تحسين حلقة عمل مُجدوِل React: زيادة كفاءة تنفيذ المهام

يُعد مُجدوِل React مكونًا أساسيًا يدير التحديثات ويحدد أولوياتها لضمان واجهات مستخدم سلسة وسريعة الاستجابة. إن فهم كيفية عمل حلقة عمل المُجدوِل واستخدام تقنيات التحسين الفعالة أمر حيوي لبناء تطبيقات React عالية الأداء. يستكشف هذا الدليل الشامل مُجدوِل React وحلقة عمله واستراتيجيات زيادة كفاءة تنفيذ المهام.

فهم مُجدوِل React

مُجدوِل React، المعروف أيضًا باسم بنية Fiber، هو الآلية الأساسية في React لإدارة التحديثات وتحديد أولوياتها. قبل Fiber، استخدمت React عملية تسوية متزامنة، والتي كان من الممكن أن تعطل الخيط الرئيسي وتؤدي إلى تجارب مستخدم متقطعة، خاصة للتطبيقات المعقدة. يقدم المُجدوِل التزامن، مما يسمح لـ React بتقسيم عمل التصيير إلى وحدات أصغر قابلة للمقاطعة.

تشمل المفاهيم الأساسية لمُجدوِل React ما يلي:

• Fiber: يمثل Fiber وحدة عمل. كل مثيل لمكون React له عقدة Fiber مقابلة تحتوي على معلومات حول المكون وحالته وعلاقته بالمكونات الأخرى في الشجرة.
• حلقة العمل: حلقة العمل هي الآلية الأساسية التي تتكرر عبر شجرة Fiber، وتنفذ التحديثات، وتُصيّر التغييرات إلى DOM.
• تحديد الأولويات: يحدد المُجدوِل أولويات أنواع مختلفة من التحديثات بناءً على مدى إلحاحها، مما يضمن معالجة المهام ذات الأولوية العالية (مثل تفاعلات المستخدم) بسرعة.
• التزامن: يمكن لـ React مقاطعة عمل التصيير أو إيقافه مؤقتًا أو استئنافه، مما يسمح للمتصفح بالتعامل مع المهام الأخرى (مثل إدخال المستخدم أو الرسوم المتحركة) دون حظر الخيط الرئيسي.

حلقة عمل مُجدوِل React: نظرة عميقة

حلقة العمل هي قلب مُجدوِل React. إنها مسؤولة عن اجتياز شجرة Fiber، ومعالجة التحديثات، وتصيير التغييرات إلى DOM. فهم كيفية عمل حلقة العمل أمر ضروري لتحديد اختناقات الأداء المحتملة وتنفيذ استراتيجيات التحسين.

مراحل حلقة العمل

تتكون حلقة العمل من مرحلتين رئيسيتين:

1. مرحلة التصيير (Render Phase): في مرحلة التصيير، تجتاز React شجرة Fiber وتحدد التغييرات التي يجب إجراؤها على DOM. تُعرف هذه المرحلة أيضًا باسم مرحلة "التسوية" (reconciliation).
   • بدء العمل (Begin Work): تبدأ React من عقدة Fiber الجذرية وتجتاز الشجرة بشكل متكرر لأسفل، مقارنةً الـ Fiber الحالي بالـ Fiber السابق (إن وجد). تحدد هذه العملية ما إذا كان المكون بحاجة إلى تحديث.
   • إكمال العمل (Complete Work): أثناء عودة React لأعلى الشجرة، تقوم بحساب تأثيرات التحديثات وتجهيز التغييرات ليتم تطبيقها على DOM.
2. مرحلة الإقرار (Commit Phase): في مرحلة الإقرار، تطبق React التغييرات على DOM وتستدعي توابع دورة الحياة.
   • قبل التعديل (Before Mutation): تقوم React بتشغيل توابع دورة الحياة مثل `getSnapshotBeforeUpdate`.
   • التعديل (Mutation): تقوم React بتحديث عقد DOM عن طريق إضافة العناصر أو إزالتها أو تعديلها.
   • التخطيط (Layout): تقوم React بتشغيل توابع دورة الحياة مثل `componentDidMount` و `componentDidUpdate`. كما تقوم بتحديث المراجع (refs) وجدولة تأثيرات التخطيط.

