React 性能优化的那些事儿

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作者：雨飞飞雨

https://juejin.cn/post/7146846541846675492

要讲清楚性能优化的原理，就需要知道它的前世今生，需要回答如下的问题：

• React 是如何进行页面渲染的？
• 造成页面的卡顿的罪魁祸首是什么呢？
• 我们为什么需要性能优化？
• React 有哪些场景会需要性能优化？
• React 本身的性能优化手段？
• 还有哪些工具可以提升性能呢？

为什么页面会出现卡顿的现象？

为什么浏览器会出现页面卡顿的问题？是不是浏览器不够先进？这都 2202 年了，怎么还会有这种问题呢？

实际上问题的根源来源于浏览器的刷新机制。

我们人类眼睛的刷新率是 60Hz，浏览器依据人眼的刷新率 计算出了

1000 Ms / 60 = 16.6ms

也就是说，浏览器要在16.6Ms 进行一次刷新，人眼就不会感觉到卡顿，而如果超过这个时间进行刷新，就会感觉到卡顿。

而浏览器的主进程在仅仅需要页面的渲染，还需要做解析执行Js，他们运行在一个进程中。

如果js的在执行的长时间占用主进程的资源，就会导致没有资源进行页面的渲染刷新，进而导致页面的卡顿。

那么这个又和 React 的性能优化又有什么关系呢？

React 到底是在哪里出现了卡顿？

基于我们上的知识，js 长期霸占浏览器主线程造成无法刷新而造成卡顿。

那么 React 的卡顿也是基于这个原因。

React 在render的时候，会根据现有render产生的新的jsx的数据和现有fiberRoot 进行比对，找到不同的地方，然后生成新的workInProgress，进而在挂载阶段把新的workInProgress交给服务器渲染。

在这个过程中，React 为了让底层机制更高效快速，进行了大量的优化处理，如设立任务优先级、异步调度、diff算法、时间分片等。

整个链路就是了高效快速的完成从数据更新到页面渲染的整体流程。

为了不让递归遍历寻找所有更新节点太大而占用浏览器资源，React 升级了fiber架构，时间分片，让其可以增量更新。

为了找出所有的更新节点，设立了diff算法，高效的查找所有的节点。

为了更高效的更新，及时响应用户的操作，设计任务调度优先级。

而我们的性能优化就是为了不给 React 拖后腿，让其更快，更高效的遍历。

那么性能优化的奥义是什么呢？？

就是控制刷新渲染的波及范围，我们只让改更新的更新，不该更新的不要更新，让我们的更新链路尽可能的短的走完，那么页面当然就会及时刷新不会卡顿了。

React 有哪些场景会需要性能优化？

• 父组件刷新，而不波及子组件
• 组件自己控制自己是否刷新
• 减少波及范围，无关刷新数据不存入state中
• 合并 state,减少重复 setState 的操作
• 如何更快的完成diff的比较，加快进程

我们分别从这些场景说一下：·

一：父组件刷新，而不波及子组件。

我们知道 React 在组件刷新判定的时候，如果触发刷新，那么它会深度遍历所有子组件，查找所有更新的节点，依据新的jsx数据和旧的 fiber ，生成新的workInProgress，进而进行页面渲染。

所以父组件刷新的话，子组件必然会跟着刷新，但是假如这次的刷新，和我们子组件没有关系呢？怎么减少这种波及呢？

如下面这样：

export default function Father1 (){
    let [name,setName] = React.useState('');

    return (
        <div>
            <button onClick={()=>setName("获取到的数据")}>点击获取数据</button>
            {name}
            <Children/>
        </div>
    )
}

function Children(){
    return (
        <div>
            这里是子组件
        </div>
    )
}

运行结果：

可以看到我们的子组件被波及了，解决办法有很多，总体来说分为两种。

• 子组件自己判断是否需要更新 ,典型的就是 PureComponent，shouldComponentUpdate，memo
• 父组件对子组件做个缓冲判断

第一种：使用 PureComponent

使用 PureComponent 的原理就是它会对state 和props进行浅比较，如果发现并不相同就会更新。

export default function Father1 (){
    let [name,setName] = React.useState('');
    return (
        <div>
            <button onClick={()=>setName("父组件的数据")}>点击刷新父组件</button>
            {name}
          
