HTTPS協議詳解

從事移動互聯網軟件開發的小夥伴肯定了解：自Android 9.0開始，應用程序的網絡請求默認使用https；基本是同期蘋果IOS在應用網絡請求方面，也強制使用https禁止http。
這一期間如果你去面試，不了解Https的握手過程，都不好意思講工資。
本人一個普通程序員，項目期間工期緊張，並未抽出時間詳細了解Https網絡請求過程中TLS握手過程，因此這件事一直在我的待辦記錄中…
這篇文章以Wireshark抓包，詳細了解Https請求中TLS的握手過程 與 客戶端證書校驗過程。

• HTTPS簡介
• SSL/TLS握手過程
• 客戶端 證書校驗

一、HTTPS簡介

HTTPS （Secure Hypertext Transfer Protocol）安全超文本傳輸協議，是一種通過計算機網絡進行安全通信的傳輸協議。
HTTPS 利用 SSL/TLS 來加密數據包，經由 HTTP 進行通信。
其設計的主要目的是，提供對網站服務器的身份認證、保護交換數據的隱私與完整性。

TLS/SSL

• SSL（Secure Socket Layer） 1994年由 瀏覽器開發商Netscape公司 率先倡導研發，為數據通訊提供安全支持，開發了最初的幾個版本SSL 1.0、SSL 2.0、SSL 3.0。
• TLS（Transport LayerSecurity）前身為SSL，1999年從 3.1 開始被 IETF（Internet Engineering Task Force，Internet 工程任務組）標準化並改名，發展至今已經有 TLS 1.0、TLS 1.1、TLS 1.2 三個版本。
  SSL3.0和TLS1.0由於存在安全漏洞，已經很少被使用到；
  TLS 1.3 改動會比較大，目前還在草案階段，目前使用最廣泛的是TLS 1.1、TLS 1.2；

TLS/SSL是介於TCP和HTTP之間的一層安全協議。

Http

HTTP（HyperText Transfer Protocol）超文本傳輸協議。
HTTP是一個客戶端（用戶）和服務端之間請求和應答的標準，其最初的設計目的是為了提供一種發布和接收HTML頁面的方法。

Http協議不是本文重點，感興趣的同學可參考文章：
HTTP 協議詳解
https://blog.csdn.net/xiaxl/article/details/104541274

二、SSL/TLS握手過程

SSL/TLS握手過程用一句話總結就是：用非對稱加密的手段傳遞密鑰，然後用密鑰進行對稱加密傳遞數據。
以下為SSL/TLS握手過程的時序圖：

這裏以客戶端向百度主頁發起Https請求為例，用Wireshark抓包對SSL/TLS握手的各個環節進行介紹，Wireshark抓包示意圖如下圖所示：

2.1、Client Hello （ Client——>Server ）

握手第一步是客戶端向服務端發送 Client Hello 消息，消息中包含客戶端的 TSL版本信息、秘鑰隨機數、加密套件候選列表、壓縮算法候選列表、擴展字段等信息，相關信息通過Wireshark抓包如下：

• Version : 支持的最高TSL協議版本，從低到高依次 SSLv2 SSLv3 TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2；
• Random：隨機數 random_C 用於後續的密鑰協商;
• Session ID：有或者無，有則客戶端傳上一次session的id可以恢復session；
• Cipher Suite：客戶端支持的密碼算法列表，供服務器選擇；
• Compression Methods：客戶端支持的壓縮算法列表，用於後續的信息壓縮傳輸；
• extensions：擴展字段；

2.2、Server Hello （ Server——>Client ）

服務端向客戶端發送 Server Hello 消息：包括服務端選擇使用的TSL協議版本、選擇的加密套件、選擇的壓縮算法、服務端生成的隨機數等，相關信息通過Wireshark抓包如下：

• Version：服務器選擇的版本；
• Random：隨機數 random_S 用於後續的密鑰協商;
• Session ID：有或者無，有則客戶端傳上一次session的id可以恢復session；
• Cipher Suite：服務端選擇的密鑰算法；
• Compression Methods：服務端選擇的壓縮算法；

到此客戶端和服務端都擁有了兩個隨機數（random_C+ random_S），這兩個隨機數會在後續生成對稱秘鑰時用到。

2.3、Certificate （ Server——>Client ）

服務端下發服務端的公鑰證書給客戶端，相關信息通過Wireshark抓包如下：

• Certificate 服務端的公鑰證書；

2.4、Server Key Exchange （ Server——>Client ）

該消息的目的是攜帶密鑰交換的額外數據，該消息內容對於不同的協商算法套件會存在差異：

• 對於使用DHE/ECDHE非對稱密鑰協商算法的SSL握手，服務器發送其使用的DH參數；
• RSA算法不會繼續該握手流程（DH、ECDH也不會發送server key exchange）。

2.5、Server Hello Done （ Server——>Client ）

通知客戶端，服務端已經將所有預計的握手消息發送完畢。

2.5、證書校驗 （客戶端進行證書校驗）

客戶端拿到服務端的公鑰證書后，需對該證書的合法性進行校驗，校驗內容如下：

• 證書鏈的可信性；
• 證書是否吊銷；
• 證書有效期；
• 證書域名校驗，核查證書域名是否與當前的訪問域名匹配;

注：
證書的詳細校驗過程將在下文進行詳細介紹

2.6、Client Key Exchange，Change Cipher Spec Protocol，Encrypted Handshake Message （ Client——>Server ）

• Client Key Exchange
  證書合法性驗證通過之後，客戶端產生隨機数字Pre-master，計算生成秘鑰enc_key（enc_key=Fuc(random_C, random_S, Pre-Master)，將Pre-master與enc_key用證書公鑰加密（非對稱加密算法）發送給服務端;
• Change Cipher Spec Protocol
  客戶端通知服務端後續的通信都採用協商的通信密鑰和加密算法進行加密通信;
• Encrypted Handshake Message
  客戶端將之前所有的握手數據（包括接受、發送）生成摘要，然後用協商好的秘鑰enc_key加密（對稱加密算法），發送給對應的服務端；
  服務端收到消息后，會用秘鑰enc_key解密客戶端的摘要信息，然後用與客戶端相同的算法生成服務端摘要信息，最後對比兩個摘要信息相同，則驗證通過；

2.7、Change Cipher Spec Protocol （ Server——>Client ）

服務器同樣發送 Change Cipher Spec Protocol 以告知客戶端後續的通信都採用協商的密鑰與算法進行加密通信;

