拆分成多个子任务，每次只做一小部分，做完看是否还有剩余时间，如果有继续下个任务；如果没有，挂起当前任务，将时间控制权交给主线程，等主线程不忙的时候再继续执行。这种策略叫做 Cooperative Scheduling（合作式调度），操作系统常用任务调度策略之一。

补充知识
操作系统常用任务调度策略：先来先服务（FCFS）调度算法、短作业（进程）有限调度算法（SJ/PF）、最高优先权优先调度算法（FPF）、高响应比优先调度算法（HRN）、时间片轮转法（RR）、多级队列反馈法。

合作式调度主要就是用来分配任务的，当有更新任务来的时候，不会马上去做 Diff 操作，而是先把当前的更新送入一个 Update Queue 中，然后交给 Scheduler 去处理，Scheduler 会根据当前主线程的使用情况去处理这次 Update。为了实现这种特性，使用 requestIdleCallback API。对于不支持这个 API 的浏览器，React 会加上 pollyfill。

在上面我们已经知道浏览器是一帧一帧执行的，在两个执行帧之间，主线程通常会有一小段空闲时间，requestIdleCallback 可以在这个 空闲期（Idle Period）调用空闲期回调（Idle Callback），执行一些任务。

低优先级任务由 requestIdleCallback 处理
高优先级任务，如动画相关的就由 reuqestAnimationFrame 处理
requestIdleCallback 可以在多个空闲期调用空闲期回调，执行任务
requestIdleCallback 方法提供 deadline，即任务执行限制时间，以切分任务，避免长时间执行，阻塞 UI 渲染而导致掉帧

这个方案看似确实不错，但是怎么实现可能会遇到几个问题：

如何拆分成子任务？
一个子任务多大合适？
怎么判断是否还有剩余时间？
有剩余时间怎么去调度应该执行哪个任务？
没有剩余时间之前的任务怎么办？

接下来整个 Fiber 架构就是来解决这些问题的。

原有架构

在开始介绍 Fiber 架构前，我们先对 React16 之前的架构有个大概的了解。

React 这个纯视图库可以分为三层架构：

虚拟 DOM 层：负责描述结构与逻辑
内部组件层：负责组件的更新，ReactDOM.render、setState、forceUpdate 都是与它们打交道，能让你多次 setState，只执行一次真实的渲染，在适当的时机执行组件实例内生命周期钩子
底层渲染层：不同的显示介质有不同的渲染方法，比如说浏览器端，它使用元素节点、文本节点，在 Native 端，会调用 Object-C 和 Java 的 GUI，在 Canvas 中，又有专门的 API 方法

由于虚拟 DOM 由 JSX 转译过来，JSX 的入口函数是 React.createElement，可操作空间不大，第三大的底层 API 也非常稳定，因此对于 React 团队来说可优化空间较大的架构层只能是第二层。

核心流程

工作单元

为了解决之前提到解决方案遇到的问题，提出了以下几个目标：

暂停工作，稍后再回来。
为不同类型的工作分配优先权。
重用以前完成的工作。
如果不再需要，则中止工作。

为了做到这些，我们首先需要一种方法将任务分解为单元。从某种意义上说，这就是 Fiber，Fiber 代表一种 工作单元。

但是仅仅是分解为单元也无法做到中断任务，因为函数调用栈就是这样，每个函数为一个工作任务（work），每个工作任务（work）被称为 堆栈帧，它会一直工作，直到堆栈为空，无法中断。

所以我们需要一种 增量渲染 的调度，那么就需要重新实现一个堆栈帧的调度，这个堆栈帧可以按照自己的调度算法执行他们。另外由于这些堆栈是可以自己控制的，所以可以加入并发或者 错误边界 等功能。

因此 Fiber 就是重新实现的堆栈帧，而非使用 JavaScript 引擎的栈，本质上 Fiber 也可以理解为是一个 虚拟的堆栈帧，将可中断的任务拆分成多个子任务，通过按照优先级来自由调度子任务，分段更新，从而将之前的 同步渲染 改为 异步渲染。

