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建造一個小型 React Chendering vDOM

Patricia Arquette原創: 2024-10-20 18:28:30663瀏覽

Build a Tiny React Chendering vDOM

本教學是基於本教學，但使用了 JSX、Typescript 和更簡單的實作方法。您可以在我的 GitHub 儲存庫上查看註釋和程式碼。

這部分我們將把 vDOM 渲染為實際的 DOM。另外，我們也會介紹React中的核心結構Fiber Tree。

渲染虛擬DOM

渲染 vDOM 非常簡單——太簡單了。您需要了解以下 Web 原生 API。

document.createElement(tagName: string): HTMLElement 建立一個實際的 DOM 元素。
document.createTextNode(text: string): Text 建立文字節點。
.appendChild(child: Node): void 將子節點追加到父節點。 HTMLElement 上的方法
.removeChild(child: Node): void 從父節點中刪除子節點。 HTMLElement 上的方法
.replaceChild(newChild: Node, oldChild: Node): void 用新的子節點取代子節點。 HTMLElement 上的方法
.replaceWith(...nodes: Node[]): void 用新節點取代節點。 Node 上的方法
.remove(): void 從文件中刪除節點。 Node 上的方法
.insertBefore(newChild: Node, refChild: Node): void 在引用子節點之前插入新子節點。 HTMLElement 上的方法
.setAttribute(name: string, value: string): void 設定元素的屬性。 HTMLElement 上的方法。
.removeAttribute(name: string): void 從元素中刪除屬性。 HTMLElement 上的方法。
.addEventListener(type: string,listener: Function): void 為元素新增事件監聽器。 HTMLElement 上的方法。
.removeEventListener(type: string,listener: Function): void 從元素中刪除事件偵聽器。 HTMLElement 上的方法。
.dispatchEvent(event: Event): void 在元素上調度事件。 HTMLElement 上的方法。

哇，有點太多了吧？但您所需要做的就是將 vDOM 的建立鏡像到實際 DOM。這是一個簡單的例子。

function render(vDom: VDomNode, parent: HTMLElement) {
    if (typeof vDom === 'string') {
        parent.appendChild(document.createTextNode(vDom))
    } else if (vDom.kind === 'element') {
        const element = document.createElement(vDom.tag)
        for (const [key, value] of Object.entries(vDom.props ?? {})) {
            if (key === 'key') continue
            if (key.startsWith('on')) {
                element.addEventListener(key.slice(2).toLowerCase(), value as EventListener)
            } else {
                element.setAttribute(key, value as string)
            }
        }
        for (const child of vDom.children ?? []) {
            render(child, element)
        }
        parent.appendChild(element)
    } else {
        for (const child of vDom.children ?? []) {
            render(child, parent)
        }
    }
}

我們註冊以on開頭的屬性作為事件監聽器，這是React中的常見做法。另外，我們忽略了關鍵屬性，它用於協調，而不是渲染。

好的，渲染完成了，本章就結束了…？沒有。

空閒時間渲染

在真實的react中，渲染過程要複雜一些。更具體地說，它會使用requestIdleCallback，讓更緊急的任務先完成，降低自己的優先順序。

請注意，Safari、MacOS 和 iOS 均不支援 requestIdleCallback（Apple 工程師，請問這是為什麼？至少他們正在努力解決這個問題，2024 年）。如果您使用的是 Mac，請使用 chrome，或將其替換為簡單的 setTimeout。在真正的React中，它使用調度程序來處理這個問題，但基本思想是相同的。

為此，我們需要了解以下 Web 原生 API。

requestIdleCallback(callback: Function): void 請求在瀏覽器空閒時呼叫回呼。回呼將傳遞一個 IdleDeadline 物件。回調將有一個截止時間參數，它是一個具有以下屬性的物件。
- timeRemaining(): number 傳回瀏覽器不再空閒之前的剩餘時間（以毫秒為單位）。所以我們應該在時間到之前完成我們的工作。

所以我們需要將渲染分成區塊，並使用 requestIdleCallback 來處理它。一個簡單的方法是一次只渲染一個節點。這很容易 - 但不要急於這樣做 - 否則你會浪費很多時間，因為我們還需要在渲染時完成其他工作。