2.8、Encrypted Handshake Message （ Server——>Client ）

服務端也會將握手過程的消息生成摘要再用秘鑰加密，這是服務端發出的第一條加密消息;
客戶端接收後會用秘鑰解密，能解出來說明協商的秘鑰是一致的。

2.9、Application Data （ Client——>Server ）

到這裏，雙方已安全地協商出了同一份秘鑰enc_key，所有的應用層數據都會用這個秘鑰加密后再通過 TCP 進行可靠傳輸。

2.10 總結

SSL/TLS握手過程：用非對稱加密的手段傳遞密鑰，然後用密鑰進行對稱加密傳遞數據。

三、證書校驗

客戶端驗證服務端下發的證書，主要包括以下幾個方面：

• 第一，校驗證書是否是受信任的CA根證書頒發機構頒發；
• 第二，校驗證書是否在上級證書的吊銷列表；
• 第三，校驗證書是否過期；
• 第四，校驗證書域名是否一致。

3.1、校驗證書是否是由受信任的CA根證書頒發機構頒發

為了確保客戶端獲取到的服務端公鑰不被篡改，需引入權威的第三方CA機構。
CA機構負責核實公鑰擁有者信息、頒發“證書(對服務端公鑰進行簽名)”，同時為使用者提供證書驗證服務。

CA機構頒發證書的基本原理為：

• 服務端生成一對服務端公鑰、服務端私鑰；
• 服務端將自己的服務端公鑰提供給CA機構；
• CA機構核實服務端公鑰擁有者信息（核實申請者提供信息的真實性，如組織是否存在、企業是否合法、是否擁有域名的所有權等）；
• CA機構計算服務端公鑰的摘要信息，利用CA機構的私鑰（CA機構有一對公鑰、私鑰）進行加密，加密后的服務端公鑰即CA機構頒發的“證書”；

客戶端驗證服務端公鑰的基本原理為：

• Https網絡請求過程中，客戶端獲取到服務端的公鑰；
• 客戶端用存儲在本地的CA機構的公鑰，對 服務端公鑰進行解密，獲取到服務端公鑰的摘要信息A；
• 客戶端計算服務端公鑰的摘要信息B；
• 對比摘要信息A與B，相同則證書驗證通過；

3.2、校驗證書是否在上級證書的吊銷列表

CA機構能夠簽發證書，同樣也存在機制宣布以往簽發的證書無效。使用者私鑰丟失，使用者申請讓證書無效等情況，CA機構需要廢棄該證書。
主要存在兩類機制：CRL 與 OCSP。

• CRL（Certificate Revocation List）
  證書吊銷列表是一個單獨的文件，該文件包含了 CA機構 已經吊銷的證書序列號與吊銷日期；
  證書中一般會包含一個 URL 地址 CRL Distribution Point，通知使用者去哪裡下載對應的 CRL 以校驗證書是否吊銷。
  該吊銷方式的優點是不需要頻繁更新，但是不能及時吊銷證書，因為 CRL 更新時間一般是幾天，這期間可能已經造成了極大損失。
• OCSP（Online Certificate Status Protocol）
  證書狀態在線查詢協議，一個實時查詢證書是否吊銷的方式。
  請求者發送證書的信息並請求查詢，服務器返回正常、吊銷或未知中的任何一個狀態。
  證書中一般也會包含一個 OCSP 的 URL 地址，要求查詢服務器具有良好的性能。
  部分 CA 或大部分的自簽 CA (根證書)都是未提供 CRL 或 OCSP 地址的，對於吊銷證書會是一件非常麻煩的事情。

3.3、校驗證書是否過期

校驗證書的有效期是否已經過期

3.4、校驗證書域名是否一致

校驗證書域名是否一致：核查證書域名是否與當前的訪問域名匹配。
這裏核驗的是我們請求的域名 www.baidu.com 是否與證書文件中DNS標籤下所列的域名相匹配；

注：
具體的證書文件舉例，請查看第四節 “四、證書舉例” 。

一種錯誤的寫法：

Android 軟件開發中，我們經常會遇到以下代碼，用來忽略證書的域名驗證，其實這是一種不安全的寫法：

// 對於自簽名證書，用以下代碼來忽略證書的域名驗證
HostnameVerifier hostnameVerifier = new HostnameVerifier() {
    @Override
    public boolean verify(String urlHostName, SSLSession session) {
		// 忽略證書的域名驗證
        return true;
    }
};

四、證書舉例

這裏以百度的Https證書舉例：

Certificate:
	Data:
	    Version: 3 (0x2)
	    Serial Number:
	        72:58:78:36:6e:9f:56:e8:1d:41:88:48
	Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
	    Issuer: C=BE, O=GlobalSign nv-sa, CN=GlobalSign Organization Validation CA - SHA256 - G2
	    Validity
	        Not Before: Apr  2 07:04:58 2020 GMT
	        Not After : Jul 26 05:31:02 2021 GMT
	    Subject: C=CN, ST=beijing, L=beijing, OU=service operation department, O=Beijing Baidu Netcom Science Technology Co., Ltd, CN=baidu.com
	    Subject Public Key Info:
	        Public Key Algorithm: rsaEncryption
	            Public-Key: (2048 bit)
	            Modulus:
	                00:c1:a9:b0:ae:47:1a:d2:57:eb:1d:15:1f:6e:5c:
	                b2:e4:f8:0b:20:db:ea:00:df:29:ff:a4:6b:89:26:
	                4b:9f:23:2f:ec:57:b0:8a:b8:46:40:2a:7e:bc:dc:
	                5a:45:97:4f:ad:41:0e:bc:20:86:4b:0c:5d:55:21:
	                47:e2:31:3c:57:a7:ec:99:47:eb:47:0d:72:d7:c8:
	                16:54:75:ef:d3:45:11:0f:4b:ce:60:7a:46:5c:28:
	                74:ae:8e:1b:be:d8:70:66:7b:a8:93:49:28:d2:a3:
	                76:94:55:de:7c:27:f2:0f:f7:98:0c:ad:86:da:c6:
	                ae:fd:9f:f0:d9:81:32:9a:97:e3:21:ee:04:92:96:
	                e4:78:11:e5:c4:10:0e:10:31:7a:4a:97:a0:eb:c7:
	                9b:c4:da:89:37:a9:c3:37:d7:56:b1:7f:52:c7:d9:
	                26:0a:d6:af:38:16:b1:6d:fb:73:79:b1:68:79:03:
	                90:eb:88:7b:8c:48:91:98:51:a5:07:94:86:a5:78:
	                46:79:8f:58:9b:e9:35:59:a7:f1:7b:57:31:0a:90:
	                cf:24:ce:0d:24:e7:92:b2:6a:e9:e6:96:37:0a:b8:
	                7c:87:2f:74:d2:5c:e8:4b:0a:5f:66:18:a7:41:86:
	                cf:26:a6:08:8e:a5:49:17:92:53:b3:91:a5:cf:53:
	                b0:31
	            Exponent: 65537 (0x10001)
	    X509v3 extensions:
	        X509v3 Key Usage: critical
	            Digital Signature, Key Encipherment
	        Authority Information Access: 
	            CA Issuers - URI:http://secure.globalsign.com/cacert/gsorganizationvalsha2g2r1.crt
	            OCSP - URI:http://ocsp2.globalsign.com/gsorganizationvalsha2g2

