前言
在《一篇文章详解React Native初始化和通信机制》中我们详细的介绍了React Native的初始化和通信机制。如果对通信机制不了的的读者可以先去阅读通信机制。
React Native 本质上是以 React 为框架,React Native本质是通过JS(React)的DSL实现业务逻和UI的描述;最终通过调用Native的API实现视图的渲染。所以最终开发出来的页面视图是是纯Native组件。本文会通过源码分析的方式剖析React Native中视图的创建、更新、渲染原理。
JSX
JSX是一个 JavaScript 的语法扩展,可以简单理解为 JavaScript + XML 的语法糖。React虽然不强制要求使用JSX,但官方建议使用,因为JSX可以很好地描述 UI 应该呈现出它应有交互的本质形式。JSX 可能会使人联想到模版语言,但它具有 JavaScript 的全部功能。如下就是一个JSX语句:
const element = <h1>Hello, world!</h1>;
由于JSX是一种语法糖,所以在bundle打包过程中,以上的JSX语法会被Babel转换成普通JS语句,如下:
const element = React.createElement("h1", null, "Hello, world!");
可以通过babel compiler体验在线JSX转换。
React vs ReactNative
如上图,参考自这篇文章。上图呈现了React和ReactNative的大致渲染过程。如果你了解React.js 的渲染过程,那么去理解ReactNative就很容易。蓝色是React具备的能力,黄色是ReactNative特有的能力。虚线框里面的是React和ReactNative通用的部分。不同的是Render,ReactNative的View不是浏览器渲染的,而是Native侧渲染的view。所以ReactNative 可以理解是 React.js 在Native上的一种翻译,为了完成这种React到Native语法的解释,native侧也就必须具备解释这些渲染语法的能力,常见的就是yoga。 因为那个O(n)复杂度的Diff算法是基于 Virtual DOM, 也就是ReactElement在内存中的一种组织形式,所以这一部分也被利用在了ReactNative上。综上,不难看出ReactNative和React的最大的差别在于渲染上的差别。即React使用浏览器进行渲染,而ReactNative使用Native进行渲染。
在上一篇文章中我们说到,JS代码加载完毕后会发送一个通知给RCTRootView。RCTRootView会执行runApplication相关的逻辑:
// RCTRootView.m
- (void)javaScriptDidLoad:(NSNotification *)notification
{
RCTAssertMainQueue();
RCTBridge *bridge = notification.userInfo[@"bridge"];
if (bridge != _contentView.bridge) {
[self bundleFinishedLoading:bridge];
}
}
- (void)bundleFinishedLoading:(RCTBridge *)bridge
{
// 省略创建RCTRootContentView...
[self runApplication:bridge];
// 省略添加一个RCTRootContentView...
}
- (void)runApplication:(RCTBridge *)bridge
{
NSString *moduleName = _moduleName ?: @""; // 这里是@"NewProject"
NSDictionary *appParameters = @{
@"rootTag": _contentView.reactTag,
@"initialProps": _appProperties ?: @{},
};
[bridge enqueueJSCall:@"AppRegistry"
method:@"runApplication"
args:@[moduleName, appParameters]
completion:NULL];
}
RCTRootView
的runApplication:
方法以_moduleName
、_contentView.reactTag
以及_appProperties
为参数调用 JS 侧AppRegistry
的runApplication
方法。
说到AppRegistry,我们不得不跳到JS侧
在 RN 中,根组件(root components)需要通过AppRegistry
的registerComponent
方法进行注册。所谓根组件,就是 Native to JS 的入口,Native 在加载 RN bundle 之后可通过AppRegistry
的runApplication
方法运行指定的根组件,从而进入 RN 的世界。
AppRegistry
注册根组件
// index.js
import {AppRegistry} from 'react-native';
import App from './App';
import {name as appName} from './app.json';
// 此处appName需要和Native侧的保持一致,即“NewProject”
AppRegistry.registerComponent(appName, () => App);
/************************************************************************/
// 路径:react-native/Libraries/ReactNative/AppRegistry.js
// 代码有精简...