但是我們可以使用以下程式碼作為我們要做的事情的基本框架。

function render(vDom: VDomNode, parent: HTMLElement) {
    if (typeof vDom === 'string') {
        parent.appendChild(document.createTextNode(vDom))
    } else if (vDom.kind === 'element') {
        const element = document.createElement(vDom.tag)
        for (const [key, value] of Object.entries(vDom.props ?? {})) {
            if (key === 'key') continue
            if (key.startsWith('on')) {
                element.addEventListener(key.slice(2).toLowerCase(), value as EventListener)
            } else {
                element.setAttribute(key, value as string)
            }
        }
        for (const child of vDom.children ?? []) {
            render(child, element)
        }
        parent.appendChild(element)
    } else {
        for (const child of vDom.children ?? []) {
            render(child, parent)
        }
    }
}

如果您現在用渲染 vDOM 填滿 // TODO，並傳回下一個要渲染的 vDOM 節點，您可以進行簡單的空閒時間渲染。但別著急——我們需要更多的工作。

纖維樹

在下一章中，我們將實現反應性，而協調相當複雜 - 所以我們將一些內容移到這部分，即 Fiber 樹。

纖維樹只是一種特殊的資料結構。當react處理變化時，它會執行以下程序。

某些東西（可能是使用者或初始渲染）觸發了變更。
React 建立一個新的 vDOM 樹。
React 計算新的 Fiber 樹。
React 計算舊 Fiber 樹和新 Fiber 樹之間的差異。
React 將差異應用到實際 DOM。

你可以看到，Fiber Tree對於React來說是必不可少的。

纖維樹與傳統的樹有點不同，節點之間有三種類型的關係。

child of：一個節點是另一個節點的子節點。請注意，在 Fiber 樹中，每個節點只能有一個子節點。傳統的樹結構由一個孩子和許多兄弟姊妹來表示。
兄弟節點：一個節點是另一個節點的兄弟節點。
parent of：一個節點是另一個節點的父節點。與子節點不同的是，許多節點可以共用同一個父節點。您可以將 Fiber 樹中的父節點視為壞父節點，它只關心第一個子節點，但實際上仍然是許多子節點的父節點。

例如，對於以下 DOM，

import { createDom, VDomNode } from "./v-dom"

interface Fiber {
    parent: Fiber | null
    sibling: Fiber | null
    child: Fiber | null
    vDom: VDomNode,
    dom: HTMLElement | Text  | null
}

let nextUnitOfWork: Fiber | null = null

function workLoop(deadline: IdleDeadline) {
  let shouldYield = false
  while (nextUnitOfWork && !shouldYield) {
    nextUnitOfWork = performUnitOfWork(
      nextUnitOfWork
    )
    shouldYield = deadline.timeRemaining() < 1
  }
  requestIdleCallback(workLoop)
}

requestIdleCallback(workLoop)

function performUnitOfWork(nextUnitOfWork: Fiber | null): Fiber | null {
    // TODO
    throw new Error('Not implemented')
}

我們可以將它表示為一棵樹。

<div>
    <p></p>
    <div>
        <h1></h1>
        <h2></h2>
    </div>
</div>

p 是根 div 的子級，但次要 div 不是根 div 的子級，而是 p 的兄弟級。 h1 和 h2 是次要 div 的子級。

在渲染方面，順序主要是深度優先，但有點不同 - 所以基本上，它遵循這些規則。對於每個節點，都會經歷以下步驟。

如果該節點有未處理的子節點，則處理該子節點。
如果該節點有兄弟節點，則處理該兄弟節點。重複此動作，直到處理完所有兄弟姐妹。
將此節點標記為已處理。
處理其父級。

現在讓我們實現它。但首先，我們需要觸發渲染過程。很簡單 - 只需將 nextUnitOfWork 設定為 Fiber 樹的根。

function render(vDom: VDomNode, parent: HTMLElement) {
    if (typeof vDom === 'string') {
        parent.appendChild(document.createTextNode(vDom))
    } else if (vDom.kind === 'element') {
        const element = document.createElement(vDom.tag)
        for (const [key, value] of Object.entries(vDom.props ?? {})) {
            if (key === 'key') continue
            if (key.startsWith('on')) {
                element.addEventListener(key.slice(2).toLowerCase(), value as EventListener)
            } else {
                element.setAttribute(key, value as string)
            }
        }
        for (const child of vDom.children ?? []) {
            render(child, element)
        }
        parent.appendChild(element)
    } else {
        for (const child of vDom.children ?? []) {
            render(child, parent)
        }
    }
}