	        X509v3 Certificate Policies: 
	            Policy: 1.3.6.1.4.1.4146.1.20
	              CPS: https://www.globalsign.com/repository/
	            Policy: 2.23.140.1.2.2

	        X509v3 Basic Constraints: 
	            CA:FALSE
	        X509v3 CRL Distribution Points: 

	            Full Name:
	              URI:http://crl.globalsign.com/gs/gsorganizationvalsha2g2.crl

	        X509v3 Subject Alternative Name: 
	            DNS:baidu.com, DNS:baifubao.com, DNS:www.baidu.cn, DNS:www.baidu.com.cn, DNS:mct.y.nuomi.com, DNS:apollo.auto, DNS:dwz.cn, DNS:*.baidu.com, DNS:*.baifubao.com, DNS:*.baidustatic.com, DNS:*.bdstatic.com, DNS:*.bdimg.com, DNS:*.hao123.com, DNS:*.nuomi.com, DNS:*.chuanke.com, DNS:*.trustgo.com, DNS:*.bce.baidu.com, DNS:*.eyun.baidu.com, DNS:*.map.baidu.com, DNS:*.mbd.baidu.com, DNS:*.fanyi.baidu.com, DNS:*.baidubce.com, DNS:*.mipcdn.com, DNS:*.news.baidu.com, DNS:*.baidupcs.com, DNS:*.aipage.com, DNS:*.aipage.cn, DNS:*.bcehost.com, DNS:*.safe.baidu.com, DNS:*.im.baidu.com, DNS:*.baiducontent.com, DNS:*.dlnel.com, DNS:*.dlnel.org, DNS:*.dueros.baidu.com, DNS:*.su.baidu.com, DNS:*.91.com, DNS:*.hao123.baidu.com, DNS:*.apollo.auto, DNS:*.xueshu.baidu.com, DNS:*.bj.baidubce.com, DNS:*.gz.baidubce.com, DNS:*.smartapps.cn, DNS:*.bdtjrcv.com, DNS:*.hao222.com, DNS:*.haokan.com, DNS:*.pae.baidu.com, DNS:*.vd.bdstatic.com, DNS:click.hm.baidu.com, DNS:log.hm.baidu.com, DNS:cm.pos.baidu.com, DNS:wn.pos.baidu.com, DNS:update.pan.baidu.com
	        X509v3 Extended Key Usage: 
	            TLS Web Server Authentication, TLS Web Client Authentication
	        X509v3 Authority Key Identifier: 
	            keyid:96:DE:61:F1:BD:1C:16:29:53:1C:C0:CC:7D:3B:83:00:40:E6:1A:7C

	        X509v3 Subject Key Identifier: 
	            ......

五、參考

TSL：
https://tools.ietf.org/html/rfc5246

SSL/TSL 原理：
https://www.cnblogs.com/chenjingquan/p/10531305.html

TLS/SSL握手過程
https://blog.csdn.net/hherima/article/details/52469674

========== THE END ==========

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熟悉React的朋友都知道，React支持jsx語法，我們可以直接將HTML代碼寫到JS中間，然後渲染到頁面上，我們寫的HTML如果有更新的話，React還有虛擬DOM的對比，只更新變化的部分，而不重新渲染整個頁面，大大提高渲染效率。到了16.x，React更是使用了一個被稱為Fiber的架構，提升了用戶體驗，同時還引入了hooks等特性。那隱藏在React背後的原理是怎樣的呢，Fiber和hooks又是怎麼實現的呢？本文會從jsx入手，手寫一個簡易版的React，從而深入理解React的原理。

本文主要實現了這些功能:

簡易版Fiber架構

簡易版DIFF算法

簡易版函數組件

簡易版Hook: useState

娛樂版Class組件

本文代碼地址：https://github.com/dennis-jiang/Front-End-Knowledges/tree/master/Examples/React/fiber-and-hooks

本文程序跑起來效果如下：

JSX和creatElement

以前我們寫React要支持JSX還需要一個庫叫JSXTransformer.js，後來JSX的轉換工作都集成到了babel裏面了，babel還提供了在線預覽的功能，可以看到轉換后的效果，比如下面這段簡單的代碼:

const App =
(
  <div>
    <h1 id="title">Title</h1>
    <a href="xxx">Jump</a>
    <section>
      <p>
        Article
      </p>
    </section>
  </div>
);

經過babel轉換后就變成了這樣：

上面的截圖可以看出我們寫的HTML被轉換成了React.createElement，我們將上面代碼稍微格式化來看下：

var App = React.createElement(
  'div',
  null,
  React.createElement(
    'h1',
    {
      id: 'title',
    },
    'Title',
  ),
  React.createElement(
    'a',
    {
      href: 'xxx',
    },
    'Jump',
  ),
  React.createElement(
    'section',
    null,
    React.createElement('p', null, 'Article'),
  ),
);

從轉換后的代碼我們可以看出React.createElement支持多個參數:

1. type，也就是節點類型
2. config, 這是節點上的屬性，比如id和href
3. children, 從第三個參數開始就全部是children也就是子元素了，子元素可以有多個，類型可以是簡單的文本，也可以還是React.createElement，如果是React.createElement，其實就是子節點了，子節點下面還可以有子節點。這樣就用React.createElement的嵌套關係實現了HTML節點的樹形結構。

讓我們來完整看下這個簡單的React頁面代碼：

渲染在頁面上是這樣：

這裏面用到了React的地方其實就兩個，一個是JSX，也就是React.createElement，另一個就是ReactDOM.render，所以我們手寫的第一個目標就有了，就是createElement和render這兩個方法。

手寫createElement

對於<h1 id="title">Title</h1>這樣一個簡單的節點，原生DOM也會附加一大堆屬性和方法在上面，所以我們在createElement的時候最好能將它轉換為一種比較簡單的數據結構，只包含我們需要的元素，比如這樣：

{
  type: 'h1',
  props: {
    id: 'title',
    children: 'Title'
  }
}

有了這個數據結構后，我們對於DOM的操作其實可以轉化為對這個數據結構的操作，新老DOM的對比其實也可以轉化為這個數據結構的對比，這樣我們就不需要每次操作都去渲染頁面，而是等到需要渲染的時候才將這個數據結構渲染到頁面上。這其實就是虛擬DOM！而我們createElement就是負責來構建這個虛擬DOM的方法，下面我們來實現下：

function createElement(type, props, ...children) {
  // 核心邏輯不複雜，將參數都塞到一個對象上返回就行
  // children也要放到props裏面去，這樣我們在組件裏面就能通過this.props.children拿到子元素
  return {
    type,
    props: {
      ...props,
      children
    }
  }
}

