從零自己編寫一個React框架【中高級前端殺手锏級別技能】

hot_pot_Leo 發布于2019-08-30 15:44 / 1844人閱讀

摘要：想要自己實現一個簡易版框架，并不是非常難。為了防止出現這種情況，我們需要改變整體的策略。上面這段話，說的就是版本和架構的區別。

想要自己實現一個React簡易版框架，并不是非常難。但是你需要先了解下面這些知識點
如果你能閱讀以下的文章，那么會更輕松的閱讀本文章：

優化你的超大型React應用

手寫一個React腳手架

為了降低本文難度，構建工具選擇了parcel，歡迎加入我們的前端交流群～ gitHub倉庫源碼地址和二維碼都會在最后放出來～

什么是虛擬DOM？

其實就是一個個的具有固定格式的JS對象，例如：

const obj = {
    tag:"div",
    attrs:{
        className:"test"
    },
    children:[
    tag:"span",
    attrs:{
        className:"text"
    },
    tag:"p",
    attrs:{
        className:"p"
    },
    ]
    
}

怎么生成對應的虛擬DOM對象？

先把代碼變成抽象語法樹（AST）

然后進行對應的處理

輸出成瀏覽器可以識別的代碼-即js對象

這一切都是基于Babel做的  babel在線編譯測試

class App extends React.Component{
    render(){
    return 123
    }
}

上面這段代碼會被編譯成:

...
  _createClass(App, [{
    key: "render",
    value: function render() {
      return React.createElement("div", null, "123");
    }
  }]);

//省略掉一部分代碼

最核心的一段jsx代碼, return

123

被轉換成了：return React.createElement("div", null, "123");

最重要的開始點：

我們寫的jsx代碼，都會被轉換成React.createElement這種形式

那我們只要自己一個React全局對象，給它掛載這個React.createElement方法就可以進行接下來的處理：

const React = {};
React.createElement = function(tag, attrs, ...children) {
  return {
    tag,
    attrs,
    children
  };
};
export default React;

我們定義的React.createElement方法也很簡單，只是把對應的參數集中變成一個特定格式的對象，然后返回，再接下來進行處理～。Babel的配置會幫我們自動把jsx轉換成React.creatElement的代碼,參數都會默認幫我們傳好～

構建工具我們使用零配置的parcel ,相比webpack來說，更容易上手，當然對于一個把webpack玩透了的人來說，其實用什么都一樣～

npm install -g parcel-bundler

parcel index.html即可運行項目

// .babelrc 配置
{
    "presets": ["env"],
    "plugins": [
        ["transform-react-jsx", {
            "pragma": "React.createElement"
        }]
    ]
}

處理好了jsx代碼，我們入口開始寫起：

ReactDOM.render方法是我們的入口

先定義ReactDOM對象，以及它的render方法～

const ReactDom = {};
//vnode 虛擬dom，即js對象 
//container 即對應的根標簽 包裹元素
const render = function(vnode, container) {
  return container.appendChild(_render(vnode));
};
ReactDom.render = render;

思路： 先把虛擬dom對象-js對象變成真實dom對象，然后插入到根標簽內。

_render方法，接受虛擬dom對象，返回真實dom對象：

如果傳入的是null,字符串或者數字那么直接轉換成真實dom然后返回就可以了～

  if (vnode === undefined || vnode === null || typeof vnode === "boolean")
    vnode = "";

  if (typeof vnode === "number") vnode = String(vnode);

  if (typeof vnode === "string") {
    let textNode = document.createTextNode(vnode);
    return textNode;
  }
 const dom = document.createElement(vnode.tag);
 return dom

但是有可能傳入的是個div標簽，而且它有屬性。那么需要處理屬性，由于這個處理屬性的函數需要大量復用，我們多帶帶定義成一個函數：

  if (vnode.attrs) {
    Object.keys(vnode.attrs).forEach(key => {
      const value = vnode.attrs[key];
      handleAttrs(dom, key, value);
    });
  }
  
  function setAttribute(dom, name, value) {
  if (name === "className") name = "class";
  if (/onw+/.test(name)) {
    name = name.toLowerCase();
    dom[name] = value || "";
  } else if (name === "style") {
    if (!value || typeof value === "string") {
      dom.style.cssText = value || "";
    } else if (value && typeof value === "object") {
      for (let name in value) {
        dom.style[name] =
          typeof value[name] === "number" ? value[name] + "px" : value[name];
      }
    }
  } else {
    if (name in dom) {
      dom[name] = value || "";
    }
    if (value) {
      dom.setAttribute(name, value);
    } else {
      dom.removeAttribute(name);
    }
  }
}

但是可能有子節點的嵌套，于是要用到遞歸：

  vnode.children && vnode.children.forEach(child => render(child, dom)); 
  // 遞歸渲染子節點

上面沒有考慮到組件，只考慮到了div或者字符串數字之類的虛擬dom.

