前面的文章分析了 Concurrent 模式下异步更新的逻辑，以及 Fiber 架构是如何进行时间分片的，更新过程中的很多内容都省略了，评论区也收到了一些同学对更新过程的疑惑，今天的文章就来讲解下 React Fiber 架构的更新机制。

Fiber 数据结构

我们先回顾一下 Fiber 节点的数据结构（之前文章省略了一部分属性，所以和之前文章略有不同）：

function FiberNode (tag, key) {  // 节点 key，主要用于了优化列表 diff  this.key = key  // 节点类型；FunctionComponent: 0, ClassComponent: 1, HostRoot: 3 ...  this.tag = tag // 子节点  this.child = null  // 父节点  this.return = null   // 兄弟节点  this.sibling = null    // 更新队列，用于暂存 setState 的值  this.updateQueue = null  // 新传入的 props  this.pendingProps = pendingProps;  // 之前的 props  this.memoizedProps = null;  // 之前的 state  this.memoizedState = null;  // 节点更新过期时间，用于时间分片  // react 17 改为：lanes、childLanes  this.expirationTime = NoLanes  this.childExpirationTime = NoLanes  // 对应到页面的真实 DOM 节点  this.stateNode = null  // Fiber 节点的副本，可以理解为备胎，主要用于提升更新的性能  this.alternate = null  // 副作用相关，用于标记节点是否需要更新  // 以及更新的类型：替换成新节点、更新属性、更新文本、删除……  this.effectTag = NoEffect  // 指向下一个需要更新的节点  this.nextEffect = null  this.firstEffect = null  this.lastEffect = null}

缓存机制

可以注意到 Fiber 节点有个 alternate 属性，该属性在节点初始化的时候默认为空（this.alternate = null）。这个节点的作用就是用来缓存之前的 Fiber 节点，更新的时候会判断 fiber.alternate 是否为空来确定当前是首次渲染还是更新。下面我们上代码：

import React from 'react';import ReactDOM from 'react-dom';class App extends React.Component {  state = { val: 0 }  render() {    return <div>val: { this.state.val }</div>  }}ReactDOM.unstable_createRoot(  document.getElementById('root')).render(<App />)

在调用 createRoot 的时候，会先生成一个FiberRootNode，在 FiberRootNode 下会有个 current 属性，current 指向 RootFiber 可以理解为一个空 Fiber。后续调用的 render 方法，就是将传入的组件挂载到 FiberRootNode.current（即 RootFiber） 的空 Fiber 节点上。

// 实验版本对外暴露的 createRoot 需要加上 `unstable_` 前缀exports.unstable_createRoot = createRootfunction createRoot(container) {  return new ReactDOMRoot(container)}function ReactDOMRoot(container) {  var root = new FiberRootNode()  // createRootFiber => createFiber => return new FiberNode(tag);  root.current = createRootFiber() // 挂载一个空的 fiber 节点  this._internalRoot = root}ReactDOMRoot.prototype.render = function render(children) {  var root = this._internalRoot  var update = createUpdate()  update.payload = { element: children }  const rootFiber = root.current  // update对象放到 rootFiber 的 updateQueue 中  enqueueUpdate(rootFiber, update)  // 开始更新流程  scheduleUpdateOnFiber(rootFiber)}

render 最后调用 scheduleUpdateOnFiber 进入更新任务，该方法之前有说明，最后会通过 scheduleCallback 走 MessageChannel 消息进入下个任务队列，最后调用 performConcurrentWorkOnRoot 方法。

// scheduleUpdateOnFiber// => ensureRootIsScheduled// => scheduleCallback(performConcurrentWorkOnRoot)function performConcurrentWorkOnRoot(root) {  renderRootConcurrent(root)}function renderRootConcurrent(root) {  // workInProgressRoot 为空，则创建 workInProgress  if (workInProgressRoot !== root) {    createWorkInProgress()  }}function createWorkInProgress() {  workInProgressRoot = root  var current = root.current  var workInProgress = current.alternate;  if (workInProgress === null) {    // 第一次构建，需要创建副本    workInProgress = createFiber(current.tag)    workInProgress.alternate = current    current.alternate = workInProgress  } else {    // 更新过程可以复用    workInProgress.nextEffect = null    workInProgress.firstEffect = null    workInProgress.lastEffect = null  }}

