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Hook 原理

Hook 与 Fiber

Hook 最终也是为了控制 fiber 节点的状态和副作用，从 fiber 视角，状态和副作用的相关属性如下：

export type Fiber = {
  // 省略其他。。。

  // fiber 节点自身状态相关
  pendingProps: any,
  memoizedProps: any,
  updateQueue: any,
  memoizedState: any,

  // fiber 节点副作用相关
  flags: Flags,
  nextEffect: Fiber | null,
  firstEffect: Fiber | null,
  lastEffect: Fiber | null,
};

使用 Hook 的任意一个 API，最后都是为了控制上述这几个 fiber 属性。

Hook 数据结构

在 react-reconciler/src/ReactFiberHooks.new.js，定义了 Hook 的数据结构：

type Update<S, A> = {
  lane: Lane,
  action: A,
  eagerReducer: ((S, A) => S) | null,
  eagerState: S | null,
  next: Update<S, A>
  priority?: ReactPriorityLevel,
}

type UpdateQueue<S, A> = {
  pending: Update<S, A> | null,
  dispatch: (A => mixed) | null,
  lastRenderedReducer: ((S, A) => S) | null,
  lastRenderedState: S | null,
}

export type Hook = {
  memoizedState: any,
  baseState: any,
  baseQueue: Update<any, any> | null,
  queue: UpdateQueue<any, any> | null,
  next: Hook | null,
}

从定义上看，Hook 对象共有 5 个属性：

hook.memoizedState: 保持在内存中的局部状态。
hook.baseState: hook.baseQueue 中所有 update 对象合并之后的状态。
hook.baseQueue: 存储 update 对象的环形链表，只包括高于本次渲染优先级的 update 对象。
hook.queue: 存储 update 对象的环形链表，包括所有优先级的 update 对象。
hook.next: next 指针，指向链表中的下一个 hook。

所以 Hook 是一个链表，单个 Hook 拥有自己的状态 hook.memoizedState 和自己的更新队列 hook.queue。

注意：其中 hook.queue 与 fiber.updateQueue 虽然都是 update 环形链表，尽管 update 对象的数据结构与处理方式都是高度相似，但是这两个队列中的 update 对象是独立的。hook.queue 只作用于 hook 对象的状态维护。

Hook 分类

在 18.2.0 中，共定义了 17 种 Hook 类型：

export type HookType =
  | 'useState'
  | 'useReducer'
  | 'useContext'
  | 'useRef'
  | 'useEffect'
  | 'useInsertionEffect'
  | 'useLayoutEffect'
  | 'useCallback'
  | 'useMemo'
  | 'useImperativeHandle'
  | 'useDebugValue'
  | 'useDeferredValue'
  | 'useTransition'
  | 'useMutableSource'
  | 'useSyncExternalStore'
  | 'useId'
  | 'useCacheRefresh';

官网上将其分为两个类别，状态 Hook（State Hook）和副作用 Hook（Effect Hook）。

调用函数前

在调用函数前，react 内部还需要做一些准备工作。

处理函数

从 fiber 树构造的视角来看，不同的 fiber 类型，只需要调用不同的处理函数返回 fiber 子节点。所以在 performUnitOfWork -> beginWork 函数中，调用了多种处理函数。

本节讨论 Hook，所以列出其中的 updateFunctionComponent 函数，其源码位置：ReactFiberBeginWork.new.js

// 只保留 FunctionComponent 相关的代码
function beginWork(current: Fiber | null, workInProgress: Fiber, renderLanes: Lanes): Fiber | null {
  const updateLanes = workInProgress.lanes;
  // 省略其他代码。。。
  switch (workInProgress.tag) {
    // 省略其他代码。。。
    case FunctionComponent: {
      const Component = workInProgress.type;
      const unresolvedProps = workInProgress.pendingProps;
      const resolvedProps =
        workInProgress.elementType === Component
          ? unresolvedProps
          : resolveDefaultProps(Component, unresolvedProps);
      return updateFunctionComponent(
        current,
        workInProgress,
        Component,
        resolvedProps,
        renderLanes,
      );
    }
  }
}

function updateFunctionComponent(current, workInProgress, Component, nextProps, renderLanes) {
  // 省略其他代码

  // 进入 Hook 相关代码，返回下级 ReactElement 对象
  nextChildren = renderWithHooks(
    current,
    workInProgress,
    Component,
    nextProps,
    context,
    renderLanes,
  );

  reconcileChildren(current, workInProgress, nextChildren, renderLanes);
  return workInProgress.child;
}

在 updateFunctionComponent 函数中调用了 renderWithHooks，至此 Fiber 与 Hook 产生了关联。

renderWithHooks 函数

renderWithHooks 源码位于 ReactFiberHooks.new.js

export function renderWithHooks<Props, SecondArg>(
  current: Fiber | null,
  workInProgress: Fiber,
  Component: (p: Props, arg: SecondArg) => any,
  props: Props,
  secondArg: SecondArg,
  nextRenderLanes: Lanes,
) {
  // 1. 设置全局变量
  renderLanes = nextRenderLanes;
  currentlyRenderingFiber = workInProgress;

