React Fiber: فهم البنية الجديدة

لقد خضعت React، مكتبة جافاسكريبت الشهيرة لبناء واجهات المستخدم، لتطور كبير على مر السنين. كان أحد أكثر التغييرات تأثيرًا هو تقديم React Fiber، وهو إعادة كتابة كاملة لخوارزمية التسوية الأساسية في React. تطلق هذه البنية الجديدة العنان لقدرات قوية، مما يتيح تجارب مستخدم أكثر سلاسة، وأداءً محسنًا، ومرونة أكبر في إدارة التطبيقات المعقدة. يقدم هذا المقال نظرة شاملة على React Fiber ومفاهيمها الأساسية وتأثيراتها على مطوري React على مستوى العالم.

ما هو React Fiber؟

في جوهره، يعد React Fiber تطبيقًا لخوارزمية التسوية في React، وهي المسؤولة عن مقارنة الحالة الحالية لواجهة مستخدم التطبيق بالحالة المطلوبة ثم تحديث DOM (نموذج كائن المستند) ليعكس التغييرات. كانت خوارزمية التسوية الأصلية، التي يشار إليها غالبًا باسم "مُسوي المكدس"، لها قيود في التعامل مع التحديثات المعقدة، خاصة في السيناريوهات التي تتضمن حسابات طويلة الأمد أو تغييرات متكررة في الحالة. يمكن أن تؤدي هذه القيود إلى اختناقات في الأداء وواجهات مستخدم متقطعة.

يعالج React Fiber هذه القيود من خلال تقديم مفهوم التصيير غير المتزامن، مما يسمح لـ React بتقسيم عملية التصيير إلى وحدات عمل أصغر وقابلة للمقاطعة. وهذا يمكّن React من تحديد أولويات التحديثات، والتعامل مع تفاعلات المستخدم بشكل أكثر استجابة، وتوفير تجربة مستخدم أكثر سلاسة وسيولة. فكر في الأمر مثل طاهٍ يعد وجبة معقدة. كانت الطريقة القديمة تعني إكمال كل طبق على حدة. أما Fiber فهو مثل الطاهي الذي يعد أجزاء صغيرة من العديد من الأطباق في نفس الوقت، ويتوقف مؤقتًا عن إعداد طبق ما لتلبية طلب عميل أو مهمة عاجلة بسرعة.

المفاهيم الأساسية لـ React Fiber

لفهم React Fiber بالكامل، من الضروري استيعاب مفاهيمه الأساسية:

1. الألياف (Fibers)

الليفة (fiber) هي وحدة العمل الأساسية في React Fiber. وهي تمثل تمثيلاً افتراضيًا لمثيل مكون React. يحتوي كل مكون في التطبيق على عقدة ليفية مقابلة، مكونة هيكلاً شبيهاً بالشجرة يسمى شجرة الألياف (fiber tree). تعكس هذه الشجرة شجرة المكونات ولكنها تحتوي على معلومات إضافية تستخدمها React لتتبع التحديثات وتحديد أولوياتها وإدارتها. تحتوي كل ليفة على معلومات حول:

• النوع (Type): نوع المكون (على سبيل المثال، مكون وظيفي، مكون فئة، أو عنصر DOM).
• المفتاح (Key): معرف فريد للمكون، يستخدم للتسوية الفعالة.
• الخصائص (Props): البيانات التي تم تمريرها إلى المكون.
• الحالة (State): البيانات الداخلية التي يديرها المكون.
• الابن (Child): مؤشر إلى الابن الأول للمكون.
• الشقيق (Sibling): مؤشر إلى الشقيق التالي للمكون.
• الأصل (Return): مؤشر إلى أصل المكون.
• علامة التأثير (Effect Tag): علامة تشير إلى نوع التحديث الذي يجب إجراؤه على المكون (على سبيل المثال، التحديث، الوضع، الحذف).

2. التسوية (Reconciliation)

التسوية (Reconciliation) هي عملية مقارنة شجرة الألياف الحالية بشجرة الألياف الجديدة لتحديد التغييرات التي يجب إجراؤها على DOM. يستخدم React Fiber خوارزمية اجتياز العمق أولاً (depth-first) للتنقل عبر شجرة الألياف وتحديد الاختلافات بين الشجرتين. تم تحسين هذه الخوارزمية لتقليل عدد عمليات DOM المطلوبة لتحديث واجهة المستخدم.

