React Fiber 架构的链表遍历与递归转换原理

描述
React Fiber 是 React 16 引入的全新协调引擎，其核心创新之一是将原本基于递归的虚拟 DOM 树遍历过程，重构为基于链表的可中断、可恢复的遍历过程。这一转变使得 React 能够在处理大型组件树时保持界面的流畅响应。我们将深入探讨 Fiber 节点如何通过链表结构组织，以及递归遍历如何被转换为迭代遍历。

递归遍历的问题
在 React 15 及之前版本中，虚拟 DOM 的协调（Reconciliation）过程采用递归方式：

• 从根节点开始，深度优先递归遍历整个虚拟 DOM 树
• 每次递归调用都会创建新的调用栈帧，直到整棵树遍历完成
• 问题：JavaScript 是单线程的，递归过程一旦开始就无法中断，如果组件树很大，会导致主线程长时间被占用，用户交互卡顿

Fiber 节点的链表结构设计
React Fiber 为每个虚拟 DOM 节点创建对应的 Fiber 节点，这些节点通过三个指针构成链表结构：

1. child 指针：指向第一个子 Fiber 节点
2. sibling 指针：指向下一个兄弟 Fiber 节点
3. return 指针：指向父 Fiber 节点

这种设计将树形结构转换为链表结构，例如：

App Fiber
  ↓ child
Header Fiber → sibling → Main Fiber → sibling → Footer Fiber
                   ↓ child                   ↓ child
              Content Fiber              Copyright Fiber

递归到迭代的转换过程
React 通过 while 循环模拟原本的递归遍历，核心是"深度优先遍历"的迭代实现：

1. 开始遍历：从根 Fiber 节点开始

2. 向下遍历（对应递归的递阶段）：

   while (当前Fiber存在) {
     // 处理当前 Fiber（beginWork 阶段）
     performUnitOfWork(currentFiber);
   
     if (currentFiber.child) {
       // 如果有子节点，继续向下
       currentFiber = currentFiber.child;
       continue;
     }
   
     // 没有子节点时，进入向上回溯逻辑
   }
   

3. 向上回溯（对应递归的归阶段）：

   let completedFiber = currentFiber;
   while (completedFiber) {
     // 完成当前 Fiber 的处理（completeWork 阶段）
     completeUnitOfWork(completedFiber);
   
     if (completedFiber.sibling) {
       // 如果有兄弟节点，转移到兄弟节点
       currentFiber = completedFiber.sibling;
       break; // 跳出回溯，继续向下遍历
     }
   
     // 没有兄弟节点，继续向上回溯
     completedFiber = completedFiber.return;
   }
   

完整的遍历算法
将上述逻辑结合，得到完整的可中断遍历算法：

function workLoopConcurrent() {
  while (workInProgress !== null && !shouldYield()) {
    performUnitOfWork(workInProgress);
  }
}

function performUnitOfWork(unitOfWork) {
  // beginWork 阶段：处理 Fiber，可能返回子 Fiber
  const next = beginWork(unitOfWork);
  
  if (next === null) {
    // 没有子节点，完成当前单元
    completeUnitOfWork(unitOfWork);
  } else {
    workInProgress = next;
  }
}

function completeUnitOfWork(unitOfWork) {
  let completedWork = unitOfWork;
  
  do {
    // completeWork 阶段：创建 DOM、收集效果等
    const current = completedWork.alternate;
    const returnFiber = completedWork.return;
    
    completeWork(current, completedWork);
    
    // 寻找下一个工作单元
    const siblingFiber = completedWork.sibling;
    if (siblingFiber !== null) {
      workInProgress = siblingFiber;
      return;
    }
    
    // 没有兄弟节点，完成父节点
    completedWork = returnFiber;
    workInProgress = completedWork;
  } while (completedWork !== null);
}

可中断机制的关键

• shouldYield() 函数检查是否需要中断（基于时间切片或更高优先级任务）
• 每次循环开始时保存当前遍历位置（workInProgress）
• 中断后，下次可以从上次中断的 Fiber 节点继续遍历

优势与意义

1. 时间分片：将渲染任务分解为小任务单元，在浏览器空闲时执行
2. 优先级调度：不同优先级的更新可以打断低优先级的渲染过程
3. 错误边界：组件树的局部错误不会导致整个应用崩溃

这种链表遍历机制是 React 并发特性的基础，使得 React 能够在不阻塞主线程的情况下完成复杂的界面更新。