const AppRegistry = {
registerComponent(
appKey: string,
componentProvider: ComponentProvider,
section?: boolean,
): string {
let scopedPerformanceLogger = createPerformanceLogger();
// 以appKey为key注册一个名为run的箭头函数
runnables[appKey] = {
componentProvider,
run: appParameters => {
// run本质上是调用的renderApplication函数
renderApplication(
componentProviderInstrumentationHook(
componentProvider,
scopedPerformanceLogger,
),
appParameters.initialProps,
appParameters.rootTag,
wrapperComponentProvider && wrapperComponentProvider(appParameters),
appParameters.fabric,
showFabricIndicator,
scopedPerformanceLogger,
);
},
};
if (section) {
sections[appKey] = runnables[appKey];
}
return appKey;
},
runApplication(appKey: string, appParameters: any): void {
// 代码有精简...
runnables[appKey].run(appParameters);
}
}
如上,不难看出AppRegistry是一个常量,以key-value的形式存储了若干个函数,包括registerComponent和runApplication。registerComponent中以appKey(此文中是"NewProject")为key向注册表runnables
中存储了一个对象。该对象主要包括以run
为 key 存储的箭头函数,run中调用了renderApplication
方法。所以在Native侧的RCTRootView中调用AppRegistry的runApplication最终会调用到renderApplication。
注意:定义根组件时调用
AppRegistry.registerComponent
方法的 key 与在RCTRootViewrunApplication:
中调用AppRegistry#runApplication
时的 key 需要一致(在例子中都是NewProject
)。只有appKey保持一致,JS#runApplication
才能从注册表runnables
中取出箭头函数执行渲染逻辑。
上面说到runApplication最终调用renderApplication,让我们再来看下renderApplication的实现:
// 路径:react-native/Libraries/ReactNative/renderApplication.js
function renderApplication<Props: Object>(
RootComponent: React.ComponentType<Props>,
initialProps: Props,
rootTag: any,
WrapperComponent?: ?React.ComponentType<*>,
fabric?: boolean,
showFabricIndicator?: boolean,
scopedPerformanceLogger?: IPerformanceLogger,
) {
const renderable = (
<PerformanceLoggerContext.Provider
value={scopedPerformanceLogger ?? GlobalPerformanceLogger}>
<AppContainer rootTag={rootTag} WrapperComponent={WrapperComponent}>
<RootComponent {...initialProps} rootTag={rootTag} />
{fabric === true && showFabricIndicator === true ? (
<ReactFabricIndicator />
) : null}
</AppContainer>
</PerformanceLoggerContext.Provider>
);
GlobalPerformanceLogger.startTimespan('renderApplication_React_render');
if (fabric) {
require('../Renderer/shims/ReactFabric').render(renderable, rootTag);
} else {
require('../Renderer/shims/ReactNative').render(renderable, rootTag);
}
GlobalPerformanceLogger.stopTimespan('renderApplication_React_render');
}
module.exports = renderApplication;
不难看出,renderApplication最终是调用了ReactFabric或ReactNative的render方法。
注意:值得注意的是,ReactFabric或ReactNative的render的方法并不是直接渲染我们传入的
RootComponent
,而是在其外面包了一层——AppContainer
。
AppContainer
是一个 React Component,其中封装了Inspector、YellowBox等debug工具。我们最不愿看到的出错时的红色界面也是在该组件中加载的。
下图是renderApplication函数的调用堆栈:
上述使用chrome远程调试的debug环境下调用到了ReactNative#render
方法,我们看下ReactNative的render实现:
// 路径:react-native/Libraries/Renderer/shims/ReactNative.js
import type {ReactNativeType} from './ReactNativeTypes';
let ReactNative;
if (__DEV__) {
ReactNative = require('../implementations/ReactNativeRenderer-dev');
} else {
ReactNative = require('../implementations/ReactNativeRenderer-prod');
}
module.exports = (ReactNative: ReactNativeType)
我们看下在dev环境下的render的实现:
// 路径:react-native/Libraries/Renderer/implementations/ReactNativeRenderer-dev.js
render: function(element, containerTag, callback) {
var root = roots.get(containerTag);
if (!root) {
// TODO (bvaughn): If we decide to keep the wrapper component,
// We could create a wrapper for containerTag as well to reduce special casing.