上述代碼是React的createElement簡化版，對源碼感興趣的朋友可以看這裏：https://github.com/facebook/react/blob/60016c448bb7d19fc989acd05dda5aca2e124381/packages/react/src/ReactElement.js#L348

手寫render

上述代碼我們用createElement將JSX代碼轉換成了虛擬DOM，那真正將它渲染到頁面的函數是render，所以我們還需要實現下這個方法，通過我們一般的用法ReactDOM.render( <App />,document.getElementById('root'));可以知道他接收兩個參數：

1. 根組件，其實是一個JSX組件，也就是一個createElement返回的虛擬DOM
2. 父節點，也就是我們要將這個虛擬DOM渲染的位置

有了這兩個參數，我們來實現下render方法：

function render(vDom, container) {
  let dom;
  // 檢查當前節點是文本還是對象
  if(typeof vDom !== 'object') {
    dom = document.createTextNode(vDom)
  } else {
    dom = document.createElement(vDom.type);
  }

  // 將vDom上除了children外的屬性都掛載到真正的DOM上去
  if(vDom.props) {
    Object.keys(vDom.props)
      .filter(key => key != 'children')
      .forEach(item => {
        dom[item] = vDom.props[item];
      })
  }
  
  // 如果還有子元素，遞歸調用
  if(vDom.props && vDom.props.children && vDom.props.children.length) {
    vDom.props.children.forEach(child => render(child, dom));
  }

  container.appendChild(dom);
}

上述代碼是簡化版的render方法，對源碼感興趣的朋友可以看這裏：https://github.com/facebook/react/blob/3e94bce765d355d74f6a60feb4addb6d196e3482/packages/react-dom/src/client/ReactDOMLegacy.js#L287

現在我們可以用自己寫的createElement和render來替換原生的方法了：

可以得到一樣的渲染結果：

為什麼需要Fiber

上面我們簡單的實現了虛擬DOM渲染到頁面上的代碼，這部分工作被React官方稱為renderer，renderer是第三方可以自己實現的一個模塊，還有個核心模塊叫做reconsiler，reconsiler的一大功能就是大家熟知的diff，他會計算出應該更新哪些頁面節點，然後將需要更新的節點虛擬DOM傳遞給renderer，renderer負責將這些節點渲染到頁面上。但是這個流程有個問題，雖然React的diff算法是經過優化的，但是他卻是同步的，renderer負責操作DOM的appendChild等API也是同步的，也就是說如果有大量節點需要更新，JS線程的運行時間可能會比較長，在這段時間瀏覽器是不會響應其他事件的，因為JS線程和GUI線程是互斥的，JS運行時頁面就不會響應，這個時間太長了，用戶就可能看到卡頓，特別是動畫的卡頓會很明顯。在React的官方演講中有個例子，可以很明顯的看到這種同步計算造成的卡頓：

而Fiber就是用來解決這個問題的，Fiber可以將長時間的同步任務拆分成多個小任務，從而讓瀏覽器能夠抽身去響應其他事件，等他空了再回來繼續計算，這樣整個計算流程就顯得平滑很多。下面是使用Fiber后的效果：

怎麼來拆分

上面我們自己實現的render方法直接遞歸遍歷了整個vDom樹，如果我們在中途某一步停下來，下次再調用時其實並不知道上次在哪裡停下來的，不知道從哪裡開始，即使你將上次的結束節點記下來了，你也不知道下一個該執行哪個，所以vDom的樹形結構並不滿足中途暫停，下次繼續的需求，需要改造數據結構。另一個需要解決的問題是，拆分下來的小任務什麼時候執行？我們的目的是讓用戶有更流暢的體驗，所以我們最好不要阻塞高優先級的任務，比如用戶輸入，動畫之類，等他們執行完了我們再計算。那我怎麼知道現在有沒有高優先級任務，瀏覽器是不是空閑呢？總結下來，Fiber要想達到目的，需要解決兩個問題：

1. 新的任務調度，有高優先級任務的時候將瀏覽器讓出來，等瀏覽器空了再繼續執行
2. 新的數據結構，可以隨時中斷，下次進來可以接着執行

requestIdleCallback

requestIdleCallback是一個實驗中的新API，這個API調用方式如下:

// 開啟調用
var handle = window.requestIdleCallback(callback[, options])

// 結束調用
Window.cancelIdleCallback(handle) 

requestIdleCallback接收一個回調，這個回調會在瀏覽器空閑時調用，每次調用會傳入一個IdleDeadline，可以拿到當前還空餘多久，options可以傳入參數最多等多久，等到了時間瀏覽器還不空就強制執行了。使用這個API可以解決任務調度的問題，讓瀏覽器在空閑時才計算diff並渲染。更多關於requestIdleCallback的使用可以查看MDN的文檔。但是這個API還在實驗中，兼容性不好，所以React官方自己實現了一套。本文會繼續使用requestIdleCallback來進行任務調度，我們進行任務調度的思想是將任務拆分成多個小任務，requestIdleCallback裏面不斷的把小任務拿出來執行，當所有任務都執行完或者超時了就結束本次執行，同時要註冊下次執行，代碼架子就是這樣：

function workLoop(deadline) {
  while(nextUnitOfWork && deadline.timeRemaining() > 1) {
    // 這個while循環會在任務執行完或者時間到了的時候結束
    nextUnitOfWork = performUnitOfWork(nextUnitOfWork);
  }

  // 如果任務還沒完，但是時間到了，我們需要繼續註冊requestIdleCallback
  requestIdleCallback(workLoop);
}

// performUnitOfWork用來執行任務，參數是我們的當前fiber任務，返回值是下一個任務
function performUnitOfWork(fiber) {
  
}
requestIdleCallback(workLoop);

上述workLoop對應React源碼看這裏。

Fiber可中斷數據結構

上面我們的performUnitOfWork並沒有實現，但是從上面的結構可以看出來，他接收的參數是一個小任務，同時通過這個小任務還可以找到他的下一個小任務，Fiber構建的就是這樣一個數據結構。Fiber之前的數據結構是一棵樹，父節點的children指向了子節點，但是只有這一個指針是不能實現中斷繼續的。比如我現在有一個父節點A，A有三個子節點B,C,D，當我遍歷到C的時候中斷了，重新開始的時候，其實我是不知道C下面該執行哪個的，因為只知道C，並沒有指針指向他的父節點，也沒有指針指向他的兄弟。Fiber就是改造了這樣一個結構，加上了指向父節點和兄弟節點的指針：