其實加入組件也很簡單：加入新一個新的處理方式:

我們先定義好Component這個類，并且掛載到全局React的對象上

export class Component {
  constuctor(props = {}) {
    this.state = {};
    this.props = props;
  }
  setState(stateChange) {
    // 將修改合并到state
    console.log("setstate");
    const newState = Object.assign(this.state, stateChange);
    console.log("state:", newState);
    renderComponent(this);
  }
}
....

//掛載Component類到全局React上
React.Component = Component

如果是組件，Babel會幫我們把第一個參數變成function

 if (typeof vnode.tag === "function") {
    //先創建組件
    const component = createComponent(vnode.tag, vnode.attrs);
    //設置屬性
    setComponentProps(component, vnode.attrs)
    //返回的是真實dom對象
    return component.base;
  }

createComponent和setComponentProps都是我們自己定義的方法～后期大量復用

export function createComponent(component, props) {
  let inst;
  // 如果是類定義組件，則直接返回實例
  if (component.prototype && component.prototype.render) {
    inst = new component(props);
    // 如果是函數定義組件，則將其擴展為類定義組件
  } else {
    inst = new Component(props);
    inst.constructor = component;
    inst.render = function() {
      return this.constructor(props);
    };
  }

  return inst;
}

export function setComponentProps(component, props) {
  if (!component.base) {
    if (component.componentWillMount) component.componentWillMount();
  } else if (component.base && component.componentWillReceiveProps) {
    component.componentWillReceiveProps(props);
  }

  component.props = props;

  renderComponent(component);
}

renderComponent也是我們自己定義的方法，用來渲染組件：

export function renderComponent(component) {
  console.log("renderComponent");
  let base;

  const renderer = component.render();

  if (component.base && component.componentWillUpdate) {
    component.componentWillUpdate();
  }

  base = _render(renderer);

  if (component.base) {
    if (component.componentDidUpdate) component.componentDidUpdate();
  } else {
    component.base = base;
    component.componentDidMount && component.componentDidMount();
    if (component.base && component.base.parentNode) {
      component.base.parentNode.replaceChild(base, component.base);
    }
    return;
  }
  if (component.base && component.base.parentNode) {
    component.base.parentNode.replaceChild(base, component.base);
  }
  //base是真實dom對象
  //component.base是將本次渲染好的dom對象掛載到組件上，方便判斷是否首次掛載
  component.base = base;
  //互相飲用，方便后期的隊列處理
  base._component = component;
}

最簡單的版本已經完成，對應的生命簡單周期做了粗糙處理，但是沒有加入diff算法和異步setState,歡迎移步gitHub點個star

最簡單版React-無diff算法和異步state,選擇master分支

加入diff算法和shouldComponentUpdate生命周期優化：

沒有diff算法，更新state后是所有的節點都要更新，這樣性能損耗非常大。現在我們開始加入React的diff算法

首先改造renderComponent方法

 function renderComponent(component, newState = {}) {

  console.log("renderComponent");
  //真實dom對象
  let base;
  //虛擬dom對象
  const renderer = component.render();
  //component.base是為了表示是否經過初次渲染，好進行生命周期函數調用
  if (component.base && component.componentWillUpdate) {
    component.componentWillUpdate();
  }

  if (component.base && component.shouldComponentUpdate) {
    //如果組件經過了初次渲染，是更新階段，那么可以根據這個生命周期判斷是否更新
    let result = true;
    result =
      component.shouldComponentUpdate &&
      component.shouldComponentUpdate((component.props = {}), newState);
    if (!result) {
      return;
    }
  }
  
  //得到diff算法對比后的真實dom對象
  base = diffNode(component.base, renderer);

  if (component.base) {
    if (component.componentDidUpdate) component.componentDidUpdate();
  } else {
  //為了防止死循環，調用完`didMount`函數就結束。
    component.base = base;
    base._component = component;
    component.componentDidMount && component.componentDidMount();
    return;
  }
  component.base = base;
  base._component = component;
}

注意，我們是跟preact一樣，將真實dom對象和虛擬dom對象進行對比：

分為下面幾種diff:

Node節點diff

Component組件diff

屬性diff

純文本或者數字的diff...