开始更新时，如果 workInProgress 为空会指向一个新的空 Fiber 节点，表示正在进行工作的 Fiber 节点。

workInProgress.alternate = currentcurrent.alternate = workInProgress

fiber tree

构造好 workInProgress 之后，就会开始在新的 RootFiber 下生成新的子 Fiber 节点了。

function renderRootConcurrent(root) {  // 构造 workInProgress...  // workInProgress.alternate = current // current.alternate = workInProgress  // 进入遍历 fiber 树的流程  workLoopConcurrent()}function workLoopConcurrent() {  while (workInProgress !== null && !shouldYield()) {    performUnitOfWork()  }}function performUnitOfWork() {  var current = workInProgress.alternate  // 返回当前 Fiber 的 child  const next = beginWork(current, workInProgress)  // 省略后续代码...}

按照我们前面的案例， workLoopConcurrent 调用完成后，最后得到的 fiber 树如下：

class App extends React.Component {  state = { val: 0 }  render() {    return <div>val: { this.state.val }</div>  }}

fiber tree

最后进入 Commit 阶段的时候，会切换 FiberRootNode 的 current 属性：

function performConcurrentWorkOnRoot() {  renderRootConcurrent() // 结束遍历流程，fiber tree 已经构造完毕  var finishedWork = root.current.alternate  root.finishedWork = finishedWork  commitRoot(root)}function commitRoot() {  var finishedWork = root.finishedWork  root.finishedWork = null  root.current = finishedWork // 切换到新的 fiber 树}

fiber tree

上面的流程为第一次渲染，通过 setState({ val: 1 }) 更新时，workInProgress 会切换到 root.current.alternate。

function createWorkInProgress() {  workInProgressRoot = root  var current = root.current  var workInProgress = current.alternate;  if (workInProgress === null) {    // 第一次构建，需要创建副本    workInProgress = createFiber(current.tag)    workInProgress.alternate = current    current.alternate = workInProgress  } else {    // 更新过程可以复用    workInProgress.nextEffect = null    workInProgress.firstEffect = null    workInProgress.lastEffect = null  }}

fiber tree

在后续的遍历过程中（workLoopConcurrent()），会在旧的 RootFiber 下构建一个新的 fiber tree，并且每个 fiber 节点的 alternate 都会指向 current fiber tree 下的节点。

fiber tree

这样 FiberRootNode 的 current 属性就会轮流在两棵 fiber tree 不停的切换，即达到了缓存的目的，也不会过分的占用内存。

更新队列

在 React 15 里，多次 setState 会被放到一个队列中，等待一次更新。

// setState 方法挂载到原型链上ReactComponent.prototype.setState = function (partialState, callback) {  // 调用 setState 后，会调用内部的 updater.enqueueSetState  this.updater.enqueueSetState(this, partialState)};var ReactUpdateQueue = {  enqueueSetState(component, partialState) {    // 在组件的 _pendingStateQueue 上暂存新的 state    if (!component._pendingStateQueue) {      component._pendingStateQueue = []    }    // 将 setState 的值放入队列中    var queue = component._pendingStateQueue    queue.push(partialState)    enqueueUpdate(component)  }}

同样在 Fiber 架构中，也会有一个队列用来存放 setState 的值。每个 Fiber 节点都有一个 updateQueue 属性，这个属性就是用来缓存 setState 值的，只是结构从 React 15 的数组变成了链表结构。

