React的操作系统梦，任重道远

这篇文章包括如下内容：

简要回顾下React从16～21年的任重道远迭代历程

React为什么对新特性(Concurrent Mode)有这么大执念

为什么当前社区项目/库要升级到Concurrent Mode比较困难

迭代历程回顾

React Core Team从16年开始改造React的核心模块Reconciler(diff算法会在该模块执行)。

经过一年多的操作改造，将其从流程不可中断的系统「递归实现」(被称为Stack Reconciler)改为流程可中断的「遍历实现」(被称为Fiber Reconciler)。

在此之后，任重道远基于Fiber Reconciler，操作实现了一套可以区分任务优先级的系统机制，大体原理如下：

不同交互(用户点击交互/请求数据/用户拖拽...)触发的任重道远状态更新(比如调用this.setState)会拥有不同优先级，在源码内对应一个时间戳变量expirationTime。操作

React会根据expirationTime的系统大小调度这些更新，最终实现的任重道远效果为：「用户交互」触发的更新会拥有更高的优先级，先于「请求数据」触发的操作更新。

高优先级意味着该更新对DOM产生的系统影响会更快呈现在用户面前。

在此之后，任重道远React Core Team发现基于expirationTime的操作调度算法虽然能满足fiber树的整体优先级调度，但是系统不够灵活(比如无法满足局部fiber树的优先级调度(例如Suspense))。

具体原因见这篇文章：启发式更新算法

所以去年React Core Team的Andrew Clark将expirationTime模型重构为以一个32位二进制的云服务器提供商位代表优先级的lane模型。

PR参见Initial Lanes implementation #18796[1]

如果你是个React重度用户，让你聊聊这些年React的重大变化，可能你会说：

Context API重构 Hooks

但从我们上面讲到的内容来看，从16年到21年，React底层其实做了大量重构工作。

有人问：做了这么多重构，React开发者居然一点感知都没有?

是的，即使当前稳定版本的React底层已经支持时间切片、支持更智能的更新合并机制(batchedUpdates)。

但是React内部有很多裹脚布一样的代码让新架构的行为表现的与老架构(Stack Reconciler)一致。

React Core Team的执念

就像开发业务的开发者需要背负OKR，强如React Core Team成员，也会为OKR苦恼。

20年的React圣诞特辑，React Core team的Rachel Nabors小姐姐就在文章Inside the React Core team[2]中表示：

不能因为你没有产出就代表你没有价值(一把辛酸泪)。

作为视图层的源码下载库，在不开大脑洞的情况下，React能做的已经趋于极致了。

协程、并发这些操作系统中的概念被搬进React，函数式编程的理念也在React中落地(Hooks)。

React该何去何从?

React的灵魂人物、Hooks的作者、同时也是TC39成员Sebastian Markbåge给出的答案是：

向后、向BFF层发展

简单的说：

在SSR领域，当前的实现方案还比较粗犷：

组件在服务端编译成模版字符串(脱水) 前端渲染模版字符串 完成组件的可交互(注水)与余下的渲染

这样的SSR方案粒度不够细，如果Fiber Reconciler能将时间切片的粒度控制在组件级别，SSR的粒度为什么不能控制在组件级别呢?

要达到这个目标，起码需要支持：

一套React组件的流式数据传输协议(区别于字符串模版) 前端能精确控制组件的状态(加载中/加载失败/加载成功)，即Suspense特性

而Suspense特性依赖Concurrent Mode的网站模板时间切片特性。

没有社区的大量库接入Concurrent Mode，使时间切片成为默认配置，Sebastian Markbåge的远大理想(OKR)无异于空中楼阁。

所以，当务之急是让社区尽快跟上React升级的步伐。

升级Concurrent Mode的难点

当前社区大量React生态库的逻辑都是基于如下React运行流程：

状态更新 --> render --> 视图渲染 

如果React的运行流程变为：

状态更新 --> render（可暂停） --> 视图渲染 或 状态更新 --> render（中断）--> 重新状态更新 --> render（可暂停） --> 视图渲染 

会发生什么?

会发生一种被称为tearing的现象，我们来举个例子：

假设我们有一个变量externalSource，初始值为1。

1000ms后externalSource会变为2。

let externalSource = 1; setTimeout(() => {      externalSource = 2; }, 1000) 

我们有个组件A，他渲染的DOM依赖于externalSource的值：

function A() {    return <p>{ externalSource}</p>; } 

 在当前版本的React中，在我们的应用中组件树的不同地方使用A组件，会出现某些地方的DOM是<p>1</p>，某些地方是<p>2</p>么?

答案是：不会。

因为当前React的如下运行流程是同步的：

状态更新 --> render --> 视图渲染 

使externalSource变为2的setTimeout会在这个流程对应的task(宏认为)执行完后再执行。

但是当切换到Concurrent Mode：

状态更新 --> render（可暂停） --> 视图渲染 

当render暂停时，浏览器获得JS线程控制权，就会执行使externalSource变为2的setTimeout。

这样可能不同的A组件渲染出的p标签内的数字不一样。

这种由于React运行流程变化，导致依赖外部资源时，状态与视图不一致的现象，就是tearing。

这里改变externalSource的外力，可能来自于各种task(IO、setTimeout...)

当前有个解决外部资源状态同步的提案useMutableSource[3]这个库will-this-react-global-state-work-in-concurrent-mode[4]测试了主流状态管理库是否会导致tearing

艰难的小步前进

为了让开发者能渐进、少点痛苦的升级到Concurrent Mode，React Core Team一直在努力：

提供StrictMode(严格模式)组件，规范开发者行为 将componentWilXXX标记为unsaft_ 提供渐进的升级路线，(从legacy模式到blocking模式到concurrent模式)

显然，React Core Team觉得社区的升级速度还是太慢了。

最近，一个新的PR被合入：Make time-slicing opt-in[5]

这个PR中提到：在下个主版本中，会全量Concurrent Mode，但是这个Concurrent Mode会默认关闭时间切片功能。

就差直接喊话开发者：各位大爷们，求求你们快升级吧，OKR就指着他了😭

这种悲伤、殷切、又期待的心情直接导致了提交这次PR的Ricky小哥逐渐沙雕(狗头保命)：

React的操作系统梦，任重而道远啊～～～

参考资料

[1]Initial Lanes implementation #18796:

https://github.com/facebook/react/pull/18796

[2]Inside the React Core team:

https://react.christmas/2020/24

[3]useMutableSource:

https://github.com/reactjs/rfcs/blob/master/text/0147-use-mutable-source.md

[4]will-this-react-global-state-work-in-concurrent-mode:

https://github.com/dai-shi/will-this-react-global-state-work-in-concurrent-mode

[5]Make time-slicing opt-in:

https://github.com/facebook/react/pull/21072