3. الجدولة (Scheduling)

الجدولة (Scheduling) هي عملية تحديد أولويات وتنفيذ التحديثات التي تم تحديدها أثناء التسوية. يستخدم React Fiber مُجدولًا متطورًا يسمح له بتقسيم عملية التصيير إلى وحدات عمل أصغر وقابلة للمقاطعة. وهذا يمكّن React من تحديد أولويات التحديثات بناءً على أهميتها، والتعامل مع تفاعلات المستخدم بشكل أكثر استجابة، ومنع الحسابات طويلة الأمد من حظر الخيط الرئيسي.

يعمل المجدول باستخدام نظام قائم على الأولوية. يمكن تعيين أولويات مختلفة للتحديثات، مثل:

• فوري (Immediate): للتحديثات الحرجة التي يجب تطبيقها فورًا (على سبيل المثال، إدخال المستخدم).
• حاجب للمستخدم (User-Blocking): للتحديثات التي يتم تشغيلها بواسطة تفاعلات المستخدم ويجب التعامل معها بأسرع ما يمكن.
• عادي (Normal): للتحديثات العامة التي ليس لها متطلبات توقيت صارمة.
• منخفض (Low): للتحديثات الأقل أهمية ويمكن تأجيلها إذا لزم الأمر.
• خامل (Idle): للتحديثات التي يمكن إجراؤها عندما يكون المتصفح خاملاً.

4. التصيير غير المتزامن (Asynchronous Rendering)

التصيير غير المتزامن هو الابتكار الأساسي في React Fiber. فهو يسمح لـ React بإيقاف واستئناف عملية التصيير، مما يمكّنه من التعامل مع التحديثات ذات الأولوية الأعلى وتفاعلات المستخدم بشكل أكثر فعالية. يتم تحقيق ذلك عن طريق تقسيم عملية التصيير إلى وحدات عمل أصغر وقابلة للمقاطعة وجدولتها بناءً على أولويتها. إذا وصل تحديث ذو أولوية أعلى بينما تعمل React على مهمة ذات أولوية أقل، يمكن لـ React إيقاف المهمة ذات الأولوية الأقل مؤقتًا، والتعامل مع التحديث ذي الأولوية الأعلى، ثم استئناف المهمة ذات الأولوية الأقل من حيث توقفت. هذا يضمن بقاء واجهة المستخدم سريعة الاستجابة حتى عند التعامل مع التحديثات المعقدة.

5. حلقة العمل (WorkLoop)

حلقة العمل (WorkLoop) هي قلب بنية Fiber. إنها دالة تتكرر عبر شجرة الألياف، وتعالج الألياف الفردية وتؤدي التحديثات اللازمة. تستمر هذه الحلقة حتى يتم إكمال جميع الأعمال المعلقة أو حتى تحتاج React إلى التوقف مؤقتًا للتعامل مع مهمة ذات أولوية أعلى. حلقة العمل مسؤولة عن:

• تحديد الليفة التالية للمعالجة.
• تنفيذ أساليب دورة حياة المكون.
• حساب الفروق بين شجرتي الألياف الحالية والجديدة.
• تحديث DOM.

فوائد React Fiber

يوفر React Fiber العديد من الفوائد المهمة لمطوري React والمستخدمين على حد سواء:

1. تحسين الأداء

من خلال تقسيم عملية التصيير إلى وحدات عمل أصغر وقابلة للمقاطعة، يحسن React Fiber بشكل كبير أداء تطبيقات React. يكون هذا ملحوظًا بشكل خاص في التطبيقات المعقدة ذات التغييرات المتكررة في الحالة أو الحسابات طويلة الأمد. تؤدي القدرة على تحديد أولويات التحديثات والتعامل مع تفاعلات المستخدم بشكل أكثر استجابة إلى تجربة مستخدم أكثر سلاسة وسيولة.

على سبيل المثال، لنأخذ موقعًا للتجارة الإلكترونية به صفحة قائمة منتجات معقدة. بدون React Fiber، قد يتسبب تصفية وفرز قائمة المنتجات في عدم استجابة واجهة المستخدم، مما يؤدي إلى تجربة مستخدم محبطة. مع React Fiber، يمكن إجراء هذه العمليات بشكل غير متزامن، مما يسمح لواجهة المستخدم بالبقاء مستجيبة وتوفير تجربة أكثر سلاسة للمستخدم.

2. استجابة معززة

تمكّن قدرات التصيير غير المتزامن في React Fiber من التعامل مع تفاعلات المستخدم بشكل أكثر استجابة. من خلال إعطاء الأولوية للتحديثات التي يتم تشغيلها بواسطة إجراءات المستخدم، يمكن لـ React ضمان بقاء واجهة المستخدم تفاعلية حتى عند التعامل مع التحديثات المعقدة. ينتج عن هذا تجربة مستخدم أكثر جاذبية وإرضاءً.