觸發渲染後，瀏覽器會呼叫performUnitOfWork，這就是我們執行工作的地方。

首先是我們需要建立實際的 DOM 元素。我們可以透過建立一個新的 DOM 元素並將其附加到父 DOM 元素來做到這一點。

import { createDom, VDomNode } from "./v-dom"

interface Fiber {
    parent: Fiber | null
    sibling: Fiber | null
    child: Fiber | null
    vDom: VDomNode,
    dom: HTMLElement | Text  | null
}

let nextUnitOfWork: Fiber | null = null

function workLoop(deadline: IdleDeadline) {
  let shouldYield = false
  while (nextUnitOfWork && !shouldYield) {
    nextUnitOfWork = performUnitOfWork(
      nextUnitOfWork
    )
    shouldYield = deadline.timeRemaining() < 1
  }
  requestIdleCallback(workLoop)
}

requestIdleCallback(workLoop)

function performUnitOfWork(nextUnitOfWork: Fiber | null): Fiber | null {
    // TODO
    throw new Error('Not implemented')
}

<div>
    <p></p>
    <div>
        <h1></h1>
        <h2></h2>
    </div>
</div>

這是作品的第一部分。現在我們需要建構從目前光纖分支出來的光纖。

div
├── p
└── div
    ├── h1
    └── h2

現在我們為目前節點建立了一個 Fiber 樹。現在讓我們按照我們的規則來處理纖維樹。

export function render(vDom: VDomNode, parent: HTMLElement) {
    nextUnitOfWork = {
        parent: null,
        sibling: null,
        child: null,
        vDom: vDom,
        dom: parent
    }
}

現在我們可以渲染 vDOM，就在這裡。請注意，打字稿在這裡很愚蠢，因為它無法告訴我們虛擬 DOM 的類型，我們在這裡需要一個醜陋的繞過。

function isString(value: VDomNode): value is string {
    return typeof value === 'string'
}

function isElement(value: VDomNode): value is VDomElement {
    return typeof value === 'object'
}

export function createDom(vDom: VDomNode): HTMLElement | Text | DocumentFragment {
    if (isString(vDom)) {
        return document.createTextNode(vDom)
    } else if (isElement(vDom)) {
        const element = document.createElement(vDom.tag === '' ? 'div' : vDom.tag)
        Object.entries(vDom.props ?? {}).forEach(([name, value]) => {
            if (value === undefined) return
            if (name === 'key') return
            if (name.startsWith('on') && value instanceof Function) {
                element.addEventListener(name.slice(2).toLowerCase(), value as EventListener)
            } else {
                element.setAttribute(name, value.toString())
            }
        })
        return element
    } else {
        throw new Error('Unexpected vDom type')
    }
}

現在您的 vDOM 已渲染為實際 DOM。恭喜！你做得很好。但我們還沒完成。

累計提交

目前的實作會存在一個問題 - 如果我們有太多節點會減慢整個過程，使用者將看到渲染是如何完成的。當然，不會洩漏商業機密什麼的，但是這樣的體驗並不好。我們寧願將 dom 創建隱藏在幕後，立即提交。

解決方案很簡單 - 我們不直接提交到文檔，而是創建一個元素而不將其添加到文檔中，完成後將其添加到文檔中。這稱為累積提交。

function performUnitOfWork(nextUnitOfWork: Fiber | null): Fiber | null {
    if(!nextUnitOfWork) {
        return null
    }

    if(!nextUnitOfWork.dom) {
        nextUnitOfWork.dom = createDom(nextUnitOfWork.vDom)
    }

    if(nextUnitOfWork.parent && nextUnitOfWork.parent.dom) {
        nextUnitOfWork.parent.dom.appendChild(nextUnitOfWork.dom)
    }

    // TODO
    throw new Error('Not implemented')
}

現在，我們從performUnitOfWork刪除appendChild，也就是下面的部分，

const fiber = nextUnitOfWork
if (isElement(fiber.vDom)) {
    const elements = fiber.vDom.children ?? []
    let index = 0
    let prevSibling = null

    while (index < elements.length) {
        const element = elements[index]
        const newFiber: Fiber = {
            parent: fiber,
            dom: null,
            sibling: null,
            child: null,
            vDom: element,
        }

        if (index === 0) {
            fiber.child = newFiber
        } else {
            prevSibling!.sibling = newFiber
        }
        prevSibling = newFiber
        index++
    }
}

