在理解 Fiber 架构之前，我们先来看看 React 团队在 “React 哲学” 中对 React 的定位：
我们认为，React 是用 JavaScript 构建快速响应的大型 Web 应用程序的首选方式。它在 Facebook 和 Instagram 上表现优秀。
这段话里有 4 个字值得我们细细品味，那就是 “快速响应”，这 4 个字可以说是 React 团队在用户体验方面最为要紧的一个追求。关于这点，在 React 15 时代已经可见一斑：正是出于对 “快速响应” 的执着，React 才会想方设法把原本 O(n3) 的 Diff 时间复杂度优化到了前无古人的 O(n)。
然而，随着时间的推移和业务复杂度的提升，React 曾经被人们津津乐道的 Stack Reconciler 也渐渐在体验方面显出疲态。为了更进一步贯彻 “快速响应” 的原则，React 团队 “壮士断腕”，在 16.x 版本中将其最为核心的 Diff 算法整个重写，使其以“Fiber Reconciler” 的全新面貌示人。
那么 Stack Reconciler 到底有着怎样根深蒂固的局限性，使得 React 不得不从架构层面做出改变？而 Fiber 架构又是何方神圣，基于它来实现的调和过程又有什么不同呢？本讲我们就围绕这两个大问题展开讨论。
前置知识：单线程的 JavaScript 与多线程的浏览器
大家在入门前端的时候，想必都听说过这样一个结论：JavaScript 是单线程的，浏览器是多线程的。
对于多线程的浏览器来说，它除了要处理 JavaScript 线程以外，还需要处理包括事件系统、定时器 / 延时器、网络请求等各种各样的任务线程，这其中，自然也包括负责处理 DOM 的UI 渲染线程。而 JavaScript 线程是可以操作 DOM 的。
这意味着什么呢？试想如果渲染线程和 JavaScript 线程同时在工作，那么渲染结果必然是难以预测的：比如渲染线程刚绘制好的画面，可能转头就会被一段 JavaScript 给改得面目全非。这就决定了JavaScript 线程和渲染线程必须是互斥的：这两个线程不能够穿插执行，必须串行。当其中一个线程执行时，另一个线程只能挂起等待。
具有相似特征的还有事件线程，浏览器的 Event-Loop 机制决定了事件任务是由一个异步队列来维持的。当事件被触发时，对应的任务不会立刻被执行，而是由事件线程把它添加到任务队列的末尾，等待 JavaScript 的同步代码执行完毕后，在空闲的时间里执行出队。
在这样的机制下，若 JavaScript 线程长时间地占用了主线程，那么渲染层面的更新就不得不长时间地等待，界面长时间不更新，带给用户的体验就是所谓的 “卡顿”。一般页面卡顿的时候，你会做什么呢？我个人的习惯是更加频繁地在页面上点来点去，期望页面能够给我哪怕一点点的响应。遗憾的是，事件线程也在等待 JavaScript，这就导致你触发的事件也将是难以被响应的。
试想一下界面不更新、交互无反应的这种感觉，是不是非常令人抓狂？这其实正是 Stack Reconciler 后期所面临的困局。
为什么会产生 “卡顿” 这样的困局？
Stack Reconciler 所带来的一个无解的问题，正是JavaScript 对主线程的超时占用问题。为什么会出现这个问题？这就对应上了我们 “第 10 讲” 中所强调的一个关键知识点——Stack Reconciler 是一个同步的递归过程。
同步的递归过程，意味着不撞南墙不回头，意味着一旦更新开始，就像吃了炫迈一样，根本停不下来。这里我用一个案例来帮你复习一下这个过程，请先看下面这张图：
在 React 15 及之前的版本中，虚拟 DOM 树的数据结构载体是计算机科学中的 “树”，其 Diff 算法的遍历思路，也是沿袭了传统计算机科学中“对比两棵树” 的算法，在此基础上优化得来。因此从本质上来说，栈调和机制下的 Diff 算法，其实是树的深度优先遍历的过程。而树的深度优先遍历，总是和递归脱不了关系。
拿这棵树来举例，若 A 组件发生了更新，那么栈调和的工作过程是这样的：对比第 1 层的两个 A，确认节点可复用，继续 Diff 其子组件。当 Diff 到 B 的时候，对比前后的两个 B 节点，发现可复用，于是继续 Diff 其子节点 D、E。待 B 树最深层的 Diff 完成、逐层回溯后，再进入 C 节点的 Diff 逻辑…… 调和器会重复 “父组件调用子组件” 的过程，直到最深的一层节点更新完毕，才慢慢向上返回。
这个过程的致命性在于它是同步的，不可以被打断。当处理结构相对复杂、体量相对庞大的虚拟 DOM 树时，Stack Reconciler 需要的调和时间会很长，这就意味着 JavaScript 线程将长时间地霸占主线程，进而导致我们上文中所描述的渲染卡顿 / 卡死、交互长时间无响应等问题。
设计思想：Fiber 是如何解决问题的
什么是 Fiber？从字面上来理解，Fiber 这个单词翻译过来是 “丝、纤维” 的意思，是比线还要细的东西。在计算机科学里，我们有进程、线程之分，而 Fiber 就是比线程还要纤细的一个过程，也就是所谓的 “纤程”。纤程的出现，意在对渲染过程实现更加精细的控制。
Fiber 是一个多义词。从架构角度来看，Fiber 是对 React 核心算法（即调和过程）的重写；从编码角度来看，Fiber 是 React 内部所定义的一种数据结构，它是 Fiber 树结构的节点单位，也就是 React 16 新架构下的 “虚拟 DOM”；从工作流的角度来看，Fiber 节点保存了组件需要更新的状态和副作用，一个 Fiber 同时也对应着一个工作单元。