所以我们可以说 Fiber 是一种数据结构（堆栈帧），也可以说是一种解决可中断的调用任务的一种解决方案，它的特性就是 时间分片（time slicing） 和 暂停（supense）。

如果了解协程的可能会觉得 Fiber 的这种解决方案，跟协程有点像（区别还是很大的），是可以中断的，可以控制执行顺序。在 JavaScript 里的 generator 其实就是一种协程的使用方式，不过颗粒度更小，可以控制函数里面的代码调用的顺序，也可以中断。

工作流程

Fiber 是如何工作的？

ReactDOM.render() 和 setState 的时候开始创建更新
将创建的更新加入任务队列，等待调度
在 requestIdleCallback 空闲时执行任务
从根节点开始遍历 Fiber Node，并且构建 WorkInProgress Tree
生成 EffectList
根据 EffectList 更新 DOM

下面是一个详细的执行过程图：

第一部分从 ReactDOM.render 方法开始，把接收的 React Element 转换为 Fiber 节点，并为其设置优先级，创建 Update，加入到更新队列，这部分主要是做一些初始数据的准备。
第二部分主要是三个函数：scheduleWork、requestWork、performWork，即安排工作、申请工作、正式工作三部曲，React16 新增的异步调用的功能则在这部分实现，这部分就是 Schedule 阶段，前面介绍的 Cooperative Scheduling 就是在这个阶段，只有在这个解决获取到可执行的时间片，第三部分才会继续执行。
第三部分是个大循环，遍历所有的 Fiber 节点，通过 Diff 算法计算所有更新工作，产出 EffectList 给到 Commit 阶段使用，这部分的核心就是 beginWork 函数，这部分基本就是 FIber Reconciler，包括 reconciliation 和 commit 阶段。

Fiber Tree

React 运行时存在三种实例（结合上文提到的 React 三层架构理解）：

Element - 描述 UI 结构内容（type、props）
--------
Instances - React 维护的 VirtualDOM Tree Node
--------
DOM - 真实 DOM 节点

React 在首次渲染（执行 ReactDOM.render）时，会通过 React.createElement 创建一颗 Element 树，可以称之为 Virtual DOM Tree，由于要记录上下文信息，加入了 Fiber，每一个 Element 会对应一个 Fiber Node，将 Fiber Node 链接起来的结构成为 Fiber Tree。它反映了用于渲染 UI 的应用程序的状态。这棵树通常被称为 current 树（当前树，记录当前页面的结构状态）。

在后续的更新过程中（setState），每次重新渲染都会重新创建 Element，但是 Fiber 不会，Fiber 只会使用对应的 Element 中的数据来更新自己必要的属性。这个过程在 Fiber 出现之前的 reconciler（称为 Stack Reconciler）是采取自顶向下递归比较来实现的，所以无法中断这个递归比较的过程（持续占用主线程），这样主线程上的布局、动画等周期性任务以及交互响应就无法立即得到处理，影响用户体验。

⚠️ 注意：Fiber 之前的 reconciler 被称为 Stack Reconciler，就是因为这些调度上下文信息是由系统栈来保存的。虽然之前一次性做完，强调栈没什么意义，起个名字只是为了便于区分 Fiber Reconciler。

Fiber 解决这个问题的思路是把渲染/更新过程（递归 diff）拆分为一系列小任务，每次检查树上的一小部分，完成后检查是否还有时间继续下个任务，有的话继续，没有的话自己挂起，主线程不忙的时候再继续。

增量更新需要更多的上下文信息，之前的 VirtualDOM Tree 显然难以满足，所以扩展出了 Fiber Tree，更新过程就是根据输入数据以及现有的 Fiber Tree 构造出新的临时的 Fiber Tree（WorkInProgress tree）。

因此，Instances 层新增了这些实例：

React Elements
    描述 UI 长什么样子（type、props）
--------
Fiber
    Fiber Tree 与 VirtualDOM Tree 类似，用于描述增量更新所需的上下文信息
--------
WorkInProgress
    workInProgress Tree 是 Reconcile 过程中从 Fiber Tree 简历的当前进度快照，用于断电恢复
--------
Effect
    每个 workInProgress Tree 节点上都有一个 Effect List
    用于存放 diff 结果
    当前节点更新完毕后会向上 merge Effect List（Queue 收集 diff 结果）
--------
DOM
    真实 DOM 节点

