جدولة موارد الوضع المتزامن في React: إدارة المهام مع مراعاة الذاكرة

الوضع المتزامن في React (React Concurrent Mode) هو مجموعة من الميزات الجديدة التي تساعد المطورين على بناء واجهات مستخدم أكثر استجابة وأداءً. في جوهره، تكمن آلية متطورة لجدولة الموارد تدير تنفيذ المهام المختلفة، مع إعطاء الأولوية لتفاعلات المستخدم وضمان تجربة سلسة حتى في ظل الأحمال الثقيلة. يتعمق هذا المقال في تعقيدات جدولة الموارد في الوضع المتزامن لـ React، مع التركيز على كيفية تعامله مع إدارة الذاكرة وتحديد أولويات المهام لتقديم أداء مثالي لجمهور عالمي.

فهم الوضع المتزامن وأهدافه

التصيير التقليدي في React متزامن ويؤدي إلى حجب التنفيذ (blocking). هذا يعني أنه عندما يبدأ React في تصيير شجرة مكونات، فإنه يستمر حتى يتم تصيير الشجرة بأكملها، مما قد يؤدي إلى حجب الخيط الرئيسي (main thread) والتسبب في تحديثات بطيئة لواجهة المستخدم. يعالج الوضع المتزامن هذا القصور من خلال تقديم القدرة على مقاطعة مهام التصيير أو إيقافها مؤقتًا أو استئنافها أو حتى التخلي عنها. يتيح هذا لـ React التناوب بين التصيير والمهام المهمة الأخرى، مثل التعامل مع إدخالات المستخدم، ورسم الرسوم المتحركة، والاستجابة لطلبات الشبكة.

الأهداف الرئيسية للوضع المتزامن هي:

• الاستجابة: الحفاظ على واجهة مستخدم سلسة وسريعة الاستجابة عن طريق منع المهام طويلة الأمد من حجب الخيط الرئيسي.
• تحديد الأولويات: إعطاء الأولوية لتفاعلات المستخدم (مثل الكتابة والنقر) على المهام الخلفية الأقل إلحاحًا.
• التصيير غير المتزامن: تقسيم التصيير إلى وحدات عمل أصغر وقابلة للمقاطعة.
• تجربة مستخدم محسنة: تقديم تجربة مستخدم أكثر مرونة وسلاسة، خاصة على الأجهزة ذات الموارد المحدودة أو اتصالات الشبكة البطيئة.

معمارية Fiber: أساس التزامن

تم بناء الوضع المتزامن على معمارية Fiber، وهي إعادة كتابة كاملة لمحرك التصيير الداخلي لـ React. تمثل Fiber كل مكون في واجهة المستخدم كوحدة عمل. على عكس المُوفّق (reconciler) السابق القائم على المكدس (stack)، تستخدم Fiber بنية بيانات قائمة مترابطة لإنشاء شجرة عمل. يتيح هذا لـ React إيقاف مهام التصيير واستئنافها وتحديد أولوياتها بناءً على مدى إلحاحها.

المفاهيم الرئيسية في Fiber:

• عقدة Fiber (Fiber Node): تمثل وحدة عمل (على سبيل المثال، مثيل لمكون).
• حلقة العمل (WorkLoop): حلقة تتكرر عبر شجرة Fiber، وتؤدي العمل على كل عقدة Fiber.
• المُجدوِل (Scheduler): يحدد أي عقد Fiber يجب معالجتها تاليًا، بناءً على أولويتها.
• التوفيق (Reconciliation): عملية مقارنة شجرة Fiber الحالية بالشجرة السابقة لتحديد التغييرات التي يجب تطبيقها على DOM.

جدولة الموارد في الوضع المتزامن

مُجدوِل الموارد هو المسؤول عن إدارة تنفيذ المهام المختلفة في الوضع المتزامن. يقوم بتحديد أولويات المهام بناءً على مدى إلحاحها ويخصص الموارد (وقت وحدة المعالجة المركزية، الذاكرة) وفقًا لذلك. يستخدم المُجدوِل مجموعة متنوعة من التقنيات لضمان إكمال المهام الأكثر أهمية أولاً، بينما يتم تأجيل المهام الأقل إلحاحًا إلى وقت لاحق.

