大家好，我卡颂。
想必大家都知道React有一套基于Fiber架构的调度系统。这套调度系统的基本功能包括：
- 更新有不同优先级
- 一次更新可能涉及多个组件的render，这些render可能分配到多个宏任务中执行(即时间切片)
- 高优先级更新会打断进行中的低优先级更新
本文会用100行代码实现这套调度系统，让你快速了解React的调度原理。
我知道你不喜欢看大段的代码，所以本文会以图+代码片段的形式讲解。
文末有完整的在线Demo，你可以自己上手玩玩。
开整!
准备工作
我们用work这一数据结构代表一份工作，work.count代表这份工作要重复做某件事的次数。
在Demo中要重复做的事是“执行insertItem方法，向页面插入”：
- const insertItem = (content: string) => {
- const ele = document.createElement('span');
- ele.innerText = `${content}`;
- contentBox.appendChild(ele);
- };
所以，对于如下work：
- const work1 = {
- count: 100
- }
代表：执行100次insertItem向页面插入100个。
work可以类比React的一次更新，work.count类比这次更新要render的组件数量。所以Demo是对React更新流程的类比
来实现第一版的调度系统，流程如图：
包括三步：
- 向workList队列(用于保存所有work)插入work
- schedule方法从workList中取出work，传递给perform
- perform方法执行完work的所有工作后重复步骤2
代码如下：
- // 保存所有work的队列
- const workList: work[] = [];
- // 调度
- function schedule() {
- // 从队列尾取一个work
- const curWork = workList.pop();
- if (curWork) {
- perform(curWork);
- }
- }
- // 执行
- function perform(work: Work) {
- while (work.count) {
- work.count--;
- insertItem();
- }
- schedule();
- }
为按钮绑定点击交互，最基本的调度系统就完成了：
- button.onclick = () => {
- workList.unshift({
- count: 100
- })
- schedule();
- }
点击button就能插入100个。
用React类比就是：点击button，触发同步更新，100个组件render
接下来我们将其改造成异步的。
Scheduler
React内部使用Scheduler完成异步调度。
Scheduler是独立的包。所以可以用他改造我们的Demo。
Scheduler预置了5种优先级，从上往下优先级降低：
- ImmediatePriority，最高的同步优先级
- UserBlockingPriority
- NormalPriority
- LowPriority
- IdlePriority，最低优先级
scheduleCallback方法接收优先级与回调函数fn，用于调度fn：
- // 将回调函数fn以LowPriority优先级调度
- scheduleCallback(LowPriority, fn)
在Scheduler内部，执行scheduleCallback后会生成task这一数据结构：
- const task1 = {
- expiration: startTime + timeout,
- callback: fn
- }
task1.expiration代表task1的过期时间，Scheduler会优先执行过期的task.callback。
expiration中startTime为当前开始时间，不同优先级的timeout不同。
比如，ImmediatePriority的timeout为-1，由于：
- startTime - 1 < startTime
所以ImmediatePriority会立刻过期，callback立刻执行。
而IdlePriority对应timeout为1073741823(最大的31位带符号整型)，其callback需要非常长时间才会执行。
callback会在新的宏任务中执行，这就是Scheduler调度的原理。
用Scheduler改造Demo
改造后的流程如图：
改造前，work直接从workList队列尾取出：
- // 改造前
- const curWork = workList.pop();
改造后，work可以拥有不同优先级，通过priority字段表示。
比如，如下work代表「以NormalPriority优先级插入100个」：
- const work1 = {
- count: 100,
- priority: NormalPriority
- }
改造后每次都使用最高优先级的work：
- // 改造后
- // 对workList排序后取priority值最小的（值越小，优先级越高）
- const curWork = workList.sort((w1, w2) => {
- return w1.priority - w2.priority;
- })[0];
改造后流程的变化
由流程图可知，Scheduler不再直接执行perform，而是通过执行scheduleCallback调度perform.bind(null, work)。
即，满足一定条件的情况下，生成新task：
- const someTask = {
- callback: perform.bind(null, work),
- expiration: xxx
- }
同时，work的工作也是可中断的。在改造前，perform会同步执行完work中的所有工作：
- while (work.count) {
- work.count--;
- insertItem();
- }
改造后，work的执行流程随时可能中断：
- while (!needYield() && work.count) {
- work.count--;
- insertItem();
- }
needYield方法的实现(何时会中断)请参考文末在线Demo
高优先级打断低优先级的例子
举例来看一个高优先级打断低优先级的例子：
插入一个低优先级work，属性如下
- const work1 = {
- count: 100,
- priority: LowPriority
- }
经历schedule(调度)，perform(执行)，在执行了80次工作时，突然插入一个高优先级work，此时：
- const work1 = {
- // work1已经执行了80次工作，还差20次执行完
- count: 20,
- priority: LowPriority
- }
- // 新插入的高优先级work
- const work2 = {
- count: 100,
- priority: ImmediatePriority
- }
work1工作中断，继续schedule。由于work2优先级更高，会进入work2对应perform，执行100次工作
work2执行完后，继续schedule，执行work1剩余的20次工作
在这个例子中，我们需要区分2个「打断」的概念：
在步骤3中，work1执行的工作被打断。这是微观角度的「打断」
由于work1被打断，所以继续schedule。下一个执行工作的是更高优的work2。work2的到来导致work1被打断，这是宏观角度的「打断」
之所以要区分「宏/微观」，是因为「微观的打断」不一定意味着「宏观的打断」。
比如：work1由于时间切片用尽，被打断。没有其他更高优的work与他竞争schedule的话，下一次perform还是work1。
这种情况下微观下多次打断，但是宏观来看，还是同一个work在执行。这就是「时间切片」的原理。
调度系统的实现原理
以下是调度系统的完整实现原理：
对照流程图来看：
总结
本文是React调度系统的简易实现，主要包括两个阶段：
- schedule
- perform
如果你对代码的具体实现感兴趣，下面是完整Demo地址。
参考资料
[1]Scheduler:
https://github.com/facebook/react/tree/main/packages/scheduler
[2]完整Demo地址:
https://codesandbox.io/s/xenodochial-alex-db74g?file=/src/index.ts