  // 清除当前 fiber 的遗留状态
  workInProgress.memoizedState = null;
  workInProgress.updateQueue = null;
  workInProgress.lanes = NoLanes;

  // 2. 调用函数，生成子级 ReactElement 对象
  // 指定 dispatcher, 区分 mount 和 update
  ReactCurrentDispatcher.current =
    current === null || current.memoizedState === null
      ? HooksDispatcherOnMount
      : HooksDispatcherOnUpdate;
  // 执行函数，其中进行分析 hooks 的使用
  let children = Component(props, secondArg);

  // 3. 重置全局变量，返回 children
  renderLanes = NoLanes;
  currentlyRenderingFiber = (null: any);

  currentHook = null;
  workInProgressHook = null;
  didScheduleRenderPahseUpdate = false;

  return children;
}

调用函数前：设置全局变量，标记渲染优先级和当前 fiber，清除当前 fiber 的遗留状态。
调用函数：构造出 hooks 链表，最后生成子级 ReactElement 对象（children）。
调用函数后：重置全局变量，返回 children。

调用函数

Hooks 执行流程

所有的 hook 执行流程大体一致：

FC 进入 render 流程前，确定 ReactCurrentDispatcher.current 指向。

进入 mount 流程时，执行 mount 对应逻辑，方法名一般为 mountXXX。

function mountXXX() {
  // 获取对应的 hook
  const hook = mountWorkInProgressHook();
  // 省略，执行 hook 自身的操作
}

// 常见的 useState 对应的 mount
function mountState<S>(initialState: (() => S) | S): [S, Dispatch<BasicStateAction<S>>] {
  const hook = mountWorkInProgressHook();
  // 省略其他代码。。。
  return [hook.memoizedState, dispatch];
}

// 常见的 useEffect 对应的 mount
function mountEffectImpl(fiberFlags, hookFlag, create, deps): void {
  const hook = mountWorkInProgressHook();
  // 省略其他代码。。。
}

update 时，执行 update 对应逻辑，方法名一般为 updateXXX。

function updateXXX() {
  // 获取对应的 hook
  const hook = updateWorkInProgressHook()
  // 省略，执行 hook 自身的操作
}

其他情况 hook 执行，依据 ReactCurrentDispatcher.current 指向做不同的处理。

链式存储

查看 ReactFiberHooks.new.js 文件中的 mountWorkInProgressHook

function mountWorkInProgressHook(): Hook {
  const hook: Hook = {
    memoizedState: null,
    baseState: null,
    baseQueue: null,
    queue: null,
    next: null,
  };

  if (workInProgressHook === null) {
    // 链表中首个 hook
    currentlyRenderingFiber.memoizedState = workInProgress = hook;
  } else {
    // 将hook添加到链表末尾
    workInProgressHook = workInProgressHook.next = hook;
  }

  return workInProgressHook;
}

逻辑是创建 Hook 并挂载到 fiber.memoizedState 上，多个 Hook 以链表结构保存。

顺序克隆

fiber 树构造（对比更新）阶段，执行 updateFunctionComponent -> renderWithHooks 时，执行 useState 和 useEffect 在 fiber 对比更新分别对应 updateState -> updateReducer 和 updateEffect -> updateEffectImpl。

function updateWorkInProgressHook(): Hook {
  // 移动 currentHook 指针
  let nextCurrentHook: null | Hook;
  if (currentHook === null) {
    const current = currentlyRenderingFiber.alternate;
    if (current !== null) {
      nextCurrentHook = current.memoizedState;
    } else {
      nextCurrentHook = null;
    }
  } else {
    nextCurrentHook = currentHook.next;
  }

  // 移动 workInProgressHook 指针
  let nextWorkInProgressHook: null | Hook;
  if (workInProgressHook === null) {
    nextWorkInProgressHook = currentlyRenderingFiber.memoizedState;
  } else {
    nextWorkInProgressHook = workInProgressHook.next;
  }

  if (nextWorkInProgressHook !== null) {
    workInProgressHook = nextWorkInProgressHook;
    nextWorkInProgressHook = workInProgressHook.next;

    currentHook = nextCurrentHook;
  } else {
    currentHook = nextCurrentHook;

    const newHook: Hook = {
      memoizedState: currentHook.memoizedState,
      baseState: currentHook.baseState,
      baseQueue: currentHook.baseQueue,
      next: null,
    };

    if (workInProgressHook === null) {
      currentlyRenderingFiber.memoizedState = workInProgressHook = newHook;
    } else {
      workInProgressHook = workInProgressHook.next = newHook;
    }
  }
  return workInProgressHook;
}

updateWorkInProgressHook 函数的逻辑目的是为了让 currentHook 和 workInProgressHook 两个指针同时向后移动。

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