React Reconciliation: إتقان الفرق الافتراضي DOM واستراتيجيات الأداء الرئيسية

React هي مكتبة JavaScript قوية لبناء واجهات المستخدم. في صميمها تكمن آلية تسمى المصالحة (reconciliation)، وهي المسؤولة عن تحديث DOM الفعلي (Document Object Model) بكفاءة عندما تتغير حالة المكون. يعد فهم المصالحة أمرًا بالغ الأهمية لبناء تطبيقات React عالية الأداء وقابلة للتطوير. تتعمق هذه المقالة في الأعمال الداخلية لعملية مصالحة React، مع التركيز على Virtual DOM، وخوارزميات التباين، واستراتيجيات تحسين الأداء.

ما هي مصالحة React؟

المصالحة هي العملية التي تستخدمها React لتحديث DOM. بدلاً من معالجة DOM مباشرة (مما قد يكون بطيئًا)، تستخدم React Virtual DOM. Virtual DOM هو تمثيل خفيف الوزن في الذاكرة لـ DOM الفعلي. عندما تتغير حالة المكون، تقوم React بتحديث Virtual DOM، وحساب الحد الأدنى من التغييرات اللازمة لتحديث DOM الحقيقي، ثم تطبيق تلك التغييرات. هذه العملية أكثر كفاءة بكثير من معالجة DOM الحقيقي مباشرة عند كل تغيير للحالة.

فكر في الأمر كإعداد مخطط مفصل (Virtual DOM) لمبنى (DOM الحقيقي). بدلاً من هدم المبنى وإعادة بنائه بالكامل في كل مرة تحتاج فيها إلى تغيير بسيط، يمكنك مقارنة المخطط بالهيكل الحالي وإجراء التعديلات اللازمة فقط. هذا يقلل من الاضطرابات ويجعل العملية أسرع بكثير.

Virtual DOM: سلاح React السري

Virtual DOM هو كائن JavaScript يمثل هيكل ومحتوى واجهة المستخدم. إنه في الأساس نسخة خفيفة الوزن من DOM الحقيقي. تستخدم React Virtual DOM لـ:

• تتبع التغييرات: تتتبع React التغييرات على Virtual DOM عند تحديث حالة المكون.
• التباين (Diffing): ثم تقارن Virtual DOM السابقة مع Virtual DOM الجديدة لتحديد الحد الأدنى من التغييرات اللازمة لتحديث DOM الحقيقي. تسمى هذه المقارنة التباين.
• تجميع التحديثات: تجمع React هذه التغييرات وتطبقها على DOM الحقيقي في عملية واحدة، مما يقلل من عدد عمليات معالجة DOM ويحسن الأداء.

يسمح Virtual DOM لـ React بإجراء تحديثات معقدة لواجهة المستخدم بكفاءة دون لمس DOM الحقيقي مباشرة لكل تغيير صغير. هذا سبب رئيسي لكون تطبيقات React غالبًا ما تكون أسرع وأكثر استجابة من التطبيقات التي تعتمد على معالجة DOM المباشرة.

خوارزمية التباين: العثور على الحد الأدنى من التغييرات

خوارزمية التباين (diffing algorithm) هي قلب عملية مصالحة React. تحدد الحد الأدنى من العمليات اللازمة لتحويل Virtual DOM السابقة إلى Virtual DOM الجديدة. تستند خوارزمية التباين في React إلى افتراضين رئيسيين:

1. عنصري النوع المختلف سينتجان شجرتين مختلفتين. عندما تصادف React عنصرين من أنواع مختلفة (مثل <div> و <span>)، فستقوم بإلغاء تحميل الشجرة القديمة بالكامل وتحميل الشجرة الجديدة من الصفر.
2. يمكن للمطور أن يلمح إلى أي من العناصر الفرعية قد تكون مستقرة عبر عرضات مختلفة باستخدام خاصية key. يساعد استخدام خاصية key React على تحديد العناصر التي تغيرت أو تمت إضافتها أو إزالتها بكفاءة.

كيف تعمل خوارزمية التباين:

1. مقارنة نوع العنصر: تقارن React أولاً العناصر الجذرية. إذا كانت لها أنواع مختلفة، فإن React تقوم بتفكيك الشجرة القديمة وبناء شجرة جديدة من الصفر. حتى لو كانت أنواع العناصر هي نفسها، ولكن سماتها قد تغيرت، تقوم React بتحديث السمات المتغيرة فقط.
2. تحديث المكون: إذا كانت العناصر الجذرية هي نفس المكون، تقوم React بتحديث خصائص المكون وتستدعي طريقة render() الخاصة به. تستمر عملية التباين بعد ذلك بشكل متكرر على العناصر الفرعية للمكون.
3. مصالحة القائمة: عند التكرار عبر قائمة بالعناصر الفرعية، تستخدم React خاصية key لتحديد العناصر التي تمت إضافتها أو إزالتها أو نقلها بكفاءة. بدون مفاتيح، سيتعين على React إعادة عرض جميع العناصر الفرعية، مما قد يكون غير فعال، خاصة للقوائم الكبيرة.