تخيل محرر مستندات تعاونيًا حيث يقوم العديد من المستخدمين بإجراء تغييرات في وقت واحد. مع React Fiber، يمكن لواجهة المستخدم أن تظل مستجيبة لإجراءات كل مستخدم، حتى عند التعامل مع عدد كبير من التحديثات المتزامنة. يتيح ذلك للمستخدمين التعاون في الوقت الفعلي دون التعرض للتأخير أو البطء.

3. مرونة أكبر

يوفر React Fiber مرونة أكبر في إدارة التطبيقات المعقدة. تتيح القدرة على تحديد أولويات التحديثات والتعامل مع العمليات غير المتزامنة للمطورين تحسين عملية التصيير لحالات استخدام محددة. وهذا يمكّنهم من إنشاء تطبيقات أكثر تطورًا وأداءً.

على سبيل المثال، لنأخذ تطبيقًا لتصور البيانات يعرض كمية كبيرة من البيانات في الوقت الفعلي. باستخدام React Fiber، يمكن للمطورين إعطاء الأولوية لتصيير أهم نقاط البيانات، مما يضمن أن يرى المستخدم المعلومات الأكثر صلة أولاً. يمكنهم أيضًا تأجيل تصيير نقاط البيانات الأقل أهمية حتى يصبح المتصفح خاملاً، مما يزيد من تحسين الأداء.

4. إمكانيات جديدة لتصميم واجهة المستخدم

يفتح React Fiber إمكانيات جديدة لتصميم واجهة المستخدم. تتيح القدرة على أداء التصيير غير المتزامن وتحديد أولويات التحديثات للمطورين إنشاء واجهات مستخدم أكثر تعقيدًا وديناميكية دون التضحية بالأداء. وهذا يمكّنهم من إنشاء تجارب مستخدم أكثر جاذبية وغامرة.

لنأخذ تطبيق لعبة يتطلب تحديثات متكررة لحالة اللعبة. باستخدام React Fiber، يمكن للمطورين إعطاء الأولوية لتصيير أهم عناصر اللعبة، مثل شخصية اللاعب وشخصيات العدو، مما يضمن بقاء اللعبة مستجيبة حتى عند التعامل مع عدد كبير من التحديثات. يمكنهم أيضًا تأجيل تصيير عناصر اللعبة الأقل أهمية، مثل مشهد الخلفية، حتى يصبح المتصفح خاملاً، مما يزيد من تحسين الأداء.

التأثيرات على مطوري React

في حين أن React Fiber هو إلى حد كبير تفصيل تنفيذي، إلا أن له بعض الآثار على مطوري React. فيما يلي بعض الاعتبارات الرئيسية:

1. فهم الوضع المتزامن (Concurrent Mode)

يمكّن React Fiber الوضع المتزامن (Concurrent Mode)، وهو مجموعة من الميزات الجديدة التي تسمح لـ React بالتعامل مع التصيير غير المتزامن بشكل أكثر فعالية. يقدم الوضع المتزامن واجهات برمجة تطبيقات ومفاهيم جديدة يجب على المطورين أن يكونوا على دراية بها، مثل:

• Suspense: آلية لتعليق تصيير مكون حتى تتوفر بياناته.
• Transitions: طريقة لتمييز التحديثات الأقل أهمية ويمكن تأجيلها إذا لزم الأمر.
• useDeferredValue: خطاف يسمح لك بتأجيل تحديث جزء من واجهة المستخدم.
• useTransition: خطاف يسمح لك بتمييز التحديثات كتحولات.

يعد فهم واجهات برمجة التطبيقات والمفاهيم هذه أمرًا بالغ الأهمية للاستفادة الكاملة من قدرات React Fiber.

2. حدود الأخطاء (Error Boundaries)

مع التصيير غير المتزامن، يمكن أن تحدث الأخطاء في نقاط مختلفة في عملية التصيير. تعد حدود الأخطاء (Error boundaries) آلية لالتقاط الأخطاء التي تحدث أثناء التصيير ومنعها من تعطيل التطبيق بأكمله. يجب على المطورين استخدام حدود الأخطاء للتعامل مع الأخطاء بأمان وتوفير واجهة مستخدم بديلة للمستخدم.

على سبيل المثال، تخيل مكونًا يجلب البيانات من واجهة برمجة تطبيقات خارجية. إذا فشلت استدعاء واجهة برمجة التطبيقات، فقد يطرح المكون خطأ. من خلال تغليف المكون في حدود خطأ، يمكنك التقاط الخطأ وعرض رسالة للمستخدم تشير إلى أنه لا يمكن تحميل البيانات.