子節點的diff（這個最復雜）

純文本或者數字的diff:

純文本和數字之類的直接替換掉dom節點的textContent即可

diffNode(dom, vnode) {
  let out = dom;

  if (vnode === undefined || vnode === null || typeof vnode === "boolean")
    vnode = "";

  if (typeof vnode === "number") vnode = String(vnode);

  // diff text node
  if (typeof vnode === "string") {
    // 如果當前的DOM就是文本節點，則直接更新內容
    if (dom && dom.nodeType === 3) {
      // nodeType: https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/Node/nodeType
      if (dom.textContent !== vnode) {
        dom.textContent = vnode;
      }
      // 如果DOM不是文本節點，則新建一個文本節點DOM，并移除掉原來的
    } else {
      out = document.createTextNode(vnode);
      if (dom && dom.parentNode) {
        dom.parentNode.replaceChild(out, dom);
      }
    }

    return out;
  }

Component組件diff

如果不是一個類型組件直接替換掉，否則只更新屬性即可

function diffComponent(dom, vnode) {
  let c = dom && dom._component;
  let oldDom = dom;

  // 如果組件類型沒有變化，則重新set props
  if (c && c.constructor === vnode.tag) {
    setComponentProps(c, vnode.attrs);
    dom = c.base;
    // 如果組件類型變化，則移除掉原來組件，并渲染新的組件
  } else {
    if (c) {
      unmountComponent(c);
      oldDom = null;
    }

    c = createComponent(vnode.tag, vnode.attrs);

    setComponentProps(c, vnode.attrs);
    dom = c.base;

    if (oldDom && dom !== oldDom) {
      oldDom._component = null;
      removeNode(oldDom);
    }
  }

  return dom;
}

屬性的diff

export function diffAttributes(dom, vnode) {
  const old = {}; // 當前DOM的屬性
  const attrs = vnode.attrs; // 虛擬DOM的屬性

  for (let i = 0; i < dom.attributes.length; i++) {
    const attr = dom.attributes[i];
    old[attr.name] = attr.value;
  }

  // 如果原來的屬性不在新的屬性當中，則將其移除掉（屬性值設為undefined）
  for (let name in old) {
    if (!(name in attrs)) {
      handleAttrs(dom, name, undefined);
    }
  }

  // 更新新的屬性值
  for (let name in attrs) {
    if (old[name] !== attrs[name]) {
      handleAttrs(dom, name, attrs[name]);
    }
  }
}

children的diff

function diffChildren(dom, vchildren) {
  const domChildren = dom.childNodes;
  //沒有key值的真實dom集合
  const children = [];
  //有key值的集合 
  const keyed = {};

  if (domChildren.length > 0) {
    for (let i = 0; i < domChildren.length; i++) {
      const child = domChildren[i];
      const key = child.key;
      if (key) {
        keyed[key] = child;
      } else {
        children.push(child);
      }
    }
  }

  if (vchildren && vchildren.length > 0) {
    let min = 0;
    let childrenLen = children.length;

    for (let i = 0; i < vchildren.length; i++) {
      const vchild = vchildren[i];
      const key = vchild.key;
      let child;

      if (key) {
        if (keyed[key]) {
          child = keyed[key];
          keyed[key] = undefined;
        }
      } else if (min < childrenLen) {
        for (let j = min; j < childrenLen; j++) {
          let c = children[j];

          if (c && isSameNodeType(c, vchild)) {
            child = c;
            children[j] = undefined;

            if (j === childrenLen - 1) childrenLen--;
            if (j === min) min++;
            break;
          }
        }
      }

      child = diffNode(child, vchild);

      const f = domChildren[i];
      if (child && child !== dom && child !== f) {
        if (!f) {
          dom.appendChild(child);
        } else if (child === f.nextSibling) {
          removeNode(f);
        } else {
          dom.insertBefore(child, f);
        }
      }
    }
  }
}

children的diff這段，確實看起來不那么簡單，總結兩點精髓：

利用key值將節點分成兩個隊列

先對比有key值的節點，然后對比相同類型的節點，然后進行dom操作

shouldComponentUpdate的對比優化：

  shouldComponentUpdate(nextProps, nextState) {
    if (nextState.test > 5) {
      console.log("shouldComponentUpdate中限制了更新")
      alert("shouldComponentUpdate中限制了更新")
      return false;
    }
    return true;
  }

效果：

建議去倉庫看完整源碼認真斟酌：
帶diff算法版mini-React,選擇diff分支

看加入了diff算法后的效果

當然state更新后，只是更新了對應的節點，所謂的diff算法，就是將真實dom和虛擬dom對比后，直接dom操作。操作那些有更新的節點～當然也有直接對比兩個虛擬dom對象，然后打補丁上去～我們這種方式如果做SSR同構就不行，因為我們服務端沒dom對象這個說法，無法運行～