مثال (بدون مفاتيح):

تخيل قائمة عناصر تم عرضها بدون مفاتيح:

<ul>
  <li>العنصر 1</li>
  <li>العنصر 2</li>
<li>العنصر 3</li>
</ul>

إذا قمت بإدراج عنصر جديد في بداية القائمة، فسيتعين على React إعادة عرض العناصر الثلاثة الموجودة لأنها لا تستطيع تحديد أي العناصر هي نفسها وأيها جديدة. ترى أن عنصر القائمة الأول قد تغير وتفترض أن *جميع* عناصر القائمة بعده قد تغيرت أيضًا. هذا لأن React، بدون مفاتيح، تستخدم المصالحة المستندة إلى الفهرس. سيعتقد Virtual DOM أن 'العنصر 1' أصبح 'عنصر جديد' ويجب تحديثه، بينما قمنا ببساطة بإدراج 'عنصر جديد' في بداية القائمة. ثم يجب تحديث DOM لـ 'العنصر 1' و 'العنصر 2' و 'العنصر 3'.

مثال (مع مفاتيح):

الآن، ضع في اعتبارك نفس القائمة مع مفاتيح:

<ul>
  <li key="item1">العنصر 1</li>
  <li key="item2">العنصر 2</li>
  <li key="item3">العنصر 3</li>
</ul>

إذا قمت بإدراج عنصر جديد في بداية القائمة، يمكن لـ React تحديد بكفاءة أنه تمت إضافة عنصر جديد واحد فقط وتم تحريك العناصر الموجودة ببساطة لأسفل. تستخدم خاصية key لتحديد العناصر الموجودة وتجنب إعادة العرض غير الضرورية. يسمح استخدام المفاتيح بهذه الطريقة لـ Virtual DOM بفهم أن عناصر DOM القديمة للعناصر '1' و '2' و '3' لم تتغير بالفعل، لذا لا تحتاج إلى تحديثها على DOM الفعلي. يمكن ببساطة إدراج العنصر الجديد في DOM الفعلي.

يجب أن تكون خاصية key فريدة بين الأشقاء. نمط شائع هو استخدام معرف فريد من بياناتك:

<ul>
  {items.map(item => (
    <li key={item.id}>{item.name}</li>
  ))}
</ul>

استراتيجيات رئيسية لتحسين أداء React

فهم مصالحة React هو الخطوة الأولى فقط. لبناء تطبيقات React عالية الأداء حقًا، تحتاج إلى تنفيذ استراتيجيات تساعد React على تحسين عملية التباين. إليك بعض الاستراتيجيات الرئيسية:

1. استخدم المفاتيح بفعالية

كما هو موضح أعلاه، يعد استخدام خاصية key أمرًا بالغ الأهمية لتحسين عرض القوائم. تأكد من استخدام مفاتيح فريدة ومستقرة تعكس بدقة هوية كل عنصر في القائمة. تجنب استخدام فهارس المصفوفة كمفاتيح إذا كان ترتيب العناصر يمكن أن يتغير، حيث يمكن أن يؤدي ذلك إلى إعادة عرض غير ضرورية وسلوك غير متوقع. استراتيجية جيدة هي استخدام معرف فريد من مجموعة بياناتك للمفتاح.

مثال: استخدام مفتاح غير صحيح (الفهرس كمفتاح)

<ul>
  {items.map((item, index) => (
    <li key={index}>{item.name}</li>
  ))}
</ul>

لماذا هو سيء: إذا تغير ترتيب items، فسيتغير index لكل عنصر، مما يتسبب في إعادة عرض React لجميع عناصر القائمة، حتى لو لم يتغير محتواها.

مثال: استخدام مفتاح صحيح (معرف فريد)

<ul>
  {items.map(item => (
    <li key={item.id}>{item.name}</li>
  ))}
</ul>

لماذا هو جيد: item.id هو معرف مستقر وفريد لكل عنصر. حتى لو تغير ترتيب items، لا يزال بإمكان React تحديد كل عنصر بكفاءة وإعادة عرض العناصر التي تغيرت بالفعل فقط.