            <Children1/>
        </div>
    )
}

class Children extends React.PureComponent{
    render() {
        return (
            <div>这里是子组件</div>
        )
    }
}

执行结果：

实际上PureComponent就是在内部更新的时候调用了会调用如下方法来判断 新旧state和props

function shallowEqual(objA: mixed, objB: mixed): boolean {
  if (is(objA, objB)) {
    return true;
  }
  if (
    typeof objA !== 'object' ||
    objA === null ||
    typeof objB !== 'object' ||
    objB === null
  ) {
    return false;
  }
  const keysA = Object.keys(objA);
  const keysB = Object.keys(objB);
  if (keysA.length !== keysB.length) {
    return false;
  }
  // Test for A's keys different from B.
  for (let i = 0; i < keysA.length; i++) {
    const currentKey = keysA[i];
    if (
      !hasOwnProperty.call(objB, currentKey) ||
      !is(objA[currentKey], objB[currentKey])
    ) {
      return false;
    }
  }
  return true;
}

它的判断步骤如下：

• 第一步，首先会直接比较新老 props 或者新老 state 是否相等。如果相等那么不更新组件。
• 第二步，判断新老 state 或者 props ，有不是对象或者为 null 的，那么直接返回 false ，更新组件。
• 第三步，通过 Object.keys 将新老 props 或者新老 state 的属性名 key 变成数组，判断数组的长度是否相等，如果不相等，证明有属性增加或者减少，那么更新组件。
• 第四步，遍历老 props 或者老 state ，判断对应的新 props 或新 state ，有没有与之对应并且相等的（这个相等是浅比较），如果有一个不对应或者不相等，那么直接返回 false ，更新组件。 到此为止，浅比较流程结束， PureComponent 就是这么做渲染节流优化的。

在使用PureComponent时需要注意的细节：

由于PureComponent 使用的是浅比较判断state和props，所以如果我们在父子组件中，子组件使用PureComponent,在父组件刷新的过程中不小心把传给子组件的回调函数变了，就会造成子组件的误触发，这个时候PureComponent就失效了。

细节一：函数组件中，匿名函数，箭头函数和普通函数都会重新声明

下面这些情况都会造成函数的重新声明：

箭头函数

 <Children1 callback={(value)=>setValue(value)}/>

匿名函数

<Children1 callback={function (value){setValue(value)}}/>

普通函数

export default function Father1 (){
    let [name,setName] = React.useState('');
    let [value,setValue] = React.useState('')
    const setData=(value)=>{
        setValue(value)
    }
    return (
        <div>
            <button onClick={()=>setName("父组件的数据"+Math.random())}>点击刷新父组件</button>
            {name}
            <Children1 callback={setData}/>
        </div>
    )
}
class Children1 extends React.PureComponent{
    render() {
        return (
            <div>这里是子组件</div>
        )
    }
}

执行结果：

可以看到子组件的 PureComponent 完全失效了。这个时候就可以使用useMemo或者 useCallback 出马了，利用他们缓冲一份函数，保证不会出现重复声明就可以了。

export default function Father1 (){
    let [name,setName] = React.useState('');
    let [value,setValue] = React.useState('')
    const setData= React.useCallback((value)=>{
        setValue(value)
    },[])
    
    return (
        <div>
            <button onClick={()=>setName("父组件的数据"+Math.random())}>点击刷新父组件</button>
            {name}
            <Children1 callback={setData}/>
        </div>
    )
}

看结果：

可以看到我们的子组件这次并没有参与父组件的刷新，在React Profiler中也提示，Children1并没有渲染。

细节二：class组件中不使用箭头函数，匿名函数

原理和函数组件中的一样，class 组件中每一次刷新都会重复调用render函数，那么render函数中使用的匿名函数，箭头函数就会造成重复刷新的问题。

export default class Father extends React.PureComponent{
    constructor(props) {
        super(props);
        this.state = {
            name:"",
            count:"",
        }
    }
    render() {
        return (
            <div>
                <button onClick={()=>this.setState({name:"父组件的数据"+Math.random()})}>点击获取数据</button>
                {this.state.name}
                <Children1 callback={()=>this.setState({count:11})}/>
            </div>
        )
    }
}

