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React Hooks 是 React 16.8 引入的一项新特性，它允许你在不编写 class 的情况下使用 state 和其他 React 特性。Hooks 的引入极大地简化了 React 组件的编写方式，使得函数组件能够拥有类组件的能力。本文将深入探讨 React Hooks 的实现原理，并通过源码分析来揭示其背后的工作机制。
React Hooks 是一组函数，允许你在函数组件中使用 state、生命周期方法、context 等 React 特性。常见的 Hooks 包括 useState、useEffect、useContext、useReducer 等。
React Hooks 的核心概念是 “状态与逻辑的分离”。Hooks 允许你在函数组件中定义和管理状态，而不需要将其与组件的生命周期方法耦合在一起。
React Hooks 的实现依赖于 React 的 Fiber 架构。Fiber 是 React 16 引入的一种新的渲染机制，它允许 React 在渲染过程中进行中断和恢复。Hooks 的实现利用了 Fiber 架构中的 链表结构 来管理组件的状态和副作用。
在 React 内部，每个组件都有一个对应的 Fiber 节点。Fiber 节点中有一个 memoizedState 字段，用于存储组件的状态。对于使用 Hooks 的函数组件，memoizedState 字段指向一个链表，链表中的每个节点对应一个 Hook。
type Hook = {
memoizedState: any, // 当前 Hook 的状态
baseState: any, // 初始状态
baseQueue: Update<any, any> | null, // 更新队列
queue: UpdateQueue<any, any> | null, // 更新队列
next: Hook | null, // 下一个 Hook
};
React Hooks 的一个重要特性是 Hooks 的执行顺序必须保持一致。这是因为 React 依赖于 Hooks 的执行顺序来正确地管理状态。如果 Hooks 的执行顺序发生变化，React 将无法正确地跟踪和更新状态。
useState 是 React 提供的一个 Hook，用于在函数组件中定义和管理状态。
const [state, setState] = useState(initialState);
useState 的实现依赖于 React 的 Fiber 架构 和 链表结构。当组件首次渲染时，React 会为每个 useState 调用创建一个 Hook 对象，并将其添加到链表中。当状态更新时，React 会遍历链表，找到对应的 Hook 对象，并更新其状态。
function useState(initialState) {
const hook = mountWorkInProgressHook();
if (typeof initialState === 'function') {
initialState = initialState();
}
hook.memoizedState = hook.baseState = initialState;
const queue = (hook.queue = {
pending: null,
dispatch: null,
lastRenderedReducer: basicStateReducer,
lastRenderedState: initialState,
});
const dispatch = (queue.dispatch = dispatchAction.bind(
null,
currentlyRenderingFiber,
queue,
));
return [hook.memoizedState, dispatch];
}
当调用 setState 时，React 会创建一个更新对象，并将其添加到 Hook 的更新队列中。然后，React 会调度一次重新渲染，并在渲染过程中处理更新队列，更新状态。
function dispatchAction(fiber, queue, action) {
const update = {
action,
next: null,
};
const pending = queue.pending;
if (pending === null) {
update.next = update;
} else {
update.next = pending.next;
pending.next = update;
}
queue.pending = update;
scheduleWork(fiber, expirationTime);
}
useEffect 是 React 提供的一个 Hook，用于在函数组件中执行副作用操作。
useEffect(() => {
// 副作用操作
return () => {
// 清理操作
};
}, [dependencies]);
useEffect 的实现依赖于 React 的 Fiber 架构 和 调度机制。当组件首次渲染时，React 会为每个 useEffect 调用创建一个 Hook 对象，并将其添加到链表中。当组件更新时，React 会遍历链表，找到对应的 Hook 对象，并执行副作用操作。
function useEffect(create, deps) {
const hook = mountWorkInProgressHook();
const nextDeps = deps === undefined ? null : deps;
hook.memoizedState = pushEffect(
HookHasEffect | hookEffectTag,
create,
undefined,
nextDeps,
);
}
当组件渲染完成后，React 会调度一次副作用操作。在副作用操作执行之前，React 会先执行上一次的清理操作（如果存在）。然后，React 会执行当前的副作用操作，并将其清理操作保存起来，以便在下一次更新时执行。
function commitHookEffectList(unmountTag, mountTag, finishedWork) {
let updateQueue = finishedWork.updateQueue;
let lastEffect = updateQueue !== null ? updateQueue.lastEffect : null;
if (lastEffect !== null) {
let firstEffect = lastEffect.next;
let effect = firstEffect;
do {
if ((effect.tag & unmountTag) !== NoEffect) {
const destroy = effect.destroy;
effect.destroy = undefined;
if (destroy !== undefined) {
destroy();
}
}
if ((effect.tag & mountTag) !== NoEffect) {
const create = effect.create;
effect.destroy = create();
}
effect = effect.next;
} while (effect !== firstEffect);
}
}
useReducer 是 React 提供的一个 Hook，用于在函数组件中管理复杂的状态逻辑。
const [state, dispatch] = useReducer(reducer, initialState);
useReducer 的实现与 useState 类似，都是依赖于 React 的 Fiber 架构 和 链表结构。不同的是，useReducer 使用了一个 reducer 函数 来处理状态更新。
function useReducer(reducer, initialState, initialAction) {
const hook = mountWorkInProgressHook();
let initialStateArg = initialState;
if (initialAction !== undefined) {
initialStateArg = reducer(initialState, initialAction);
}
hook.memoizedState = hook.baseState = initialStateArg;
const queue = (hook.queue = {
pending: null,
dispatch: null,
lastRenderedReducer: reducer,
lastRenderedState: initialStateArg,
});
const dispatch = (queue.dispatch = dispatchAction.bind(
null,
currentlyRenderingFiber,
queue,
));
return [hook.memoizedState, dispatch];
}