2. تجنب إعادة العرض غير الضرورية

تتم إعادة عرض المكونات كلما تغيرت خصائصها أو حالتها. ومع ذلك، قد تتم إعادة عرض المكون أحيانًا حتى لو لم تتغير خصائصه وحالته بالفعل. يمكن أن يؤدي ذلك إلى مشاكل في الأداء، خاصة في التطبيقات المعقدة. إليك بعض التقنيات لمنع إعادة العرض غير الضرورية:

• المكونات النقية (Pure Components): توفر React فئة React.PureComponent، التي تنفذ مقارنة سطحية للخصائص والحالة في shouldComponentUpdate(). إذا لم تتغير الخصائص والحالة بشكل سطحي، فلن تتم إعادة عرض المكون. التحقق السطحي يتحقق مما إذا كانت مراجع كائنات الخصائص والحالة قد تغيرت.
• React.memo: بالنسبة للمكونات الوظيفية، يمكنك استخدام React.memo لحفظ المكون. React.memo هو مكون عالي المستوى يقوم بحفظ نتيجة مكون وظيفي. بشكل افتراضي، سيقوم بمقارنة الخصائص بشكل سطحي.
• shouldComponentUpdate(): بالنسبة لمكونات الفئة، يمكنك تنفيذ دورة حياة shouldComponentUpdate() للتحكم في وقت إعادة عرض المكون. يتيح لك ذلك تنفيذ منطق مخصص لتحديد ما إذا كانت إعادة العرض ضرورية. ومع ذلك، كن حذرًا عند استخدام هذه الطريقة، حيث يمكن أن يكون من السهل إدخال أخطاء إذا لم يتم تنفيذها بشكل صحيح.

مثال: استخدام React.memo

const MyComponent = React.memo(function MyComponent(props) {
  // منطق العرض هنا
  return <div>{props.data}</div>;
});

في هذا المثال، سيتم إعادة عرض MyComponent فقط إذا تغيرت props التي تم تمريرها إليه بشكل سطحي.

3. عدم القابلية للتغيير (Immutability)

عدم القابلية للتغيير هو مبدأ أساسي في تطوير React. عند التعامل مع هياكل البيانات المعقدة، من المهم تجنب تغيير البيانات مباشرة. بدلاً من ذلك، قم بإنشاء نسخ جديدة من البيانات مع التغييرات المطلوبة. هذا يسهل على React اكتشاف التغييرات وتحسين إعادة العرض. كما أنه يساعد على منع الآثار الجانبية غير المتوقعة ويجعل التعليمات البرمجية الخاصة بك أكثر قابلية للتنبؤ.

مثال: تغيير البيانات (غير صحيح)

const items = this.state.items;
items.push({ id: 'new-item', name: 'عنصر جديد' }); // يغير المصفوفة الأصلية
this.setState({ items });

مثال: تحديث غير قابل للتغيير (صحيح)

this.setState(prevState => ({
  items: [...prevState.items, { id: 'new-item', name: 'عنصر جديد' }]
}));

في المثال الصحيح، يقوم عامل الانتشار (...) بإنشاء مصفوفة جديدة مع العناصر الحالية والعنصر الجديد. هذا يتجنب تغيير مصفوفة items الأصلية، مما يسهل على React اكتشاف التغيير.

4. تحسين استخدام السياق (Context)

يوفر React Context طريقة لتمرير البيانات عبر شجرة المكونات دون الحاجة إلى تمرير الخصائص يدويًا في كل مستوى. في حين أن السياق قوي، إلا أنه يمكن أن يؤدي أيضًا إلى مشاكل في الأداء إذا تم استخدامه بشكل غير صحيح. سيتم إعادة عرض أي مكون يستهلك السياق عندما تتغير قيمة السياق. إذا تغيرت قيمة السياق بشكل متكرر، يمكن أن تؤدي إلى إعادة عرض غير ضرورية في العديد من المكونات.

استراتيجيات لتحسين استخدام السياق:

• استخدام سياقات متعددة: قم بتقسيم السياقات الكبيرة إلى سياقات أصغر وأكثر تحديدًا. هذا يقلل من عدد المكونات التي تحتاج إلى إعادة العرض عند تغيير قيمة سياق معينة.
• حفظ موفري السياق (Memoize Context Providers): استخدم React.memo لحفظ موفر السياق. هذا يمنع قيمة السياق من التغيير بشكل غير ضروري، مما يقلل من عدد عمليات إعادة العرض.
• استخدام المحددات (Selectors): قم بإنشاء دوال محددات تستخرج فقط البيانات التي يحتاجها المكون من السياق. هذا يسمح للمكونات بإعادة العرض فقط عندما تتغير البيانات المحددة التي تحتاجها، بدلاً من إعادة العرض عند كل تغيير في السياق.

