تحليل أداء مُجدوِل React: الكشف عن تنفيذ المهام لتحسين الأداء

في عالم تطوير الويب الحديث، يعد تقديم تجربة مستخدم سلسة وسريعة الاستجابة أمرًا بالغ الأهمية. أصبحت React، بفضل بنيتها القائمة على المكونات و DOM الافتراضي، حجر الزاوية في بناء واجهات المستخدم المعقدة. ومع ذلك، حتى مع تحسينات React، يمكن أن تظهر اختناقات في الأداء، خاصة في التطبيقات الكبيرة والمعقدة. يعد فهم كيفية جدولة React وتنفيذها للمهام أمرًا حاسمًا لتحديد وحل مشكلات الأداء هذه. تتعمق هذه المقالة في عالم تحليل أداء مُجدوِل React، وتقدم دليلًا شاملاً لتحليل تنفيذ المهام وتحسين تطبيقات React الخاصة بك لتحقيق أقصى أداء.

فهم مُجدوِل React

قبل الخوض في تقنيات التحليل، دعونا نؤسس فهمًا أساسيًا لمُجدوِل React. مُجدوِل React هو المسؤول عن إدارة تنفيذ العمل داخل تطبيق React. فهو يحدد أولويات المهام، ويقسمها إلى وحدات عمل أصغر، ويجدولها ليتم تنفيذها بطريقة تقلل من حظر الخيط الرئيسي (main thread). هذه الجدولة حاسمة للحفاظ على واجهة مستخدم سريعة الاستجابة.

تستخدم React بنية Fiber، والتي تسمح لها بتقسيم عملية التصيير (rendering) إلى وحدات عمل أصغر وقابلة للمقاطعة. تسمى هذه الوحدات Fibers، ويدير مُجدوِل React هذه الـ Fibers لضمان التعامل مع المهام ذات الأولوية العالية (مثل إدخال المستخدم) على الفور. يستخدم المُجدوِل طابور أولوية (priority queue) لإدارة الـ Fibers، مما يسمح له بتحديد أولويات التحديثات بناءً على مدى إلحاحها.

المفاهيم الأساسية:

• Fiber: وحدة عمل تمثل نسخة من مكون.
• Scheduler (المُجدوِل): الوحدة المسؤولة عن تحديد أولويات وجدولة الـ Fibers.
• WorkLoop (حلقة العمل): الوظيفة التي تتكرر عبر شجرة الـ Fiber وتقوم بالتحديثات.
• Priority Queue (طابور الأولوية): بنية بيانات تُستخدم لإدارة الـ Fibers بناءً على أولويتها.

أهمية تحليل الأداء (Profiling)

تحليل الأداء هو عملية قياس وتحليل خصائص أداء تطبيقك. في سياق React، يتيح لك تحليل الأداء فهم كيفية تنفيذ مُجدوِل React للمهام، وتحديد العمليات التي تستغرق وقتًا طويلاً، وتحديد المجالات التي يمكن أن يكون للتحسين فيها أكبر تأثير. بدون تحليل الأداء، فأنت تعمل بشكل عشوائي، معتمدًا على التخمين لتحسين الأداء.

تخيل سيناريو حيث يعاني تطبيقك من تأخير ملحوظ عندما يتفاعل المستخدم مع مكون معين. يمكن أن يكشف تحليل الأداء ما إذا كان التأخير ناتجًا عن عملية تصيير معقدة داخل هذا المكون، أو عملية جلب بيانات غير فعالة، أو عمليات إعادة تصيير مفرطة ناتجة عن تحديثات الحالة. من خلال تحديد السبب الجذري، يمكنك تركيز جهود التحسين على المجالات التي ستحقق أكبر مكاسب في الأداء.