⚠️ 注意：放在虚线上的两层（WorkInProgress 和 Effect）都是临时的结构，仅在更新时有用，日常不持续维护。Effect 指的就是 side effect，包括将要做的 DOM Change。

Fiber Tree 上各节点的主要结构（每个节点称为 FiberNode）如下：

type Fiber {
  // 标识 React 元素的类型，常见的有 FunctionComponent、ClassCOmponent、Fragment、ContextConsumer
  tag: WorkTag,
  // ReactElement.type，也就是调用 createElement 的第一个参数
  elementType: any,
  // 异步组件 resolve 之后返回的内容，一般是 function 或 class
  type: any,

  /* 当前 Fibeer 的状态 */

  // 不同类型的实例都会记录在 stateNode 上
  // 比如 DOM 组件对应 DOM 节点实例
  // ClassComponent 对应 Class 实例
  // FunctionComponent 没有实例，所以 StateNode 值为 null
  // state 更新了或 props 更新了均会更新到 stateNode 上
  stateNode: any,

  // 指向它在 Fiber 节点树中的 `parent`，用于处理完这个节点之后向上返回
  // 表示当前节点处理完毕后，应该向谁提交自己的成果（effect list）
  return: Fiber | null,
  // 指向自己的第一个子节点
  child: Fiber | null,
  // 指向自己的第一个兄弟节点，兄弟节点的 return 指向同一个父节点
  sibling: Fiber | null,

  // ref 属性
  ref: null | (((handle: mixed) => void) & {_stringRef: ?string}) | RefObject,

  // 更新相关
  // 新的变动带来的新的 Props，即 nextProps
  pendingProps: any,
  // 上次渲染完成之后的 Props，即 props
  memoizedProps: any,
  // 该 Fiber 对应的组件产生的 Update 会存放在这个队列里
  updateQueue: mixed,
  // 上次渲染的时候的 State，即 state
  // 新的 state 由 updateQueue 计算得出，并覆盖 memoizedState
  memoizedState: any,
  // 一个列表，存在该 Fiber 依赖的 contexts、events
  dependencies: Dependencies | null,

  // mode 有 conCurrentMode 和 strictMode
  // 用于描述当前 Fiber 和其他子树的 Bitfield
  // 共存的模式表示这个子树是否默认是异步渲染的
  // Fiber 刚被创建时，会继承父 Fiber
  // 其他标识也可以在创建的时候被设置，但是创建之后不该被修改，特别是它的子 Fiber 创建之前
  mode: TypeOfMode,

  /* 以下是副作用，副作用是标记组件哪些需要更新的工具、标记组件需要执行哪些生命周期的工具 */

  // Effect 类型
  effectTag: SideEffectTag,
  // Effect 指针，指向下个 Effect
  nextEffect: Fiber | null,
  // Effect List 单向链表中的第一个 Effect
  firstEffect: Fiber | null,
  // Effect List 单向链表中的最后一个 Effect
  lastEffect: Fiber | null,

  // 达标任务在未来哪个时间点，应该被完成
  // 不包括该 Fiber 的子树产生的任务
  expirationTime: ExpirationTime,
  //快速确定子树中是否有 update
  //如果子节点有update的话，就记录应该更新的时间
  childExpirationTime: ExpirationTime,

  // 在 Fiber 树更新的过程中，每个 Fiber 都会有一个跟其对应的 Fiber
  // 我们称它为 `current <==> workInProgress`
  // 在渲染完成之后它们会交换位置
  alternate: Fiber | null;
}

每一个 Fiber Node 节点与 Virtual Dom 一一对应，所有 Fiber Node 连接起来形成 Fiber Tree, 是个单链表树结构，如下图所示：