执行结果：

而优化这个非常简单，只需要把函数换成普通函数就可以。

export default class Father extends React.PureComponent{
    constructor(props) {
        super(props);
        this.state = {
            name:"",
            count:"",
        }
    }
    setCount=(count)=>{
        this.setState({count})
    }
    render() {
        return (
            <div>
                <button onClick={()=>this.setState({name:"父组件的数据"+Math.random()})}>点击获取数据</button>
                {this.state.name}
                <Children1 callback={this.setCount(111)}/>
            </div>
        )
    }
}

执行结果：

细节三：在 class 组件的render函数中调用bind 函数

这个细节是我们在class组件中，没有在constructor中进行bind的操作，而是在render函数中，那么由于bind函数的特性，它的每一次调用都会返回一个新的函数，所以同样会造成PureComponent的失效

export default class Father extends React.PureComponent{
    //...
    setCount(count){
        this.setCount({count})
    }
    render() {
        return (
            <div>
                <button onClick={()=>this.setState({name:"父组件的数据"+Math.random()})}>点击获取数据</button>
                {this.state.name}
                <Children1 callback={this.setCount.bind(this,"11111")}/>
            </div>
        )
    }
}

看执行结果：

优化的方式也很简单，把bind操作放在constructor中就可以了。

constructor(props) {
    super(props);
    this.state = {
        name:"",
        count:"",
    }
    this.setCount= this.setCount.bind(this);
}

执行结果就不在此展示了。

而实际上上诉所说的三个细节同样对React.memo有效，它同样也会浅比较传入的props.

第二种：shouldComponentUpdate

class 组件中 使用 shouldComponentUpdate 是主要的优化方式，它不仅仅可以判断来自父组件的nextprops，还可以根据nextState和最新的nextContext来决定是否更新。

class Children2 extends React. PureComponent{
    shouldComponentUpdate(nextProps, nextState, nextContext) {
        //判断只有偶数的时候，子组件才会更新
        if(nextProps !== this.props && nextProps.count  % 2 === 0){
            return true;
        }else{
            return false;
        }
    }
    render() {
        return (
            <div>
                只有父组件传入的值等于 2的时候才会更新
                {this.props.count}
            </div>
        )
    }
}

它的用法也是非常简单，就是如果需要更新就返回true，不需要更新就返回false.

第三种：函数组件如何判断props的变化的更新呢？ 使用 React.memo函数

React.memo的规则是如果想要复用最后一次渲染结果，就返回true，不想复用就返回false。 所以它和shouldComponentUpdate的正好相反，false才会更新，true就返回缓冲。

const Children3 = React.memo(function ({count}){
    return (
        <div>
            只有父组件传入的值是偶数的时候才会更新
            {count}
        </div>
    )
},(prevProps, nextProps)=>{
    if(nextProps.count % 2 === 0){
        return false;
    }else{
        return true;
    }
})

如果我们不传入第二个函数，而是默认让 React.memo包裹一下，那么它只会对props浅比较一下，并不会有比较state之类的逻辑。

以上三种都是我们为了应对父组件更新触发子组件，子组件决定是否更新的实现。 下面我们讲一下父组件对子组件缓冲实现的情况：

使用 React.useMemo来实现对子组件的缓冲

看下面这段逻辑，我们的子组件只关心count数据，当我们刷新name数据的时候，并不会触发刷新 Children1子组件，实现了我们对组件的缓冲控制。

export default function Father1 (){
    let [count,setCount] = React.useState(0);
    let [name,setName] = React.useState(0);
    const render = React.useMemo(()=><Children1 count = {count}/>,[count])
    return (
        <div>
            <button onClick={()=>setCount(++count)}>点击刷新count</button>
            <br/>
            <button onClick={()=>setName(++name)}>点击刷新name</button>
            <br/>
            {"count"+count}
            <br/>
            {"name"+name}
            <br/>
            {render}
        </div>
    )
}
class Children1 extends React.PureComponent{
    render() {
        return (
            <div>
                子组件只关系count 数据
                {this.props.count}
            </div>
        )
    }
}

