React Reconciliation

React...

React 讓我們可以更專注在元件開發、狀態改變後的畫面該長什麼樣子 (What)

而不用去思考、關注畫面怎麼更新、改變（How），讓我們可以快速開發 Web App

DOM based vs React based

const container = document.getElementById(‘container’);
const btn = document.createElement(‘button’);

btn.className = ‘btn red’;
btn.onclick = function(event) {
    if (this.classList.contains(‘red’)) {
        this.classList.remove(‘red’);
        this.classList.add(‘blue’);
    } else {
        this.classList.remove(‘blue’);
        this.classList.add(‘red’);
    }
};

container.appendChild(btn);

const Container = (props) => {

    const [color, setColor] = useState('red')
    const handleChange = () => {
        setColor(prevColor => (
          prevColor === 'red'? 'blue' : 'red')
        )
    }
    
    return (
      <div>
        <button 
           className=`btn ${color}`
           onClick={handleChange}
        >
          點我
        </button>
      </div>
    )
}

重視當下的值

及

接下來要怎麼操縱值

重視流程、結果

JSX 關注的是畫面

ref - Declarative vs Imperative Programming

How

What

React...

我們只要關注 What ，讓 React 來處理 How

但 React 如何更新我們的畫面？

Reconciliation

Reconciliation 是 React 如何更新畫面的過程；

也有人直接將 React 的 Diff 的演算法稱作 Reconciliation

協調、調節、對帳、一致

DOM Tree

ref - Learning DOM Trees of Web Pages by Subpath Kernel and Detecting Fake e-Commerce Sites

ref - The Comprehensive Guide to React’s Virtual DOM

偵測到改變，vDom 準備開始比較差異

Dom 維持不變

Dom 更新畫面

vDom
比較前後差異

vDom
更新差異到 Dom

ref - The Comprehensive Guide to React’s Virtual DOM

舊新比較差異

將差異更新到畫面

ref - React official doc Reconciliation

render() 就會回傳一組新的 React Elements Tree

每當有 state 或 props 更新時...

React 需要比較新 Tree 、舊 Tree 的差別

然後更新到 DOM

(也是 function component 的 return)

ref - ReactDOM.render vs React Component render difference

如何比較樹的差異？

ref - A Survey on Tree Edit Distance and Related Problems

刪除 c

插入 c

f 改名 a

e 改名 d

從一棵樹轉移到另一棵樹

ref - A Survey on Tree Edit Distance and Related Problems

O(n^3)

3 個節點，27 個單位時間

100 個節點，10,00,000 個單位時間

我有個 100 節點的 html ，
我每次狀態更新的比較要花 100 萬個工作時間？！

Complexity?

stackoverflow : if n^3 has a fast rate of ...

😱

那麼...

React採取什麼策略讓 component 的更新是可預測的，同時可以滿足要求高效能的應用程式

所以...

所以 React 透過兩個假設下，實作了一個
的啓發式 (heuristic) 演算法。

假設1：兩個不同類型的 element 會產生出不同的 tree

ref - React official doc Reconciliation

不會再往下進行比較了～
直接更新！

假設2：稍後揭曉

O(n)

React 如何比較樹的差異？

Complexity?

stackoverflow : if n^3 has a fast rate of ...

😱

👍

補充- heuristic 演算法

在 React 提到的啟發式(heuristic) 演算法，通常就是指virtual DOM diff的演算法。

heuristic，有種經驗法則的意思在！

在實務上，只要你能證明你的演算法效率良好且可拿到最佳解或次佳解的話。

都可以稱之為啟發式演算法

比如 A*搜尋演算法、雁群(PSO)演算法等

在機器學習跟人工智慧是很常探討到的研究課題之一。

Diff 演算法比什麼

1. 不同的 Element Type

round1 render: <div />
round2 render: <span />
=> [移除 <div />], [插入 <span />]