无论是首次 Render 的 Mount 阶段，还是 setState 的 Update 阶段，内部都会调用 enqueueUpdate 方法。

// --- Render 阶段 ---function initializeUpdateQueue(fiber) {  var queue = {    baseState: fiber.memoizedState,    firstBaseUpdate: null,    lastBaseUpdate: null,    shared: {      pending: null    },    effects: null  }  fiber.updateQueue = queue}ReactDOMRoot.prototype.render = function render(children) {  var root = this._internalRoot  var update = createUpdate()  update.payload = { element: children }  const rootFiber = root.current  // 初始化 rootFiber 的 updateQueue  initializeUpdateQueue(rootFiber)  // update 对象放到 rootFiber 的 updateQueue 中  enqueueUpdate(rootFiber, update)  // 开始更新流程  scheduleUpdateOnFiber(rootFiber)}// --- Update 阶段 ---Component.prototype.setState = function (partialState, callback) {  this.updater.enqueueSetState(this, partialState)}var classComponentUpdater = {  enqueueSetState: function (inst, payload) {    // 获取实例对应的fiber    var fiber = get(inst)    var update = createUpdate()    update.payload = payload    // update 对象放到 rootFiber 的 updateQueue 中    enqueueUpdate(fiber, update)    scheduleUpdateOnFiber(fiber)  }}

enqueueUpdate 方法的主要作用就是将 setState 的值挂载到 Fiber 节点上。

function enqueueUpdate(fiber, update) {  var updateQueue = fiber.updateQueue;  if (updateQueue === null) {    // updateQueue 为空则跳过    return;  }  var sharedQueue = updateQueue.shared;  var pending = sharedQueue.pending;  if (pending === null) {    update.next = update;  } else {    update.next = pending.next;    pending.next = update;  }  sharedQueue.pending = update;}

多次 setState 会在 sharedQueue.pending 上形成一个单向循环链表，具体例子更形象的展示下这个链表结构。

class App extends React.Component {  state = { val: 0 }  click () {    for (let i = 0; i < 3; i++) {      this.setState({ val: this.state.val + 1 })    }  }  render() {    return <div onClick={() => {      this.click()    }}>val: { this.state.val }</div>  }}

点击 div 之后，会连续进行三次 setState，每次 setState 都会更新 updateQueue。

第一次 setState

第二次 setState

第三次 setState

更新过程中，我们遍历下 updateQueue 链表，可以看到结果与预期的一致。

let $pending = sharedQueue.pending// 遍历链表，在控制台输出 payloadwhile($pending) {  console.log('update.payload', $pending.payload)  $pending = $pending.next}

链表数据

递归 Fiber 节点

Fiber 架构下每个节点都会经历递（beginWork）和归（completeWork）两个过程：

• beginWork：生成新的 state，调用 render 创建子节点，连接当前节点与子节点；

• completeWork：依据 EffectTag 收集 Effect，构造 Effect List；

先回顾下这个流程：

function workLoopConcurrent() {  while (workInProgress !== null && !shouldYield()) {    performUnitOfWork()  }}function performUnitOfWork() {  var current = workInProgress.alternate  // 返回当前 Fiber 的 child  const next = beginWork(current, workInProgress)  if (next === null) { // child 不存在    completeUnitOfWork()  } else { // child 存在    // 重置 workInProgress 为 child    workInProgress = next  }}function completeUnitOfWork() {  // 向上回溯节点  let completedWork = workInProgress  while (completedWork !== null) {    // 收集副作用，主要是用于标记节点是否需要操作 DOM    var current = completedWork.alternate    completeWork(current, completedWork)    // 省略构造 Effect List 过程    // 获取 Fiber.sibling    let siblingFiber = workInProgress.sibling    if (siblingFiber) {      // sibling 存在，则跳出 complete 流程，继续 beginWork      workInProgress = siblingFiber      return    }    completedWork = completedWork.return    workInProgress = completedWork  }}

递（beginWork）

先看看 beginWork 进行了哪些操作：

function beginWork(current, workInProgress) {  if (current !== null) { // current 不为空，表示需要进行 update    var oldProps = current.memoizedProps // 原先传入的 props    var newProps = workInProgress.pendingProps // 更新过程中新的 props    // 组件的 props 发生变化，或者 type 发生变化    if (oldProps !== newProps || workInProgress.type !== current.type) {      // 设置更新标志位为 true      didReceiveUpdate = true    }  } else { // current 为空表示首次加载，需要进行 mount    didReceiveUpdate = false  }    // tag 表示组件类型，不用类型的组件调用不同方法获取 child  switch(workInProgress.tag) {    // 函数组件    case FunctionComponent:      return updateFunctionComponent(current, workInProgress, newProps)    // Class组件    case ClassComponent:      return updateClassComponent(current, workInProgress, newProps)    // DOM 原生组件（div、span、button……）    case HostComponent:      return updateHostComponent(current, workInProgress)    // DOM 文本组件    case HostText:      return updateHostText(current, workInProgress)  }}