這段diff是有點硬核，但是去倉庫認真看看，自己嘗試寫寫，也是可以啃下來的。

異步合并更新state版

上面的版本，每次setState都會更新組件，這樣很不友好，因為有可能一個操作會帶來很多個setState，而且很可能會頻繁更新state。為了優化性能，我們把這些操作都放在一幀內去操作～

這里我們使用requestAnimationFrame，去執行合并操作～

首先更新setState入口，不要直接重新渲染組件：

import { _render } from "../reactDom/index";
import { enqueueSetState } from "./setState";
export class Component {
  constuctor(props = {}) {
    this.state = {};
    this.props = props;
  }
  setState(stateChange) {
    // 將修改合并到state
    console.log("setstate");
    const newState = Object.assign(this.state, stateChange);
    console.log("state:", newState);
    this.newState = newState;
    enqueueSetState(newState, this);
  }
}

enqueueSetState是我們的一個入口函數：

function enqueueSetState(stateChange, component) {
  if (setStateQueue.length === 0) {
    //清空隊列的辦法是異步執行,下面都是同步執行的一些計算
    defer(flush);
  }

  //向隊列中添加對象 key:stateChange value:component
  setStateQueue.push({
    stateChange,
    component
  });

  //如果渲染隊列中沒有這個組件 那么添加進去
  if (!renderQueue.some(item => item === component)) {
    renderQueue.push(component);
  }
}

上面代碼的精髓：

先執行同步代碼

首次setState調用進入if (setStateQueue.length === 0) 的判斷

異步在下一幀執行flush函數

同步執行setStateQueue.push

同步執行 renderQueue.push(component)

最后執行defer函數

defer函數

function defer(fn) {
  //requestIdleCallback的兼容性不好，對于用戶交互頻繁多次合并更新來說
  ，requestAnimation更有及時性高優先級，requestIdleCallback則適合處理可以延遲渲染的任務～
  //   if (window.requestIdleCallback) {
  //     console.log("requestIdleCallback");
  //     return requestIdleCallback(fn);
  //   }
  //高優先級任務
  return requestAnimationFrame(fn);
}

思考了很久，決定還是用requestAnimationFrame,為了體現界面交互的及時性

flush清空隊列的函數：

function flush() {
  let item, component;
  //依次取出對象，執行
  while ((item = setStateQueue.shift())) {
    const { stateChange, component } = item;

    // 如果沒有prevState，則將當前的state作為初始的prevState
    if (!component.prevState) {
      component.prevState = Object.assign({}, component.state);
    }

    // 如果stateChange是一個方法，也就是setState的第二種形式
    if (typeof stateChange === "function") {
      Object.assign(
        component.state,
        stateChange(component.prevState, component.props)
      );
    } else {
      // 如果stateChange是一個對象，則直接合并到setState中
      Object.assign(component.state, stateChange);
    }

    component.prevState = component.state;
  }

  //依次取出組件，執行更新邏輯，渲染
  while ((component = renderQueue.shift())) {
    renderComponent(component);
  }
}

flush函數的精髓：

抽象隊列，一個是對應的改變state和組件的隊列，一個是需要更新的組件隊列

每一幀就清空當前setState隊列的需要更新的組件，一次性合并清空

完整代碼倉庫地址，歡迎star：
帶diff算法和異步state的minj-react

上面是V15版本的stack遞歸diff版本的React實現：

當我們有100個節點需要更新的時候，我們正在遞歸對比節點，此時用戶點擊界面需要彈框，那么可能會造成延遲彈出窗口，根據RAID,超過100ms，用戶就會感覺明顯卡頓。為了防止出現這種情況，我們需要改變整體的diff策略。把遞歸的對比，改成可以暫停執行的循環對比，這樣如果即時我們在對比階段，有用戶點擊需要交互的時候，我們可以暫停對比，處理用戶交互。

上面這段話，說的就是stack版本和Fiber架構的區別。

stack版本就是我們上面的版本

Fiber版本：

思路：

將對比階段分割成一個個小任務

采用兩個虛擬dom對象的去diff對比方式，單鏈表結構，三根指針，return children sibling。

每幀完成一個小任務，然后去執行requestAnimationFrame,如果還有時間，那么就去執行requestIdleCallback.

這個版本暫時就結束了哦～ 歡迎加入我們的前端交流群，還有前往gitHub給個star。

本人參考：
hujiulong的博客，感謝這些大佬的無私開源

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