تحديد أولويات المهام

يستخدم الوضع المتزامن في React نظام جدولة قائم على الأولويات لتحديد ترتيب تنفيذ المهام. يتم تعيين أولويات مختلفة للمهام بناءً على أهميتها. تشمل الأولويات الشائعة ما يلي:

• الأولوية الفورية (Immediate Priority): للمهام التي يجب إكمالها على الفور، مثل التعامل مع إدخالات المستخدم.
• أولوية حجب المستخدم (User-Blocking Priority): للمهام التي تمنع المستخدم من التفاعل مع واجهة المستخدم، مثل تحديث واجهة المستخدم استجابةً لإجراء المستخدم.
• الأولوية العادية (Normal Priority): للمهام غير الحرجة زمنيًا، مثل تصيير أجزاء غير حرجة من واجهة المستخدم.
• الأولوية المنخفضة (Low Priority): للمهام التي يمكن تأجيلها إلى وقت لاحق، مثل التصيير المسبق للمحتوى غير المرئي فورًا.
• أولوية الخمول (Idle Priority): للمهام التي يتم تنفيذها فقط عندما يكون المتصفح في وضع الخمول، مثل جلب البيانات في الخلفية.

يستخدم المُجدوِل هذه الأولويات لتحديد المهام التي سيتم تنفيذها تاليًا. يتم تنفيذ المهام ذات الأولويات الأعلى قبل المهام ذات الأولويات الأقل. هذا يضمن إكمال المهام الأكثر أهمية أولاً، حتى لو كان النظام تحت ضغط شديد.

التصيير القابل للمقاطعة

إحدى الميزات الرئيسية للوضع المتزامن هي التصيير القابل للمقاطعة. هذا يعني أن المُجدوِل يمكنه مقاطعة مهمة تصيير إذا كانت هناك مهمة ذات أولوية أعلى تحتاج إلى التنفيذ. على سبيل المثال، إذا بدأ المستخدم في الكتابة في حقل إدخال بينما يقوم React بتصيير شجرة مكونات كبيرة، يمكن للمُجدوِل مقاطعة مهمة التصيير والتعامل مع إدخال المستخدم أولاً. هذا يضمن بقاء واجهة المستخدم سريعة الاستجابة، حتى عندما يقوم React بعمليات تصيير معقدة.

عندما تتم مقاطعة مهمة تصيير، يقوم React بحفظ الحالة الحالية لشجرة Fiber. عندما يستأنف المُجدوِل مهمة التصيير، يمكنه المتابعة من حيث توقف، دون الحاجة إلى البدء من البداية. هذا يحسن بشكل كبير أداء تطبيقات React، خاصة عند التعامل مع واجهات مستخدم كبيرة ومعقدة.

تقسيم الوقت (Time Slicing)

تقسيم الوقت هو أسلوب آخر يستخدمه مُجدوِل الموارد لتحسين استجابة تطبيقات React. يتضمن تقسيم الوقت تقسيم مهام التصيير إلى أجزاء عمل أصغر. ثم يخصص المُجدوِل قدرًا صغيرًا من الوقت ("شريحة زمنية") لكل جزء من العمل. بعد انتهاء الشريحة الزمنية، يتحقق المُجدوِل مما إذا كانت هناك أي مهام ذات أولوية أعلى تحتاج إلى التنفيذ. إذا كان الأمر كذلك، يقاطع المُجدوِل المهمة الحالية وينفذ المهمة ذات الأولوية الأعلى. وإلا، يستمر المُجدوِل في المهمة الحالية حتى تكتمل أو تصل مهمة أخرى ذات أولوية أعلى.

يمنع تقسيم الوقت مهام التصيير طويلة الأمد من حجب الخيط الرئيسي لفترات طويلة. يساعد هذا في الحفاظ على واجهة مستخدم سلسة وسريعة الاستجابة، حتى عندما يقوم React بعمليات تصيير معقدة.