أدوات لتحليل أداء مُجدوِل React

تتوفر العديد من الأدوات القوية لتحليل أداء تطبيقات React واكتساب رؤى حول تنفيذ المهام داخل مُجدوِل React:

1. علامة تبويب الأداء في أدوات مطوري Chrome

تُعد علامة تبويب الأداء في أدوات مطوري Chrome أداة متعددة الاستخدامات لتحليل جوانب مختلفة من تطبيقات الويب، بما في ذلك أداء React. فهي توفر جدولًا زمنيًا مفصلاً لجميع الأنشطة التي تحدث في المتصفح، بما في ذلك تنفيذ JavaScript، والتصيير، والرسم، وطلبات الشبكة. من خلال تسجيل ملف تعريف الأداء أثناء التفاعل مع تطبيق React الخاص بك، يمكنك تحديد اختناقات الأداء وتحليل تنفيذ مهام React.

كيفية استخدامها:

1. افتح أدوات مطوري Chrome (Ctrl+Shift+I أو Cmd+Option+I).
2. انتقِل إلى علامة التبويب "Performance".
3. انقر فوق زر "Record".
4. تفاعل مع تطبيق React الخاص بك لتشغيل السلوك الذي تريد تحليله.
5. انقر فوق زر "Stop" لإيقاف التسجيل.
6. حلل الجدول الزمني الذي تم إنشاؤه لتحديد اختناقات الأداء.

توفر علامة تبويب الأداء طرق عرض مختلفة لتحليل البيانات الملتقطة، بما في ذلك:

• Flame Chart (المخطط اللهبي): يعرض مكدس الاستدعاءات (call stack) لوظائف JavaScript، مما يتيح لك تحديد الوظائف التي تستهلك معظم الوقت.
• Bottom-Up (من أسفل إلى أعلى): يجمع الوقت المستغرق في كل وظيفة والوظائف التي تستدعيها، مما يساعدك على تحديد أغلى العمليات.
• Call Tree (شجرة الاستدعاء): يعرض مكدس الاستدعاءات بتنسيق هرمي، مما يوفر عرضًا واضحًا لتدفق التنفيذ.

داخل علامة تبويب الأداء، ابحث عن الإدخالات المتعلقة بـ React، مثل "Update" (يمثل تحديث مكون) أو "Commit" (يمثل التصيير النهائي لـ DOM المحدث). يمكن أن توفر هذه الإدخالات رؤى قيمة حول الوقت المستغرق في تصيير المكونات.

2. محلل الأداء في أدوات مطوري React

محلل الأداء في أدوات مطوري React هو أداة متخصصة مصممة خصيصًا لتحليل أداء تطبيقات React. يوفر عرضًا أكثر تركيزًا لعمليات React الداخلية، مما يسهل تحديد مشكلات الأداء المتعلقة بتصيير المكونات وتحديثات الحالة وتغييرات الخصائص (props).

التثبيت:

محلل الأداء في أدوات مطوري React متاح كإضافة للمتصفحات Chrome و Firefox و Edge. يمكنك تثبيته من متجر الإضافات الخاص بالمتصفح المعني.

الاستخدام:

1. افتح لوحة أدوات مطوري React في متصفحك.
2. انتقِل إلى علامة التبويب "Profiler".
3. انقر فوق زر "Record".
4. تفاعل مع تطبيق React الخاص بك لتشغيل السلوك الذي تريد تحليله.
5. انقر فوق زر "Stop" لإيقاف التسجيل.

يوفر المحلل طريقتي عرض رئيسيتين لتحليل البيانات الملتقطة:

• Flamegraph (الرسم البياني اللهبي): تمثيل مرئي لشجرة المكونات، حيث يمثل كل شريط مكونًا ويمثل عرضه الوقت المستغرق في تصيير هذا المكون.
• Ranked (مرتبة): قائمة بالمكونات مرتبة حسب الوقت الذي استغرقته في التصيير، مما يتيح لك تحديد أغلى المكونات بسرعة.

يوفر محلل الأداء في أدوات مطوري React أيضًا ميزات لـ:

• تمييز التحديثات: تمييز المكونات التي يتم إعادة تصييرها بصريًا، مما يساعدك على تحديد عمليات إعادة التصيير غير الضرورية.
• فحص خصائص وحالة المكونات: فحص خصائص (props) وحالة (state) المكونات لفهم سبب إعادة تصييرها.
• تصفية المكونات: التركيز على مكونات معينة أو أجزاء من شجرة المكونات.

