React原始碼中的位運算技巧

卡頌發表於2021-10-11
React原始碼

大家好，我卡頌。

這兩年有不少朋友和我吐槽React原始碼，比如：

  • 排程器為什麼用小頂堆這種資料結構，直接用陣列不行？
  • 原始碼裡各種單向連結串列、環狀連結串列，直接用陣列不行？
  • 原始碼裡各種位運算，有必要麼？

作為業務依賴的框架，為了提升一點點執行時效能，React從不吝惜將原始碼寫的很複雜。

在涉及狀態、標記位、優先順序操作的地方大量使用了位運算。

本文會講解其中比較有代表性的部分。學到之後，當遇到類似場景時露一手，你就是業務線最靚的仔。

幾個常用位運算

在JS中，位運算的運算元會先轉換為Int32（32位有符號整型），執行完位運算會Int32對應浮點數。

在React中，主要用到3種位運算子 —— 按位與、按位或、按位非。

按位與（&）

對於兩個二進位制運算元的每個bit，如果都為1，則結果為1，否則為0。

舉個例子，計算3 & 2，首先將運算元轉化為Int32：

// 3對應的 Int32
0b000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 
// 2對應的 Int32
0b000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010

為了直觀，我們排除前面的0，只保留最後8位（實際參與計算的應該是32位）：

  0000 0011
& 0000 0010
-----------
  0000 0010

所以3 & 2計算結果轉化為浮點數後為2。

按位或（|）

對於兩個二進位制運算元的每個bit，如果都為0，則結果為0，否則為1。

計算10 | 3：

  0000 1010
| 0000 0011
-----------
  0000 1011

計算結果轉化為浮點數後為11。

按位非（～）

對一個二進位制運算元的每個bit，逐位進行取反操作（0、1互換）

對於～3，將3轉化為Int32後逐位取反：

// 3對應的 Int32
0b000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 
// 逐位取反
0b111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100

計算結果轉化為浮點數後為-4。

如果你對這個結果有疑惑，可以去了解補碼相關知識

讓我們從易到難，看看位運算在React中的應用。

標記狀態

React原始碼內部有多個上下文環境，在執行函式時經常需要判斷當前處在哪個上下文環境中。

假設共有三種上下文情況：

// A上下文
const A = 1;
// B上下文
const B = 2;
// 沒有處在上下文
const NoContext = 0;

當進入某個上下文時，可以使用按位或操作標記進入：

// 當前所處上下文
let curContext = 0;

// 進入A上下文
curContext |= A;

我們用8位二進位制舉例（同樣，實際應該是Int32，這裡是為了簡化），curContext與A執行按位或操作：

  0000 0000  // curContext
| 0000 0001  // A
-----------
  0000 0001

此時可以結合按位與操作與NoContext來判斷是否處在某一上下文中：

// 是否處在A上下文中 true
(curContext & A) !== NoContext

// 是否處在B上下文中 false
(curContext & B) !== NoContext

離開某上下文後，結合按位與、按位非移除標記：

// 從當前上下文中移除上下文A
curContext &= ~A;

// 是否處在A上下文中 false
(curContext & A) !== NoContext

curContext與~A執行按位與操作：

  0000 0001  // curContext
& 1111 1110  // ~A
-----------
  0000 0000

即從curContext中移除A。

當業務中需要同時處理多個狀態時，可以使用如上位運算技巧。

優先順序計算

在React中，不同情況下呼叫this.setState觸發的更新會擁有不同優先順序。優先順序之間的比較、挑選同樣使用了位運算。

具體來說，React中用31個bit位儲存更新（之所以是31而不是32是因為Int32的最高位是符號位，不儲存具體的數）。

處在越低bit位的更新優先順序越高（越需要優先處理）。

舉個例子，假設當前應用存在2個更新：

0b000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0001

其中第1位的更新優先順序最高（需要同步處理），第5位為預設優先順序。

React經常需要找出當前最高優先順序的更新在哪一位（如上例子中在第一位），方法如下：

function getHighestPriorityLane(lanes) {
  return lanes & -lanes;
}

解釋下，由於Int32採用補碼表示，所以-lanes可以看作如下兩步操作：

  1. lanes取反（~lanes）
  2. 加1

為了直觀，用8位表示：

lanes  0001 0001
~lanes 1110 1110 // 第一步
+1     1110 1111 // 第二步

則lanes & -lanes如下：

  0001 0001 // lanes  
& 1110 1111 // -lanes
-----------
  0000 0001

取到的就是第一位（已有更新中最高的優先順序）。

總結

雖然業務中不常使用位操作，但在特定場景下位操作時很方便、高效的方式。

這波操作你愛了麼？

歡迎加入人類高質量前端框架研究群，帶飛

相關文章