root = createContainer(containerTag, LegacyRoot, false);
roots.set(containerTag, root);
}
updateContainer(element, root, null, callback);
return getPublicRootInstance(root);
},
然后经由render调用updateContainer方法,最后经过一系列方法的调用,最终调用到了ReactNativeRenderer-dev
的createInstance,然后createInstance内部调用了UIManager.createView,其调用栈如下:
通过下面调用栈可以看出,dev环境下render之后直到调用createView之前所有的方法调用都发生在ReactNativeRenderer-dev中。prod环境同理。
createView顾名思义就是创建一个真正的view,既然要创建视图,那么肯定是由native侧来实现的。createView把接收4个参数,分别是reactTag、rootTag、viewName、props。下面是native侧对createView的实现:
// RCTUIManager.m
// 代码有精简
RCT_EXPORT_METHOD(createView:(nonnull NSNumber *)reactTag
viewName:(NSString *)viewName
rootTag:(nonnull NSNumber *)rootTag
props:(NSDictionary *)props)
{
RCTComponentData *componentData = _componentDataByName[viewName];
// Register shadow view
RCTShadowView *shadowView = [componentData createShadowViewWithTag:reactTag];
if (shadowView) {
[componentData setProps:props forShadowView:shadowView];
_shadowViewRegistry[reactTag] = shadowView;
RCTShadowView *rootView = _shadowViewRegistry[rootTag];
shadowView.rootView = (RCTRootShadowView *)rootView;
}
// Dispatch view creation directly to the main thread instead of adding to
// UIBlocks array. This way, it doesn't get deferred until after layout.
__block UIView *preliminaryCreatedView = nil;
void (^createViewBlock)(void) = ^{
// Do nothing on the second run.
if (preliminaryCreatedView) {
return;
}
// 创建一个view
preliminaryCreatedView = [componentData createViewWithTag:reactTag];
// 将创建的view缓存在_viewRegistry中
if (preliminaryCreatedView) {
self->_viewRegistry[reactTag] = preliminaryCreatedView;
}
};
// We cannot guarantee that asynchronously scheduled block will be executed
// *before* a block is added to the regular mounting process (simply because
// mounting process can be managed externally while the main queue is
// locked).
// So, we positively dispatch it asynchronously and double check inside
// the regular mounting block.
RCTExecuteOnMainQueue(createViewBlock);
[self addUIBlock:^(__unused RCTUIManager *uiManager, __unused NSDictionary<NSNumber *, UIView *> *viewRegistry) {
createViewBlock();
if (preliminaryCreatedView) {
[componentData setProps:props forView:preliminaryCreatedView];
}
}];
[self _shadowView:shadowView didReceiveUpdatedProps:[props allKeys]];
}
上面createView方法涉及到2个类:RCTComponentData、RCTShadowView。此时我们有必要介绍一下这两个类的作用以及和他们相关的一些类。
RCTComponentData
在说RCTComponentData之前,我们有必要先说一下他和其他类的关系,如下图:
上图取材于这篇文章 。通过上面类图可以看出,RCTBridge依赖了RCTModuleData。RCTModuleData依赖(实现)了RCTBridgeModule协议。RCTViewManager、RCTUIManager、NativeModule都实现了RCTBridgeModule协议。且RCTViewManager、RCTUIManager、NativeModule都依赖了RCTBridge。
RCTViewManager:负责管理ReactNative在native侧的view,包括RCTImageView、RCTTextView、RCTBaseTextInputView等。我们native侧封装的用于暴露给JS侧使用的原生视图组件也需要视同RCTViewManager来管理。通常需要自定义一个类继承自RCTViewManager。如下所示:
// RichTextLabelManager.h
#import <React/RCTViewManager.h>