إدارة المهام مع مراعاة الذاكرة

تأخذ جدولة الموارد في الوضع المتزامن لـ React أيضًا في الاعتبار استخدام الذاكرة. يهدف React إلى تقليل تخصيص الذاكرة وجمع البيانات المهملة (garbage collection) لتحسين الأداء، خاصة على الأجهزة ذات الموارد المحدودة. يحقق ذلك من خلال عدة استراتيجيات:

تجميع الكائنات (Object Pooling)

تجميع الكائنات هو أسلوب يتضمن إعادة استخدام الكائنات الموجودة بدلاً من إنشاء كائنات جديدة. يمكن أن يقلل هذا بشكل كبير من كمية الذاكرة المخصصة بواسطة تطبيقات React. يستخدم React تجميع الكائنات للكائنات التي يتم إنشاؤها وتدميرها بشكل متكرر، مثل عقد Fiber وقوائم التحديث.

عندما لا يعود هناك حاجة إلى كائن ما، يتم إعادته إلى المجمع بدلاً من جمعه كبيانات مهملة. في المرة التالية التي تكون هناك حاجة إلى كائن من هذا النوع، يتم استرداده من المجمع بدلاً من إنشائه من الصفر. هذا يقلل من العبء الزائد لتخصيص الذاكرة وجمع البيانات المهملة، مما يمكن أن يحسن أداء تطبيقات React.

الحساسية لجمع البيانات المهملة

تم تصميم الوضع المتزامن ليكون حساسًا لجمع البيانات المهملة. يحاول المُجدوِل جدولة المهام بطريقة تقلل من تأثير جمع البيانات المهملة على الأداء. على سبيل المثال، قد يتجنب المُجدوِل إنشاء أعداد كبيرة من الكائنات دفعة واحدة، مما قد يؤدي إلى تشغيل دورة جمع البيانات المهملة. كما يحاول أداء العمل في أجزاء أصغر لتقليل استهلاك الذاكرة في أي وقت معين.

تأجيل المهام غير الحرجة

من خلال إعطاء الأولوية لتفاعلات المستخدم وتأجيل المهام غير الحرجة، يمكن لـ React تقليل كمية الذاكرة المستخدمة في أي وقت معين. يمكن تأجيل المهام غير الضرورية فورًا، مثل التصيير المسبق للمحتوى غير المرئي للمستخدم، إلى وقت لاحق عندما يكون النظام أقل انشغالاً. هذا يقلل من استهلاك الذاكرة للتطبيق ويحسن أداءه العام.

أمثلة عملية وحالات استخدام

دعنا نستكشف بعض الأمثلة العملية لكيفية تحسين جدولة الموارد في الوضع المتزامن لـ React لتجربة المستخدم:

المثال 1: التعامل مع الإدخال

تخيل نموذجًا به حقول إدخال متعددة ومنطق تحقق معقد. في تطبيق React تقليدي، قد تؤدي الكتابة في حقل إدخال إلى تحديث متزامن للنموذج بأكمله، مما يؤدي إلى تأخير ملحوظ. مع الوضع المتزامن، يمكن لـ React إعطاء الأولوية للتعامل مع إدخال المستخدم، مما يضمن بقاء واجهة المستخدم سريعة الاستجابة حتى عندما يكون منطق التحقق معقدًا. أثناء كتابة المستخدم، يقوم React بتحديث حقل الإدخال على الفور. ثم يتم تنفيذ منطق التحقق كمهمة خلفية ذات أولوية أقل، مما يضمن عدم تداخله مع تجربة الكتابة للمستخدم. بالنسبة للمستخدمين الدوليين الذين يدخلون بيانات بمجموعات أحرف مختلفة، تعد هذه الاستجابة حاسمة، خاصة على الأجهزة ذات المعالجات الأقل قوة.