3. التأثيرات والتأثيرات الجانبية (Effects and Side Effects)

عند استخدام التصيير غير المتزامن، من المهم الانتباه للتأثيرات والتأثيرات الجانبية. يجب تنفيذ التأثيرات في خطاف useEffect، مما يضمن تنفيذها بعد تصيير المكون. من المهم أيضًا تجنب أداء التأثيرات الجانبية التي يمكن أن تتداخل مع عملية التصيير، مثل التلاعب المباشر بـ DOM خارج React.

لنأخذ مكونًا يحتاج إلى تحديث عنوان المستند بعد تصييره. بدلاً من تعيين عنوان المستند مباشرة داخل دالة تصيير المكون، يجب عليك استخدام خطاف useEffect لتحديث العنوان بعد تصيير المكون. هذا يضمن تحديث العنوان بشكل صحيح حتى عند استخدام التصيير غير المتزامن.

4. تجنب العمليات التي تعيق التنفيذ

للاستفادة الكاملة من قدرات التصيير غير المتزامن في React Fiber، من المهم تجنب تنفيذ عمليات تعيق التنفيذ والتي يمكن أن تحظر الخيط الرئيسي. وهذا يشمل الحسابات طويلة الأمد، واستدعاءات واجهة برمجة التطبيقات المتزامنة، والتلاعب المفرط بـ DOM. بدلاً من ذلك، يجب على المطورين استخدام تقنيات غير متزامنة، مثل Web Workers أو استدعاءات واجهة برمجة التطبيقات غير المتزامنة، لتنفيذ هذه العمليات في الخلفية.

على سبيل المثال، بدلاً من إجراء عملية حسابية معقدة في الخيط الرئيسي، يمكنك استخدام Web Worker لإجراء الحساب في خيط منفصل. سيمنع هذا الحساب من حظر الخيط الرئيسي ويضمن بقاء واجهة المستخدم مستجيبة.

أمثلة عملية وحالات استخدام

دعنا نستكشف بعض الأمثلة العملية وحالات الاستخدام حيث يمكن لـ React Fiber تحسين تجربة المستخدم بشكل كبير:

1. التطبيقات كثيفة البيانات

يمكن للتطبيقات التي تعرض كميات كبيرة من البيانات، مثل لوحات المعلومات وأدوات تصور البيانات ومواقع التجارة الإلكترونية، أن تستفيد بشكل كبير من الأداء والاستجابة المحسنين لـ React Fiber. من خلال إعطاء الأولوية لتصيير نقاط البيانات الأكثر أهمية وتأجيل تصيير نقاط البيانات الأقل أهمية، يمكن للمطورين ضمان أن يرى المستخدم المعلومات الأكثر صلة أولاً وأن تظل واجهة المستخدم مستجيبة حتى عند التعامل مع كمية كبيرة من البيانات.

على سبيل المثال، يمكن للوحة معلومات مالية تعرض أسعار الأسهم في الوقت الفعلي استخدام React Fiber لإعطاء الأولوية لتصيير أسعار الأسهم الحالية وتأجيل تصيير أسعار الأسهم التاريخية. سيضمن هذا أن يرى المستخدم أحدث المعلومات وأن تظل لوحة المعلومات مستجيبة حتى عند التعامل مع كمية كبيرة من البيانات.

2. واجهات المستخدم التفاعلية

يمكن للتطبيقات ذات واجهات المستخدم التفاعلية المعقدة، مثل الألعاب والمحاكاة والمحررات التعاونية، الاستفادة من الاستجابة المعززة لـ React Fiber. من خلال إعطاء الأولوية للتحديثات التي يتم تشغيلها بواسطة إجراءات المستخدم، يمكن للمطورين ضمان بقاء واجهة المستخدم تفاعلية حتى عند التعامل مع عدد كبير من التحديثات.

تخيل لعبة استراتيجية في الوقت الفعلي حيث يصدر اللاعبون باستمرار أوامر لوحداتهم. مع React Fiber، يمكن لواجهة المستخدم أن تظل مستجيبة لإجراءات كل لاعب، حتى عند التعامل مع عدد كبير من التحديثات المتزامنة. يتيح ذلك للاعبين التحكم في وحداتهم في الوقت الفعلي دون التعرض للتأخير أو البطء.

