تعمق في بنية React Fiber، استكشف حلقة عملها، تكامل المجدول، والدور الحاسم لقوائم الأولويات في تحقيق تجارب مستخدم سلسة لجمهور عالمي.
إطلاق العنان لأداء React: حلقة عمل Fiber، تكامل المجدول، وقوائم الأولويات
في المشهد دائم التطور لتطوير الواجهة الأمامية، لا يعد الأداء مجرد ميزة؛ بل هو توقع أساسي. بالنسبة للتطبيقات التي يستخدمها الملايين في جميع أنحاء العالم، وعبر أجهزة وظروف شبكة متنوعة، يعد تحقيق واجهة مستخدم (UI) سلسة ومتجاوبة أمرًا بالغ الأهمية. لقد خضعت React، وهي مكتبة JavaScript رائدة لبناء واجهات المستخدم، لتغييرات معمارية كبيرة لمعالجة هذا التحدي. في قلب هذه التحسينات تكمن بنية React Fiber، وهي إعادة كتابة كاملة لخوارزمية المصالحة. سيتعمق هذا المنشور في تفاصيل حلقة عمل React Fiber، وتكاملها السلس مع المجدول، والدور الحاسم لقوائم الأولويات في تنسيق تجربة مستخدم عالية الأداء وسلسة لجمهور عالمي.
تطور عرض React: من المكدس إلى Fiber
قبل Fiber، كانت عملية عرض React تعتمد على مكدس استدعاءات متكرر. عندما يتم تحديث مكون، كانت React تجتاز شجرة المكونات، وتبني وصفًا لتغييرات واجهة المستخدم. كانت هذه العملية، على الرغم من فعاليتها للعديد من التطبيقات، تحديًا كبيرًا: كانت متزامنة ومحملة. إذا حدث تحديث كبير أو احتاجت شجرة مكونات معقدة إلى عرض، يمكن أن يصبح الخيط الرئيسي مثقلًا، مما يؤدي إلى رسوم متحركة متقطعة، وتفاعلات غير مستجيبة، وتجربة مستخدم سيئة، خاصة على الأجهزة الأقل قوة الشائعة في العديد من الأسواق العالمية.
ضع في اعتبارك سيناريو شائعًا في تطبيقات التجارة الإلكترونية المستخدمة دوليًا: تفاعل مستخدم مع مرشح منتج معقد. مع المصالحة القديمة القائمة على المكدس، يمكن أن يؤدي تطبيق مرشحات متعددة في وقت واحد إلى تجميد واجهة المستخدم حتى تكتمل جميع التحديثات. سيكون هذا محبطًا لأي مستخدم، ولكنه مؤثر بشكل خاص في المناطق التي قد تكون فيها اتصالات الإنترنت أقل موثوقية، أو حيث يكون أداء الجهاز مصدر قلق أكبر.
تم تقديم React Fiber لمعالجة هذه القيود من خلال تمكين العرض المتزامن. على عكس المكدس القديم، Fiber هي خوارزمية مصالحة قابلة لإعادة الدخول و غير متزامنة و قابلة للمقاطعة. هذا يعني أنه يمكن لـ React إيقاف العرض مؤقتًا، وإجراء مهام أخرى، ثم استئناف العرض لاحقًا، كل ذلك دون حظر الخيط الرئيسي.
تقديم عقدة Fiber: وحدة عمل أكثر مهارة
في جوهرها، تعيد React Fiber تعريف وحدة العمل من مثيل مكون إلى عقدة Fiber. فكر في عقدة Fiber ككائن JavaScript يمثل وحدة عمل يجب القيام بها. لكل مكون في تطبيق React الخاص بك عقدة Fiber مقابلة. ترتبط هذه العقد معًا لتشكيل شجرة تعكس شجرة المكونات، ولكن مع خصائص إضافية تسهل نموذج العرض الجديد.
تشمل الخصائص الرئيسية لعقدة Fiber:
- Type: نوع العنصر (على سبيل المثال، مكون دالة، مكون فئة، سلسلة، عنصر DOM).
- Key: معرف فريد لعناصر القائمة، وهو أمر بالغ الأهمية للتحديثات الفعالة.
- Child: مؤشر إلى أول عقدة Fiber فرعية.
- Sibling: مؤشر إلى عقدة Fiber الشقيقة التالية.
- Return: مؤشر إلى عقدة Fiber الأم.
