2023前端面试之React原理

前言

该编涉及更多的是React原理相关的一些常见问题,有一定难度,当然了解React原理的话这些问题也不在话下,如果想要了解React原理的话,在该公众号里有很详细的React学习过程。

React的调和(Reconciliation)算法是什么?它是如何实现更新的效率和性能优化的?

React的调和算法是用于处理组件树的更新和重新渲染的一种算法。它通过比较前后两个虚拟DOM树的差异,并只更新必要的部分,从而最小化对实际DOM的操作,提高更新的效率和性能。

调和算法的实现步骤如下:

  1. Diffing(差异比较):React通过比较前后两个虚拟DOM树的节点差异来确定哪些部分需要进行更新。它会逐层比较节点的类型、属性和顺序,并生成一棵差异树(Diff Tree),记录下需要进行的更新操作。

    • 同类型节点:如果节点类型相同,React会更新节点的属性,而不重新创建节点。这样可以保留原有节点的状态(例如输入框的输入值)。

    • 不同类型节点:如果节点类型不同,React会销毁旧节点,并创建新节点进行替换。这种情况下,原有节点的状态将会丢失。

  2. Reconciliation(协调更新):在得到差异树后,React会根据差异的类型和优先级,决定如何对组件进行更新。它会按照一定的策略进行优化,例如批量更新、异步更新和分片更新等。

  3. 渲染(Commit):在协调更新完成后,React会将差异应用到实际的DOM上,执行必要的DOM操作来更新用户界面。这个过程被称为渲染(Commit),确保实际DOM与虚拟DOM的状态保持一致。

为了进一步提高更新的效率和性能,React引入了Fiber架构。Fiber将协调过程分为两个阶段:协调(Reconciliation)阶段和渲染(Commit)阶段。在协调阶段,React可以根据不同任务的优先级,中断和恢复任务,从而使得应用程序可以更好地响应用户操作,并提供流畅的用户体验。在渲染阶段,React会根据Fiber树的结构和优先级进行高效的渲染操作,避免不必要的工作。

此外,React还提供了一些性能优化的机制,例如使用key属性来准确识别和更新列表项,使用React.memo()和PureComponent进行组件的记忆化,以及使用虚拟化技术进行大型列表的渲染等。

React中的Fiber架构是什么?它解决了什么问题?请解释协调(Reconciliation)阶段和渲染(Commit)阶段的工作原理。

React的Fiber架构是一种用于实现调和(Reconciliation)和渲染(Commit)的新的架构。它旨在改进React的渲染过程,使其更具可控性、灵活性和性能。

Fiber架构解决了React旧版本中的一些问题,例如长时间的渲染阻塞、无法中断和恢复渲染过程等。它引入了一种新的数据结构(称为Fiber),以及一套调度算法,使React能够在渲染过程中更好地管理任务和优先级。

在Fiber架构中,渲染过程分为两个阶段:协调(Reconciliation)阶段和渲染(Commit)阶段。

  1. 协调(Reconciliation)阶段:

在协调阶段,React会通过Diff算法比较新旧虚拟DOM树,找出差异,并构建一个称为Fiber树的数据结构。每个Fiber节点表示组件树中的一个组件或DOM节点,并包含了与其相关的信息。

协调阶段的工作原理如下:

  • Fiber树的构建:React根据组件树的结构和顺序,构建Fiber树。Fiber节点包含组件的类型、props、状态、子节点等信息,并形成一个链表结构。
  • 优先级调度:在构建Fiber树的过程中,React可以中断和恢复渲染过程,并根据任务的优先级进行调度。React会根据任务的类型和优先级,判断是否需要中断当前任务,以便执行其他更高优先级的任务。
  1. 渲染(Commit)阶段:

在渲染阶段,React将协调阶段中构建的Fiber树转化为实际的DOM更新。React会遍历Fiber树,并根据需要执行更新操作。

渲染阶段的工作原理如下:

  • 提交阶段:在渲染阶段,React遍历Fiber树,执行实际的DOM操作,包括创建、更新和删除节点。这些更新操作被称为提交(Commit)。
  • 批量更新:React尽可能地批量处理多个更新操作,以减少对实际DOM的操作次数。这样可以提高性能和优化渲染的效率。

通过Fiber架构,React能够实现更细粒度的任务控制和优先级调度。它允许React在渲染过程中中断和恢复任务,并根据任务的优先级来决定哪些任务需要立即执行。这样,React可以更好地响应用户交互,并提供流畅的用户体验。

总结起来,Fiber架构是React为了解决渲染过程中的性能和响应性问题而引入的一种新的架构。通过引入Fiber数据结构和优先级调度算法,它使React能够更好地管理任务、实现任务中断和恢复,并提供更好的渲染性能和用户体验。

什么是React的Fiber架构?解释它是如何改进React的性能和可中断性,并描述其工作原理。

React的Fiber架构是一种用于改进React渲染过程的架构。它的目标是提高React的性能和可中断性,使应用程序具有更好的响应性能和用户体验。

Fiber架构改进了React的渲染过程的方式,使其可以实现增量渲染和优先级调度,具有以下优点:

  1. 可中断性:传统的React渲染过程是同步的,一旦开始渲染,就无法中断。这可能会导致长时间的渲染阻塞,影响用户界面的响应性能。Fiber架构通过将渲染过程分解为小的任务单元,使得React可以在任务的边界上中断和恢复渲染过程,以响应更高优先级的任务(如用户交互)。这种可中断性使得React具有更好的响应性和用户体验。

  2. 增量渲染:传统的React渲染过程是一次性的,会尽可能快地更新整个组件树。对于大型组件树或复杂的UI操作,这可能会导致较长的渲染时间,造成应用程序的卡顿。Fiber架构将渲染过程分解为多个任务单元(称为Fiber),并使用优先级调度算法来决定任务的执行顺序。这使得React可以按照优先级顺序更新和渲染部分组件,使得渲染过程可以分布在多个帧中,从而提高应用程序的流畅性和性能。

Fiber架构的工作原理如下:

  1. Fiber数据结构:在Fiber架构中,React使用一种新的数据结构(称为Fiber)来表示组件树。每个Fiber节点包含组件的类型、props、状态等信息,并构成一个链表结构。

  2. 协调阶段(Reconciliation Phase):在协调阶段,React根据新的props和状态,以及组件树的结构,构建一棵Fiber树。在构建Fiber树的过程中,React通过Diff算法比较新旧虚拟DOM的差异,确定需要更新的组件。

  3. 优先级调度:Fiber架构中引入了优先级调度算法,用于决定哪些任务优先执行。React将任务分为不同的优先级,例如渲染优先级、动画优先级等。通过动态地调整任务的优先级,React可以在执行过程中中断和恢复任务,以响应更高优先级的任务。这使得React可以更好地响应用户交互,提供更好的用户体验。

  4. 渲染阶段(Commit Phase):在渲染阶段,React遍历Fiber树,将更新应用到实际的DOM中。这个过程称为渲染(Commit)。React通过批量更新和异步渲染技术,将多个更新操作批量处理,以提高性能和渲染效率。

通过Fiber架构,React实现了增量渲染和优先级调度,从而提高了React应用程序的性能和可中断性。它使得React能够更好地管理任务,实现任务的中断和恢复,并根据任务的优先级来决定执行顺序。这样,React可以更好地响应用户交互,并提供流畅的用户体验。

React中的批量更新(Batching)是如何工作的?它是如何优化更新性能的?