يمكن للمُجدوِل مقاطعة مرحلة التصيير إذا وصلت مهمة ذات أولوية أعلى. ومع ذلك، فإن مرحلة الإقرار متزامنة ولا يمكن مقاطعتها.

تحديد الأولويات والجدولة

تستخدم React خوارزمية جدولة قائمة على الأولويات لتحديد الترتيب الذي تتم به معالجة التحديثات. يتم تعيين أولويات مختلفة للتحديثات بناءً على مدى إلحاحها.

تشمل مستويات الأولوية الشائعة ما يلي:

• أولوية فورية (Immediate Priority): تستخدم للتحديثات العاجلة التي تحتاج إلى معالجة فورية، مثل إدخال المستخدم (على سبيل المثال، الكتابة في حقل نصي).
• أولوية حجب المستخدم (User Blocking Priority): تستخدم للتحديثات التي تحجب تفاعل المستخدم، مثل الرسوم المتحركة أو الانتقالات.
• أولوية عادية (Normal Priority): تستخدم لمعظم التحديثات، مثل تصيير محتوى جديد أو تحديث البيانات.
• أولوية منخفضة (Low Priority): تستخدم للتحديثات غير الحرجة، مثل المهام في الخلفية أو التحليلات.
• أولوية الخمول (Idle Priority): تستخدم للتحديثات التي يمكن تأجيلها حتى يصبح المتصفح خاملاً، مثل الجلب المسبق للبيانات أو إجراء حسابات معقدة.

تستخدم React واجهة برمجة التطبيقات `requestIdleCallback` (أو بديل لها) لجدولة المهام ذات الأولوية المنخفضة، مما يسمح للمتصفح بتحسين الأداء وتجنب حظر الخيط الرئيسي.

تقنيات التحسين لتنفيذ المهام بكفاءة

يتضمن تحسين حلقة عمل مُجدوِل React تقليل كمية العمل الذي يجب القيام به خلال مرحلة التصيير وضمان تحديد أولويات التحديثات بشكل صحيح. فيما يلي عدة تقنيات لتحسين كفاءة تنفيذ المهام:

1. الحفظ المؤقت (Memoization)

الحفظ المؤقت هو تقنية تحسين قوية تتضمن تخزين نتائج استدعاءات الدوال المكلفة وإرجاع النتيجة المخزنة عند حدوث نفس المدخلات مرة أخرى. في React، يمكن تطبيق الحفظ المؤقت على كل من المكونات والقيم.

`React.memo`

`React.memo` هو مكون عالي الرتبة (HOC) يقوم بحفظ مكون وظيفي مؤقتًا. يمنع المكون من إعادة التصيير إذا لم تتغير خصائصه (props). افتراضيًا، يقوم `React.memo` بإجراء مقارنة سطحية للخصائص. يمكنك أيضًا توفير دالة مقارنة مخصصة كوسيط ثانٍ لـ `React.memo`.

مثال:

import React from 'react';

const MyComponent = React.memo(function MyComponent(props) {
  // منطق المكون
  return (
    <div>
      {props.value}
    </div>
  );
});

export default MyComponent;

`useMemo`

`useMemo` هو hook يقوم بحفظ قيمة مؤقتًا. يأخذ دالة تحسب القيمة ومصفوفة تبعية. يتم إعادة تنفيذ الدالة فقط عند تغيير إحدى التبعيات. هذا مفيد لحفظ الحسابات المكلفة مؤقتًا أو إنشاء مراجع مستقرة.

مثال:

import React, { useMemo } from 'react';

function MyComponent(props) {
  const expensiveValue = useMemo(() => {
    // إجراء عملية حسابية مكلفة
    return computeExpensiveValue(props.data);
  }, [props.data]);

  return (
    <div>
      {expensiveValue}
    </div>
  );
}

`useCallback`

`useCallback` هو hook يقوم بحفظ دالة مؤقتًا. يأخذ دالة ومصفوفة تبعية. يتم إعادة إنشاء الدالة فقط عند تغيير إحدى التبعيات. هذا مفيد لتمرير دوال الاستدعاء (callbacks) إلى المكونات الأبناء التي تستخدم `React.memo`.