                <div>
round1 render:    <Counter />
                </div>

                <span>
round2 render:    <Counter />
                </span>

<Counter> 會被銷毀，並且在 round2 重建

ref - React official doc Reconciliation

ref - React cn doc Reconciliation(v0.14.3)

Diff 演算法比什麼

2. 相同 Type 的 React DOM Element

ref - React official doc Reconciliation

round1 render: <div className="before" title="stuff" />
round2 render: <div className="after" title="stuff" />
=> [取代 attribute className 為 "after"]

round1 render: <div style={{color: 'red'}} />
round2 render: <div style={{fontWeight: 'bold'}} />
=> [移除樣式 color], [新增樣式 font-weight 'bold']

這層比較完，接著遞迴往下檢查 children

Diff 演算法比什麼

3. 相同 Type 的 React Component Element

ref - React official doc Reconciliation

ref - React cn doc Reconciliation(v0.14.3)

當一個 component 更新時，該 component 的 instance .....

instance 快速回顧

class 是一個模板，供我們快速建立相似的物件
object 就是 instance of class

class Person {
  constructor(firstName,lastName) {
    this.firstName = firstName;
    this.lastName = lastName;
  }
  eat() {
    console.log('eat')
  }
}

const ken = new Person('Ken','Chen')
const pj = new Person('PJ','Chen')

ken 這個物件是 Person 的 instance (實例)

pj 這個物件也是 Person 的 instance

Diff 演算法比什麼

3. 相同 Type 的 React Component Element

ref - React official doc Reconciliation

當一個 component 更新時，該 component 的 instance 保持不變，這樣 state 能夠被保留在不同次的 render 中。

儲存既有狀態

更新未來狀態

比較兩者差異、回傳新 Tree

React 會更新該 component instance 的 props 以跟最新的 element 保持一致，並且呼叫該 instance 的 UNSAFE_componentWillReceiveProps() 、 UNSAFE_componentWillUpdate() 和 componentDidUpdate() 方法。

接下來，該 instance 會再呼叫 render() 方法，而 diff 算法將會遞迴處理舊的結果以及新的結果。

Diff 演算法比什麼

4. 比較遞迴處理中的 Children

ref - Jesse Kipp - Reconciliation: The Root of Performant Applications | React Next 2019

React.createElement(component, props, ...children)

Diff 演算法比什麼

4. 比較遞迴處理中的 Children

ref - React official doc Reconciliation

ref - React cn doc Reconciliation(v0.14.3)

round1 render: <ul><li>first</li></ul>
round2 render: <ul><li>first</li><li>second</li></ul>
=> [插入 <li>second</li>]

round1 render: <ul><li>first</li></ul>
round2 render: <ul><li>second</li><li>first</li></ul>
=> [取代 attribute textContent 為 "second"], 
   [插入 <li>first</li>]

keys

救星降臨：

🤪??

<ul>
  <li>first</li>
  <li>second</li>
</ul>

<ul>
  <li>second</li>
  <li>first</li>
</ul>

<ul>
  <li>first</li>
</ul>

<ul>
  <li>first</li>
</ul>

Diff 演算法比什麼

4. 比較遞迴處理中的 Children

ref - React official doc Reconciliation

ref - React cn doc Reconciliation(v0.14.3)

round1 render: <ul><li key='1st'>first</li></ul>
round2 render: <ul><li key='2nd'>second</li><li key='1st'>first</li></ul>
=> [插入 <li>second</li>]

👍

heuristic 演算法的假設

所以 React 透過兩個假設下，實作了一個
的啓發式 (heuristic) 演算法。

假設1：兩個不同類型的 element 會產生出不同的 tree

ref - React official doc Reconciliation

假設2：開發者可以通過 key prop 來指出哪些 child element 在不同的 render 下能保持不變

O(n)

key 的案外案

<ul>
  <li>first</li>
  <li>second</li>
</ul>

<ul>
  {[<li>first</li>, <li>second</li>]}
</ul>

<ul>
  {
    list.map((todo,index)=>(
      <li key={index}>
        {todo}
      </li>
    ))
  }
</ul>

const [list, setList] = useState(['first','second'])

key 與 arr index 的火花

<ul>
  <li key={0}>first</li>
  <li key={1}>second</li>
</ul>

setList([...list].reverse())

<ul>
  <li key={0}>second</li>
  <li key={1}>first</li>
</ul>

round1 render: <ul><li>first</li><li>second</li></ul>
round2 render: <ul><li>second</li><li>first</li></ul>
=> [取代 attribute textContent 為 "second"], 
   [取代 attribute textContent 為 "first"]

🤪??