在React中,批量更新(Batching)是一种机制,用于将多个更新操作合并为一个批次进行处理,以提高更新性能和减少不必要的重渲染。

批量更新的工作原理如下:

  1. 合并更新:当React接收到多个更新请求时,它会将这些更新请求合并为一个批次进行处理。React会将相同组件的多个更新合并为一个更新,以避免重复的渲染操作。

  2. 延迟更新:批量更新会延迟实际的DOM操作,即将更新操作放入一个队列中,而不是立即执行。这样,React可以在合适的时机进行统一的DOM操作,从而减少了DOM访问的次数。

  3. 优化性能:批量更新可以减少对实际DOM的访问次数,从而提高性能。通过合并和延迟更新,React可以将多个更新操作合并为一个更新批次,减少了重复计算和重复渲染的成本。

批量更新优化更新性能的好处如下:

  1. 减少重复渲染:当多个更新合并为一个批次时,React会避免重复渲染相同的组件。它会在合适的时机执行一次渲染操作,从而减少了不必要的重渲染,提高了性能。

  2. 减少DOM访问:通过延迟更新和合并操作,React可以将多个DOM操作合并为一次批量更新。这样可以减少对实际DOM的访问次数,减少了性能开销。

  3. 提高响应性:批量更新使得React可以将多个更新操作延迟到合适的时机进行处理。这样,React可以更好地响应用户交互,并提供流畅的用户体验。

需要注意的是,React并不总是执行批量更新。在某些情况下,例如在事件处理程序或生命周期方法中,React可能会立即执行更新操作,而不等待批量更新。这是为了确保即时的更新和正确的组件状态。

总结起来,React的批量更新机制通过合并和延迟更新操作,减少了不必要的重渲染和DOM访问次数,从而优化了更新性能。它提高了React应用程序的渲染效率和响应性能力。

什么是React的调度器(Scheduler)?描述它的作用和工作原理。

React的调度器(Scheduler)是一种负责管理和调度任务执行的机制。它的作用是协调任务的执行顺序,决定何时执行任务以及如何分配优先级。

调度器的工作原理如下:

  1. 任务的优先级:React的调度器根据任务的优先级来决定任务的执行顺序。React将任务分为不同的优先级,例如渲染优先级、动画优先级等。每个优先级都有一个相应的调度队列,用于存储待执行的任务。

  2. 任务的调度:在React中,任务可以是更新组件、执行副作用(例如数据获取或动画处理)等。调度器根据任务的优先级和调度策略,决定何时执行任务。React使用异步的方式执行任务,以避免阻塞主线程,提高应用程序的响应性。

  3. 任务的中断与恢复:React的调度器允许在任务执行过程中中断和恢复任务。这是为了保证高优先级任务的及时响应。当出现具有更高优先级的任务时,React可以中断当前任务的执行,并执行更高优先级的任务。一旦高优先级任务完成,React会恢复中断的任务的执行。

  4. 任务的拆分和划分:为了更好地控制任务的执行和优先级,React可以将任务拆分为更小的任务单元,并根据任务的重要性和优先级进行划分。这样可以在多个帧中分配任务执行,以保持应用程序的流畅性。

通过调度器的工作,React能够实现任务的优先级调度、中断和恢复,以及任务的拆分和划分。这样,React可以更好地管理任务的执行顺序,并根据任务的重要性和优先级来提供更好的用户体验和响应性能。

需要注意的是,React的调度器是内部实现的一部分,开发者通常不需要直接与调度器进行交互。但了解调度器的工作原理可以帮助理解React内部的任务调度和优先级处理机制,以及React如何提供高效的更新和渲染能力。

解释React的异步渲染是如何实现的,包括Time Slicing和Suspense的概念和应用场景。

React的异步渲染是一种技术,用于将渲染工作分解为多个小的任务单元,从而提高应用程序的响应性能和用户体验。它通过两个关键概念,即Time Slicing(时间切片)和Suspense(暂停),来实现异步渲染的效果。

  1. Time Slicing(时间切片):

Time Slicing是React中实现异步渲染的一项技术。它将长时间的渲染工作切分为多个小的任务单元,每个任务单元都在一帧内完成。这样可以使得主线程能够及时地响应用户的输入和交互,并提高应用程序的响应性。

具体实现方式是通过React的调度器(Scheduler)来划分任务的优先级和执行顺序。React将渲染工作划分为多个小任务,并根据任务的优先级和时间片分配策略,依次执行这些任务。在每个时间片结束之前,React会检查剩余时间,并根据优先级选择下一个任务进行处理。

