给女朋友讲React18新特性：Automatic batching

大家好，朋友我是新特性卡颂。

我的朋友女朋友是个铁憨憨，又菜又爱玩。新特性

铁憨憨：卡卡，朋友最近好多同事都在聊React18，新特性你给我讲讲呗?朋友我要你用最通俗的语言把最底层的知识讲明白，老娘的新特性时间很宝贵的。

我：好啊，朋友难得你要学习，新特性这是朋友18所有新特性，你想先看哪个?新特性

说着，我把屏幕转向她。朋友

铁憨憨：“这个名字最长，新特性一串英文一看就很厉害”

我一看，朋友她指着Automatic batching(自动批处理)

什么是批处理

铁憨憨：“批处理，是不是和批发市场搞批发一个意思?”

虽然对这个比喻很无语，但不得不承认：还真挺像!

在React中，开发者通过调用this.setState(或useState的dispatch方法)触发状态更新。

状态更新可能最终反映为视图更新(取决于是否有DOM变化)。

开发者早已接受一个显而易见的云南idc服务商设定：「状态」与「视图」是一一对应的。

但是，让我们站在React团队的角度思考一个问题：

从this.setState调用到最终视图更新，中间需要经过源码内部的一系列工作。这一系列工作应该是同步还是异步的呢?

如下例子中，a初始状态为0，当触发onClick，调用两次this.setState：

// ...省略无关信息 state = {   a: 0 } onClick() {   this.setState({a: 1});   console.log(a is:, this.state.a);   this.setState({a: 2}); } render() {   const {a} = this.state;   return <p onClick={this.onClick}>{a}</p>; } 

如果流程是异步的(即console.log打印a is:0)，会有两个潜在问题：

问题1:中间视图状态

当状态更新互相之间都是异步的，那么例子中页面上的数字会从0先变为1，再变为2。

显然更期望的行为是：数字直接从0变为2。

问题2:状态更新的竞争问题

{a: 1}与{a: 2}的状态变化谁先反映到视图更新?

毕竟在异步情况下，即使this.setState({a: 1})先触发，也可能this.setState({a: 2})的流程先完成。源码库

开发者可不希望用户点击时，有时候数字从0变为2，有时候变为1。

铁憨憨：“好复杂啊，那就改为同步呗，能同时解决这两个问题，还简单!”

确实，如果状态更新都是同步的，那么：

同步流程发生在同一个task(宏任务)，不会出现视图的中间状态 更新之间有明确的顺序，不会出现「竞争问题」

但是，同步流程也意味着当更新发生时，浏览器会一直被JS线程阻塞(执行更新流程)。

如果更新流程很复杂(应用很大)，或同时触发很多更新，那么浏览器就会掉帧，表现为「浏览器卡顿」。

那该怎么办呢?React团队给出的解决办法就是：「批处理」(batchedUpdates)。

批处理：React会尝试将同一上下文中触发的更新合并为一个更新

在我们刚才的例子中：

onClick() {   this.setState({a: 1});   console.log(a is:, this.state.a);   this.setState({a: 2}); } 

两次this.setState改变的状态会按顺序保存下来，最终只会触发一次状态更新。

这样做的好处显而易见：

合并不必要的更新，服务器托管减少更新流程调用次数 状态按顺序保存下来，更新时不会出现「竞争问题」 最终触发的更新是异步流程，减少浏览器掉帧可能性

就像到批发市场拉货。如果老板派几辆小货车去，可能由于路上耽搁，先去的车不一定先回(竞争问题)。

还不如提前统计好要拉的货，派一辆大货车去，一次拉完了再回(批处理)。

铁憨憨：“我明白了!不过为什么叫「自动批处理」?难不成像枪一样还有手动、半自动?”

是的，v18的「批处理」是自动的。

v18之前的React使用半自动「批处理」。

同时，React提供了一个API——unstable_batchedupdates，这就是手动「批处理」。

半自动批处理

要聊「自动批处理」，首先得聊「半自动批处理」。

在v18之前，只有事件回调、生命周期回调中的更新会批处理，比如上例中的onClick。

而在promise、setTimeout等异步回调中不会批处理。

究其原因，让我们看看批处理源码(你不需要理解其中变量的意义，这不重要)：

export function batchedUpdates<A, R>(fn: A => R, a: A): R {   const prevExecutionContext = executionContext;   executionContext |= BatchedContext;   try {     return fn(a);   } finally {     executionContext = prevExecutionContext;     // If there were legacy sync updates, flush them at the end of the outer     // most batchedUpdates-like method.     if (executionContext === NoContext) {       resetRenderTimer();       flushSyncCallbacksOnlyInLegacyMode();     }   } } 

可以看到，传入一个回调函数fn，此时会通过「位运算」为代表当前执行上下文状态的变量executionContext增加BatchedContext状态。

拥有这个状态位代表当前执行上下文需要批处理。

在fn执行过程中，其获取到的全局变量executionContext都会包含BatchedContext。

最终fn执行完后，进入try...finally逻辑，将executionContext恢复为之前的上下文。

曾经React源码内部，执行onClick时的逻辑类似如下：

batchedUpdates(onClick, e); 

在onClick内部的this.setState中，获取到的executionContext包含BatchedContext，不会立刻进入更新流程。

等退出该上下文后再统一执行一次更新流程，这就是「半自动批处理」。

铁憨憨：“既然batchedUpdates是React自动调用的，为啥是「半自动批处理」?”