- MemoizedProps: الدعائم التي تم استخدامها لحفظ العرض السابق.
- MemoizedState: الحالة التي تم استخدامها لحفظ العرض السابق.
- Alternate: مؤشر إلى عقدة Fiber المقابلة في الشجرة الأخرى (إما الشجرة الحالية أو شجرة العمل قيد التقدم). هذا أساسي لكيفية تبديل React بين حالات العرض.
- Flags: أقنعة بت تشير إلى نوع العمل الذي يجب القيام به على عقدة Fiber هذه (على سبيل المثال، تحديث الدعائم، إضافة تأثيرات، حذف العقدة).
- Effects: قائمة بالتأثيرات المرتبطة بعقدة Fiber هذه، مثل أساليب دورة الحياة أو الخطافات.
لا تتم إدارة عقد Fiber مباشرة بواسطة جمع البيانات المهملة في JavaScript بنفس الطريقة التي تمت بها إدارة مثيلات المكونات. بدلاً من ذلك، تشكل قائمة مرتبطة يمكن لـ React اجتيازها بكفاءة. يسمح هذا الهيكل لـ React بإدارة العمل ومقاطعته بسهولة.
حلقة عمل React Fiber: تنسيق عملية العرض
قلب تزامن React هو حلقة العمل الخاصة بها. هذه الحلقة مسؤولة عن اجتياز شجرة Fiber، وتنفيذ العمل، وتثبيت التغييرات المكتملة في DOM. ما يجعلها ثورية هو قدرتها على الإيقاف المؤقت والاستئناف.
يمكن تقسيم حلقة العمل بشكل عام إلى مرحلتين:
1. مرحلة العرض (شجرة العمل قيد التقدم)
في هذه المرحلة، تجتاز React شجرة المكونات وتنفذ العمل على عقد Fiber. يمكن أن يشمل هذا العمل:
- استدعاء وظائف المكونات أو طرق `render()`.
- مصالحة الدعائم والحالة.
- إنشاء أو تحديث عقد Fiber.
- تحديد التأثيرات الجانبية (مثل `useEffect`، `componentDidMount`).
خلال مرحلة العرض، تبني React شجرة عمل قيد التقدم. هذه شجرة منفصلة لعقد Fiber تمثل الحالة الجديدة المحتملة لواجهة المستخدم. والأهم من ذلك، أن حلقة العمل قابلة للمقاطعة خلال هذه المرحلة. إذا وصل مهمة ذات أولوية أعلى (مثل إدخال المستخدم)، يمكن لـ React إيقاف عمل العرض الحالي مؤقتًا، ومعالجة المهمة الجديدة، ثم استئناف العمل المقاطع لاحقًا.
هذه القابلية للمقاطعة هي مفتاح تحقيق تجربة سلسة. تخيل مستخدمًا يكتب في شريط بحث على موقع سفر دولي. إذا وصل حرف جديد أثناء انشغال React بعرض قائمة اقتراحات، يمكنها إيقاف عرض الاقتراحات مؤقتًا، ومعالجة ضغطة المفتاح لتحديث استعلام البحث، ثم استئناف عرض الاقتراحات بناءً على الإدخال الجديد. يرى المستخدم استجابة فورية لكتابته، بدلاً من تأخير.
تتكرر حلقة العمل عبر عقد Fiber، وتتحقق من `flags` الخاصة بها لتحديد العمل الذي يجب القيام به. تتحرك من عقدة Fiber إلى أطفالها، ثم إلى أشقائها، وتعود إلى والدتها، وتنفيذ العمليات اللازمة. تستمر هذه الاجتياز حتى يكتمل كل العمل المعلق أو يتم مقاطعة حلقة العمل.
2. مرحلة الالتزام (تطبيق التغييرات)
بمجرد اكتمال مرحلة العرض ولدى React شجرة عمل قيد التقدم مستقرة، فإنها تدخل مرحلة الالتزام. في هذه المرحلة، تنفذ React التأثيرات الجانبية وتحدث DOM الفعلي. هذه المرحلة متزامنة وغير قابلة للمقاطعة لأنها تعالج واجهة المستخدم مباشرة. تريد React التأكد من أنها عند تحديث DOM، فإنها تفعل ذلك في عملية واحدة ذرية لتجنب الوميض أو حالات واجهة المستخدم غير المتسقة.
خلال مرحلة الالتزام، تقوم React بما يلي:
- تنفيذ تعديلات DOM (إضافة، إزالة، تحديث عناصر).