مثال:

import React, { useCallback } from 'react';

function MyComponent(props) {
  const handleClick = useCallback(() => {
    // معالجة حدث النقر
    console.log('Clicked!');
  }, []);

  return (
    <button onClick={handleClick}>
      Click Me
    </button>
  );
}

2. المحاكاة الافتراضية (Virtualization)

المحاكاة الافتراضية (المعروفة أيضًا باسم windowing) هي تقنية لتصيير القوائم أو الجداول الكبيرة بكفاءة. بدلاً من تصيير جميع العناصر دفعة واحدة، تقوم المحاكاة الافتراضية بتصيير العناصر المرئية حاليًا في منفذ العرض فقط. أثناء تمرير المستخدم، يتم تصيير عناصر جديدة وإزالة العناصر القديمة.

توفر العديد من المكتبات مكونات المحاكاة الافتراضية لـ React، بما في ذلك:

• `react-window`: مكتبة خفيفة الوزن لتصيير القوائم والجداول الكبيرة.
• `react-virtualized`: مكتبة أكثر شمولاً مع مجموعة واسعة من مكونات المحاكاة الافتراضية.

مثال باستخدام `react-window`:

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

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

function MyListComponent(props) {
  return (
    <FixedSizeList
      height={400}
      width={300}
      itemSize={30}
      itemCount={props.items.length}
    >
      {Row}
    </FixedSizeList>
  );
}

3. تقسيم الكود (Code Splitting)

تقسيم الكود هو تقنية لتقسيم تطبيقك إلى أجزاء أصغر يمكن تحميلها عند الطلب. هذا يقلل من وقت التحميل الأولي ويحسن الأداء العام لتطبيقك.

توفر React عدة طرق لتنفيذ تقسيم الكود:

• `React.lazy` و `Suspense`: يسمح لك `React.lazy` باستيراد المكونات ديناميكيًا، ويسمح لك `Suspense` بعرض واجهة مستخدم بديلة أثناء تحميل المكون.
• الاستيرادات الديناميكية: يمكنك استخدام الاستيرادات الديناميكية (`import()`) لتحميل الوحدات عند الطلب.

مثال باستخدام `React.lazy` و `Suspense`:

import React, { lazy, Suspense } from 'react';

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

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

4. التأخير والتقييد (Debouncing and Throttling)

التأخير والتقييد هما تقنيتان للحد من معدل تنفيذ دالة ما. يمكن أن يكون هذا مفيدًا لتحسين أداء معالجات الأحداث التي يتم تشغيلها بشكل متكرر، مثل أحداث التمرير أو تغيير الحجم.

• التأخير (Debouncing): يؤخر تنفيذ دالة حتى يمر قدر معين من الوقت منذ آخر مرة تم فيها استدعاء الدالة.
• التقييد (Throttling): يحد من معدل تنفيذ دالة ما. يتم تنفيذ الدالة مرة واحدة فقط خلال فترة زمنية محددة.

مثال باستخدام مكتبة `lodash` للتأخير:

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

function MyComponent() {
  const [value, setValue] = useState('');

  const handleChange = (event) => {
    setValue(event.target.value);
  };

  const debouncedHandleChange = debounce(handleChange, 300);

  useEffect(() => {
    return () => {
      debouncedHandleChange.cancel();
    };
  }, [debouncedHandleChange]);

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

5. تجنب عمليات إعادة التصيير غير الضرورية

أحد أكثر أسباب مشاكل الأداء شيوعًا في تطبيقات React هو عمليات إعادة التصيير غير الضرورية. يمكن أن تساعد عدة استراتيجيات في تقليل هذه العمليات:

• هياكل البيانات غير القابلة للتغيير: يضمن استخدام هياكل البيانات غير القابلة للتغيير أن التغييرات على البيانات تنشئ كائنات جديدة بدلاً من تعديل الكائنات الموجودة. هذا يسهل اكتشاف التغييرات ومنع عمليات إعادة التصيير غير الضرورية. يمكن أن تساعد مكتبات مثل Immutable.js و Immer في ذلك.
• المكونات النقية (Pure Components): يمكن للمكونات الصنفية (class components) أن ترث من `React.PureComponent`، الذي يقوم بمقارنة سطحية للخصائص والحالة قبل إعادة التصيير. هذا مشابه لـ `React.memo` للمكونات الوظيفية.
• قوائم ذات مفاتيح مناسبة: عند تصيير قوائم العناصر، تأكد من أن كل عنصر له مفتاح فريد ومستقر. يساعد هذا React على تحديث القائمة بكفاءة عند إضافة العناصر أو إزالتها أو إعادة ترتيبها.
• تجنب الدوال والكائنات المضمنة كخصائص: سيؤدي إنشاء دوال أو كائنات جديدة مضمنة داخل دالة `render` للمكون إلى إعادة تصيير المكونات الأبناء، حتى لو لم تتغير البيانات. استخدم `useCallback` و `useMemo` لتجنب ذلك.