当调用 dispatch 时，React 会创建一个更新对象，并将其添加到 Hook 的更新队列中。然后，React 会调度一次重新渲染，并在渲染过程中处理更新队列，更新状态。
function dispatchAction(fiber, queue, action) {
const update = {
action,
next: null,
};
const pending = queue.pending;
if (pending === null) {
update.next = update;
} else {
update.next = pending.next;
pending.next = update;
}
queue.pending = update;
scheduleWork(fiber, expirationTime);
}
useContext 是 React 提供的一个 Hook，用于在函数组件中访问 Context 的值。
const value = useContext(MyContext);
useContext 的实现依赖于 React 的 Context API。当组件渲染时，React 会从当前的 Context 中获取值，并将其存储在 Hook 对象中。
function useContext(Context) {
const contextItem = {
context: Context,
memoizedValue: null,
next: null,
};
const hook = mountWorkInProgressHook();
hook.memoizedState = contextItem;
return readContext(Context);
}
当 Context 的值发生变化时，React 会重新渲染所有依赖该 Context 的组件，并更新其 Hook 对象中的值。
function readContext(Context) {
const contextValue = Context._currentValue;
return contextValue;
}
自定义 Hooks 是一种将组件逻辑提取到可重用函数中的方式。自定义 Hooks 可以调用其他 Hooks，并且可以在多个组件中复用。
function useCustomHook() {
const [state, setState] = useState(initialState);
useEffect(() => {
// 副作用操作
}, [state]);
return [state, setState];
}
自定义 Hooks 的实现机制与 React 内置的 Hooks 类似，都是依赖于 React 的 Fiber 架构 和 链表结构。自定义 Hooks 可以调用其他 Hooks，并且可以在多个组件中复用。
function useCustomHook() {
const [state, setState] = useState(initialState);
useEffect(() => {
// 副作用操作
}, [state]);
return [state, setState];
}
自定义 Hooks 的状态管理与 React 内置的 Hooks 类似，都是通过 useState 或 useReducer 来管理状态。自定义 Hooks 可以封装复杂的逻辑，并将其暴露给组件使用。
function useCustomHook() {
const [state, setState] = useState(initialState);
useEffect(() => {
// 副作用操作
}, [state]);
return [state, setState];
}
React 的源码结构非常复杂，包含了大量的模块和文件。Hooks 的实现主要集中在 react-reconciler 和 react 模块中。
Hooks 的核心源码主要集中在 ReactFiberHooks.js 文件中。该文件定义了 Hooks 的数据结构、执行顺序、状态更新等核心逻辑。
// ReactFiberHooks.js
function mountWorkInProgressHook() {
const hook = {
memoizedState: null,
baseState: null,
baseQueue: null,
queue: null,
next: null,
};
if (workInProgressHook === null) {
currentlyRenderingFiber.memoizedState = workInProgressHook = hook;
} else {
workInProgressHook = workInProgressHook.next = hook;
}
return workInProgressHook;
}
Hooks 的状态更新源码主要集中在 ReactFiberHooks.js 文件中。该文件定义了 Hooks 的状态更新逻辑，包括 useState、useReducer 等。
// ReactFiberHooks.js
function dispatchAction(fiber, queue, action) {
const update = {
action,
next: null,
};
const pending = queue.pending;
if (pending === null) {
update.next = update;
} else {
update.next = pending.next;
pending.next = update;
}
queue.pending = update;
scheduleWork(fiber, expirationTime);
}
Hooks 的副作用执行源码主要集中在 ReactFiberCommitWork.js 文件中。该文件定义了 Hooks 的副作用执行逻辑，包括 useEffect、useLayoutEffect 等。
// ReactFiberCommitWork.js
function commitHookEffectList(unmountTag, mountTag, finishedWork) {
let updateQueue = finishedWork.updateQueue;
let lastEffect = updateQueue !== null ? updateQueue.lastEffect : null;
if (lastEffect !== null) {
let firstEffect = lastEffect.next;
let effect = firstEffect;
do {
if ((effect.tag & unmountTag) !== NoEffect) {
const destroy = effect.destroy;
effect.destroy = undefined;
if (destroy !== undefined) {
destroy();
}
}
if ((effect.tag & mountTag) !== NoEffect) {
const create = effect.create;
effect.destroy = create();
}
effect = effect.next;
} while (effect !== firstEffect);
}
}
虽然 Hooks 提供了更简洁的代码组织方式，但在某些情况下，Hooks 可能会导致性能问题。例如，频繁的状态更新或副作用操作可能会导致组件频繁重新渲染。
useMemo 和 useCallback 是 React 提供的两个 Hook，用于优化组件的性能。useMemo 用于缓存计算结果，useCallback 用于缓存回调函数。
const memoizedValue = useMemo(() => computeExpensiveValue(a, b), [a, b]);
const memoizedCallback = useCallback(() => {
doSomething(a, b);
}, [a, b]);
React.memo 是一个高阶组件，用于优化函数组件的渲染。React.memo 会对组件的 props 进行浅比较，如果 props 没有变化，则不会重新渲染组件。
const MyComponent = React.memo(function MyComponent(props) {
// 组件逻辑
});
React Hooks 是 React 16.8 引入的一项新特性，它允许你在不编写 class 的情况下使用 state 和其他 React 特性。Hooks 的实现依赖于 React 的 Fiber 架构和链表结构，通过链表来管理组件的状态和副作用。本文通过源码分析，深入探讨了 useState、useEffect、useReducer、useContext 等 Hooks 的实现原理，并介绍了如何通过 useMemo、useCallback 和 React.memo 来优化组件的性能。
通过本文的学习，你应该对 React Hooks 的实现原理有了更深入的理解，并能够在实际开发中更好地使用和优化 Hooks。
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