Fiber Tree 通过节点保存与映射，便能够随时地进行停止和重启，这样便能达到实现 任务分割 的基本前提。

在 React v16 将调度算法进行了重构，将之前的 Stack Reconciler 重构成新版的 Fiber Reconciler，变成了具有链表和指针的 单链表树遍历算法。通过指针映射，每个单元都记录着遍历当下的上一步与下一步，从而使遍历变得可以被暂停和重启。

当 render 的时候有了这么一条单链表，当调用 setState 的时候又是如何 Diff 得到 change list 的呢？

WorInProgress Tree

通过 setState 触发 React 内部的更新任务后，采用的是 双缓冲技术（double buffering） 从 Fiber Tree 中获取 DOM Change List，就像 Redux 里的 nextListeners 一样，在 Fiber 架构中则是以 Fiber Tree 为主，WorkInProgress Tree（反映的是刷新到屏幕的未来状态）为辅。

双缓冲具体指的是 WorkInProgress Tree 构造完毕，得到的就是新的 Fiber Tree，然后把 current 树的指针指向 WorkInProgress Tree，然后丢掉旧的 Fiber Tree 即可。

这样做的好处：

能够复用内部对象（Fiber Node）
节省内存分配、GC（垃圾回收）的时间开销
就算运行中有错误，也不会影响 View 上的错误（错误边界）

每个 FiberNode 上都有个 alternate 属性，也指向一个 Fiber Node，创建 WorkInProgress Tree 节点时优先取 alternate，没有的话就创建一个：

export function createWorkInProgress(
  current: Fiber,
  pendingProps: any,
  expirationTime: ExpirationTime,
): Fiber {
  let workInProgress = current.alternate;
  if (workInProgress === null) {
    workInProgress = createFiber(current.tag, pendingProps, current.key, current.mode,);
    ...
    workInProgress.alternate = current;
    current.alternate = workInProgress;
  } else {
    workInProgress.effectTag = NoEffect;
    workInProgress.nextEffect = null;
    workInProgress.firstEffect = null;
    workInProgress.lastEffect = null;
    ...
  }
  ...
  return workInProgress;
}

以上代码为简化之后的，可以发现，current 与 workInProgress 互相持有引用。

创建 WorkInProgress Tree 的过程也是一个 Diff 过程，Diff 完成之后会生成一个 Effect List，这个 Effect List 就是最终 Commit 阶段用于处理副作用的阶段。

Effect List

Effect List 可以理解为是一个存储 effectTag 副作用列表容器。它是由 Fiber 节点和指针 nextEffect 构成的单链表结构，这其中还包括第一个节点 firstEffect，和最后一个节点 lastEffect。如下图所示：

React 采用深度优先搜索算法，在 render 阶段遍历 Fiber 树时，把每一个有副作用的 Fiber 筛选出来，最后构建生成一个只带副作用的 Effect List 链表。

在 Commit 阶段，React 拿到 Effect List 数据后，通过遍历 Effect List，并根据每一个 Effect 节点的 effectTag 类型，从而对相应的 DOM 树执行更改。

更多 Fffect List 构建演示流程，可以点击查看动画 Effect List —— 又一个 Fiber 链表的构建过程。

Fiber Reconciler

在第二部分，进行 Schedule 完，获取到时间片之后，就开始进行 reconcile。

Fiber Reconciler 是 React 里的调和器，这也是任务调度完成之后，如何去执行每个任务，如何去更新每个节点的过程，对应上面的第三个部分。

Fiber Reconciler 的核心流程可以分为两个阶段（phrase）：

Reconciliation（调和，调度算法也可称为 render）
- 更新 state 与 props
- 调用生命周期钩子
- 生成 Virtual DOM
  - 这里应该称为 Fiber Tree 更为恰当
- 通过新旧 Virtual DOM 进行 diff 算法，获取 Virtual Change
- 确定是否需要重新渲染
- 整个过程就是通过构造 WorkInProgress Tree 得出 DOM Change
Commit
- 如需要，则操作 DOM 节点更新

Reconciler - reconciliation 阶段

以 Fiber Tree 为蓝本，把每个 FiberNode 作为一个工作单元，自顶向下逐节点构造 WorkInProgress Tree（构建中的新 Fiber Tree）。

