جدولة العرض في React: إتقان إدارة ميزانية الإطارات لتحسين الأداء

في عالم تطوير الويب سريع الخطى، يعد تقديم تجربة مستخدم سلسة وسريعة الاستجابة أمرًا بالغ الأهمية. تقدم React، وهي مكتبة JavaScript شهيرة لبناء واجهات المستخدم، آليات قوية لإدارة تحديثات العرض وتحسين الأداء. يعد فهم كيفية جدولة React للعرض وإدارتها لميزانية الإطارات أمرًا حاسمًا لبناء تطبيقات تبدو سريعة وسريعة الاستجابة، بغض النظر عن جهاز المستخدم أو موقعه. يستكشف هذا الدليل الشامل تعقيدات جدولة العرض في React، ويقدم تقنيات عملية لإتقان إدارة ميزانية الإطارات وتحقيق الأداء الأمثل.

فهم مسار العرض (Rendering Pipeline)

قبل الغوص في آليات جدولة العرض الخاصة بـ React، من الضروري فهم الخطوات الأساسية التي ينطوي عليها مسار العرض في المتصفح:

1. تنفيذ JavaScript: ينفذ المتصفح كود JavaScript، الذي يمكنه تعديل نموذج كائن المستند (DOM).
2. حساب الأنماط: يحسب المتصفح الأنماط التي تنطبق على كل عنصر في DOM، بناءً على قواعد CSS.
3. التخطيط: يحسب المتصفح موضع وحجم كل عنصر في شجرة التخطيط.
4. الرسم: يرسم المتصفح كل عنصر على الشاشة، وفقًا لأنماطه وتخطيطه المحسوبين.
5. التركيب: يجمع المتصفح الطبقات المرسومة في صورة نهائية للعرض.

تستغرق كل خطوة من هذه الخطوات وقتًا، وإذا استغرق المتصفح وقتًا طويلاً في أي خطوة واحدة، سينخفض معدل الإطارات، مما يؤدي إلى تجربة مستخدم متقطعة أو غير مستجيبة. الهدف المعتاد هو إكمال كل هذه الخطوات في غضون 16.67 ميلي ثانية (ms) لتحقيق 60 إطارًا سلسًا في الثانية (FPS).

أهمية إدارة ميزانية الإطارات

تشير إدارة ميزانية الإطارات إلى ممارسة التأكد من أن المتصفح يمكنه إكمال جميع مهام العرض اللازمة في الوقت المخصص لكل إطار (عادةً 16.67 مللي ثانية). عندما تتجاوز مهام العرض ميزانية الإطار، يضطر المتصفح إلى تخطي الإطارات، مما يؤدي إلى تقطع بصري وتجربة مستخدم متدهورة. هذا الأمر حاسم بشكل خاص في الحالات التالية:

• تفاعلات واجهة المستخدم المعقدة: يمكن أن تؤدي الرسوم المتحركة والانتقالات والتعامل مع إدخالات المستخدم إلى إعادة عرض متكررة، مما قد يرهق المتصفح.
• التطبيقات كثيفة البيانات: يمكن للتطبيقات التي تعرض مجموعات بيانات كبيرة أو تجري عمليات حسابية معقدة أن تضغط على مسار العرض.
• الأجهزة منخفضة الطاقة: تتمتع الأجهزة المحمولة وأجهزة الكمبيوتر القديمة بقدرة معالجة محدودة، مما يجعلها أكثر عرضة للاختناقات في الأداء.
• كمون الشبكة: يمكن أن يؤدي بطء اتصالات الشبكة إلى تأخير جلب البيانات، مما يسبب تأخيرًا في العرض وشعورًا بعدم الاستجابة. ضع في اعتبارك السيناريوهات التي تختلف فيها البنية التحتية للشبكة بشكل كبير من الدول المتقدمة إلى الدول النامية. يضمن التحسين لأدنى قاسم مشترك أوسع إمكانية وصول.

جدولة العرض في React: مفتاح الاستجابة

تستخدم React آلية جدولة عرض متطورة لتحسين الأداء ومنع حظر الخيط الرئيسي. هذه الآلية، المعروفة باسم React Fiber، تسمح لـ React بتقسيم مهام العرض إلى أجزاء أصغر يمكن إدارتها، وتحديد أولوياتها بناءً على أهميتها.