現在，如果我們完成了所有工作，我們就已經使用它們的 DOM 正確構建了所有 Fiber，但它們不會添加到文件中。當此類事件調度時，我們呼叫提交函數，該函數會將 DOM 新增至文件。

if (fiber.child) {
    return fiber.child
}
let nextFiber: Fiber | null = fiber
while (nextFiber) {
    if (nextFiber.sibling) {
        return nextFiber.sibling
    }
    nextFiber = nextFiber.parent
}
return null

現在，提交功能很簡單 - 只需將所有子 DOM 遞歸添加到 wip，然後將 wip 提交到 DOM。

import { render } from "./runtime";
import { createElement, fragment, VDomNode } from "./v-dom";

function App() {
    return <>
        <h1>a</h1>
        <h2>b</h2>
    </>
}
const app = document.getElementById('app')
const vDom: VDomNode = App() as unknown as VDomNode
render(vDom, app!)

您可以透過在 commitChildren 函數中新增逾時來測試這一點。以前渲染是一步步完成的，現在是一次性完成的。

嵌套組件

您可以嘗試巢狀函數 - 如下所示，

function render(vDom: VDomNode, parent: HTMLElement) {
    if (typeof vDom === 'string') {
        parent.appendChild(document.createTextNode(vDom))
    } else if (vDom.kind === 'element') {
        const element = document.createElement(vDom.tag)
        for (const [key, value] of Object.entries(vDom.props ?? {})) {
            if (key === 'key') continue
            if (key.startsWith('on')) {
                element.addEventListener(key.slice(2).toLowerCase(), value as EventListener)
            } else {
                element.setAttribute(key, value as string)
            }
        }
        for (const child of vDom.children ?? []) {
            render(child, element)
        }
        parent.appendChild(element)
    } else {
        for (const child of vDom.children ?? []) {
            render(child, parent)
        }
    }
}

但這就是行不通的，因為解析 JSX 時，tag 只是標籤名稱。當然，對於原生元素來說，它只是一個字串，但對於元件來說，它是一個函數。所以在將 JSX 轉換為 vDOM 的過程中，我們需要檢查該標籤是否是一個函數，如果是，則呼叫它。

import { createDom, VDomNode } from "./v-dom"

interface Fiber {
    parent: Fiber | null
    sibling: Fiber | null
    child: Fiber | null
    vDom: VDomNode,
    dom: HTMLElement | Text  | null
}

let nextUnitOfWork: Fiber | null = null

function workLoop(deadline: IdleDeadline) {
  let shouldYield = false
  while (nextUnitOfWork && !shouldYield) {
    nextUnitOfWork = performUnitOfWork(
      nextUnitOfWork
    )
    shouldYield = deadline.timeRemaining() < 1
  }
  requestIdleCallback(workLoop)
}

requestIdleCallback(workLoop)

function performUnitOfWork(nextUnitOfWork: Fiber | null): Fiber | null {
    // TODO
    throw new Error('Not implemented')
}

現在，每個組件都需要 props 和 child。在真正的React 中，他們添加了額外的字段來檢查- 你可以想像，只需用類別替換函數，這樣你就有了額外的字段- 然後你提供新的函數來創建對象，這是典型的工廠模式- 但我們在這裡採取了懶惰的態度。

<div>
    <p></p>
    <div>
        <h1></h1>
        <h2></h2>
    </div>
</div>

請注意，在真實的 React 中，函數元件呼叫會延遲到 Fiber 建置階段。儘管如此，我們這樣做是為了方便，並沒有真正損害本系列的目的。

分段

但是，這還不夠。之前我們只是把fragment當成div，這是不正確的。但如果你只是用文件片段取代它，那是行不通的。這樣做的原因是因為片段是一次性容器- 這會導致一種奇怪的行為- 就像你不能從中取出真實的東西，你不能嵌套它們，以及許多奇怪的東西（真的，為什麼它會贏）工作更簡單......）。所以，他媽的，我們需要把這個東西挖出來。

所以解決方案是，我們不為片段建立 DOM - 我們找到正確的父級來新增 DOM。

我們需要，

div
├── p
└── div
    ├── h1
    └── h2

並更改渲染，

export function render(vDom: VDomNode, parent: HTMLElement) {
    nextUnitOfWork = {
        parent: null,
        sibling: null,
        child: null,
        vDom: vDom,
        dom: parent
    }
}

現在，片段已正確處理。

以上是建造一個小型 React Chendering vDOM的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！

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陳述：

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