具体过程如下（以组件节点为例）：

如果当前节点不需要更新，直接把子节点 clone 过来，跳到 5；要更新的话打个 tag
更新当前（要更新）节点的各种状态（props、state、context等）
调用 shouldComponentUpdate，判断为 false 的话，跳到 5
调用 render 获得新的子节点，并为子节点创建 Fiber Node（创建过程会尽量复用现有 Fiber Node，子节点增删也发生在这里）
如果没有产生 child fiber，该工作单元结束，把 effect list 归并到 return，并把当前节点的 sibling 作为下一个工作单元；否则把 child 作为下一个工作单元
如果没有剩余可用时间了，等到下一次主线程空闲时才开始下一个工作单元；否则，立即开始做
如果没有下一个工作单元了（回到了 WorkInProgress Tree 的根节点），第 1 阶段结束，进入 pendingCommit 状态

在 Reconciliation 阶段的每个工作循环（也就是上述步骤中的 1-6）中，每次处理一个 Fiber，处理完可以中断/挂起整个工作循环。通过每个节点更新结束时向上归并 Effect List 来收集任务结果，Reconciliation 结束后，WorkInProgress Tree 根节点的 Effect List 里记录了包括 DOM Change 在内的所有 Side Effect。

这个阶段会执行以下的生命周期钩子：

[UNSAFE_]componentWillMount（弃用）
[UNSAFE_]componentWillReceiveProps（弃用）
getDerivedStateFromProps
shouldComponentUpdate
[UNSAFE_]componentWillUpdate（弃用）
render

⚠️ 注意：由于第 1 阶段的生命周期函数可能会被多次调用，默认以 low 优先级（后面介绍的六种优先级之一）执行，被高优先级任务打断的话，稍后重新执行。

构建 WorkInProgress Tree 的过程就是 diff 的过程，也就是 VirtualDOM 的数据对比，是个适合拆分的阶段，对比一部分 VirtualDOM Tree 后，通过 requestIdleCallback 来调度执行每组任务，每完成一个任务后回来看看有没有更高优先级的任务需要执行，有的话则立即执行，每完成一组任务，把时间控制权交还给主线程，直到下次 requestIdleCallback 回调再继续构建 WorkInProgress Tree。

分散执行：任务分割后，就可以把小任务单元分散到浏览器的空闲期间去 排队执行，而实现的关键是两个新 API：requestIdleCallback 与 requestAnimationFrame。

低优先级的任务交给 requestIdleCallback 处理，这是个浏览器提供的事件循环空闲期的回调函数，需要 pollyfill，而且拥有 deadline 参数，限制执行事件，以继续切分任务
高优先级的任务交给 requestAnimationFrame 处理

// 类似于这样的方式
requestIdleCallback((deadline) => {
  // 当有空闲时间时，我们执行一个组件渲染
  // 把任务塞到一个个碎片时间中去
  while ((deadline.timeRemaning() > 0 || deadline.didTimeout) && nextComponent) {
    nextComponent = performWork(nextComponent);
  }
});

由于 reconciliation 阶段是可中断的，一旦中断之后恢复的时候又会重新执行，所以很可能 reconciliation 阶段的生命周期方法会被多次调用，所以在 reconciliation 阶段的生命周期的方法是不稳定的，我想这也是 React 为什么要废弃 componentWillMount 和 componentWillReceiveProps 方法而改为静态方法 getDerivedStateFromProps 的原因吧。

requestIdleCallback

requestIdleCallback 的具体用法如下：

window.requestIdleCallback(callback[, options])
// 示例
let handle = window.requestIdleCallback((deadline) => {
    // didTimeout 是否超时
    // timeRemaining 剩余可用时间
    const {didTimeout, timeRemaining} = deadline;

    console.log(`是否已超时：${didTimeout}`);
    console.log(`剩余可用可用时间：${timeRemaining.call(deadline)}ms`);

    // do some stuff
    const now = +new Date,
          timespent = 10;
    while (+new Date < now + timespent);
    console.log(`花了${timespent}ms搞事情`);
    console.log(`可用时间剩余${timeRemaining.call(deadline)}ms`);
  },{
    timeout: 1000
  }
);
// Output：
// 是否已超时：false
// 剩余可用可用时间：49.535000000000004ms
// 花了10ms搞事情
// 可用时间剩余38.64ms

