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1.前言

Elab掘金: React Fiber架构浅析[1] 已对 React Fiber架构 实现进行了浅析。React内部实现了该方法 requestIdleCallback，即一帧空闲执行任务，但Schedular + Lane 模式远比 requestIdleCallback 复杂的多。这里我们先通过了解 requestIdleCallback都做了些什么，再尝试通过 requestAnimationFrame + MessageChannel 来模拟 React 对一帧空闲判断的实现。

2.requestIdleCallback

window.requestIdleCallback()[2]

2.1 概念理解

图: 简单描述帧生命周期

RequestIdleCallback 简单的说，判断一帧有空闲时间，则去执行某个任务。

目的是为了解决当任务需要长时间占用主进程，导致更高优先级任务(如动画或事件任务)，无法及时响应，而带来的页面丢帧(卡死)情况。

故RequestIdleCallback 定位处理的是: 不重要且不紧急的任务。

RequestIdleCallback 参数说明:

• window.requestIdleCallback(callback[, options]); callback为要执行的回调函数，该函数会接收deadline作为对象。

1. //回调函数接收deadline
3. typeDeadline={
5. timeRemaining:()=>number//当前剩余的可用时间。即该帧剩余时间。
7. didTimeout:boolean//是否超时。
9. }
13. //接收回调任务
15. typeRequestIdleCallback=(cb:(deadline:Deadline)=>void,options?:Options)=>number

2.2 实现demo

requestIdleCallback 处理任务说明:

Demo: https://linjiayu6.github.io/FE-RequestIdleCallback-demo/

Github: RequestIdleCallback 实验[3]

1. constbindClick=id=>
3. element(id).addEventListener('click',Work.onAsyncUnit)
5. //绑定click事件
7. bindClick('btnA')
9. bindClick('btnB')
11. bindClick('btnC')
15. varWork={
17. //有1万个任务
19. unit:10000,
21. //处理单个任务需要处理如下
23. onOneUnit:function(){for(vari=0;i<=500000;i++){}},
27. //处理任务
29. onAsyncUnit:function(){
31. //空闲时间基准为1ms
33. constFREE_TIME=1
35. //执行到第几个任务
37. let_u=0
41. functioncb(deadline){
43. //当任务还没有被处理完&一帧还有的空闲时间>1ms
45. while(_u<Work.unit&&deadline.timeRemaining()>FREE_TIME){
47. Work.onOneUnit()
49. _u++
51. }
53. //任务干完,执行回调
55. if(_u>=Work.unit){
57. //执行回调
59. return
61. }
63. //任务没完成,继续等空闲执行
65. window.requestIdleCallback(cb)
67. }
69. window.requestIdleCallback(cb)
71. }
73. }

以上是 window.requestIdleCallback 的实现流程。

核心: 即浏览器去在一帧有空闲的情况下，去执行某个低优先级的任务。

2.3 缺陷

MAY BE OFFTOPIC: requestIdleCallback is called only 20 times per second - Chrome on my 6x2 core Linux machine, it's not really useful for UI work. requestAnimationFrame is called more often, but specific for the task which name suggests.[4]

• 实验 api，兼容情况一般。
• 实验结论: requestIdleCallback FPS只有20ms，正常情况下渲染一帧时长控制在16.67ms (1s / 60 = 16.67ms)。该时间是高于页面流畅的诉求。
• 个人认为: RequestIdleCallback 不重要且不紧急的定位。因为React渲染内容，并非是不重要且不紧急。不仅该api兼容一般，帧渲染能力一般，也不太符合渲染诉求，故React 团队自行实现。

3.React requestIdleCallback 实现实验

想要实现requestIdleCallback的处理，有2个点需要解决:

• When: 如何判断一帧是否有空闲?
• Where: 如果有了空闲，在一帧中哪里去执行任务?

3.1 requestAnimationFrame 计算一帧到期时间点

requestAnimationFrame[5]

是由系统来决定回调函数的执行时机。 它会把每一帧中的所有DOM操作集中起来，在一次重绘或回流中就完成，并且重绘或回流的时间间隔紧紧跟随屏幕的刷新频率，不会引起丢帧和卡顿。

浏览器刷新率在60Hz, 渲染一帧时长控制在16.67ms (1s / 60 = 16.67ms)。

DOMHighResTimeStamp[6]

requestAnimationFrame 参数如下:

1. //回调函数接收rafTime即开始执行一帧的开始时间
3. //接收回调任务
5. typeRequestAnimationFrame=(cb:(rafTime:number)=>void)

计算一帧用到期的时间点。

1. //计算出当前帧结束时间
3. vardeadlineTime;
5. window.selfRequestIdleCallback=function(cb){
7. requestAnimationFrame(rafTime=>{
9. //结束时间=开始时间+一帧用时16.667ms
11. deadlineTime=rafTime+16.667
13. //......
15. })
17. }

以上使用 requestAnimationFrame 来计算结束的时间点。

我们暂且将空闲时间的判断放到后面去解决，先来看在时间充裕情况下，在什么时机去执行某任务。

3.2 MessageChannel 宏任务 执行任务

MessageChannel()[7]

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过来的数据。

在看着方法实现之前，你可能有疑问:

为什么使用宏任务处理呢?

核心是将主进程让出，将浏览器去更新页面。

利用事件循环机制，在下一帧宏任务的时候，执行未完成的任务。

为什么不是微任务?