- تشغيل التأثيرات الجانبية مثل `componentDidMount`، `componentDidUpdate`، ووظائف التنظيف التي تم إرجاعها بواسطة `useEffect`.
- تحديث المراجع إلى عقد DOM.
بعد مرحلة الالتزام، تصبح شجرة العمل قيد التقدم هي الشجرة الحالية، ويمكن أن تبدأ العملية مرة أخرى للتحديثات اللاحقة.
دور المجدول: تحديد أولويات وجدولة العمل
لن تكون طبيعة حلقة عمل Fiber القابلة للمقاطعة مفيدة جدًا بدون آلية لتحديد متى يتم تنفيذ العمل و أي عمل يجب القيام به أولاً. هذا هو المكان الذي يأتي فيه React Scheduler.
المجدول هو مكتبة منفصلة ومنخفضة المستوى يستخدمها React لإدارة تنفيذ عملها. مسؤوليتها الأساسية هي:
- جدولة العمل: تحديد متى يجب بدء أو استئناف مهام العرض.
- تحديد أولويات العمل: تعيين أولويات للمهام المختلفة، مما يضمن معالجة التحديثات الهامة بسرعة.
- التعاون مع المتصفح: تجنب حظر الخيط الرئيسي والسماح للمتصفح بتنفيذ مهام حرجة مثل الرسم ومعالجة إدخال المستخدم.
يعمل المجدول عن طريق إعادة التحكم إلى المتصفح بشكل دوري، مما يسمح له بتنفيذ مهام أخرى. ثم يطلب استئناف عمله عندما يكون المتصفح خاملاً أو عندما تحتاج مهمة ذات أولوية أعلى إلى المعالجة.
يعد تعدد المهام التعاوني هذا أمرًا بالغ الأهمية لبناء تطبيقات متجاوبة، خاصة لجمهور عالمي حيث يمكن أن تختلف زمن انتقال الشبكة وقدرات الجهاز بشكل كبير. قد يواجه المستخدم في منطقة ذات إنترنت أبطأ تطبيقًا يبدو بطيئًا إذا استغلت React للعرض الخيط الرئيسي للمتصفح بالكامل. يضمن المجدول، عن طريق التنازل، أنه حتى أثناء العرض الثقيل، يمكن للمتصفح أن يستجيب لتفاعلات المستخدم أو يعرض أجزاء حرجة من واجهة المستخدم، مما يوفر أداءً متصورًا أكثر سلاسة.
قوائم الأولويات: العمود الفقري للعرض المتزامن
كيف يقرر المجدول ما العمل الذي يجب القيام به أولاً؟ هذا هو المكان الذي تصبح فيه قوائم الأولويات لا غنى عنها. تصنف React أنواعًا مختلفة من التحديثات بناءً على إلحاحها، وتعيين مستوى أولوية لكل منها.
يحتفظ المجدول بقائمة مهام معلقة، مرتبة حسب أولويتها. عندما يحين وقت تنفيذ العمل، يختار المجدول المهمة ذات الأولوية القصوى من القائمة.
فيما يلي تقسيم نموذجي لمستويات الأولوية (على الرغم من أن تفاصيل التنفيذ الدقيقة يمكن أن تتطور):
- أولوية فورية: للتحديثات العاجلة التي لا ينبغي تأجيلها، مثل الاستجابة لإدخال المستخدم (على سبيل المثال، الكتابة في حقل نصي). يتم التعامل معها عادةً بشكل متزامن أو بأولوية قصوى جدًا.
- أولوية حظر المستخدم: للتحديثات التي تمنع تفاعل المستخدم، مثل إظهار مربع حوار أو قائمة منسدلة. يجب عرض هذه بسرعة لتجنب حظر المستخدم.
- أولوية عادية: للتحديثات العامة التي ليس لها تأثير فوري على تفاعل المستخدم، مثل جلب البيانات وعرض قائمة.
- أولوية منخفضة: للتحديثات غير الحرجة التي يمكن تأجيلها، مثل أحداث التحليلات أو الحسابات الخلفية.
- أولوية خارج الشاشة: للمكونات التي ليست مرئية حاليًا على الشاشة (على سبيل المثال، قوائم خارج الشاشة، علامات تبويب مخفية). يمكن عرض هذه بأدنى أولوية أو حتى تخطيها إذا لزم الأمر.