上面的圖片還是來自於官方的演講，可以看到和之前父節點指向所有子節點不同，這裡有三個指針：

1. child: 父節點指向第一個子元素的指針。
2. sibling：從第一個子元素往後，指向下一個兄弟元素。
3. return：所有子元素都有的指向父元素的指針。

有了這幾個指針后，我們可以在任意一個元素中斷遍歷並恢復，比如在上圖List處中斷了，恢復的時候可以通過child找到他的子元素，也可以通過return找到他的父元素，如果他還有兄弟節點也可以用sibling找到。Fiber這個結構外形看着還是棵樹，但是沒有了指向所有子元素的指針，父節點只指向第一個子節點，然後子節點有指向其他子節點的指針，這其實是個鏈表。

實現Fiber

現在我們可以自己來實現一下Fiber了，我們需要將之前的vDom結構轉換為Fiber的數據結構，同時需要能夠通過其中任意一個節點返回下一個節點，其實就是遍歷這個鏈表。遍歷的時候從根節點出發，先找子元素，如果子元素存在，直接返回，如果沒有子元素了就找兄弟元素，找完所有的兄弟元素后再返回父元素，然後再找這個父元素的兄弟元素。整個遍歷過程其實是個深度優先遍歷，從上到下，然後最後一行開始從左到右遍歷。比如下圖從div1開始遍歷的話，遍歷的順序就應該是div1 -> div2 -> h1 -> a -> div2 -> p -> div1。可以看到這個序列中，當我們return父節點時，這些父節點會被第二次遍歷，所以我們寫代碼時，return的父節點不會作為下一個任務返回，只有sibling和child才會作為下一個任務返回。

// performUnitOfWork用來執行任務，參數是我們的當前fiber任務，返回值是下一個任務
function performUnitOfWork(fiber) {
  // 根節點的dom就是container，如果沒有這個屬性，說明當前fiber不是根節點
  if(!fiber.dom) {
    fiber.dom = createDom(fiber);   // 創建一個DOM掛載上去
  } 

  // 如果有父節點，將當前節點掛載到父節點上
  if(fiber.return) {
    fiber.return.dom.appendChild(fiber.dom);
  }

  // 將我們前面的vDom結構轉換為fiber結構
  const elements = fiber.children;
  let prevSibling = null;
  if(elements && elements.length) {
    for(let i = 0; i < elements.length; i++) {
      const element = elements[i];
      const newFiber = {
        type: element.type,
        props: element.props,
        return: fiber,
        dom: null
      }

      // 父級的child指向第一個子元素
      if(i === 0) {
        fiber.child = newFiber;
      } else {
        // 每個子元素擁有指向下一個子元素的指針
        prevSibling.sibling = newFiber;
      }

      prevSibling = newFiber;
    }
  }

  // 這個函數的返回值是下一個任務，這其實是一個深度優先遍歷
  // 先找子元素，沒有子元素了就找兄弟元素
  // 兄弟元素也沒有了就返回父元素
  // 然後再找這個父元素的兄弟元素
  // 最後到根節點結束
  // 這個遍歷的順序其實就是從上到下，從左到右
  if(fiber.child) {
    return fiber.child;
  }

  let nextFiber = fiber;
  while(nextFiber) {
    if(nextFiber.sibling) {
      return nextFiber.sibling;
    }

    nextFiber = nextFiber.return;
  }
}

React源碼中的performUnitOfWork看這裏，當然比我們這個複雜很多。

統一commit DOM操作

上面我們的performUnitOfWork一邊構建Fiber結構一邊操作DOMappendChild，這樣如果某次更新好幾個節點，操作了第一個節點之後就中斷了，那我們可能只看到第一個節點渲染到了頁面，後續幾個節點等瀏覽器空了才陸續渲染。為了避免這種情況，我們應該將DOM操作都搜集起來，最後統一執行，這就是commit。為了能夠記錄位置，我們還需要一個全局變量workInProgressRoot來記錄根節點，然後在workLoop檢測如果任務執行完了，就commit:

function workLoop(deadline) {
  while(nextUnitOfWork && deadline.timeRemaining() > 1) {
    // 這個while循環會在任務執行完或者時間到了的時候結束
    nextUnitOfWork = performUnitOfWork(nextUnitOfWork);
  }

  // 任務做完后統一渲染
  if(!nextUnitOfWork && workInProgressRoot) {
    commitRoot();
  }

  // 如果任務還沒完，但是時間到了，我們需要繼續註冊requestIdleCallback
  requestIdleCallback(workLoop);
}

因為我們是在Fiber樹完全構建后再執行的commit，而且有一個變量workInProgressRoot指向了Fiber的根節點，所以我們可以直接把workInProgressRoot拿過來遞歸渲染就行了：

// 統一操作DOM
function commitRoot() {
  commitRootImpl(workInProgressRoot.child);    // 開啟遞歸
  workInProgressRoot = null;     // 操作完后將workInProgressRoot重置
}

function commitRootImpl(fiber) {
  if(!fiber) {
    return;
  }

  const parentDom = fiber.return.dom;
  parentDom.appendChild(fiber.dom);

  // 遞歸操作子元素和兄弟元素
  commitRootImpl(fiber.child);
  commitRootImpl(fiber.sibling);
}

reconcile調和

reconcile其實就是虛擬DOM樹的diff操作，需要刪除不需要的節點，更新修改過的節點，添加新的節點。為了在中斷後能回到工作位置，我們還需要一個變量currentRoot，然後在fiber節點裏面添加一個屬性alternate，這個屬性指向上一次運行的根節點，也就是currentRoot。currentRoot會在第一次render后的commit階段賦值，也就是每次計算完后都會把當次狀態記錄在alternate上，後面更新了就可以把alternate拿出來跟新的狀態做diff。然後performUnitOfWork裏面需要添加調和子元素的代碼，可以新增一個函數reconcileChildren。這個函數裏面不能簡單的創建新節點了，而是要將老節點跟新節點拿來對比，對比邏輯如下:

1. 如果新老節點類型一樣，復用老節點DOM，更新props
2. 如果類型不一樣，而且新的節點存在，創建新節點替換老節點
3. 如果類型不一樣，沒有新節點，有老節點，刪除老節點