3. التطبيقات ذات الرسوم المتحركة

يمكن للتطبيقات التي تستخدم الرسوم المتحركة الاستفادة من قدرات التصيير غير المتزامن لـ React Fiber. من خلال تقسيم عملية الرسوم المتحركة إلى وحدات عمل أصغر وقابلة للمقاطعة، يمكن للمطورين ضمان تشغيل الرسوم المتحركة بسلاسة وأن تظل واجهة المستخدم مستجيبة حتى عندما تكون الرسوم المتحركة معقدة.

على سبيل المثال، يمكن لموقع ويب به رسوم متحركة معقدة لانتقال الصفحة استخدام React Fiber لضمان تشغيل الرسوم المتحركة بسلاسة وعدم تعرض المستخدم لأي تأخير أو بطء أثناء الانتقال.

4. تقسيم الكود والتحميل الكسول

يتكامل React Fiber بسلاسة مع تقنيات تقسيم الكود والتحميل الكسول. باستخدام React.lazy و Suspense، يمكنك تحميل المكونات عند الطلب، مما يحسن وقت التحميل الأولي لتطبيقك. يضمن Fiber عرض مؤشرات التحميل وواجهات المستخدم البديلة بسلاسة وأن يتم تصيير المكونات المحملة بكفاءة.

أفضل الممارسات لاستخدام React Fiber

لتحقيق أقصى استفادة من React Fiber، ضع في اعتبارك هذه الممارسات الأفضل:

• استخدام الوضع المتزامن: قم بتمكين الوضع المتزامن لإطلاق العنان للإمكانات الكاملة لقدرات التصيير غير المتزامن في React Fiber.
• تنفيذ حدود الأخطاء: استخدم حدود الأخطاء للتعامل مع الأخطاء بأمان ومنعها من تعطيل التطبيق بأكمله.
• تحسين التأثيرات: استخدم خطاف useEffect لإدارة التأثيرات والتأثيرات الجانبية وتجنب أداء التأثيرات الجانبية التي يمكن أن تتداخل مع عملية التصيير.
• تجنب العمليات التي تعيق التنفيذ: استخدم تقنيات غير متزامنة لتجنب تنفيذ عمليات تعيق التنفيذ والتي يمكن أن تحظر الخيط الرئيسي.
• تحليل أداء تطبيقك: استخدم أدوات تحليل الأداء في React لتحديد اختناقات الأداء وتحسين الكود الخاص بك وفقًا لذلك.

React Fiber في سياق عالمي

فوائد React Fiber قابلة للتطبيق عالميًا، بغض النظر عن الموقع الجغرافي أو السياق الثقافي. إن تحسيناته في الأداء والاستجابة والمرونة حاسمة لتقديم تجارب مستخدم سلسة لجمهور عالمي. عند بناء تطبيقات لمستخدمين متنوعين حول العالم، من الضروري مراعاة عوامل مثل زمن استجابة الشبكة وقدرات الأجهزة والتفضيلات الإقليمية. يمكن أن يساعد React Fiber في التخفيف من بعض هذه التحديات عن طريق تحسين عملية التصيير وضمان بقاء واجهة المستخدم مستجيبة حتى في الظروف الأقل مثالية.

على سبيل المثال، في المناطق ذات الاتصالات بالإنترنت الأبطأ، يمكن أن تساعد قدرات التصيير غير المتزامن في React Fiber على ضمان تحميل واجهة المستخدم بسرعة وبقائها مستجيبة، مما يوفر تجربة أفضل للمستخدمين في تلك المناطق. وبالمثل، في المناطق التي بها مجموعة واسعة من قدرات الأجهزة، يمكن أن تساعد قدرة React Fiber على تحديد أولويات التحديثات والتعامل مع العمليات غير المتزامنة في ضمان تشغيل التطبيق بسلاسة على مجموعة متنوعة من الأجهزة، من الهواتف الذكية المتطورة إلى الهواتف العادية منخفضة الإمكانيات.

الخاتمة

React Fiber هي بنية ثورية غيرت طريقة بناء وتصيير تطبيقات React. من خلال تقديم التصيير غير المتزامن وخوارزمية جدولة متطورة، يطلق React Fiber العنان لقدرات قوية تتيح تجارب مستخدم أكثر سلاسة وأداءً محسنًا ومرونة أكبر. على الرغم من أنه يقدم مفاهيم وواجهات برمجة تطبيقات جديدة، إلا أن فهم React Fiber أمر بالغ الأهمية لأي مطور React يتطلع إلى بناء تطبيقات حديثة وعالية الأداء وقابلة للتطوير. من خلال تبني React Fiber والميزات المرتبطة به، يمكن للمطورين تقديم تجارب مستخدم استثنائية لجمهور عالمي ودفع حدود ما هو ممكن مع React.