المثال 2: جلب البيانات

فكر في لوحة تحكم تعرض بيانات من واجهات برمجة تطبيقات (APIs) متعددة. في تطبيق React تقليدي، قد يؤدي جلب جميع البيانات مرة واحدة إلى حجب واجهة المستخدم حتى تكتمل جميع الطلبات. مع الوضع المتزامن، يمكن لـ React جلب البيانات بشكل غير متزامن وتصيير واجهة المستخدم بشكل تدريجي. يمكن جلب البيانات الأكثر أهمية وعرضها أولاً، بينما يتم جلب البيانات الأقل أهمية وعرضها لاحقًا. يوفر هذا وقت تحميل أولي أسرع وتجربة مستخدم أكثر استجابة. تخيل تطبيقًا لتداول الأسهم يستخدم عالميًا. يحتاج المتداولون في مناطق زمنية مختلفة إلى تحديثات بيانات في الوقت الفعلي. يسمح الوضع المتزامن بعرض معلومات الأسهم الحرجة على الفور، بينما يتم تحميل تحليل السوق الأقل أهمية في الخلفية، مما يوفر تجربة سريعة الاستجابة حتى مع سرعات الشبكة المتغيرة عالميًا.

المثال 3: الرسوم المتحركة

يمكن أن تكون الرسوم المتحركة مكلفة من الناحية الحسابية، مما قد يؤدي إلى إسقاط الإطارات وتجربة مستخدم متقطعة. يسمح الوضع المتزامن لـ React بإعطاء الأولوية للرسوم المتحركة، مما يضمن تصييرها بسلاسة حتى عند تشغيل مهام أخرى في الخلفية. من خلال تعيين أولوية عالية لمهام الرسوم المتحركة، يضمن React تصيير إطارات الرسوم المتحركة في الوقت المحدد، مما يوفر تجربة جذابة بصريًا. على سبيل المثال، يمكن لموقع تجارة إلكترونية يستخدم الرسوم المتحركة للانتقال بين صفحات المنتجات أن يضمن تجربة سلسة وممتعة بصريًا للمتسوقين الدوليين، بغض النظر عن أجهزتهم أو مواقعهم.

تمكين الوضع المتزامن

لتمكين الوضع المتزامن في تطبيق React الخاص بك، تحتاج إلى استخدام واجهة برمجة التطبيقات `createRoot` بدلاً من واجهة `ReactDOM.render` التقليدية. إليك مثال:

import React from 'react';
import { createRoot } from 'react-dom/client';
import App from './App';

const container = document.getElementById('root');
const root = createRoot(container); // createRoot(container!) if you use TypeScript
root.render();

تحتاج أيضًا إلى التأكد من أن مكوناتك متوافقة مع الوضع المتزامن. هذا يعني أن مكوناتك يجب أن تكون دوال نقية لا تعتمد على الآثار الجانبية أو الحالة القابلة للتغيير. إذا كنت تستخدم مكونات الفئة (class components)، فيجب أن تفكر في الانتقال إلى المكونات الوظيفية مع الخطافات (hooks).

أفضل الممارسات لتحسين الذاكرة في الوضع المتزامن

فيما يلي بعض أفضل الممارسات لتحسين استخدام الذاكرة في تطبيقات الوضع المتزامن لـ React:

• تجنب عمليات إعادة التصيير غير الضرورية: استخدم `React.memo` و `useMemo` لمنع إعادة تصيير المكونات عندما لا تتغير خصائصها (props). يمكن أن يقلل هذا بشكل كبير من حجم العمل الذي يحتاج React إلى القيام به ويحسن الأداء.
• استخدم التحميل الكسول (Lazy Loading): قم بتحميل المكونات فقط عند الحاجة إليها. يمكن أن يقلل هذا من وقت التحميل الأولي لتطبيقك ويحسن استجابته.
• تحسين الصور: استخدم صورًا مُحسَّنة لتقليل حجم تطبيقك. يمكن أن يحسن هذا وقت التحميل ويقلل من كمية الذاكرة التي يستخدمها تطبيقك.
• استخدم تقسيم الكود (Code Splitting): قسّم الكود الخاص بك إلى أجزاء أصغر يمكن تحميلها عند الطلب. يمكن أن يقلل هذا من وقت التحميل الأولي لتطبيقك ويحسن استجابته.
• تجنب تسريبات الذاكرة: تأكد من تنظيف أي موارد تستخدمها عند إلغاء تحميل مكوناتك. يمكن أن يمنع هذا تسريبات الذاكرة ويحسن استقرار تطبيقك. على وجه التحديد، قم بإلغاء الاشتراك من الاشتراكات، وإلغاء المؤقتات، وتحرير أي موارد أخرى تحتفظ بها.
• حلل أداء تطبيقك: استخدم محلل أداء React (React Profiler) لتحديد اختناقات الأداء في تطبيقك. يمكن أن يساعدك هذا في تحديد المجالات التي يمكنك فيها تحسين الأداء وتقليل استخدام الذاكرة.