تقديم React Fiber

React Fiber هو تنفيذ خوارزمية التوفيق الأساسية في React. إنه إعادة كتابة كاملة للموفق السابق مما يتيح العرض التزايدي. تشمل الميزات الرئيسية لـ React Fiber ما يلي:

• العرض التزايدي: يمكن لـ React تقسيم عمل العرض إلى وحدات أصغر وتنفيذها على إطارات متعددة.
• تحديد الأولويات: يمكن لـ React تحديد أولويات أنواع مختلفة من التحديثات بناءً على أهميتها لتجربة المستخدم.
• الإيقاف المؤقت والاستئناف: يمكن لـ React إيقاف عمل العرض مؤقتًا في منتصف الإطار واستئنافه لاحقًا، مما يسمح للمتصفح بالتعامل مع مهام أخرى.
• الإلغاء: يمكن لـ React إلغاء عمل العرض إذا لم تعد هناك حاجة إليه، كما هو الحال عندما ينتقل المستخدم بعيدًا عن الصفحة.

كيف يعمل React Fiber

يقدم React Fiber بنية بيانات جديدة تسمى "fiber". يمثل كل fiber وحدة عمل يجب تنفيذها، مثل تحديث خصائص مكون أو عرض عنصر جديد. تحتفظ React بشجرة من الـ fibers، تعكس شجرة المكونات. تتضمن عملية العرض اجتياز شجرة الـ fiber هذه وإجراء التحديثات اللازمة.

تستخدم React مُجدوِلاً لتحديد متى وكيف يتم تنفيذ هذه التحديثات. يستخدم المُجدوِل مزيجًا من الاستدلالات والأولويات التي يوفرها المستخدم لتحديد التحديثات التي يجب معالجتها أولاً. هذا يسمح لـ React بتحديد أولويات التحديثات الأكثر أهمية لتجربة المستخدم، مثل الاستجابة لإدخال المستخدم أو تحديث العناصر المرئية.

RequestAnimationFrame: يد المساعدة من المتصفح

تستفيد React من واجهة برمجة التطبيقات requestAnimationFrame للتنسيق مع مسار عرض المتصفح. تتيح requestAnimationFrame لـ React جدولة عمل العرض ليتم تنفيذه أثناء وقت خمول المتصفح، مما يضمن مزامنة التحديثات مع معدل تحديث الشاشة.

باستخدام requestAnimationFrame، يمكن لـ React تجنب حظر الخيط الرئيسي ومنع الرسوم المتحركة المتقطعة. يضمن المتصفح أن رد الاتصال (callback) الذي تم تمريره إلى requestAnimationFrame سيتم تنفيذه قبل إعادة الرسم التالية، مما يسمح لـ React بإجراء التحديثات بسلاسة وكفاءة.

تقنيات لتحسين جدولة العرض في React

على الرغم من قوة آلية جدولة العرض في React، فمن الضروري فهم كيفية الاستفادة منها بفعالية لتحسين الأداء. إليك بعض التقنيات العملية لإدارة ميزانية الإطارات وتحسين استجابة تطبيقات React الخاصة بك:

1. تقليل عمليات إعادة العرض غير الضرورية

أحد الأسباب الأكثر شيوعًا لاختناقات الأداء في تطبيقات React هو عمليات إعادة العرض غير الضرورية. عندما يُعاد عرض مكون ما، تحتاج React إلى التوفيق بين DOM الافتراضي الخاص بها و DOM الفعلي، والتي يمكن أن تكون عملية مكلفة حسابيًا.

لتقليل عمليات إعادة العرض غير الضرورية، ضع في اعتبارك الاستراتيجيات التالية:

• استخدام React.memo: قم بتغليف المكونات الوظيفية بـ React.memo لتخزين المخرجات المعروضة. سيمنع React.memo المكون من إعادة العرض إذا لم تتغير خصائصه (باستخدام مقارنة سطحية افتراضيًا).
• تنفيذ shouldComponentUpdate (لمكونات الفئة): في مكونات الفئة، قم بتنفيذ دورة حياة shouldComponentUpdate لمنع إعادة العرض بشكل مشروط بناءً على تغييرات الخصائص والحالة.
• استخدام هياكل البيانات غير القابلة للتغيير: تضمن هياكل البيانات غير القابلة للتغيير أن التغييرات على البيانات تنشئ كائنات جديدة بدلاً من تعديل الكائنات الموجودة. هذا يسمح لـ React باكتشاف التغييرات بسهولة وتجنب عمليات إعادة العرض غير الضرورية. يمكن لمكتبات مثل Immutable.js أو Immer مساعدتك في العمل مع البيانات غير القابلة للتغيير في JavaScript.
• تجنب الدوال المضمنة في دالة العرض: يمكن أن يؤدي إنشاء دوال جديدة داخل دالة العرض إلى عمليات إعادة عرض غير ضرورية، حيث يتغير مثيل الدالة في كل مرة يتم فيها العرض. استخدم useCallback لتخزين مثيلات الدوال.
• تحسين مزودي السياق (Context Providers): يمكن أن تؤدي التغييرات في القيم في مزودي السياق إلى إعادة عرض جميع المكونات المستهلكة. صمم مزودي السياق بعناية لتجنب التحديثات غير الضرورية. فكر في تقسيم السياقات الكبيرة إلى سياقات أصغر وأكثر تحديدًا.