注意刪除老節點的操作是直接將oldFiber加上一個刪除標記就行，同時用一個全局變量deletions記錄所有需要刪除的節點：

      // 對比oldFiber和當前element
      const sameType = oldFiber && element && oldFiber.type === element.type;  //檢測類型是不是一樣
      // 先比較元素類型
      if(sameType) {
        // 如果類型一樣，復用節點，更新props
        newFiber = {
          type: oldFiber.type,
          props: element.props,
          dom: oldFiber.dom,
          return: workInProgressFiber,
          alternate: oldFiber,          // 記錄下上次狀態
          effectTag: 'UPDATE'           // 添加一個操作標記
        }
      } else if(!sameType && element) {
        // 如果類型不一樣，有新的節點，創建新節點替換老節點
        newFiber = {
          type: element.type,
          props: element.props,
          dom: null,                    // 構建fiber時沒有dom，下次perform這個節點是才創建dom
          return: workInProgressFiber,
          alternate: null,              // 新增的沒有老狀態
          effectTag: 'REPLACEMENT'      // 添加一個操作標記
        }
      } else if(!sameType && oldFiber) {
        // 如果類型不一樣，沒有新節點，有老節點，刪除老節點
        oldFiber.effectTag = 'DELETION';   // 添加刪除標記
        deletions.push(oldFiber);          // 一個數組收集所有需要刪除的節點
      }

然後就是在commit階段處理真正的DOM操作，具體的操作是根據我們的effectTag來判斷的:

function commitRootImpl(fiber) {
  if(!fiber) {
    return;
  }

  const parentDom = fiber.return.dom;
  if(fiber.effectTag === 'REPLACEMENT' && fiber.dom) {
    parentDom.appendChild(fiber.dom);
  } else if(fiber.effectTag === 'DELETION') {
    parentDom.removeChild(fiber.dom);
  } else if(fiber.effectTag === 'UPDATE' && fiber.dom) {
    // 更新DOM屬性
    updateDom(fiber.dom, fiber.alternate.props, fiber.props);
  }

  // 遞歸操作子元素和兄弟元素
  commitRootImpl(fiber.child);
  commitRootImpl(fiber.sibling);
}

替換和刪除的DOM操作都比較簡單，更新屬性的會稍微麻煩點，需要再寫一個輔助函數updateDom來實現:

// 更新DOM的操作
function updateDom(dom, prevProps, nextProps) {
  // 1. 過濾children屬性
  // 2. 老的存在，新的沒了，取消
  // 3. 新的存在，老的沒有，新增
  Object.keys(prevProps)
    .filter(name => name !== 'children')
    .filter(name => !(name in nextProps))
    .forEach(name => {
      if(name.indexOf('on') === 0) {
        dom.removeEventListener(name.substr(2).toLowerCase(), prevProps[name], false);
      } else {
        dom[name] = '';
      }
    });

  Object.keys(nextProps)
    .filter(name => name !== 'children')
    .forEach(name => {
      if(name.indexOf('on') === 0) {
        dom.addEventListener(name.substr(2).toLowerCase(), nextProps[name], false);
      } else {
        dom[name] = nextProps[name];
      }
    });
}

updateDom的代碼寫的比較簡單，事件只處理了簡單的on開頭的，兼容性也有問題，prevProps和nextProps可能會遍歷到相同的屬性，有重複賦值，但是總體原理還是沒錯的。要想把這個處理寫全，代碼量還是不少的。

函數組件

函數組件是React裏面很常見的一種組件，我們前面的React架構其實已經寫好了，我們這裏來支持下函數組件。我們之前的fiber節點上的type都是DOM節點的類型，比如h1什麼的，但是函數組件的節點type其實就是一個函數了，我們需要對這種節點進行單獨處理。

首先需要在更新的時候檢測當前節點是不是函數組件，如果是，children的處理邏輯會稍微不一樣:

// performUnitOfWork裏面
// 檢測函數組件
function performUnitOfWork(fiber) {
  const isFunctionComponent = fiber.type instanceof Function;
  if(isFunctionComponent) {
    updateFunctionComponent(fiber);
  } else {
    updateHostComponent(fiber);
  }
  
  // ...下面省略n行代碼...
}

function updateFunctionComponent(fiber) {
  // 函數組件的type就是個函數，直接拿來執行可以獲得DOM元素
  const children = [fiber.type(fiber.props)];

  reconcileChildren(fiber, children);
}

// updateHostComponent就是之前的操作，只是單獨抽取了一個方法
function updateHostComponent(fiber) {
  if(!fiber.dom) {
    fiber.dom = createDom(fiber);   // 創建一個DOM掛載上去
  } 

  // 將我們前面的vDom結構轉換為fiber結構
  const elements = fiber.props.children;

  // 調和子元素
  reconcileChildren(fiber, elements);
}

然後在我們提交DOM操作的時候因為函數組件沒有DOM元素，所以需要注意兩點：

1. 獲取父級DOM元素的時候需要遞歸網上找真正的DOM
2. 刪除節點的時候需要遞歸往下找真正的節點

我們來修改下commitRootImpl:

function commitRootImpl() {
  // const parentDom = fiber.return.dom;
  // 向上查找真正的DOM
  let parentFiber = fiber.return;
  while(!parentFiber.dom) {
    parentFiber = parentFiber.return;
  }
  const parentDom = parentFiber.dom;
  
  // ...這裏省略n行代碼...
  
  if{fiber.effectTag === 'DELETION'} {
    commitDeletion(fiber, parentDom);
  }
}

function commitDeletion(fiber, domParent) {
  if(fiber.dom) {
    // dom存在，是普通節點
    domParent.removeChild(fiber.dom);
  } else {
    // dom不存在，是函數組件,向下遞歸查找真實DOM
    commitDeletion(fiber.child, domParent);
  }
}

現在我們可以傳入函數組件了:

import React from './myReact';
const ReactDOM = React;

function App(props) {
  return (
    <div>
      <h1 id="title">{props.title}</h1>
      <a href="xxx">Jump</a>
      <section>
        <p>
          Article
        </p>
      </section>
    </div>
  );
}

ReactDOM.render(
  <App title="Fiber Demo"/>,
  document.getElementById('root')
);

實現useState

useState是React Hooks裏面的一個API，相當於之前Class Component裏面的state，用來管理組件內部狀態，現在我們已經有一個簡化版的React了，我們也可以嘗試下來實現這個API。

簡單版

我們還是從用法入手來實現最簡單的功能，我們一般使用useState是這樣的：

function App(props) {
  const [count, setCount] = React.useState(1);
  const onClickHandler = () => {
    setCount(count + 1);
  }
  return (
    <div>
      <h1>Count: {count}</h1>
      <button onClick={onClickHandler}>Count+1</button>
    </div>
  );
}

ReactDOM.render(
  <App title="Fiber Demo"/>,
  document.getElementById('root')
);

上述代碼可以看出，我們的useState接收一個初始值，返回一個數組，裏面有這個state的當前值和改變state的方法，需要注意的是App作為一個函數組件，每次render的時候都會運行，也就是說裏面的局部變量每次render的時候都會重置，那我們的state就不能作為一個局部變量，而是應該作為一個全部變量存儲：

let state = null;
function useState(init) {

  state = state === null ? init : state;