首先判断 current（即：workInProgress.alternate） 是否存在，如果存在表示需要更新，不存在就是首次加载，didReceiveUpdate 变量设置为 false，didReceiveUpdate 变量用于标记是否需要调用 render 新建 fiber.child，如果为 false 就会重新构建fiber.child，否则复用之前的 fiber.child。

然后会依据 workInProgress.tag 调用不同的方法构建  fiber.child。关于 workInProgress.tag 的含义可以参考 react/packages/shared/ReactWorkTags.js，主要是用来区分每个节点各自的类型，下面是常用的几个：

var FunctionComponent = 0; // 函数组件var ClassComponent = 1; // Class组件var HostComponent = 5; // 原生组件var HostText = 6; // 文本组件

调用的方法不一一展开讲解，我们只看看 updateClassComponent：

// 更新 class 组件function updateClassComponent(current, workInProgress, newProps) {  // 更新 state，省略了一万行代码，只保留了核心逻辑，看看就好  var oldState = workInProgress.memoizedState  var newState = oldState  var queue = workInProgress.updateQueue  var pendingQueue = queue.shared.pending  var firstUpdate = pendingQueue  var update = pendingQueue  do {    // 合并 state    var partialState = update.payload    newState = Object.assign({}, newState, partialState)    // 链表遍历完毕    update = update.next    if (update === firstUpdate) {     // 链表遍历完毕      queue.shared.pending = null      break    }  } while (true) workInProgress.memoizedState = newState // state 更新完毕    // 检测 oldState 和 newState 是否一致，如果一致，跳过更新  // 调用 componentWillUpdate 判断是否需要更新    var instance = workInProgress.stateNode  instance.props = newProps  instance.state = newState  // 调用 Component 实例的 render  var nextChildren = instance.render()  reconcileChildren(current, workInProgress, nextChildren)  return workInProgress.child}

首先遍历了之前提到的 updateQueue 更新 state，然后就是判断 state 是否更新，以此来推到组件是否需要更新（这部分代码省略了），最后调用的组件 render 方法生成子组件的虚拟 DOM。最后的 reconcileChildren 就是依据 render 的返回值来生成 fiber 节点并挂载到 workInProgress.child 上。

// 构造子节点function reconcileChildren(current, workInProgress, nextChildren) {  if (current === null) {    workInProgress.child = mountChildFibers(      workInProgress, null, nextChildren    )  } else {    workInProgress.child = reconcileChildFibers(      workInProgress, current.child, nextChildren    )  }}// 两个方法本质上一样，只是一个需要生成新的 fiber，一个复用之前的var reconcileChildFibers = ChildReconciler(true)var mountChildFibers = ChildReconciler(false)function ChildReconciler(shouldTrackSideEffects) {  return function (returnFiber, currentChild, nextChildren) {    // 不同类型进行不同的处理    // 返回对象    if (typeof newChild === 'object' && newChild !== null) {   return placeSingleChild(        reconcileSingleElement(          returnFiber, currentChild, newChild        )      )    }    // 返回数组    if (Array.isArray(newChild)) {      // ...    }    // 返回字符串或数字，表明是文本节点    if (      typeof newChild === 'string' ||      typeof newChild === 'number'    ) {      // ...    }    // 返回 null，直接删除节点    return deleteRemainingChildren(returnFiber, currentChild)  }}

篇幅有限，看看 render 返回值为对象的情况（通常情况下，render 方法 return 的如果是 jsx 都会被转化为虚拟 DOM，而虚拟 DOM 必定是对象或数组）：

if (typeof newChild === 'object' && newChild !== null) {  return placeSingleChild(    // 构造 fiber，或者是复用 fiber    reconcileSingleElement(      returnFiber, currentChild, newChild    )  )}function placeSingleChild(newFiber) {  // 更新操作，需要设置 effectTag  if (shouldTrackSideEffects && newFiber.alternate === null) {    newFiber.effectTag = Placement  }  return newFiber}