原因在于batchedUpdates方法是同步调用的。

如果fn有异步流程，比如如下例子：

onClick() {   setTimeout(() => {     this.setState({a: 3});     this.setState({a: 4});   }) } 

那么在真正执行this.setState时batchedUpdates早已执行完，executionContext中已经不包含BatchedContext。

此时触发的更新不会走批处理逻辑。

所以这种「只对同步流程中的this.setState进行批处理」，只能说是「半自动」。

手动批处理

为了弥补「半自动批处理」的不灵活，ReactDOM中导出了unstable_batchedUpdates方法供开发者手动调用。

比如如上例子，可以这样修改：

onClick() {   setTimeout(() => {     ReactDOM.unstable_batchedUpdates(() => {       this.setState({a: 3});       this.setState({a: 4});     })   }) } 

那么两次this.setState调用时上下文中全局变量executionContext中会包含BatchedContext。

铁憨憨：“你这么说我就理解批处理的实现了。不过v18是怎么实现在各种上下文环境都能批处理呢?有点神奇啊!”

自动批处理

v18实现「自动批处理」的关键在于两点：

增加调度的流程 不以全局变量executionContext为批处理依据，而是以更新的「优先级」为依据

铁憨憨：“怎么冒出个「优先级」?这是什么鬼?”

我：“那我先给你介绍介绍「更新」以及「优先级」是什么意思吧。”

优先级的意思

调用this.setState后源码内部会依次执行：

根据当前环境选择一个「优先级」 创造一个代表本次更新的update对象，赋予他步骤1的优先级 将update挂载在当前组件对应fiber(虚拟DOM)上 进入调度流程

以如下例子来说：

onClick() {   this.setState({a: 3});   this.setState({a: 4}); } 

第一次执行this.setState创造的update数据结构如下：

第二次执行this.setState创造的update数据结构如下：

其中lane代表该update的优先级。

在v18，不同场景下触发的更新拥有不同「优先级」，比如：

如上例子中事件回调中的this.setState会产生同步优先级的更新，这是最高的优先级(lane为1)

为了对比，我们将如上代码放入setTimeout中：

onClick() {   setTimeout(() => {     this.setState({a: 3});     this.setState({a: 4});   }) } 

第一次执行this.setState创造的update数据结构如下：

第二次执行this.setState创造的update数据结构如下：

lane为16，代表Normal(即一般优先级)。

铁憨憨：“所以每次调用this.setState会产生update对象，根据调用的场景他会拥有不同的lane(优先级)，是吧?”

我：“完全正确!”。

铁憨憨：“那这和「批处理」有什么关系呢?”

我：“别急，这就是接下来进入调度流程做的事了。”

调度流程

在组件对应fiber挂载update后，就会进入「调度流程」。

试想，一个大型应用，在某一时刻，应用的不同组件都触发了更新。

那么在不同组件对应的fiber中会存在不同优先级的update。

「调度流程」的作用就是：选出这些update中优先级最高的那个，以该优先级进入更新流程。

让我们节选部分「调度流程」的源码：

function ensureRootIsScheduled(root, currentTime) {   // 获取当前所有优先级中最高的优先级   var nextLanes = getNextLanes(root, root === workInProgressRoot ? workInProgressRootRenderLanes : NoLanes);   // 本次要调度的优先级   var newCallbackPriority = getHighestPriorityLane(nextLanes);    // 已经存在的调度的优先级   var existingCallbackPriority = root.callbackPriority;   if (existingCallbackPriority === newCallbackPriority) {     return;   }   // 调度更新流程   newCallbackNode = scheduleCallback(schedulerPriorityLevel, performConcurrentWorkOnRoot.bind(null, root));   root.callbackPriority = newCallbackPriority;   root.callbackNode = newCallbackNode; } 

节选后的调度流程大体是：

获取当前所有优先级中最高的优先级 将步骤1的优先级作为本次调度的优先级 看是否已经存在一个调度 如果已经存在调度，且和当前要调度的优先级一致，则return 不一致的话就进入调度流程

可以看到，调度的最终目的是在一定时间后执行performConcurrentWorkOnRoot，正式进入更新流程。

还是以上面的例子来说：

onClick() {   this.setState({a: 3});   this.setState({a: 4}); } 

第一次调用this.setState，进入「调度流程」后，不存在existingCallbackPriority。

所以会执行调度：

newCallbackNode = scheduleCallback(schedulerPriorityLevel, performConcurrentWorkOnRoot.bind(null, root)); 

第二次调用this.setState，进入「调度流程」后，已经存在existingCallbackPriority，即第一次调用产生的。

此时比较两者优先级：

if (existingCallbackPriority === newCallbackPriority) {   return; } 

由于两个更新都是在onClick中触发，拥有同样优先级，所以return。

按这个逻辑，即使多次调用this.setState，如：

onClick() {   this.setState({a: 3});   this.setState({a: 4});   this.setState({a: 5});   this.setState({a: 6}); } 

只有第一次调用会执行调度，后面几次执行由于优先级和第一次一致会return。

当一定时间过后，第一次调度的回调函数performConcurrentWorkOnRoot会执行，进入更新流程。

由于每次执行this.setState都会创建update并挂载在fiber上。

所以即使只执行一次更新流程，还是能将状态更新到最新。

这就是以「优先级」为依据的「自动批处理」逻辑。

总结

通过本次讲解，女朋友不仅学习了「批处理」的意义。还了解了「手动/半自动/自动」三种形式的批处理。

最后我们还聊到了批处理的源码实现逻辑。