React18的架构设计与模块划分

React18 是 React 框架的最新版本，引入了诸多新特性和优化，例如并发渲染、自动批处理和 useTransition 等。为了实现这些功能，React18 的架构设计经过了重新调整，模块划分也变得更加明确。理解 React18 的架构设计与模块划分，可以帮助我们更深入地掌握 React 的运行机制，并合理地应用这些新特性来优化应用性能。

1. React18 的整体架构

React18 的架构可以分为以下几个核心部分：

调度层（Scheduler）：负责任务的优先级管理，决定哪些更新任务应该被优先处理。
渲染层（Renderer）：将 React 元素树转换为具体的平台输出，比如 DOM 操作或 Native 组件。
调和层（Reconciler）：负责计算虚拟 DOM 树的变化，并生成更新补丁。
Fiber 树（Fiber Tree）：一种基于链表的结构，用于记录组件状态、更新优先级和工作单元。
Hooks 系统：提供了状态管理和副作用管理的功能。

2. React18 的模块划分

2.1 调度层（Scheduler）

调度层的核心功能是基于任务的优先级进行调度，确保高优先级任务（如用户交互）可以快速响应，而低优先级任务（如后台数据加载）可以延迟处理。React18 的并发特性主要依赖于调度层的改进。

示例：

以下代码通过 useTransition 展示了调度低优先级任务的能力：

import React, { useState, useTransition } from 'react';

function SearchComponent() {
  const [isPending, startTransition] = useTransition();
  const [query, setQuery] = useState('');
  const [results, setResults] = useState([]);

  // 模拟搜索任务
  const handleSearch = (e) => {
    const value = e.target.value;
    setQuery(value);

    // 使用 startTransition 调度低优先级任务
    startTransition(() => {
      const newResults = performSearch(value); // 假设 performSearch 是搜索逻辑
      setResults(newResults);
    });
  };

  return (
    <div>
      <input type="text" value={query} onChange={handleSearch} />
      {isPending ? <p>加载中...</p> : <ul>{results.map((item) => <li key={item}>{item}</li>)}</ul>}
    </div>
  );
}

中文注释说明：

useTransition 提供了调度低优先级任务的方法。
startTransition 内部的任务会被标记为低优先级，用户交互任务会优先处理。

2.2 渲染层（Renderer）

渲染层负责将 React 的虚拟 DOM 树渲染为具体平台的输出。例如，在 Web 环境中，React 将虚拟 DOM 转换为浏览器 DOM；在 React Native 中，则转换为 Native 组件。

示例：

以下代码展示了 React 渲染层将虚拟 DOM 转化为真实 DOM 的流程：

function App() {
  return (
    <div>
      <h1>欢迎来到 React18</h1>
      <p>这是一个简单的渲染示例。</p>
    </div>
  );
}

export default App;

中文注释说明：

React 的渲染层会递归遍历组件树，并将每个虚拟 DOM 节点转化为真实 DOM。
React18 在渲染层引入了新的优化策略，如自动批处理，减少了不必要的更新操作。

2.3 调和层（Reconciler）

调和层是 React 的核心模块之一，负责对比新旧虚拟 DOM 树，找出差异并生成更新补丁。React18 的调和层使用 Fiber 架构，支持中断渲染和优先级调度。

示例：

以下代码展示了调和层在更新状态时的行为：

function Counter() {
  const [count, setCount] = useState(0);

  const increment = () => setCount(count + 1);

  return (
    <div>
      <p>当前计数：{count}</p>
      <button onClick={increment}>增加</button>
    </div>
  );
}

中文注释说明：

调和层会在 setCount 调用时生成新的虚拟 DOM 树。
Fiber 调和算法会对比新旧虚拟 DOM 树，只更新发生变化的部分。

2.4 Fiber 树（Fiber Tree）

Fiber 树是 React18 架构的核心，记录了组件的状态和更新信息。每个 Fiber 节点都对应一个 React 组件，并包含以下信息：

组件的类型和属性
当前和上一次渲染的状态
子节点和兄弟节点的引用

示例：

以下是一个概念化的 Fiber 节点结构：

const fiberNode = {
  type: 'div',
  props: { className: 'container' },
  stateNode: actualDOMNode,
  child: childFiberNode,
  sibling: siblingFiberNode,
  return: parentFiberNode,
};

中文注释说明：

type 表示节点的类型，例如 div 或自定义组件。
stateNode 是对应的实际 DOM 节点或类实例。
child、sibling 和 return 用于建立 Fiber 树的链表结构。

2.5 Hooks 系统

Hooks 是 React 函数组件的核心特性之一，提供了状态管理和副作用处理的能力。React18 中的 Hooks 引入了并发模式支持，如 useDeferredValue 和 useId。

示例：

以下代码展示了 useDeferredValue 的使用场景：

import React, { useState, useDeferredValue } from 'react';

function FilterList({ items }) {
  const [query, setQuery] = useState('');
  const deferredQuery = useDeferredValue(query); // 延迟计算的查询

  const filteredItems = items.filter((item) =>
    item.toLowerCase().includes(deferredQuery.toLowerCase())
  );

  return (
    <div>
      <input
        type="text"
        value={query}
        onChange={(e) => setQuery(e.target.value)}
        placeholder="搜索..."
      />
      <ul>
        {filteredItems.map((item) => (
          <li key={item}>{item}</li>
        ))}
      </ul>
    </div>
  );
}

中文注释说明：