  // 修改state的方法
  const setState = value => {
    state = value;

    // 只要修改了state，我們就需要重新處理節點
    workInProgressRoot = {
      dom: currentRoot.dom,
      props: currentRoot.props,
      alternate: currentRoot
    }

    // 修改nextUnitOfWork指向workInProgressRoot，這樣下次就會處理這個節點了
    nextUnitOfWork = workInProgressRoot;
    deletions = [];
  }

  return [state, setState]
}

這樣其實我們就可以使用了：

支持多個state

上面的代碼只有一個state變量，如果我們有多個useState怎麼辦呢？為了能支持多個useState，我們的state就不能是一個簡單的值了，我們可以考慮把他改成一個數組，多個useState按照調用順序放進這個數組裡面，訪問的時候通過下標來訪問:

let state = [];
let hookIndex = 0;
function useState(init) {
  const currentIndex = hookIndex;
  state[currentIndex] = state[currentIndex] === undefined ? init : state[currentIndex];

  // 修改state的方法
  const setState = value => {
    state[currentIndex] = value;

    // 只要修改了state，我們就需要重新處理這個節點
    workInProgressRoot = {
      dom: currentRoot.dom,
      props: currentRoot.props,
      alternate: currentRoot
    }

    // 修改nextUnitOfWork指向workInProgressRoot，這樣下次就會處理這個節點了
    nextUnitOfWork = workInProgressRoot;
    deletions = [];
  }

  hookIndex++;

  return [state[currentIndex], setState]
}

來看看多個useState的效果：

支持多個組件

上面的代碼雖然我們支持了多個useState，但是仍然只有一套全局變量，如果有多個函數組件，每個組件都來操作這個全局變量，那相互之間不就是污染了數據了嗎？所以我們數據還不能都存在全局變量上面，而是應該存在每個fiber節點上，處理這個節點的時候再將狀態放到全局變量用來通訊:

// 申明兩個全局變量，用來處理useState
// wipFiber是當前的函數組件fiber節點
// hookIndex是當前函數組件內部useState狀態計數
let wipFiber = null;
let hookIndex = null;

因為useState只在函數組件裏面可以用，所以我們之前的updateFunctionComponent裏面需要初始化處理useState變量:

function updateFunctionComponent(fiber) {
  // 支持useState，初始化變量
  wipFiber = fiber;
  hookIndex = 0;
  wipFiber.hooks = [];        // hooks用來存儲具體的state序列
  
  // ......下面代碼省略......
}

因為hooks隊列放到fiber節點上去了，所以我們在useState取之前的值時需要從fiber.alternate上取，完整代碼如下：

function useState(init) {
  // 取出上次的Hook
  const oldHook = wipFiber.alternate && wipFiber.alternate.hooks && wipFiber.alternate.hooks[hookIndex];

  // hook數據結構
  const hook = {
    state: oldHook ? oldHook.state : init      // state是每個具體的值
  }

  // 將所有useState調用按照順序存到fiber節點上
  wipFiber.hooks.push(hook);
  hookIndex++;

  // 修改state的方法
  const setState = value => {
    hook.state = value;

    // 只要修改了state，我們就需要重新處理這個節點
    workInProgressRoot = {
      dom: currentRoot.dom,
      props: currentRoot.props,
      alternate: currentRoot
    }

    // 修改nextUnitOfWork指向workInProgressRoot，這樣下次requestIdleCallback就會處理這個節點了
    nextUnitOfWork = workInProgressRoot;
    deletions = [];
  }

  return [hook.state, setState]
}

上面代碼可以看出我們在將useState和存儲的state進行匹配的時候是用的useState的調用順序匹配state的下標，如果這個下標匹配不上了，state就錯了，所以React裏面不能出現這樣的代碼:

if (something) {
    const [state, setState] = useState(1);
}

上述代碼不能保證每次something都滿足，可能導致useState這次render執行了，下次又沒執行，這樣新老節點的下標就匹配不上了，對於這種代碼，React會直接報錯：

用Hooks模擬Class組件

這個功能純粹是娛樂性功能，通過前面實現的Hooks來模擬實現Class組件，這個並不是React官方的實現方式哈~我們可以寫一個方法將Class組件轉化為前面的函數組件:

function transfer(Component) {
  return function(props) {
    const component = new Component(props);
    let [state, setState] = useState(component.state);
    component.props = props;
    component.state = state;
    component.setState = setState;

    return component.render();
  }
}

然後就可以寫Class了，這個Class長得很像我們在React裏面寫的Class，有state,setState和render：

import React from './myReact';

class Count4 {
  constructor(props) {
    this.props = props;
    this.state = {
      count: 1
    }
  }

  onClickHandler = () => {
    this.setState({
      count: this.state.count + 1
    })
  }

  render() {
    return (
      <div>
        <h3>Class component Count: {this.state.count}</h3>
        <button onClick={this.onClickHandler}>Count+1</button>
      </div>
    ); 
  }
}

// export的時候用transfer包裝下
export default React.transfer(Count4);

然後使用的時候直接:

<div>
  <Count4></Count4>
</div>

當然你也可以在React裏面建一個空的class Component，讓Count4繼承他，這樣就更像了。

好了，到這裏我們代碼就寫完了，完整代碼可以看我GitHub。

總結

1. 我們寫的JSX代碼被babel轉化成了React.createElement。
2. React.createElement返回的其實就是虛擬DOM結構。
3. ReactDOM.render方法是將虛擬DOM渲染到頁面的。
4. 虛擬DOM的調和和渲染可以簡單粗暴的遞歸，但是這個過程是同步的，如果需要處理的節點過多，可能會阻塞用戶輸入和動畫播放，造成卡頓。
5. Fiber是16.x引入的新特性，用處是將同步的調和變成異步的。
6. Fiber改造了虛擬DOM的結構，具有父 -> 第一個子，子 -> 兄，子 -> 父這幾個指針，有了這幾個指針，可以從任意一個Fiber節點找到其他節點。
7. Fiber將整棵樹的同步任務拆分成了每個節點可以單獨執行的異步執行結構。
8. Fiber可以從任意一個節點開始遍歷，遍歷是深度優先遍歷，順序是父 -> 子 -> 兄 -> 父，也就是從上往下，從左往右。
9. Fiber的調和階段可以是異步的小任務，但是提交階段(commit)必須是同步的。因為異步的commit可能讓用戶看到節點一個一個接連出現，體驗不好。
10. 函數組件其實就是這個節點的type是個函數，直接將type拿來運行就可以得到虛擬DOM。
11. useState是在Fiber節點上添加了一個數組，數組裡面的每個值對應了一個useState，useState調用順序必須和這個數組下標匹配，不然會報錯。