走远了。对一个事件循环机制来说，在页面更新前，会将所有的微任务全部执行完，故无法达成将主线程让出给浏览器的目的。

既然用了宏任务，那为什么不使用 setTimeout 宏任务执行呢?

如果不支持MessageChannel的话，就会去用 setTimeout 来执行，只是退而求其次的办法。

现实情况是: 浏览器在执行 setTimeout() 和 setInterval() 时，会设定一个最小的时间阈值，一般是 4ms。

1. vari=0
3. var_start=+newDate()
5. functionfn(){
7. setTimeout(()=>{
9. console.log("执行次数,时间",++i,+newDate()-_start)
11. if(i===10){
13. return
15. }
17. fn()
19. },0)
21. }
23. fn()

故，利用MessageChannel来执行宏任务，且模拟setTimeout(fn, 0)，还没有时延哦。

实现如下:

1. //计算出当前帧结束时间点
3. vardeadlineTime
5. //保存任务
7. varcallback
9. //建立通信
11. varchannel=newMessageChannel()
13. varport1=channel.port1;
15. varport2=channel.port2;
19. //接收并执行宏任务
21. port2.onmessage=()=>{
23. //判断当前帧是否还有空闲，即返回的是剩下的时间
25. consttimeRemaining=()=>deadlineTime-performance.now();
27. const_timeRemain=timeRemaining();
29. //有空闲时间且有回调任务
31. if(_timeRemain>0&&callback){
33. constdeadline={
35. timeRemaining,//计算剩余时间
37. didTimeout:_timeRemain<0//当前帧是否完成
39. }
41. //执行回调
43. callback(deadline)
45. }
47. }
49. window.requestIdleCallback=function(cb){
51. requestAnimationFrame(rafTime=>{
53. //结束时间点=开始时间点+一帧用时16.667ms
55. deadlineTime=rafTime+16.667
57. //保存任务
59. callback=cb
61. //发送个宏任务
63. port1.postMessage(null);
65. })
67. }

4.React 源码 requestHostCallback

SchedulerHostConfig.js[8]

执行宏任务(回调任务)

• requestHostCallback: 触发一个宏任务 performWorkUntilDeadline。
• performWorkUntilDeadline: 宏任务处理。
  • 是否有富裕时间, 有则执行。
  • 执行该回调任务后，是否还有下一个回调任务, 即判断 hasMoreWork。
  • 有则继续执行 port.postMessage(null);

1. letscheduledHostCallback=null;
3. letisMessageLoopRunning=false;
6. constchannel=newMessageChannel();
8. //port2发送
10. constport=channel.port2;
12. //port1接收
14. channel.port1.onmessage=performWorkUntilDeadline;
16. constperformWorkUntilDeadline=()=>{
18. //有执行任务
20. if(scheduledHostCallback!==null){
22. constcurrentTime=getCurrentTime();
24. //Yieldafter`yieldInterval`ms,regardlessofwhereweareinthevsync
26. //cycle.Thismeansthere'salwaystimeremainingatthebeginningof
28. //themessageevent.
30. //计算一帧的过期时间点
32. deadline=currentTime+yieldInterval;
34. consthasTimeRemaining=true;
36. try{
38. //执行完该回调后,判断后续是否还有其他任务
40. consthasMoreWork=scheduledHostCallback(
42. hasTimeRemaining,
44. currentTime,
46. );
48. if(!hasMoreWork){
50. isMessageLoopRunning=false;
52. scheduledHostCallback=null;
54. }else{
56. //Ifthere'smorework,schedulethenextmessageeventattheend
58. //oftheprecedingone.
60. //还有其他任务,推进进入下一个宏任务队列中
62. port.postMessage(null);
64. }
66. }catch(error){
68. //Ifaschedulertaskthrows,exitthecurrentbrowsertasksothe
70. //errorcanbeobserved.
72. port.postMessage(null);
74. throwerror;
76. }
78. }else{
80. isMessageLoopRunning=false;
82. }
84. //Yieldingtothebrowserwillgiveitachancetopaint,sowecan
86. //resetthis.
88. needsPaint=false;
90. };
92. //requestHostCallback一帧中执行任务
94. requestHostCallback=function(callback){
96. //回调注册
98. scheduledHostCallback=callback;
100. if(!isMessageLoopRunning){
102. isMessageLoopRunning=true;
104. //进入宏任务队列
106. port.postMessage(null);
108. }
110. };
112. cancelHostCallback=function(){
114. scheduledHostCallback=null;
116. };

参考资料

[1]Elab掘金: React Fiber架构浅析: https://juejin.cn/post/7005880269827735566

[2]window.requestIdleCallback(): https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/Window/requestIdleCallback

[3]RequestIdleCallback 实验: https://github.com/Linjiayu6/FE-RequestIdleCallback-demo

[4]MAY BE OFFTOPIC: requestIdleCallback is called only 20 times per second - Chrome on my 6x2 core Linux machine, it's not really useful for UI work. requestAnimationFrame is called more often, but specific for the task which name suggests.: https://github.com/facebook/react/issues/13206#issuecomment-418923831

[5]requestAnimationFrame: https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/Window/requestAnimationFrame

[6]DOMHighResTimeStamp: https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/DOMHighResTimeStamp

[7]MessageChannel(): https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/MessageChannel/MessageChannel

[8]SchedulerHostConfig.js: https://github.com/facebook/react/blob/v17.0.1/packages/scheduler/src/forks/SchedulerHostConfig.default.js

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/OK0TBW1obk4Y7lJWMkwgNQ

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