⚠️ 注意：requestIdleCallback 调度只是希望做到流畅体验，并不能绝对保证什么，例如：

// do some stuff
const now = +new Date(),
  timespent = 300;

while (+new Date() < now + timespent);

如果搞事情（对应 React 中的生命周期函数等时间上不受 React 控制的东西）就花了 300ms，什么机制也保证不了流畅。

⚠️ 注意：一般剩余可用时间也就 10-50ms，可调度空间不算很宽裕。

这个函数的兼容性并不是很好，并且它还有一个致命的缺陷：

requestIdleCallback is called only 20 times per second - Chrome on my 6x2 core Linux machine, it's not really useful for UI work.

也就是说 requestIdleCallback 只能一秒调用回调 20 次，这个完全满足不了现有的情况。

早期的 React 版本在实现上使用的是 requestIdleCallback API，但使用 requestIdleCallback 实际上有一些限制，执行频次不足，以致于无法实现流畅的 UI 渲染，扩展性差。因此 React 团队放弃了 requestIdleCallback 用法，实现了自定义的版本。比如，在发布 v16.10 版本中，推出实验性的 Scheduler，尝试使用 MessageChannel API 和 requestAnimationFrame 实现 requestIdleCallback。更多了解可以查看 React 源码 packages/scheduler 部分。

所以目前 React 利用 MessageChannel 模拟了 requestIdleCallback，将回调延迟到绘制操作之后执行
MessageChannel API 允许我们创建一个新的消息通道，并通过它的两个 MessagePort 属性发送数据
MessageChannel 创建了一个通信的管道，这个管道有两个端口，每个端口都可以通过 postMessage 发送数据，而一个端口只要绑定了 onmessage 回调方法，就可以接收从另一个端口传来的数据
MessageChannel 是一个宏任务

实际使用 MessageChannel API 模拟实现：

let channel = new MessageChannel();
let activeFrameTime = 1000 / 60; // 16.6
let frameDeadLine; // 这一帧的截止时间
let pendingCallback;
let timeRemaining = () => frameDeadLine - performance.now();

channel.port2.onmessage = function () {
  let currentTime = performance.now();
  // 如果帧的截止时间已经小于当前时间，说明已经过期了
  let didTimeout = frameDeadLine <= currentTime;
  if (didTimeout || timeRemaining() > 0) {
    if (pendingCallback) {
      pendingCallback({ didTimeout, timeRemaining });
    }
  }
};

window.requestIdleCallback = (callback, options) => {
  requestAnimationFrame((rafTime) => {
    console.log('rafTime', rafTime);
    // 每帧开始时间加上 16.6 就是这一帧的截止时间
    frameDeadLine = rafTime + activeFrameTime;
    pendingCallback = callback;
    // 其实发消息之后，相当于添加了一个宏任务
    channel.port1.postMessage('Hello');
  });
};

Reconciler - commit 阶段

Commit 阶段可以理解为就是将 Diff 的结果反映到真实 DOM 的过程。

在 Commit 阶段，首先会在 commitRoot 里会根据 effect 的 effectTag，具体 effectTag 见源码，进行对应的插入、更新、删除操作，根据 tag 不同，调用不同的更新方法。

Commit 阶段会执行如下生命周期方法：

getSnapshotBeforeUpdate
componentDidMount
componentDidUpdate
componentWillUnmount

注意，Commit 阶段真的是一气呵成（同步执行，无法暂停），这个阶段的实际工作量是比较大的，所以尽量不要在后三个生命周期函数里处理复杂的逻辑计算。

处理 Effect List 三部曲：更新 DOM 树、调用组件生命周期函数以及更新 ref 等内部状态
注意区别 reconciler、reconcile 和 reconciliation：
reconciler：调和器（名词），可以说是 React 工作的一个模块，协调模块
reconcile：调和器调和的动作（动词）
reconciliation：只是 reconcile 过程的第一阶段