參考資料

A Cartoon Intro to Fiber

妙味課堂大聖老師：手寫react的fiber和hooks架構

React Fiber

這可能是最通俗的 React Fiber(時間分片) 打開方式

淺析 React Fiber

React Fiber架構

文章的最後，感謝你花費寶貴的時間閱讀本文，如果本文給了你一點點幫助或者啟發，請不要吝嗇你的贊和GitHub小星星，你的支持是作者持續創作的動力。

作者博文GitHub項目地址： https://github.com/dennis-jiang/Front-End-Knowledges

作者掘金文章匯總：https://juejin.im/post/5e3ffc85518825494e2772fd

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前言

.NET 中GC管理你服務的內存分配和釋放,GC是運行公共語言運行時(CLR Common Language Runtime)中,GC可以幫助開發人員有效的分配內存和和釋放內存,大多數情況下是不需要去擔心的,但是有時候服務總是是出現莫名的問題，所以還是有必要了解一下GC的基礎知識的。這裏就不介紹內存方面的知識了。

GC回收過程

GC將對象分為大對象和小對象，如果對象的大小大於或者等於85000byte將被視為大對象，大對象會被分配到到(LOH) Large Object Heap中去。

GC有一個代數的概念Generation,分為三代

• Generation 0: 0代，這裏面都是生命周期很短的對象，比如臨時變量，當你new一個對象的時候該對象都會在Generation 0中，這裏的對象將很快的被GC回收，但是當你new的是一個大對象的時候它會直接進去大對象堆(LOH)

• Generation 1: 1代，這一代包含的也基本是生命周期很短的對象。它是短期對象和長期對象之間的緩衝區。

• Generation 2: 2代，這一代包含的都是生命周期長的對象，它們都是從1代和2代中選拔出來的，LOH屬於2代。

當分配的對象使用的內存超出了GC的閾值時回收就會開始。閾值是隨着服務的運行GC自己調整的。或者直接調用GC.Collect方法也可以開始回收。

回收開始時GC會開始循環遍歷Generation 0中的所有對象並標記所有對象是活動對象還是非活動對象，標記完成後會更新活動對象的引用。最後會回收非活動對象佔用的內存，並把活動對象壓縮后移動到Generation 1中，Generation 1中的或對象在移動到Generation 2是默認不會被壓縮的，因為複製大的對象會導致性能的下降。可以通過GCSettings.LargeObjectHeapCompactionMode來配置壓縮LOH。

GC的回收類型

GC 回收有兩種類型，WorkStation GC(工作站)和Server GC(服務器)，.Net Core服務默認情況下時使用WorkStation GC工作站模式來回收。

• Server GC會擁有更大的內存，Server GC會為每個處理器創建一個用於執行垃圾回收的堆和專用線程，每個堆都擁有一個小對象堆和大對象堆，並且所有的堆都可以訪問。 不同堆上的對象可以相互引用。因為多個垃圾回收線程一起工作，所以對於相同大小的堆Server GC垃圾回收比WorkStation GC垃圾回收更快一些。但是Server GC回收會佔用大量資源，這種模式的特點是初始分配的內存較大，並且盡可能不回收內存,進行回收用時會很耗時,並進行內存碎片整理工作。

• Workstation GC的內存相對於Server GC就很小啦，且它的回收線程就是服務的線程且有較高的優先級，因為必須與其他線程競爭 CPU 時間來進行回收。

不同模式下的內存分配

GC的回收模式

GC有三種回收模式

• Non-Concurrent GC 非并行回收模式：在非并行模式下,回收時候會掛起所有其他的線程影響服務的性能。

• Concurrent GC 并行回收模式： 并行會後可以解決非并行回收引起的線程掛起，讓其他線程和回收線程一起運行，使服務可以更快的響應，并行回收只會發生在Generation 2中，Generation 0/1始終都是非併發的，因為他們都是小對象回收的速度很快。在并行回收的時候我們依舊可以分配對象到Generation 0/1中。

• Background GC 後台回收模式：Background GC 是 Concurrent GC的增強版本。 區別在Background GC回收Generation 2的時允許了Generation 0/1 進行清理。在WorkStation GC下會使用一個專用的後台垃圾回收線程,而Server GC下會使用多個線程來進行回收。且Server GC下回收線程不會超時。

非并行回收:

并行回收

WorkStation GC 後台回收

Server GC 後台回收

GC回收類型配置

推薦使用runtimeconfig.json文件和環境變量COMPlus_gcServer來配置。

COMPlus_gcServer 0 = WorkStation GC
COMPlus_gcServer 1 = Server GC

{
   "runtimeOptions": {
      "configProperties": {
         "System.GC.Server": true 
         //true - Server GC  false - WorkStation GC
      }
   }
}

GC回收模式配置

推薦使用runtimeconfig.json文件和環境變量COMPlus_gcConcurrent來配置。

COMPlus_gcConcurrent 0 =Non-Concurrent GC
COMPlus_gcConcurrent 1 =Background GC

{
   "runtimeOptions": {
      "configProperties": {
         "System.GC.Concurrent": true 
         //true- Background GC false -Non-Concurrent GC
      }
   }
}

強制回收

在一些特殊的情況下強制回收是可以提高服務的性能的，可以向GC.Collect()提供GCCollectionMode枚舉值觸發強制回收。

• Default ：默認的回收設置。
• Forced ：立即強制進行垃圾回收。
• Optimized ： GC來判斷時間是否是回收對象的最佳時間，如GC判定回收效率不高因此回收不合理的情況下將返回不回收對象。

 GC.Collect( (int) GCCollectionMode.Forced);

延遲回收

在我們的服務在檢索數據或者處理邏輯的時候可能會發生垃圾回收，從而妨礙性能，可以通過System.Runtime.GCLatencyMode來配置延遲回收

• GCLatencyMode.LowLatency：禁止Generation 2回收，只回收Generation 0/1,這個只能在短時間內使用，如果長時間使用內存處於壓力下GC還是會觸發回收，這個配置只對WorkStation GC可用。

• GCLatencyMode.SustainedLowLatency ：禁止Generation 2的 Foreground GC (前台回收)，只回收Generation 0/1和Generation 2後台回收。WorkStation GC和Server GC都可以使用，且可以長時間使用，但是如果禁用Background GC，將無法使用。

GC.Collect( (int) GCLatencyMode.SustainedLowLatency);

參考文章

從ASP.NET Core 3.0 preview 特性，了解CLR的Garbage Collection

微軟文檔

總結

參考了一些大佬和官方的文檔簡單的去了解了一下GC的工作原理，方便在開發中有效區分配使用內存資源，文中如有錯誤大佬們可以在評論區指出。

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