归（completeWork）

当 fiber.child 为空时，就会进入 completeWork 流程。而 completeWork 主要就是收集 beginWork 阶段设置的 effectTag，如果有设置 effectTag 就表明该节点发生了变更， effectTag  的主要类型如下（默认为 NoEffect ，表示节点无需进行操作，完整的定义可以参考 react/packages/shared/ReactSideEffectTags.js）：

export const NoEffect = /*                     */ 0b000000000000000;export const PerformedWork = /*                */ 0b000000000000001;// You can change the rest (and add more).export const Placement = /*                    */ 0b000000000000010;export const Update = /*                       */ 0b000000000000100;export const PlacementAndUpdate = /*           */ 0b000000000000110;export const Deletion = /*                     */ 0b000000000001000;export const ContentReset = /*                 */ 0b000000000010000;export const Callback = /*                     */ 0b000000000100000;export const DidCapture = /*                   */ 0b000000001000000;

我们看看 completeWork 过程中，具体进行了哪些操作：

function completeWork(current, workInProgress) {  switch (workInProgress.tag) {    // 这些组件没有反应到 DOM 的 effect，跳过处理    case Fragment:    case MemoComponent:    case LazyComponent:    case ContextConsumer:    case FunctionComponent:      return null    // class 组件    case ClassComponent: {      // 处理 context      var Component = workInProgress.type      if (isContextProvider(Component)) {        popContext(workInProgress)      }      return null    }    case HostComponent: {      // 这里 Fiber 的 props 对应的就是 DOM 节点的 props      // 例如：id、src、className ……    var newProps = workInProgress.pendingProps // props      if (        current !== null &&        workInProgress.stateNode != null      ) { // current 不为空，表示是更新操作        var type = workInProgress.type        updateHostComponent(current, workInProgress, type, newProps)      } else { // current 为空，表示需要渲染 DOM 节点        // 实例化 DOM，挂载到 fiber.stateNode        var instance = createInstance(type, newProps)        appendAllChildren(instance, workInProgress, false, false);        workInProgress.stateNode = instance      }      return null    }    case HostText: {      var newText = workInProgress.pendingProps // props      if (current && workInProgress.stateNode != null) {        var oldText = current.memoizedProps        // 更新文本节点        updateHostText(current, workInProgress, oldText, newText)      } else {        // 实例文本节点        workInProgress.stateNode = createTextInstance(newText)      }      return null    }  }}

与 beginWork 一样，completeWork 过程中也会依据 workInProgress.tag 来进行不同的处理，其他类型的组件基本可以略过，只用关注下 HostComponent、HostText，这两种类型的节点会反应到真实 DOM 中，所以会有所处理。

updateHostComponent = function ( current, workInProgress, type, newProps) {  var oldProps = current.memoizedProps  if (oldProps === newProps) {    // 新旧 props 无变化    return  }  var instance = workInProgress.stateNode // DOM 实例  // 对比新旧 props var updatePayload = diffProperties(instance, type, oldProps, newProps)  // 将发生变化的属性放入 updateQueue  // 注意这里的 updateQueue 不同于 Class 组件对应的 fiber.updateQueue  workInProgress.updateQueue = updatePayload};

updateHostComponent 方法最后会通过 diffProperties 方法获取一个更新队列，挂载到 fiber.updateQueue 上，这里的 updateQueue 不同于 Class 组件对应的 fiber.updateQueue，不是一个链表结构，而是一个数组结构，用于更新真实 DOM。

下面举一个例子，修改 App 组件的 state 后，下面的 span 标签对应的 data-val、style、children 都会相应的发生修改，同时，在控制台打印出 updatePayload 的结果。

import React from 'react'class App extends React.Component {  state = { val: 1 }  clickBtn = () => {    this.setState({ val: this.state.val + 1 })  }  render() {    return (<div>      <button onClick={this.clickBtn}>add</button>      <span        data-val={this.state.val}        style={{ fontSize: this.state.val * 15 }}      >        { this.state.val }      </span>    </div>)  }}export default App

console

副作用链表

在最后的更新阶段，为了不用遍历所有的节点，在 completeWork 过程结束后，会构造一个 effectList 连接所有 effectTag 不为 NoEffect 的节点，在 commit 阶段能够更高效的遍历节点。

