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任务切片

在 React 16.x 及以后版本中，**任务切片（Time Slicing）**是一项核心的性能优化技术，它通过将大型渲染任务拆分为多个小任务，并在浏览器的空闲时间执行，从而避免长时间阻塞主线程，提升应用的响应性。以下是任务切片的核心原理、实现机制和应用场景：

1. 为什么需要任务切片？​

传统渲染的问题​

React 16 之前的协调算法（Reconciliation）是同步递归的，当组件树很大时，可能导致以下问题：

  • 长时间阻塞主线程：渲染过程中无法响应用户输入（如滚动、点击），导致页面卡顿。
  • 帧率下降：无法保证 60fps 的流畅体验，尤其在移动设备上。

任务切片的解决方案​

将大型渲染任务拆分为多个可中断的小任务，每个小任务执行后检查是否有更高优先级的任务（如用户输入），如果有则暂停当前任务，优先处理高优先级任务。

2. 任务切片的核心原理​

(1) 浏览器的空闲时间（Idle Time）​

任务切片利用了浏览器的 requestIdleCallback（或 requestAnimationFrame）机制，在浏览器帧的空闲时间执行渲染任务：

// 简化的 requestIdleCallback 示例
requestIdleCallback((deadline) => {
  // deadline.timeRemaining() 返回当前帧剩余的空闲时间
  while (deadline.timeRemaining() > 0 && workQueue.length > 0) {
    performUnitOfWork(workQueue.pop()); // 执行一个小任务
  }
});

(2) Fiber 架构​

React 16 引入的 Fiber 架构是任务切片的基础：

  • Fiber 节点：将组件树拆分为多个小单元（每个组件对应一个或多个 Fiber 节点）。
  • 可中断的渲染：每个 Fiber 节点的渲染可以暂停、恢复或重新排序。

(3) 工作循环（Work Loop）​

Fiber 架构实现了一个增量渲染的工作循环：

function workLoop(deadline) {
  let shouldYield = false;
  
  // 遍历任务队列，直到时间用尽或任务完成
  while (nextUnitOfWork && !shouldYield) {
    nextUnitOfWork = performUnitOfWork(nextUnitOfWork);
    shouldYield = deadline.timeRemaining() < 1; // 剩余时间不足 1ms 时暂停
  }
  
  // 如果还有任务未完成，请求下一帧继续执行
  if (nextUnitOfWork) {
    requestIdleCallback(workLoop);
  }
}

3. 任务优先级与调度​

React 18 进一步增强了任务切片，引入了并发渲染（Concurrent Rendering）和优先级调度：

(1) 不同优先级的任务​

  • 同步优先级：如用户输入（点击、输入），需要立即响应。
  • 高优先级：如动画、过渡效果，需要保持流畅。
  • 低优先级：如数据获取、非关键 UI 更新，可以延迟。

(2) 优先级调度示例​

import { unstable_scheduleCallback as scheduleCallback } from 'scheduler';

// 低优先级任务（如数据获取）
scheduleCallback(
  scheduler.LowPriority,
  () => {
    fetchData().then(data => setState(data));
  }
);

// 高优先级任务（如用户交互）
scheduleCallback(
  scheduler.UserBlockingPriority,
  () => {
    handleClick();
  }
);

4. 应用场景​

(1) 大型列表渲染​

对于包含数千条数据的列表，使用任务切片避免一次性渲染导致的卡顿：

function LargeList({ items }) {
  const [visibleItems, setVisibleItems] = useState(items.slice(0, 50));
  
  useEffect(() => {
    // 分批加载更多数据
    const loadMore = () => {
      const nextBatch = items.slice(
        visibleItems.length,
        visibleItems.length + 50
      );
      if (nextBatch.length > 0) {
        setVisibleItems(prev => [...prev, ...nextBatch]);
        requestIdleCallback(loadMore);
      }
    };
    
    requestIdleCallback(loadMore);
  }, [items, visibleItems]);
  
  return <List items={visibleItems} />;
}

(2) 复杂组件树渲染​

对于嵌套层级很深的组件树，任务切片可以避免长时间阻塞：

function DeepComponentTree() {
  // 使用 React.memo 避免不必要的子组件重渲染
  return <DeeplyNestedComponent />;
}

5. 开发者如何利用任务切片？​

(1) 使用并发特性（React 18+）​

通过 startTransition 将低优先级更新标记为可中断：

import { startTransition } from 'react';

// 高优先级更新（如搜索框输入）
setInputValue(input);

// 低优先级更新（如搜索结果渲染）
startTransition(() => {
  setSearchQuery(input);
});

(2) 避免阻塞主线程​

  • 避免在渲染过程中执行大量计算。
  • 使用 useMemo 和 React.memo 缓存计算结果和组件。

(3) 使用 Suspense 处理异步操作​

<Suspense fallback={<Spinner />}>
  <DataComponent />
</Suspense>

总结​

任务切片是 React 提升渲染性能的关键技术，它通过以下方式工作：

  1. 拆分任务：将大型渲染任务拆分为小的 Fiber 节点。
  2. 时间分片：在浏览器空闲时间执行小任务，并在时间用尽时暂停。
  3. 优先级调度：优先处理高优先级任务（如用户交互）。

开发者可以通过并发特性（如 startTransition）和优化组件结构来充分利用任务切片的优势，提升应用的响应性和用户体验。