يستخدم المجدول هذه الأولويات لتحديد متى يتم مقاطعة العمل الحالي ومتى يتم استئنافه. على سبيل المثال، إذا كتب مستخدم في حقل إدخال (أولوية فورية) أثناء قيام React بعرض قائمة كبيرة من نتائج البحث (أولوية عادية)، فسيقوم المجدول بإيقاف عرض القائمة مؤقتًا، ومعالجة حدث الإدخال، ثم استئناف عرض القائمة، مع احتمال تحديث البيانات بناءً على الإدخال الجديد.
مثال دولي عملي:
ضع في اعتبارك أداة تعاون في الوقت الفعلي تستخدمها فرق عبر قارات مختلفة. قد يقوم مستخدم بتحرير مستند (أولوية عالية، تحديث فوري) بينما يقوم مستخدم آخر بعرض مخطط مدمج كبير يتطلب عرضًا كبيرًا (أولوية عادية). إذا وصلت رسالة جديدة من زميل (أولوية حظر المستخدم، لأنها تتطلب الانتباه)، فسيضمن المجدول عرض إشعار الرسالة فورًا، مع احتمال إيقاف عرض المخطط مؤقتًا، ثم استئناف عرض المخطط بعد معالجة الرسالة.
تضمن هذه الأولوية المتطورة أن يتم دائمًا إعطاء الأولوية للتحديثات الهامة التي تواجه المستخدم، مما يؤدي إلى تجربة أكثر استجابة ومتعة، بغض النظر عن موقع المستخدم أو جهازه.
كيف تتكامل Fiber مع المجدول
التكامل بين Fiber والمجدول هو ما يجعل React المتزامن ممكنًا. يوفر المجدول آلية للتنازل واستئناف المهام، بينما تسمح طبيعة Fiber القابلة للمقاطعة بتقسيم هذه المهام إلى وحدات عمل أصغر.
فيما يلي تدفق مبسط لكيفية تفاعلهما:
- يحدث تحديث: تتغير حالة المكون، أو يتم تحديث الدعائم.
- المجدول يجدول العمل: يتلقى المجدول التحديث ويعين له أولوية. يضع عقدة Fiber المقابلة للتحديث في قائمة الأولويات المناسبة.
- المجدول يطلب العرض: عندما يكون الخيط الرئيسي خاملاً أو لديه سعة، يطلب المجدول تنفيذ العمل ذي الأولوية القصوى.
- تبدأ حلقة عمل Fiber: تبدأ حلقة عمل React في اجتياز شجرة العمل قيد التقدم.
- يتم تنفيذ العمل: يتم معالجة عقد Fiber، ويتم تحديد التغييرات.
- المقاطعة: إذا أصبح هناك مهمة ذات أولوية أعلى متاحة (مثل إدخال المستخدم) أو إذا تجاوز العمل الحالي ميزانية زمنية معينة، يمكن للمجدول مقاطعة حلقة عمل Fiber. يتم حفظ الحالة الحالية لشجرة العمل قيد التقدم.
- تتم معالجة المهمة ذات الأولوية الأعلى: يعالج المجدول المهمة الجديدة ذات الأولوية الأعلى، والتي قد تتضمن تمريرة عرض جديدة.
- الاستئناف: بمجرد معالجة المهمة ذات الأولوية الأعلى، يمكن للمجدول استئناف حلقة عمل Fiber المقاطعة من حيث توقفت، باستخدام الحالة المحفوظة.
- مرحلة الالتزام: بمجرد اكتمال جميع الأعمال ذات الأولوية في مرحلة العرض، تقوم React بتنفيذ مرحلة الالتزام لتحديث DOM.
يضمن هذا التفاعل أن React يمكنها تعديل عملية العرض ديناميكيًا بناءً على إلحاح التحديثات المختلفة وتوافر الخيط الرئيسي.
فوائد Fiber والمجدول وقوائم الأولويات للتطبيقات العالمية
توفر التغييرات المعمارية التي تم تقديمها مع Fiber والمجدول مزايا كبيرة، خاصة للتطبيقات ذات قاعدة المستخدمين العالمية:
- استجابة محسنة: من خلال منع حظر الخيط الرئيسي، تظل التطبيقات مستجيبة لتفاعلات المستخدم، حتى أثناء مهام العرض المعقدة. هذا أمر بالغ الأهمية للمستخدمين على الأجهزة المحمولة أو الذين لديهم اتصالات إنترنت أبطأ منتشرة في أجزاء كثيرة من العالم.