6. معالجة الأحداث بكفاءة

قم بتحسين معالجة الأحداث عن طريق تقليل العمل المنجز داخل معالجات الأحداث. تجنب إجراء حسابات معقدة أو تعديلات على DOM مباشرة داخل معالجات الأحداث. بدلاً من ذلك، قم بتأجيل هذه المهام إلى عمليات غير متزامنة أو استخدم web workers للمهام الحسابية المكثفة.

7. التنميط ومراقبة الأداء

قم بتنميط تطبيق React الخاص بك بانتظام لتحديد اختناقات الأداء ومجالات التحسين. توفر أدوات مطوري React إمكانيات تنميط قوية تسمح لك بفحص أوقات تصيير المكونات، وتحديد عمليات إعادة التصيير غير الضرورية، وتحليل مكدس الاستدعاءات. استخدم أدوات مراقبة الأداء لتتبع مقاييس الأداء الرئيسية في الإنتاج وتحديد المشكلات المحتملة قبل أن تؤثر على المستخدمين.

أمثلة واقعية ودراسات حالة

دعنا ننظر في بعض الأمثلة الواقعية لكيفية تطبيق تقنيات التحسين هذه:

• قائمة منتجات التجارة الإلكترونية: يمكن لموقع ويب للتجارة الإلكترونية يعرض قائمة كبيرة من المنتجات الاستفادة من المحاكاة الافتراضية لتحسين أداء التمرير. يمكن أن يمنع الحفظ المؤقت لمكونات المنتج أيضًا عمليات إعادة التصيير غير الضرورية عندما يتغير فقط الكمية أو حالة عربة التسوق.
• لوحة تحكم تفاعلية: يمكن للوحة تحكم تحتوي على مخططات وعناصر واجهة مستخدم تفاعلية متعددة استخدام تقسيم الكود لتحميل المكونات الضرورية فقط عند الطلب. يمكن أن يمنع تأخير أحداث إدخال المستخدم التحديثات المفرطة ويحسن الاستجابة.
• موجز وسائل التواصل الاجتماعي: يمكن لموجز وسائل التواصل الاجتماعي الذي يعرض دفقًا كبيرًا من المنشورات استخدام المحاكاة الافتراضية لتصيير المنشورات المرئية فقط. يمكن أن يعزز الحفظ المؤقت لمكونات المنشورات وتحسين تحميل الصور الأداء بشكل أكبر.

الخاتمة

يعد تحسين حلقة عمل مُجدوِل React أمرًا ضروريًا لبناء تطبيقات React عالية الأداء. من خلال فهم كيفية عمل المُجدوِل وتطبيق تقنيات مثل الحفظ المؤقت، والمحاكاة الافتراضية، وتقسيم الكود، والتأخير، واستراتيجيات التصيير الدقيقة، يمكنك تحسين كفاءة تنفيذ المهام بشكل كبير وإنشاء تجارب مستخدم أكثر سلاسة واستجابة. تذكر أن تقوم بتنميط تطبيقك بانتظام لتحديد اختناقات الأداء وتحسين استراتيجيات التحسين الخاصة بك باستمرار.

من خلال تنفيذ أفضل الممارسات هذه، يمكن للمطورين بناء تطبيقات React أكثر كفاءة وأداءً توفر تجربة مستخدم أفضل عبر مجموعة واسعة من الأجهزة وظروف الشبكة، مما يؤدي في النهاية إلى زيادة تفاعل المستخدم ورضاه.

مصادر إضافية

• توثيق تحسين أداء React
• مكتبة react-window
• Preact (مكتبة React بديلة)