执行结果： 当我们点击刷新name数据时，可以看到没有子组件参与刷新

当我们点击刷新count 数据时，子组件参与了刷新

二：组件自己控制自己是否刷新

这里就需要用到上面提到的shouldComponentUpdate以及PureComponent,这里不再赘述。

三：减少波及范围，无关刷新数据不存入state中

这种场景就是我们有意识的控制，如果有一个数据我们在页面上并没有用到它，但是它又和我们的其他的逻辑有关系，那么我们就可以把它存储在其他的地方，而不是state中。

场景一：无意义重复调用setState，合并相关的state

export default class Father extends React.Component{
    state = {
        count:0,
        name:"",
    }
    getData=(count)=>{
        this.setState({count});
        //依据异步获取数据
        setTimeout(()=>{
            this.setState({
                name:"异步获取回来的数据"+count
            })
        },200)
    }
    componentDidUpdate(prevProps, prevState, snapshot) {
        console.log("渲染次数,",++count,"次")
    }
    render() {
        return (
            <div>
                <button onClick={()=>this.getData(++this.state.count)}>点击获取数据</button>
                {this.state.name}
            </div>
        )
    }
}

React Profiler的执行结果：

可以看到我们的父组件执行了两次。 其中的一次是无意义的先setState保存一次数据，然后又根据这个数据异步获取了数据以后又调用了一次setState，造成了第二次的数据刷新.

而解决办法就是把这个数据合并到异步数据获取完成以后，一起更新到state中。

getData=(count)=>{
        //依据异步获取数据
        setTimeout(()=>{
            this.setState({
                name:"异步获取回来的数据"+count,
                count
            })
        },200)
}

看执行结果：只渲染了一次。

场景二：和页面刷新没有相关的数据，不存入state中

实际上我们发现这个数据在页面上并没有展示，我们并不需要把他们都存放在state 中，所以我们可以把这个数据存储在state之外的地方。

export default class Father extends React.Component{
    constructor(props) {
        super(props);
        this.state = {
            name:"",
        }
        this.count = 0;
    }
    getData=(count)=>{
        this.count = count;
        //依据异步获取数据
        setTimeout(()=>{
            this.setState({
                name:"异步获取回来的数据"+count,
            })
        },200)
    }
    componentDidUpdate(prevProps, prevState, snapshot) {
        console.log("渲染次数,",++count,"次")
    }
    render() {
        return (
            <div>
                <button onClick={()=>this.getData(++this.count)}>点击获取数据</button>
                {this.state.name}
            </div>
        )
    }
}

这样的操作并不会影响我们对它的使用。 在class组件中我们可以把数据存储在this上面，而在Function中，则我们可以通过利用 useRef 这个 Hooks 来实现同样的效果。

export default function Father1 (){
    let [name,setName] = React.useState('');
    const countContainer = React.useRef(0);
    const getData=(count)=>{
        //依据异步获取数据
        setTimeout(()=>{
            setName("异步获取回来的数据"+count)
            countContainer.current = count++;
        },200)
    }
    return (
        <div>
            <button onClick={()=>getData(++countContainer.current)}>点击获取数据</button>
            {name}
        </div>
    )
}

场景三：通过存入useRef的数据中，避免父子组件的重复刷新

假设父组件中有需要用到子组件的数据，子组件需要把数据回到返回给父组件，而如果父组件把这份数据存入到了 state 中，那么父组件刷新，子组件也会跟着刷新。 这种的情况我们就可以把数据存入到 useRef 中，以避免无意义的刷新出现。或者把数据存入到class的 this 下。

四：合并 state,减少重复 setState 的操作

合并 state ,减少重复 setState 的操作,实际上 React已经帮我们做了，那就是批量更新，在React18 之前的版本中，批量更新只有在 React自己的生命周期或者点击事件中有提供，而异步更新则没有，例如setTimeout，setInternal等。

所以如果我们想在React18 之前的版本中也想在异步代码添加对批量更新的支持，就可以使用React给我们提供的api。

import ReactDOM from 'react-dom';
const { unstable_batchedUpdates } = ReactDOM;

