React 的 setState 是同步還是異步?

setState 是同步還是異步?

肯定是異步的呀。

確定麼?那看一下這段代碼會打印什麼:

import { Component } from 'react';

class Dong extends Component {
    constructor() {
        super();
        this.state = {
            count: 0
        }
    }
    componentDidMount() {
        setTimeout(() ={
            this.setState({
                count: 1
            });
            console.log(this.state.count);
            this.setState({
                count: 2
            });
            console.log(this.state.count);  
        });
    }
    render() {
        console.log('render:', this.state.count);
        return <div>{this.state.count}</div>;
    }
}

在 setTimeout 裏修改了兩次 state,並打印了 state 的值。

如果是異步的,那應該打印的時候 count 還沒修改,依然是 0,所以打印兩次 0。

然後初始化渲染一次,setState 後再渲染一次,應該 render 兩次,count 分別爲 0 和 2。

按照異步的方式來分析,確實應該是這樣的。

我們執行一下:

會發現兩次打印分別是 1 和 2,也就是說 setState 同步修改了 state,然後每次都觸發了渲染,所以一共 render 3 次,分別是 0、1、2。

那這麼說 setState 是同步的?

確定麼?那看下這段代碼會打印什麼?

class Dong extends Component {
    constructor() {
        super();
        this.state = {
            count: 0
        }
    }
    componentDidMount() {
        this.setState({
            count: 1
        });
        console.log(this.state.count);
        this.setState({
            count: 2
        });
        console.log(this.state.count);
        this.setState({
            count: 3
        });
        console.log(this.state.count);
    }
    render() {
        console.log('render:', this.state.count);
        return <div>{this.state.count}</div>;
    }
}

如果 setState 是同步的,那執行完就會修改 state,應該分別打印 1、2、3,然後觸發三次 render,加上最開始的一次,一共四次,打印 0、1、2、3。

我們來執行一下:

三次打印都是 0,這說明 setState 是異步的。而且三次 setState 只觸發了一次 render,加上最開始的 render,一共兩次,打印 0、3。

什麼鬼,怎麼又是異步的了?

而且不止 class 組件的 setState 是這樣,換成 function 組件的 useState 也是一樣的:

比如修改三次 state,只會 render 一次:

而在 setTimeout 裏,每次修改 state 都會 render:

是不是有點暈,什麼情況下 setState 是同步的,什麼情況下是異步的呢?

這要從源碼找答案了,我們來讀一下 setState 的源碼。

首先理一下 React 渲染的流程:

React 渲染流程

react 通過 jsx 來描述界面,jsx 可以通過 babel 等編譯器編譯成 render function,然後執行後產生 vdom:

這個 vdom 也不是直接渲染的,而是會先轉化爲 fiber,之後再渲染。

因爲 vdom 裏每個節點只記錄了子節點(children),沒有記錄兄弟節點,所以必須一次性渲染完,不能打斷。

而轉成 fiber 的鏈表結構就會記錄父節點(return)、子節點(child)、兄弟節點(sibling),就變成了可打斷的。

這裏的 vdom 是 React Element 對象:

轉化爲 fiber 之後是 FiberNode 的對象:

從 vdom 轉換成 fiber 的過程就叫做 reconcile,轉換過程中會順便創建對應的 dom 元素,然後全部轉換完後一次性 commit 到 dom。

這個過程不是一次性的,是通過 scheduler 調度執行的,那也就可以分批次進行,也就是可打斷的含義。

這就是 React 的 fiber 架構下的渲染流程。

理論說完了,我們來對應到源碼看一下(這裏看的是 v17 的源碼):

react 把 schedule 和 reconcile 叫做 render 階段,這個階段就是把 vdom 轉爲 fiber。(schedule 只是讓 reconcile 可以分多次執行,可以打斷,但做的事情是不變的,所以 schedule 也是 render 階段的一部分)

之後把 fiber 更新到 dom 的過程就叫做 commit 階段。

對應到源碼裏就是這樣的:

這個 performSyncWorkOnRoot 就是渲染的入口,就像之前所說的,會先執行 render 階段,把 vdom 轉成 fbier,然後再執行 commit,更新到 dom。

render 階段會執行一個調度的 loop:

這個 loop 就是不斷地處理一個個 fiber 的 reconcile:

每個節點都有 beginWork 和 completeWork 兩個階段,因爲要做 vdom 轉 fiber,而 vdom 是一個樹形結構,需要遞歸處理:

具體不同節點的 reconcile 邏輯不同:

比如函數組件會被調用,拿到 render 出的 vdom 繼續進行 reconcile:

比如 class 組件會創建實例,調用 render 方法,拿到 vdom,然後再繼續 renconcileChildren。

總之,vdom 轉 fiber 是一個遞歸進行的過程。

之後再進行 commit 階段。

整個渲染流程的入口就是 performSyncWorkOnRoot 函數。

渲染的流程講完了,接下來就是 setState 怎麼觸發渲染的流程了:

setState 的流程

我們知道了渲染的入口就是 performSyncWorkOnRoot 函數,那 setState 修改完狀態,觸發一下這個函數不就行了?

確實是這樣的。setState 會調用 dispathAction,創建一個 update 對象放到 fiber 節點的 updateQueue 上,然後調度渲染:

調度更新自然就是調度上面說的那個 performSyncWorkOnRoot 函數:

react 會先從觸發 update 的 fiber 往上找到根 fiber 節點,然後再調用 performSyncWorkOnRoot 的函數進行渲染:

這就是 setState 之後觸發重新渲染的實現。

而 setState 是同步還是異步,也就是在這一段控制的。

我們看到判斷條件裏有個 excutionContext,這個是用來標識當前環境的,比如是批量還是非批量,是否執行過 render 階段、commit 階段。

其實在 ReactDOM.render 執行的時候會先調用 unbatchUpdates 函數:

這個函數會在 excutionContext 中設置一個 unbatach 的 flag:

這樣在 update 的時候,就會立刻執行 performSyncWorkOnRoot 來渲染。因爲首次渲染的時候是馬上就要渲染的,沒必要調度。

之後走到 commit 階段會設置一個 commit 的 flag:

然後再次 setState 就不會走到 unbatch 的分支了。

那爲什麼 setTimeout 裏面的 setState 會同步執行呢?

因爲直接從 setTimeout 執行的異步代碼是沒有設置 excutionContext 的,那就會走到 NoContext 的分支,會立刻渲染。(這裏的 flush 最終會調用 performSyncWorkOnRoot 函數來渲染):

有什麼辦法能讓 setTimeout 裏執行的函數也有 excutionContext 呢?

其實 react17 暴露了 batchUpdates 的 api,用它包裹下,裏面的 setState 就會批量執行了:

它的源碼其實就是設置了下 excutionContext:

這樣等 setState 全部執行完之後再 flush,調用 peformSyncWorkOnRoot 渲染,效果就是批量的 setState 了。

其實按理來說 setState 不能叫異步,還是在同一個調用棧執行的,只不過順序不同而已。只能叫批量還是非批量。

在 react17 中是這麼處理的,如果是 react18,使用 createRoot 的 api 的話,就不會有這種問題了,就算是 setTimeout 裏的代碼也能批量執行,

而且爲了兼容 react17 這種情況,還做了特殊處理,當沒有開啓併發模式,也就是還是用 ReactDOM.render 的 api 時,沒有指定 excutionContext 還會立刻渲染:

等 react 18 普及以後,所有的 setState 都是批量的了,就不會再有批量還是非批量的問題。

總結

雖然我們討論的是 setState 的同步異步,但這個不是 setTimeout、Promise 那種異步,只是指 setState 之後是否 state 馬上變了,是否馬上 render。

我們梳理了下 React 的渲染流程,包括 render 階段、commit 階段,render 階段是從 vdom 轉 fiber,包含 schedule 和 reconcile,commit 階段是把 fiber 更新到 dom。渲染流程的入口是 performSyncWorkOnRoot 函數。

setState 會創建 update 對象掛到 fiber 對象上,然後調度 performSyncWorkOnRoot 重新渲染。

在 react17 中,setState 是批量執行的,因爲執行前會設置 executionContext。但如果在 setTimeout、事件監聽器等函數里,就不會設置 executionContext 了,這時候 setState 會同步執行。可以在外面包一層 batchUpdates 函數,手動設置下 excutionContext 來切換成異步批量執行。

在 react18 裏面,如果用 createRoot 的 api,就不會有這種問題了。

setState 是同步還是異步這個問題等 react18 普及以後就不會再有了,因爲所有的 setState 都是異步批量執行了。

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