@interface RichTextLabelManager : RCTViewManager
@end
// RichTextLabelManager.m
#import "RichTextLabelManager.h"
#import "RichTextLabel.h"
@implementation RichTextLabelManager
RCT_EXPORT_MODULE()
RCT_EXPORT_VIEW_PROPERTY(richText, NSString)
- (dispatch_queue_t)methodQueue
{
return dispatch_get_main_queue();
}
- (UIView *)view
{
RichTextLabel *label = [[RichTextLabel alloc] init];
label.contentMode = UIViewContentModeRedraw;
return label;
}
@end
RCTViewManager实现了RCTBridgeModule协议。该协议规定了一些宏和方法,包括常见的RCT_EXPORT_MODULE宏。因为RCTViewManager实现了协议方法,所以通过RCTViewManager及其子类,我们可以按照ReactNative的接口规范将native view暴露给JS。所以,我们在将native view暴露给JS侧使用的时候,通常是自定义一个RCTViewManager子类,然后实现RCTBridgeModule协议的方法。
RCTUIManager:在 JS to Native 的渲染流程中,RCTUIManager
起到重要作用:包括 Native View 的创建、布局、移除等操作都是通过RCTUIManager
完成的。给RCTUIManager设置bridge的过程中,RCTUIManager会根据RCTViewManager生成一个与之对应的RCTComponentData对象。
下面是RCTUIManager的setBridge:方法实现:
通过RCTUIManager#setBridge:
方法实现可知:所有的RCTViewManager
都会以RCTComponentData
格式储存在RCTUIManager->_componentDataByName
中。
// RCTUIManager.m
- (void)setBridge:(RCTBridge *)bridge
{
_bridge = bridge;
// 省略若干行代码...
// 从_bridge获取view managers
_componentDataByName = [NSMutableDictionary new];
for (Class moduleClass in _bridge.moduleClasses) {
if ([moduleClass isSubclassOfClass:[RCTViewManager class]]) {
RCTComponentData *componentData = [[RCTComponentData alloc] initWithManagerClass:moduleClass
bridge:_bridge];
_componentDataByName[componentData.name] = componentData;
}
}
// 省略若干行代码...
}
RCTUIManager
通过RCTComponentData
操作RCTViewManager
,包括创建组件(createView)、更新组件属性(updateView)等,具体内容后文会详细介绍。
RCTRootView
再说RCTShadowView之前,需要先了解下“真正的”view,RCTView、RCTRootView等。先看一下与之相关的类图:
上图取材于这篇文章 。如上图所示,RCTRootViewView和RCTView都继承自UIView。RCTRootContentView继承自RCTView。RCTRootView持有一个RCTRootContentView。
RCTShadowView继承自NSObject,RCTRootShadowView继承自RCTShadowView.。
让我们来梳理下他们的作用。
RCTRootView&RCTRootContentView
RCTRootView作为一个根视图,是一个ReactNative应用(模块)的入口。上篇文章《一篇文章详解React Native初始化和通信机制》中说过,JSbundle加载完成后发送一个RCTJavaScriptDidLoadNotification通知给RCTRootView。RCTRootView收到通知后创建了RCTRootContentView
并作为 subview 添加到RCTRootView
上,同时调用了runApplication
方法。
RCTRootView#runApplication:
方法以_moduleName
、_contentView.reactTag
以及_appProperties
为参数调用 JS 模块AppRegistry
的runApplication
方法。
上面说过,RN root components 都需要通过AppRegistry
模块的registerComponent
方法进行注册。
RCTShadowView&RCTShadowRootView
在 ReactNative中,每个 UI 组件(view)实例都对应一个RCTShadowView
(或其派生类)实例,从上面类图可知,虽然其命名以View
结尾,但实质并非 View,而是继承自NSObject
。其主要功能是通过facebook-Yoga在子线程(shadow thread
)进行布局相关的计算。所以RCTShadowView主要接管了UI视图的布局计算工作。就像UIView接管了CALayer的事件处理工作一样。RCTShadowRootView顾名思义,专门负责RCTRootView的布局计算。
渲染过程
前文已提到,RCTUIManager#createView:viewName:rootTag:props:
只是创建了目标 view 并添加到_viewRegistry
中(仅此而以)。
从上图可以看到,JS 中的ReactNativeBaseComponent
模块在调用RCTUIManager
的createView:viewName:rootTag:props:
方法创建目标 view 之后,还会调用RCTUIManager
的setChildren:reactTags:
方法:
// RCTUIManager.m