مثال: استخدام React.memo

            import React from 'react';

const MyComponent = React.memo(function MyComponent(props) {
  return (
    <div>
      <p>{props.name}</p>
    </div>
  );
});

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

2. استخدام Debounce و Throttle لمعالجات الأحداث

يمكن لمعالجات الأحداث التي تنطلق بسرعة، مثل أحداث التمرير أو تغييرات الإدخال، أن تؤدي إلى عمليات إعادة عرض متكررة وتؤثر على الأداء. Debouncing و throttling هما تقنيتان للحد من المعدل الذي يتم به تنفيذ معالجات الأحداث هذه.

• Debouncing: يؤخر Debouncing تنفيذ دالة حتى يمر قدر معين من الوقت منذ آخر مرة تم استدعاؤها. هذا مفيد للسيناريوهات التي تحتاج فيها فقط إلى تنفيذ الدالة مرة واحدة بعد توقف سلسلة من الأحداث، كما هو الحال عندما ينتهي المستخدم من الكتابة في مربع البحث.
• Throttling: يحد Throttling من المعدل الذي يمكن به تنفيذ دالة. هذا مفيد للسيناريوهات التي تحتاج فيها إلى تنفيذ الدالة على فترات منتظمة، كما هو الحال عند التعامل مع أحداث التمرير.

توفر مكتبات مثل Lodash أو Underscore دوال مساعدة لعمليات Debouncing و Throttling لمعالجات الأحداث.

مثال: استخدام Debounce لمعالج إدخال

            import React, { useState, useCallback } from 'react';
import debounce from 'lodash.debounce';

function MyComponent() {
  const [searchTerm, setSearchTerm] = useState('');

  const handleInputChange = useCallback(debounce((event) => {
    setSearchTerm(event.target.value);
    // Perform search based on searchTerm
    console.log('Searching for:', event.target.value);
  }, 300), []);

  return (
    <input type="text" onChange={handleInputChange} />
  );
}

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

3. المحاكاة الافتراضية للقوائم الطويلة

يمكن أن يكون عرض القوائم الطويلة من العناصر بمثابة اختناق كبير في الأداء، خاصة على الأجهزة المحمولة. المحاكاة الافتراضية (Virtualization) هي تقنية لعرض العناصر المرئية حاليًا على الشاشة فقط، وإعادة تدوير عقد DOM أثناء تمرير المستخدم. يمكن أن يقلل هذا بشكل كبير من مقدار العمل الذي يحتاج المتصفح إلى القيام به، مما يحسن أداء التمرير ويقلل من استخدام الذاكرة.

توفر مكتبات مثل react-window أو react-virtualized مكونات للمحاكاة الافتراضية للقوائم الطويلة في React.

مثال: استخدام react-window

            import React from 'react';
import { FixedSizeList } from 'react-window';

const Row = ({ index, style }) => (
  <div style={style}>
    Row {index}
  </div>
);

function MyComponent() {
  return (
    <FixedSizeList
      height={400}
      width={300}
      itemSize={35}
      itemCount={1000}
    >
      {Row}
    </FixedSizeList>
  );
}

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

4. تقسيم الكود والتحميل الكسول

تقسيم الكود هو تقنية تقسيم تطبيقك إلى حزم أصغر يمكن تحميلها عند الطلب. يمكن أن يقلل هذا من وقت التحميل الأولي لتطبيقك ويحسن أداءه المتصور.

التحميل الكسول (Lazy loading) هو نوع معين من تقسيم الكود يتضمن تحميل المكونات فقط عند الحاجة إليها. يمكن تحقيق ذلك باستخدام مكونات React.lazy و Suspense في React.

مثال: تحميل مكون بشكل كسول

            import React, { Suspense } from 'react';

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

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

export default App;

            

              
                Copy
              
            
          

5. تحسين الصور والأصول الأخرى

يمكن أن تؤثر الصور الكبيرة والأصول الأخرى بشكل كبير على وقت التحميل وأداء العرض لتطبيقك. قم بتحسين صورك عن طريق:

• ضغط الصور: استخدم أدوات ضغط الصور لتقليل حجم ملف صورك دون التضحية بالجودة.
• استخدام تنسيقات الصور المناسبة: اختر تنسيق الصورة المناسب لكل صورة. على سبيل المثال، استخدم JPEG للصور الفوتوغرافية و PNG للرسومات ذات الشفافية. يوفر تنسيق WebP ضغطًا وجودة فائقة مقارنة بـ JPEG و PNG وهو مدعوم من قبل معظم المتصفحات الحديثة.
• استخدام الصور المتجاوبة: قدم أحجام صور مختلفة بناءً على حجم شاشة المستخدم ونسبة بكسل الجهاز. يمكن استخدام عنصر <picture> وسمة srcset على عنصر <img> لتنفيذ الصور المتجاوبة.
• التحميل الكسول للصور: قم بتحميل الصور فقط عندما تكون مرئية على الشاشة. يمكن أن يحسن هذا وقت التحميل الأولي لتطبيقك.