3. مكون React.Profiler

مكون React.Profiler هو واجهة برمجة تطبيقات (API) مدمجة في React تتيح لك قياس أداء التصيير لأجزاء معينة من تطبيقك. يوفر طريقة برمجية لجمع بيانات تحليل الأداء دون الاعتماد على أدوات خارجية.

الاستخدام:

قم بلف المكونات التي تريد تحليلها بمكون React.Profiler. قدم خاصية id لتعريف المحلل وخاصية onRender، وهي دالة رد نداء (callback function) سيتم استدعاؤها بعد كل عملية تصيير.

import React from 'react';

function MyComponent() {
  return (
    
      {/* Component content */}
    
  );
}

function onRenderCallback(
  id: string,
  phase: 'mount' | 'update',
  actualDuration: number,
  baseDuration: number,
  startTime: number,
  commitTime: number,
  interactions: Set
) {
  console.log(`Component ${id} rendered`);
  console.log(`Phase: ${phase}`);
  console.log(`Actual duration: ${actualDuration}ms`);
  console.log(`Base duration: ${baseDuration}ms`);
}

تتلقى دالة رد النداء onRender عدة وسائط توفر معلومات حول عملية التصيير:

• id: خاصية id لمكون React.Profiler.
• phase: يشير إلى ما إذا كان المكون قد تم تركيبه (mount) للتو أو تحديثه (update).
• actualDuration: الوقت المستغرق في تصيير المكون في هذا التحديث.
• baseDuration: الوقت المقدر لتصيير شجرة المكونات بدون استخدام تقنية memoization.
• startTime: وقت بدء React في تصيير هذا التحديث.
• commitTime: وقت إتمام React لهذا التحديث.
• interactions: مجموعة "التفاعلات" التي تم تتبعها عند جدولة هذا التحديث.

يمكنك استخدام هذه البيانات لتتبع أداء تصيير مكوناتك وتحديد المجالات التي تحتاج إلى تحسين.

تحليل بيانات الأداء

بمجرد التقاط بيانات تحليل الأداء باستخدام إحدى الأدوات المذكورة أعلاه، فإن الخطوة التالية هي تحليل البيانات وتحديد اختناقات الأداء. إليك بعض المجالات الرئيسية التي يجب التركيز عليها:

1. تحديد المكونات بطيئة التصيير

تُعد طرق العرض Flamegraph و Ranked في محلل أداء أدوات مطوري React مفيدة بشكل خاص لتحديد المكونات التي تستغرق وقتًا طويلاً للتصيير. ابحث عن المكونات ذات الأشرطة العريضة في Flamegraph أو المكونات التي تظهر في أعلى قائمة Ranked. هذه المكونات هي مرشحة محتملة للتحسين.

في علامة تبويب الأداء في أدوات مطوري Chrome، ابحث عن إدخالات "Update" التي تستهلك قدرًا كبيرًا من الوقت. تمثل هذه الإدخالات تحديثات المكونات، ويشير الوقت المستغرق داخل هذه الإدخالات إلى تكلفة تصيير المكونات المقابلة.

2. تحديد عمليات إعادة التصيير غير الضرورية

يمكن أن تؤثر عمليات إعادة التصيير غير الضرورية بشكل كبير على الأداء، خاصة في التطبيقات المعقدة. يمكن أن يساعدك محلل أداء أدوات مطوري React في تحديد المكونات التي يتم إعادة تصييرها حتى عندما لم تتغير خصائصها أو حالتها.

قم بتمكين خيار "Highlight updates when components render" في إعدادات أدوات مطوري React. سيؤدي هذا إلى تمييز المكونات التي يتم إعادة تصييرها بصريًا، مما يسهل اكتشاف عمليات إعادة التصيير غير الضرورية. تحقق من أسباب إعادة تصيير هذه المكونات وقم بتنفيذ تقنيات لمنعها، مثل استخدام React.memo أو useMemo.

3. فحص الحسابات المكلفة

يمكن للحسابات التي تستغرق وقتًا طويلاً داخل مكوناتك أن تمنع الخيط الرئيسي وتسبب مشكلات في الأداء. تُعد علامة تبويب الأداء في أدوات مطوري Chrome أداة قيمة لتحديد هذه الحسابات.