本讲我们将站在架构角度来理解 Fiber。
Fiber 架构的应用目的，按照 React 官方的说法，是实现 “增量渲染”。所谓 “增量渲染”，通俗来说就是把一个渲染任务分解为多个渲染任务，而后将其分散到多个帧里面。不过严格来说，增量渲染其实也只是一种手段，实现增量渲染的目的，是为了实现任务的可中断、可恢复，并给不同的任务赋予不同的优先级，最终达成更加顺滑的用户体验。
Fiber 架构核心：“可中断”“可恢复” 与 “优先级”
在 React 16 之前，React 的渲染和更新阶段依赖的是如下图所示的两层架构：
正如上文所分析的那样，Reconciler 这一层负责对比出新老虚拟 DOM 之间的变化，Renderer 这一层负责将变化的部分应用到视图上，从 Reconciler 到 Renderer 这个过程是严格同步的。
而在 React 16 中，为了实现 “可中断” 和“优先级”，两层架构变成了如下图所示的三层架构：
多出来的这层架构，叫作 “Scheduler（调度器）”，调度器的作用是调度更新的优先级。
在这套架构模式下，更新的处理工作流变成了这样：首先，每个更新任务都会被赋予一个优先级。当更新任务抵达调度器时，高优先级的更新任务（记为 A）会更快地被调度进 Reconciler 层；此时若有新的更新任务（记为 B）抵达调度器，调度器会检查它的优先级，若发现 B 的优先级高于当前任务 A，那么当前处于 Reconciler 层的 A 任务就会被中断，调度器会将 B 任务推入 Reconciler 层。当 B 任务完成渲染后，新一轮的调度开始，之前被中断的 A 任务将会被重新推入 Reconciler 层，继续它的渲染之旅，这便是所谓 “可恢复”。
以上，便是架构层面对 “可中断”“可恢复” 与“优先级”三个核心概念的处理。
Fiber 架构对生命周期的影响
在基础篇我们曾经探讨过，React 16 的生命周期分为这样三个阶段，如下图所示：
- render 阶段：纯净且没有副作用，可能会被 React 暂停、终止或重新启动。
- pre-commit 阶段：可以读取 DOM。
- commit 阶段：可以使用 DOM，运行副作用，安排更新。
其中 pre-commit 和 commit 从大阶段上来看都属于 commit 阶段。
在 render 阶段，React 主要是在内存中做计算，明确 DOM 树的更新点；而 commit 阶段，则负责把 render 阶段生成的更新真正地执行掉。这两个阶段做的事情，非常适合和本讲刚刚讲过的 React 架构分层结合起来理解。
首先我们来看 React 15 中从 render 到 commit 的过程：
而在 React 16 中，render 到 commit 的过程变成了这样，如下图所示：
可以看出，新老两种架构对 React 生命周期的影响主要在 render 这个阶段，这个影响是通过增加 Scheduler 层和改写 Reconciler 层来实现的。
在 render 阶段，一个庞大的更新任务被分解为了一个个的工作单元，这些工作单元有着不同的优先级，React 可以根据优先级的高低去实现工作单元的打断和恢复。由于 render 阶段的操作对用户来说其实是 “不可见” 的，所以就算打断再重启，对用户来说也是 0 感知。但是，工作单元（也就是任务）的重启将会伴随着对部分生命周期的重复执行，这些生命周期是：
- componentWillMount
- componentWillUpdate
- shouldComponentUpdate
- componentWillReceiveProps
其中 shouldComponentUpdate 的作用是通过返回 true 或者 false，来帮助我们判断更新的必要性，一般在这个函数中不会进行副作用操作，因此风险不大。
而 “componentWill” 开头的三个生命周期，则常年被开发者以各种各样的姿势滥用，是副作用的 “重灾区”。关于这点，我在第 03 讲 “为什么 React 16 要更改组件的生命周期？（下） ” 中已经有过非常细致的讲解，此处不再赘述。你在这里需要做的，是把 React 架构分层的变化与生命周期的变化建立联系，从而对两者的设计动机都形成更加深刻的理解。
总结
通过本讲的学习，你已经知道了 React 16 中 Fiber 架构的架构分层和宏观视角下的工作流。但这一切，都还只是我们学习 Fiber Reconciler 的一个起点。Fiber Reconciler 目前对于你来说仍然是一个黑盒，关于它，还有太多的谜题需要我们一一去探索，这些谜题包括但不限于：
- React 16 在所有情况下都是异步渲染的吗？
- Fiber 架构中的 “可中断”“可恢复” 到底是如何实现的？
- Fiber 树和传统虚拟 DOM 树有何不同？
- 优先级调度又是如何实现的？
- ……
所有这些问题的答案，我们都需要从 Fiber 架构下的 React 源码中去寻找。
下一讲我们就将以 ReactDOM.render 串联起的渲染链路作为引子，切入对 Fiber 相关源码的探讨。
ReactDOM.render 之后到底发生了什么？this.setState 之后又发生了什么？我想，当你对这两个问题形成概念之后，上面罗列出的所有小问题都将迎刃而解。
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