6. استخدام Web Workers للحسابات الثقيلة

إذا كان تطبيقك يؤدي مهامًا حسابية مكثفة، مثل الحسابات المعقدة أو معالجة البيانات، ففكر في تفريغ هذه المهام إلى Web Worker. تعمل Web Workers في خيط منفصل عن الخيط الرئيسي، مما يمنعها من حظر واجهة المستخدم وتحسين الاستجابة. يمكن لمكتبات مثل Comlink تبسيط الاتصال بين الخيط الرئيسي و Web Workers.

7. التحليل ومراقبة الأداء

يعد التحليل ومراقبة الأداء ضروريين لتحديد ومعالجة اختناقات الأداء في تطبيقات React الخاصة بك. استخدم React Profiler (المتاح في React Developer Tools) لقياس أداء مكوناتك وتحديد مجالات التحسين. يمكن لأدوات مراقبة المستخدم الحقيقي (RUM) أن توفر رؤى قيمة حول أداء تطبيقك في الظروف الواقعية. يمكن لهذه الأدوات التقاط مقاييس مثل وقت تحميل الصفحة، والوقت حتى أول بايت، ومعدلات الأخطاء، مما يوفر رؤية شاملة لتجربة المستخدم.

وضع التزامن في React: مستقبل جدولة العرض

وضع التزامن في React (React Concurrent Mode) هو مجموعة تجريبية من الميزات التي تفتح إمكانيات جديدة لبناء تطبيقات React سريعة الاستجابة وعالية الأداء. يسمح وضع التزامن لـ React بمقاطعة وإيقاف واستئناف عمل العرض، مما يتيح تحكمًا أكثر دقة في مسار العرض.

تشمل الميزات الرئيسية لوضع التزامن ما يلي:

• Suspense لجلب البيانات: يتيح لك Suspense تحديد كيفية التعامل مع حالات التحميل بشكل تعريفي عند جلب البيانات. ستقوم React تلقائيًا بتعليق العرض حتى تتوفر البيانات، مما يوفر تجربة مستخدم أكثر سلاسة.
• الانتقالات (Transitions): تتيح لك الانتقالات تحديد تحديثات معينة على أنها ذات أولوية منخفضة، مما يسمح لـ React بإعطاء الأولوية للتحديثات الأكثر أهمية، مثل إدخال المستخدم. يمكن أن يمنع هذا الرسوم المتحركة المتقطعة ويحسن الاستجابة.
• الترطيب الانتقائي (Selective Hydration): يتيح لك الترطيب الانتقائي ترطيب الأجزاء المرئية فقط من تطبيقك، مما يحسن وقت التحميل الأولي والوقت حتى التفاعل.

على الرغم من أن وضع التزامن لا يزال تجريبيًا، إلا أنه يمثل مستقبل جدولة العرض في React ويقدم إمكانيات مثيرة لبناء تطبيقات عالية الأداء.

الخاتمة

يعد إتقان جدولة العرض في React وإدارة ميزانية الإطارات أمرًا حاسمًا لبناء تطبيقات عالية الأداء وسريعة الاستجابة تقدم تجربة مستخدم رائعة. من خلال فهم مسار العرض، والاستفادة من آليات جدولة العرض في React، وتطبيق تقنيات التحسين الموضحة في هذا الدليل، يمكنك بناء تطبيقات React تبدو سريعة وسريعة الاستجابة، حتى على الأجهزة منخفضة الطاقة وفي ظروف الشبكة الصعبة. تذكر أن تحسين الأداء عملية مستمرة. قم بتحليل تطبيقك بانتظام، وراقب أداءه في الظروف الواقعية، وقم بتكييف استراتيجياتك حسب الحاجة لضمان تجربة مستخدم ممتازة باستمرار لجمهورك العالمي.

إن المراقبة المستمرة لمقاييس الأداء وتكييف نهجك مع الاحتياجات المحددة لقاعدة المستخدمين، بغض النظر عن موقعهم أو أجهزتهم، هو مفتاح النجاح على المدى الطويل. تبنَّ منظورًا عالميًا، وستزدهر تطبيقات React الخاصة بك في المشهد الرقمي المتنوع.