- تجربة مستخدم أكثر سلاسة: تعني إمكانية مقاطعة العرض أن الرسوم المتحركة والانتقالات يمكن أن تكون أكثر سلاسة، ويمكن عرض التحديثات الهامة (مثل أخطاء التحقق من صحة النموذج) على الفور دون انتظار اكتمال مهام أخرى أقل أهمية.
- استخدام أفضل للموارد: يمكن للمجدول اتخاذ قرارات أذكى بشأن متى وكيفية العرض، مما يؤدي إلى استخدام أكثر كفاءة لموارد الجهاز، وهو أمر مهم لعمر البطارية على الأجهزة المحمولة والأداء على الأجهزة القديمة.
- زيادة الاحتفاظ بالمستخدم: يبني التطبيق السلس والمتجاوب باستمرار ثقة المستخدم ورضاه، مما يؤدي إلى معدلات احتفاظ أفضل عالميًا. يمكن للتطبيق البطيء أو غير المتجاوب أن يؤدي بسرعة إلى تخلي المستخدمين عنه.
- قابلية التوسع لواجهات المستخدم المعقدة: مع نمو التطبيقات ودمج المزيد من الميزات الديناميكية، توفر بنية Fiber أساسًا قويًا لإدارة متطلبات العرض المعقدة دون التضحية بالأداء.
بالنسبة لتطبيق التكنولوجيا المالية العالمي، على سبيل المثال، يعد ضمان عرض تحديثات بيانات السوق في الوقت الفعلي على الفور مع الاستمرار في السماح للمستخدمين بالتنقل في الواجهة دون تأخير أمرًا بالغ الأهمية. Fiber وآلياتها المرتبطة تجعل هذا ممكنًا.
مفاهيم أساسية يجب تذكرها
- عقدة Fiber: وحدة العمل الجديدة والأكثر مرونة في React، مما يتيح العرض القابل للمقاطعة.
- حلقة العمل: العملية الأساسية التي تجتاز شجرة Fiber، وتنفيذ عمل العرض، وتثبيت التغييرات.
- مرحلة العرض: المرحلة القابلة للمقاطعة حيث تبني React شجرة العمل قيد التقدم.
- مرحلة الالتزام: المرحلة المتزامنة وغير القابلة للمقاطعة حيث يتم تطبيق تغييرات DOM والتأثيرات الجانبية.
- React Scheduler: المكتبة المسؤولة عن إدارة تنفيذ مهام React، وتحديد أولوياتها، والتعاون مع المتصفح.
- قوائم الأولويات: هياكل البيانات التي يستخدمها المجدول لترتيب المهام بناءً على إلحاحها، مما يضمن معالجة التحديثات الحرجة أولاً.
- العرض المتزامن: قدرة React على إيقاف المهام مؤقتًا واستئنافها وتحديد أولوياتها، مما يؤدي إلى تطبيقات أكثر استجابة.
الخلاصة
تمثل React Fiber قفزة كبيرة إلى الأمام في كيفية معالجة React للعرض. من خلال استبدال المصالحة القديمة القائمة على المكدس ببنية Fiber قابلة للمقاطعة وقابلة لإعادة الدخول، ومن خلال التكامل مع مجدول متطور يستفيد من قوائم الأولويات، فتحت React إمكانيات العرض المتزامن الحقيقي. هذا لا يؤدي فقط إلى تطبيقات أكثر أداءً واستجابة، بل يوفر أيضًا تجربة مستخدم أكثر إنصافًا لجمهور عالمي متنوع، بغض النظر عن أجهزتهم أو ظروف شبكتهم أو كفاءتهم التقنية. يعد فهم هذه الآليات الأساسية أمرًا بالغ الأهمية لأي مطور يهدف إلى بناء تطبيقات عالية الجودة وعالية الأداء وسهلة الاستخدام للويب الحديث.
بينما تواصل البناء باستخدام React، ضع هذه المفاهيم في الاعتبار. إنها الأبطال الصامتون وراء التجارب السلسة والمتكاملة التي نتوقعها من التطبيقات الرائدة على الويب في جميع أنحاء العالم. من خلال الاستفادة من قوة Fiber والمجدول والتحديد الذكي للأولويات، يمكنك ضمان أن تطبيقاتك تسعد المستخدمين عبر كل قارة.