  1. Suspense(暂停):

Suspense是React中用于处理异步渲染中等待状态的一种机制。它允许组件在等待异步操作(如数据获取或代码分割加载)完成之前,显示一个占位符(如加载动画)或备用内容。

具体实现方式是通过React组件中的Suspense组件和React.lazy函数。Suspense组件包裹在需要等待的异步组件周围,它可以指定fallback属性,用于展示加载过程中的占位符。React.lazy函数用于动态加载组件,并返回一个Promise,React在等待Promise解析时显示Suspense组件中的fallback内容。

通过Time Slicing和Suspense的结合,React实现了异步渲染的能力。它可以将渲染工作划分为多个小任务,以保持主线程的响应性能,并通过Suspense机制显示加载状态或备用内容,提供更好的用户体验。

异步渲染的应用场景包括:

  1. 数据获取:在组件中发起异步数据请求,并在等待数据返回时显示加载状态,以避免阻塞主线程。
  2. 按需加载:按需加载组件或资源,减少初始加载时间,提高页面加载性能。
  3. 优化复杂UI:对于大型或复杂的UI操作,使用异步渲染可以将渲染工作分解为多个任务单元,保持应用的响应性和流畅性。

总结:React的异步渲染通过Time Slicing和Suspense的机制,将渲染工作分解为小的任务单元,并在等待异步操作完成时提供加载状态或备用内容。这样可以提高应用程序的响应性能和用户体验,特别适用于处理长时间的渲染工作和异步操作。

详细描述React的渲染过程,并解释React Fiber架构如何实现增量渲染和优先级调度。

React的渲染过程可以分为两个阶段:协调(Reconciliation)阶段和渲染(Commit)阶段。React Fiber架构则是为了实现增量渲染和优先级调度而引入的新的架构。

  1. 协调(Reconciliation)阶段:

在协调阶段,React通过对比新旧虚拟DOM树的差异,确定需要更新的组件,并构建一个称为Fiber树的数据结构。协调阶段的具体流程如下:

  • 初始化阶段:React会从根组件开始,递归遍历整个组件树,生成对应的Fiber节点,并为每个Fiber节点记录组件的类型、props、状态等信息。

  • Diff算法:React使用Diff算法(称为协调算法)来比较新旧虚拟DOM树的差异,找出需要更新的部分。Diff算法会对比新旧节点之间的差异,并生成一份更新计划,记录需要进行的更新操作。

  • Fiber树构建:根据更新计划,React会根据新的虚拟DOM树结构构建一棵Fiber树。每个Fiber节点包含组件的类型、props、状态等信息,并形成一个链表结构。

  1. 渲染(Commit)阶段:

在渲染阶段,React将协调阶段中构建的Fiber树转化为实际的DOM更新。渲染阶段的具体流程如下:

  • 提交阶段:在渲染阶段,React遍历Fiber树,并执行实际的DOM操作,包括创建、更新和删除节点。这个过程称为渲染(Commit)。

  • 批量更新:为了提高性能,React尽可能地批量处理多个更新操作,减少对实际DOM的操作次数。React会将多个更新操作合并为一个批次进行处理,以提高渲染效率。

React Fiber架构实现了增量渲染和优先级调度的能力,具体体现在以下方面:

  1. 增量渲染:React Fiber架构将渲染过程分解为多个小的任务单元(Fiber),并通过时间切片(Time Slicing)将渲染任务分布在多个帧中进行。这种增量渲染的方式使得React可以在渲染过程中中断和恢复任务,并根据优先级调度执行。这样可以提高应用程序的响应性能和流畅性。

  2. 优先级调度:React Fiber架构引入了优先级调度算法,用于决定任务的执行顺序。通过为每个任务指定优先级,React可以根据任务的重要性和紧急程度来决定任务的调度顺序。这样,React可以在渲染过程中中断和恢复任务,以响应更高优先级的任务,提供更好的用户体验。


原文始发于微信公众号(前端大大大):2023前端面试之React原理

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