去看看Demo

假設你的 li 是 Custom Component，裡面除了文字，還有些 state, props 或 refs?

小結

Diff 演算法，用來比較 vitual DOM 前後差異

ref - React official doc Reconciliation

Reconciliation 是 React 如何更新畫面的過程；

也有人直接將 React 的 Diff 的演算法稱作 Reconciliation

小結

假設1：兩個不同類型的 element 會產生出不同的 tree
假設2：開發者可以通過 key prop 來指出哪些 child element 在不同的 render 下能保持不變

ref - React official doc Reconciliation

heuristic 演算法的 4 個比較原則及 2 個假設

1. 比較 Element Type

2. 相同的 React DOM Element Type 比較

3. 相同的 React Component Element Type 比較

4. 比較遞迴處理中的 Children

聲明

ref - React official doc Reconciliation

Reconciliation 只是 React 底層其中一個實作的細節

React 會基於前述規則進行差異合併

rerender 會在所有元件呼叫 render()，

但不代表 React 一定會 unmount, remount 它們

Limitations & Trade-offs

ref - React official doc Reconciliation

React 官方會定期改良 heuristic 演算法

但以現階段而言，ㄧ個 subTree 只能在 Siblings 中移動

只要往父層或子層移動，必重新 rerender

heuristic 演算法，基於前述 2 個假設

1. 演算法不會特別比較 subTree，若不斷在 2 元件中切換，且底下有很相似的內容，可能有效能問題

2. Key 應該具有穩定性、唯一性、可預測性，否則可能導致效能低落、子元件 state 遺失

Limitations & Trade-offs

ref - React official doc Reconciliation

1. 演算法不會特別比較 subTree，若不斷在 2 元件中切換，且底下有很相似的內容，可能有效能問題

                <div>
round1 render:    <Counter />
                </div>

                <span>
round2 render:    <Counter />
                </span>

<Counter> 會被銷毀，並且在 round2 重建

2. Key 應該具有穩定性、唯一性、可預測性，否則可能導致效能低落、子元件 state 遺失

round1 render: <ul><Li key="0">first</Li><Li key="1">second</Li></ul>
round2 render: <ul><Li key="0">second</Li><Li key="1">first</Li></ul>
=> [取代 attribute textContent 為 "second"], 
   [取代 attribute textContent 為 "first"]

🤪??

render & render

React

假如你比較喜歡用影片觀看的話

歡迎點選以下連結

https://www.youtube.com/watch?v=jyd7UyAiwX4

React Reconciliation

React...

DOM based vs React based

React...

Reconciliation

協調、調節、對帳、一致

DOM Tree

如何比較樹的差異？

從一棵樹轉移到另一棵樹

Complexity?

😱

那麼...

React採取什麼策略讓 component 的更新是可預測的，同時可以滿足要求高效能的應用程式

所以...

Complexity?

😱

👍

補充- heuristic 演算法

Diff 演算法比什麼

Diff 演算法比什麼

Diff 演算法比什麼

instance 快速回顧

Diff 演算法比什麼

Diff 演算法比什麼

Diff 演算法比什麼

🤪??

Diff 演算法比什麼

👍

heuristic 演算法的假設

key 的案外案

key 與 arr index 的火花

🤪??

小結

小結

聲明

Limitations & Trade-offs

Limitations & Trade-offs

🤪??

render & render

React

參考資料