function completeUnitOfWork() {  let completedWork = workInProgress  while (completedWork !== null) {    // 调用 completeWork()...    // 构造 Effect List 过程    var returnFiber = completedWork.return    if (returnFiber !== null) {      if (returnFiber.firstEffect === null) {        returnFiber.firstEffect = completedWork.firstEffect;      }      if (completedWork.lastEffect !== null) {        if (returnFiber.lastEffect !== null) {          returnFiber.lastEffect.nextEffect = completedWork.firstEffect;        }        returnFiber.lastEffect = completedWork.lastEffect;      }      if (completedWork.effectTag > PerformedWork) {        if (returnFiber.lastEffect !== null) {          returnFiber.lastEffect.nextEffect = completedWork        } else {          returnFiber.firstEffect = completedWork        }        returnFiber.lastEffect = completedWork      }    }    // 判断 completedWork.sibling 是否存在...  }}

上面的代码就是构造 effectList 的过程，光看代码还是比较难理解的，我们还是通过实际的代码来解释一下。

import React from 'react'export default class App extends React.Component {  state = { val: 0 }  click = () => {    this.setState({ val: this.state.val + 1 })  }  render() {    const { val } = this.state    const array = Array(2).fill()    const rows = array.map(      (_, row) => <tr key={row}>        {array.map(          (_, col) => <td key={col}>{val}</td>        )}      </tr>    )    return <table onClick={() => this.click()}>      {rows}    </table>  }}

App

我们构造一个 2 * 2 的 Table，每次点击组件，td 的 children 都会发生修改，下面看看这个过程中的 effectList 是如何变化的。

第一个 td 完成 completeWork 后，EffectList 结果如下：

1

第二个 td 完成 completeWork 后，EffectList 结果如下：

2

两个 td 结束了 completeWork 流程，会回溯到 tr 进行 completeWork ，tr 结束流程后 ，table 会直接复用 tr 的 firstEffect 和 lastEffect，EffectList 结果如下：

3

后面两个 td 结束 completeWork 流程后，EffectList 结果如下：

4

回溯到第二个 tr 进行 completeWork ，由于 table 已经存在 firstEffect 和 lastEffect，这里会直接修改 table 的 firstEffect 的 nextEffect，以及重新指定 lastEffect，EffectList 结果如下：

5

最后回溯到 App 组件时，就会直接复用 table 的 firstEffect 和 lastEffect，最后 的EffectList 结果如下：

6

提交更新

这一阶段的主要作用就是遍历 effectList 里面的节点，将更新反应到真实 DOM 中，当然还涉及一些生命周期钩子的调用，我们这里只展示最简单的逻辑。

function commitRoot(root) {  var finishedWork = root.finishedWork  var firstEffect = finishedWork  var nextEffect = firstEffect  // 遍历effectList  while (nextEffect !== null) {    const effectTag = nextEffect.effectTag    // 根据 effectTag 进行不同的处理    switch (effectTag) {      // 插入 DOM 节点      case Placement: {        commitPlacement(nextEffect)        nextEffect.effectTag &= ~Placement        break      }      // 更新 DOM 节点      case Update: {        const current = nextEffect.alternate        commitWork(current, nextEffect)        break      }      // 删除 DOM 节点      case Deletion: {        commitDeletion(root, nextEffect)        break      }    }    nextEffect = nextEffect.nextEffect  }}

这里不再展开讲解每个 effect 下具体的操作，在遍历完 effectList 之后，就是将当前的 fiber 树进行切换。

function commitRoot() {  var finishedWork = root.finishedWork  // 遍历 effectList ……  root.finishedWork = null  root.current = finishedWork // 切换到新的 fiber 树}

总结

到这里整个更新流程就结束了，可以看到 Fiber 架构下，所有数据结构都是链表形式，链表的遍历都是通过循环的方式来实现的，看代码的过程中经常会被突然出现的 return、break 扰乱思路，所以要完全理解这个流程还是很不容易的。

最后，希望大家在阅读文章的过程中能有收获，下一篇文章会开始写 Hooks 相关的内容。

本文分享自微信公众号 - 更了不起的前端（shenfq777）。
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