ابحث عن وظائف JavaScript التي تستهلك قدرًا كبيرًا من الوقت في طرق عرض Flame Chart أو Bottom-Up. قد تقوم هذه الوظائف بإجراء حسابات معقدة أو تحويلات بيانات أو عمليات مكلفة أخرى. فكر في تحسين هذه الوظائف باستخدام الحفظ المؤقت (memoization) أو التخزين المؤقت (caching) أو خوارزميات أكثر كفاءة.

4. تحليل طلبات الشبكة

يمكن أن تساهم طلبات الشبكة أيضًا في اختناقات الأداء، خاصة إذا كانت بطيئة أو متكررة. توفر علامة تبويب الشبكة في أدوات مطوري Chrome رؤى حول نشاط الشبكة لتطبيقك.

ابحث عن الطلبات التي تستغرق وقتًا طويلاً لإكمالها أو الطلبات التي يتم إجراؤها بشكل متكرر. فكر في تحسين هذه الطلبات باستخدام التخزين المؤقت أو الترقيم (pagination) أو استراتيجيات جلب بيانات أكثر كفاءة.

5. فهم تفاعلات المُجدوِل

يمكن أن يكون اكتساب فهم أعمق لكيفية قيام مُجدوِل React بتحديد أولويات المهام وتنفيذها أمرًا لا يقدر بثمن لتحسين الأداء. بينما توفر علامة تبويب الأداء في أدوات مطوري Chrome ومحلل أداء أدوات مطوري React بعض الرؤية لعمليات المُجدوِل، فإن تحليل البيانات الملتقطة يتطلب فهمًا أكثر دقة لعمل React الداخلي.

ركز على التفاعلات بين المكونات والمُجدوِل. إذا كانت مكونات معينة تطلق باستمرار تحديثات ذات أولوية عالية، فحلل سبب ضرورة هذه التحديثات وما إذا كان يمكن تأجيلها أو تحسينها. انتبه إلى كيفية تداخل المُجدوِل بين أنواع مختلفة من المهام، مثل التصيير والتخطيط والرسم. إذا كان المُجدوِل ينتقل باستمرار بين المهام، فقد يشير ذلك إلى أن التطبيق يعاني من التخبط (thrashing)، مما قد يؤدي إلى تدهور الأداء.

تقنيات التحسين

بمجرد تحديد اختناقات الأداء من خلال التحليل، فإن الخطوة التالية هي تنفيذ تقنيات التحسين لتحسين أداء تطبيقك. فيما يلي بعض استراتيجيات التحسين الشائعة:

1. الحفظ المؤقت (Memoization)

الحفظ المؤقت هو تقنية لتخزين نتائج استدعاءات الوظائف المكلفة وإعادة النتيجة المخزنة مؤقتًا عند حدوث نفس المدخلات مرة أخرى. في React، يمكنك استخدام React.memo لحفظ المكونات الوظيفية وخطاف useMemo لحفظ نتائج الحسابات.

import React, { useMemo } from 'react';

const MyComponent = React.memo(function MyComponent(props) {
  // ... component logic
});

function MyComponentWithMemoizedValue() {
  const expensiveValue = useMemo(() => {
    // ... expensive computation
    return result;
  }, [dependencies]);

  return (
    

      {expensiveValue}
    
  );
}

2. المحاكاة الافتراضية (Virtualization)

المحاكاة الافتراضية هي تقنية لتصيير القوائم أو الجداول الكبيرة بكفاءة عن طريق تصيير العناصر المرئية فقط. توفر مكتبات مثل react-window و react-virtualized مكونات لمحاكاة القوائم والجداول في تطبيقات React.

3. تقسيم الكود (Code Splitting)

تقسيم الكود هو تقنية لتقسيم تطبيقك إلى أجزاء أصغر وتحميلها عند الطلب. يمكن أن يقلل هذا من وقت التحميل الأولي لتطبيقك ويحسن أداءه العام. تدعم React تقسيم الكود باستخدام الاستيرادات الديناميكية ومكونات React.lazy و Suspense.

import React, { Suspense } from 'react';

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

function App() {
  return (
    Loading...