5. تقسيم الكود (Code Splitting)

تقسيم الكود هو تقنية لتقسيم تطبيقك إلى حزم أصغر يمكن تحميلها عند الطلب. يمكن أن يحسن هذا بشكل كبير وقت التحميل الأولي لتطبيقك ويقلل من كمية JavaScript التي يحتاج المتصفح إلى تحليلها وتنفيذها. توفر React عدة طرق لتنفيذ تقسيم الكود:

• React.lazy و Suspense: تسمح لك هذه الميزات باستيراد المكونات ديناميكيًا وعرضها فقط عند الحاجة إليها. يقوم React.lazy بتحميل المكون بشكل كسول، ويوفر Suspense واجهة مستخدم احتياطية أثناء تحميل المكون.
• الاستيرادات الديناميكية (Dynamic Imports): يمكنك استخدام الاستيرادات الديناميكية (import()) لتحميل الوحدات عند الطلب. هذا يسمح لك بتحميل الكود فقط عند الحاجة إليه، مما يقلل من وقت التحميل الأولي.

مثال: استخدام React.lazy و Suspense

const MyComponent = React.lazy(() => import('./MyComponent'));

function App() {
  return (
    <Suspense fallback={<div>جارٍ التحميل...</div>}
      <MyComponent />
    </Suspense>
  );
}

6. Debouncing و Throttling

Debouncing و throttling هما تقنيتان لتقييد معدل تنفيذ الدالة. يمكن أن يكون هذا مفيدًا للتعامل مع الأحداث التي يتم تشغيلها بشكل متكرر، مثل أحداث scroll و resize و input. من خلال Debouncing أو Throttling هذه الأحداث، يمكنك منع تطبيقك من أن يصبح غير مستجيب.

• Debouncing: يؤجل Debouncing تنفيذ الدالة حتى بعد مرور فترة زمنية معينة منذ آخر مرة تم فيها استدعاء الدالة. هذا مفيد لمنع استدعاء الدالة بشكل متكرر جدًا عندما يكتب المستخدم أو يقوم بالتمرير.
• Throttling: يحد Throttling من المعدل الذي يمكن به استدعاء الدالة. هذا يضمن استدعاء الدالة مرة واحدة على الأكثر خلال فترة زمنية معينة. هذا مفيد لمنع استدعاء الدالة بشكل متكرر جدًا عندما يقوم المستخدم بتغيير حجم النافذة أو التمرير.

7. استخدام Profiler

توفر React أداة Profiler قوية يمكن أن تساعدك في تحديد اختناقات الأداء في تطبيقك. يسمح لك Profiler بتسجيل أداء مكوناتك وتصور كيفية عرضها. يمكن أن يساعدك هذا في تحديد المكونات التي تتم إعادة عرضها بشكل غير ضروري أو تستغرق وقتًا طويلاً للعرض. Profiler متاح كتوسيع لـ Chrome أو Firefox.

الاعتبارات الدولية

عند تطوير تطبيقات React لجمهور عالمي، من الضروري مراعاة التدويل (i18n) والتعريب (l10n). هذا يضمن أن تطبيقك يمكن الوصول إليه وسهل الاستخدام للمستخدمين من مختلف البلدان والثقافات.

• اتجاه النص (RTL): بعض اللغات، مثل العربية والعبرية، مكتوبة من اليمين إلى اليسار (RTL). تأكد من أن تطبيقك يدعم تخطيطات RTL.
• تنسيق التاريخ والأرقام: استخدم تنسيقات التاريخ والأرقام المناسبة للمناطق المختلفة.
• تنسيق العملة: اعرض قيم العملة بالتنسيق الصحيح لمنطقة المستخدم.
• الترجمة: قم بتوفير ترجمات لجميع النصوص في تطبيقك. استخدم نظام إدارة الترجمة لإدارة الترجمات بكفاءة. هناك العديد من المكتبات التي يمكن أن تساعد مثل i18next أو react-intl.

على سبيل المثال، تنسيق تاريخ بسيط:

• الولايات المتحدة: MM/DD/YYYY
• أوروبا: DD/MM/YYYY
• اليابان: YYYY/MM/DD

عدم مراعاة هذه الاختلافات سيؤدي إلى تجربة مستخدم سيئة لجمهورك العالمي.

الخاتمة

مصالحة React آلية قوية تمكن تحديثات واجهة المستخدم بكفاءة. من خلال فهم Virtual DOM، وخوارزمية التباين، واستراتيجيات التحسين الرئيسية، يمكنك بناء تطبيقات React عالية الأداء وقابلة للتطوير. تذكر استخدام المفاتيح بفعالية، وتجنب إعادة العرض غير الضرورية، واستخدام عدم القابلية للتغيير، وتحسين استخدام السياق، وتنفيذ تقسيم الكود، والاستفادة من React Profiler لتحديد ومعالجة اختناقات الأداء. علاوة على ذلك، ضع في اعتبارك التدويل والتعريب لإنشاء تطبيقات React عالمية حقًا. من خلال الالتزام بأفضل الممارسات هذه، يمكنك تقديم تجارب مستخدم استثنائية عبر مجموعة واسعة من الأجهزة والمنصات، مع دعم جمهور دولي متنوع.