优先级策略

每个工作单元运行时有六种优先级：

no work：没有工作任务在 Pending
synchronous（1）：与之前的 Stack Reconciler 操作一样，同步执行
task（2）：在 nextTick 之前执行
animation（3）：在下一帧之前执行
high（4）：需要很快完成的互动才能感觉到响应
low（5）：稍微延迟（100-200ms）执行也没有关系，数据获取或更新存储的结果
offscreen（6）：不会被看到，但要做好工作以防它变得可见

优先级说明：

synchronous 首屏（首次渲染）用，要求尽量快，不管会不会阻塞 UI 线程；
animation 通过 requestAnimationFrame 来调度，这样在下一帧就能立即开始动画过程；
后三个都是由 requestIdleCallback 回调执行的；
offscreen 指的是当前隐藏的、屏幕外的（看不见的）元素。

高优先级的比如键盘输入（希望立即得到反馈），低优先级的比如网络请求，让评论显示出来等等。另外，紧急的事允许插队。

这样的优先级机制存在两个问题：

生命周期函数怎么执行（可能被频频中断）：触发顺序、次数没有保证了
starvation（低优先级饿死）：如果高优先级任务很多，那么低优先级任务根本没有机会执行（就饿死了）

简明的优先级策略：文本框输入 > 本次调度结束需要完成的任务 > 动画过渡 > 交互反馈 > 数据更新 > 不会显示但以防将来会显示的任务

⚠️ 注意：React 17 全面开启 async rendering。因此 17 将会废弃多个生命周期钩子函数（will 系列），原因是开启 async rendering，在 render 函数之前的所有函数，都有可能被执行多次。
长期以来，原有的生命周期函数总是会诱惑开发者在 render 之前的生命周期函数做一些动作，现在这些动作还放在这些函数中的话，有可能会被调用多次，这肯定不是你想要的结果。在 componentWillMount 执行网络请求，无论请求多快都无法赶上首次 render，而且 componentWillMount 在服务端渲染也会被调用，这样的 I/O 操作放在 componentDidMount 里更加合适。
在 Fiber 启用 async rendering 之后，更没有理由在 componentWillMount 里执行网络请求，因为 componentWillMount 可能会被调用多次，谁也不会希望无谓地多次调用多次网络请求吧。

源码简析

从 15 到 16，源码结构发生了很大变化：

再也看不到 mountComponent/updateComponent() 了，被拆分重组成了（beginWork、completeWork、commitWork）
ReactDOMComponent 也被去掉了，在 Fiber 体系下 DOM 节点抽象用 ReactDOMFiberComponent 表示，组件用 ReactFiberClassComponent 表示，之前是 ReactCompositeComponent

Fiber 体系的核心机制是负责任务调度的 ReactFiberScheduler，相当于之前的 ReactReconciler。

VirtualDOM Tree 变成 Fiber T ree 了，以前是自上而下的简单树结构，现在是基于单链表的树结构，维护的节点关系更多一些。

总结

React Fiber 是对 React 来说是一次革命，解决了 React 项目 严重依赖于手工优化 的痛点，通过系统级别的时间调度，实现划时代的性能优化。鬼才般的 Fiber 结构，为异常边界提供了退路，也为限量更新提供了下一个起点。

React Fiber 最终提供的关键特性主要是：

增量渲染（把渲染任务拆分成块，均匀分布到多帧）
更新时能够暂停、终止、复用渲染任务
给不同类型的更新赋予优先级
并发方面新的基础能力

增量渲染用来解决掉帧的问题，渲染任务拆分之后，每次只做一小段，做完一段就把时间控制权交还给主线程，而不像之前长时间占用。这种策略叫做 cooperative scheduling（合作式调度），操作系统的 3 种任务调度策略之一（Firefox 还对真实 DOM 应用了这项技术）。

另外，React 自身的 killer feature 是 Virtual DOM，两个原因：

Coding UI 变简单了（不用关心浏览器应该怎么做，而是把下一刻的 UI 描述给 React 听）
既然 DOM 能 Virtued，别的（硬件、VR、Native APP）也能

参考资料：

React Guidebook