اعتبارات التدويل وإمكانية الوصول

عند بناء تطبيقات React لجمهور عالمي، من المهم مراعاة التدويل (i18n) وإمكانية الوصول (a11y). تصبح هذه الاعتبارات أكثر أهمية عند استخدام الوضع المتزامن، حيث يمكن أن تؤثر طبيعة التصيير غير المتزامنة على تجربة المستخدمين ذوي الإعاقة أو أولئك الموجودين في مناطق مختلفة.

التدويل

• استخدم مكتبات التدويل: استخدم مكتبات مثل `react-intl` أو `i18next` لإدارة الترجمات والتعامل مع المناطق المختلفة. تأكد من تحميل ترجماتك بشكل غير متزامن لتجنب حجب واجهة المستخدم.
• تنسيق التواريخ والأرقام: استخدم التنسيق المناسب للتواريخ والأرقام والعملات بناءً على منطقة المستخدم.
• دعم اللغات من اليمين إلى اليسار: إذا كان تطبيقك يحتاج إلى دعم اللغات من اليمين إلى اليسار، فتأكد من أن تخطيطك وتنسيقاتك متوافقة مع تلك اللغات.
• مراعاة الفروق الإقليمية: كن على دراية بالفروق الثقافية وقم بتكييف المحتوى والتصميم وفقًا لذلك. على سبيل المثال، يمكن أن يكون لرمزية الألوان والصور وحتى موضع الأزرار معانٍ مختلفة في ثقافات مختلفة. تجنب استخدام المصطلحات العامية أو الاصطلاحات الخاصة بثقافة معينة والتي قد لا يفهمها جميع المستخدمين. مثال بسيط هو تنسيق التاريخ (MM/DD/YYYY مقابل DD/MM/YYYY) الذي يجب التعامل معه بسلاسة.

إمكانية الوصول

• استخدم HTML الدلالي: استخدم عناصر HTML الدلالية لتوفير بنية ومعنى لمحتواك. هذا يسهل على قارئات الشاشة والتقنيات المساعدة الأخرى فهم تطبيقك.
• توفير نص بديل للصور: قم دائمًا بتوفير نص بديل للصور حتى يتمكن المستخدمون ذوو الإعاقات البصرية من فهم محتوى الصور.
• استخدم سمات ARIA: استخدم سمات ARIA لتوفير معلومات إضافية حول تطبيقك للتقنيات المساعدة.
• ضمان إمكانية الوصول عبر لوحة المفاتيح: تأكد من أن جميع العناصر التفاعلية في تطبيقك يمكن الوصول إليها عبر لوحة المفاتيح.
• اختبر باستخدام التقنيات المساعدة: اختبر تطبيقك باستخدام قارئات الشاشة والتقنيات المساعدة الأخرى لضمان أنه متاح لجميع المستخدمين. اختبر بمجموعات الأحرف الدولية لضمان العرض الصحيح لجميع اللغات.

الخاتمة

تعد جدولة الموارد وإدارة المهام مع مراعاة الذاكرة في الوضع المتزامن لـ React أدوات قوية لبناء واجهات مستخدم عالية الأداء وسريعة الاستجابة. من خلال إعطاء الأولوية لتفاعلات المستخدم، وتأجيل المهام غير الحرجة، وتحسين استخدام الذاكرة، يمكنك إنشاء تطبيقات توفر تجربة سلسة للمستخدمين في جميع أنحاء العالم، بغض النظر عن أجهزتهم أو ظروف الشبكة. لن يؤدي تبني هذه الميزات إلى تحسين تجربة المستخدم فحسب، بل سيساهم أيضًا في جعل الويب أكثر شمولاً وإمكانية وصول للجميع. مع استمرار تطور React، سيكون فهم واستغلال الوضع المتزامن أمرًا حاسمًا لبناء تطبيقات ويب حديثة وعالية الأداء.