RCT_EXPORT_METHOD(setChildren:(nonnull NSNumber *)containerTag
reactTags:(NSArray<NSNumber *> *)reactTags)
{
RCTSetChildren(containerTag, reactTags,
(NSDictionary<NSNumber *, id<RCTComponent>> *)_shadowViewRegistry);
[self addUIBlock:^(__unused RCTUIManager *uiManager, NSDictionary<NSNumber *, UIView *> *viewRegistry){
RCTSetChildren(containerTag, reactTags,
(NSDictionary<NSNumber *, id<RCTComponent>> *)viewRegistry);
}];
[self _shadowViewDidReceiveUpdatedChildren:_shadowViewRegistry[containerTag]];
}
static void RCTSetChildren(NSNumber *containerTag,
NSArray<NSNumber *> *reactTags,
NSDictionary<NSNumber *, id<RCTComponent>> *registry)
{
id<RCTComponent> container = registry[containerTag];
NSInteger index = 0;
for (NSNumber *reactTag in reactTags) {
id<RCTComponent> view = registry[reactTag];
if (view) {
[container insertReactSubview:view atIndex:index++];
}
}
}
如上图源码所示,setChildren:reactTags:
分别针对_shadowViewRegistry
以及_viewRegistry
(在 UIBlock 中完成调用)调用了静态方法:RCTSetChildren
。
对于shadowView,最终会调用到RCTShadowView#insertReactSubview:atIndex:
方法:
// RCTShadowView.m
- (void)insertReactSubview:(RCTShadowView *)subview atIndex:(NSInteger)atIndex
{
RCTAssert(self.canHaveSubviews, @"Attempt to insert subview inside leaf view.");
[_reactSubviews insertObject:subview atIndex:atIndex];
if (![self isYogaLeafNode]) {
YGNodeInsertChild(_yogaNode, subview.yogaNode, (uint32_t)atIndex);
}
subview->_superview = self;
}
在该方法中,做的最核心的事情莫过于在YGNode树中插入相应的子节点。
对于view,最终会调用到UIView+Rect
的insertReactSubview:atIndex:
方法:
// UIView+React.m
- (void)insertReactSubview:(UIView *)subview atIndex:(NSInteger)atIndex
{
// We access the associated object directly here in case someone overrides
// the `reactSubviews` getter method and returns an immutable array.
NSMutableArray *subviews = objc_getAssociatedObject(self, @selector(reactSubviews));
if (!subviews) {
subviews = [NSMutableArray new];
objc_setAssociatedObject(self, @selector(reactSubviews), subviews, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}
[subviews insertObject:subview atIndex:atIndex];
}
在该方法中,按照层级顺序(index)将subView 添加到AssociatedObject reactSubviews
中,还是没有真正添加到视图层级树中!
Flush UI Block
上篇文章《一篇文章详解React Native初始化和通信机制》中说过,为了避免JS to Native的频繁调用,所有的JS to Native的调用都不会立即执行,而是放到一个队列中等待Native调用。而UI操作都是先添加到UIManager->_pendingUIBlocks队列中。React Native执完一次批处理后会触发Native侧Executor的callNativeModule的调用(JS线程)。然后经由RCTCxxBridge调用到RCTUIManager的flushUIBlocksWithCompletion:(shadowQueue)。最后在flushUIBlocksWithCompletion:方法中会切换到主线程更新视图的属性。
下面三张堆栈图完美的展现了触发UI的更新的顺序:
-
显示native侧收到JS侧的调用,这个调用最先是RCTObjcExecutor(dev环境)收到的,然后经由JSToNativeBridge转发给RCTInstanceCallback。这些操作都是在JS线程执行的。
-
RCTInstanceCallback通过成员变量bridge_将调用转发给RCTCxxBridge,然后转发给RCTUIManger。这些操作都是在shadowQueue中执行的。
-
最后flushUIBlocksWithCompletion:中切换到主线程挨个执行_pendingUIBlocks中的block。
参考文章
https://zxfcumtcs.github.io/2018/02/03/RNRendering/
https://zhuanlan.zhihu.com/p/32749940