使用方法如下：

componentDidMount() {
    setTimeout(()=>{
        unstable_batchedUpdates(()=>{
            this.setState({ number:this.state.number + 1 })
            console.log(this.state.number)
            this.setState({ number:this.state.number + 1})
            console.log(this.state.number)
            this.setState({ number:this.state.number + 1 })
            console.log(this.state.number)
        })
    })
}

而在 React 18中的话，就不需要我们这样做了，它 对settimeout、promise、原生事件、react事件、外部事件处理程序进行自动批量处理。

五：如何更快的完成diff的比较，加快进程

diff算法就是为了帮助我们找到需要更新的异同点，那么有什么办法可以让我们的diff算法更快呢？

那就是合理的使用key

diff的调用是在reconcileChildren中的reconcileChildFibers，当没有可以复用current fiber节点时，就会走mountChildFibers，当有的时候就走reconcileChildFibers。

而reconcilerChildFibers的函数中则会针render函数返回的新的jsx数据进行判断，它是否是对象，就会判断它的newChild.$$typeof是否是REACT_ELEMENT_TYPE，如果是就按单节点处理。 如果不是继续判断是否是REACT_PORTAL_TYPE或者REACT_LAZY_TYPE。

继续判断它是否为数组，或者可迭代对象。

而在单节点处理函数reconcileSingleElement中，会执行如下逻辑：

• 通过 key,判断上次更新的时候的 Fiber 节点是否存在对应的 DOM 节点。 如果没有 则直接走创建流程，新生成一个 Fiber 节点，并返回

• 如果有，那么就会继续判断，DOM 节点是否可以复用？

• 如果有，就将上次更新的 Fiber 节点的副本作为本次新生的Fiber 节点并返回

• 如果没有，那么就标记 DOM 需要被删除，新生成一个 Fiber 节点并返回。

function reconcileSingleElement(
    returnFiber: Fiber,
    currentFirstChild: Fiber | null,
    element: ReactElement
): Fiber {
    const key = element.key; //jsx 虚拟 DOM 返回的数据
    let child = currentFirstChild;//当前的fiber 
    
    // 首先判断是否存在对应DOM节点
    while (child !== null) {
        // 上一次更新存在DOM节点，接下来判断是否可复用
        
        // 首先比较key是否相同
        if (child.key === key) {
            
            // key相同，接下来比较type是否相同
            
            switch (child.tag) {
                // ...省略case
                
                default: {
                    if (child.elementType === element.type) {
                        // type相同则表示可以复用
                        // 返回复用的fiber
                        return existing;
                    }
                    
                    // type不同则跳出switch
                    break;
                }
            }
            // 代码执行到这里代表：key相同但是type不同
            // 将该fiber及其兄弟fiber标记为删除
            deleteRemainingChildren(returnFiber, child);
            break;
        } else {
            // key不同，将该fiber标记为删除
            deleteChild(returnFiber, child);
        }
        child = child.sibling;
    }
    
    // 创建新Fiber，并返回 ...省略
}

从上面的代码就可以看出，React 是如何判断一个 Fiber 节点是否可以被复用的。

• 第一步：判断element的 key 和 fiber 的key 是否相同

• 如果不相同，就会创建新的 Fiber,并返回

• 第二步：如果相同，就判断element.type和fiber的 type 是否相同，type 就是他们的类型，比如p标签就是p，div 标签就是div.如果 type 不相同，那么就会标识删除。

• 如果相同，那就可以可以判断可以复用了，返回existing。

而在多节点更新的时候，key的作用则更加重要，React 会通过遍历新旧数据，数组和链表来通过按个判断它们的key和 type 来决定是否复用。

所以我们需要合理的使用key来加快diff算法的比对和fiber的复用。

那么如何合理使用key呢。

其实很简单，只需要每一次设置的值和我们的数据一直就可以了。不要使用数组的下标，这种key和数据没有关联，我们的数据发生了更新，结果 React 还指望着复用。

还有哪些工具可以提升性能呢？

实际的开发中还有其他的很多场景需要进行优化：

• 频繁输入或者滑动滚动的防抖节流
• 针对大数据展示的虚拟列表，虚拟表格
• 针对大数据展示的时间分片 等等

- EOF -

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