Планиране на ресурси в React Concurrent Mode: Управление на задачи с отчитане на паметта

React Concurrent Mode е набор от нови функции в React, които помагат на разработчиците да изграждат по-отзивчиви и производителни потребителски интерфейси. В основата му стои сложен механизъм за планиране на ресурси, който управлява изпълнението на различни задачи, като приоритизира взаимодействията с потребителя и осигурява гладко изживяване дори при голямо натоварване. Тази статия разглежда в дълбочина планирането на ресурси в React Concurrent Mode, като се фокусира върху начина, по който той управлява паметта и приоритизира задачите, за да осигури оптимална производителност за глобална аудитория.

Разбиране на Concurrent Mode и неговите цели

Традиционното рендиране в React е синхронно и блокиращо. Това означава, че когато React започне да рендира дърво от компоненти, той продължава, докато цялото дърво не бъде рендирано, като потенциално блокира основната нишка и води до бавни актуализации на потребителския интерфейс. Concurrent Mode решава това ограничение, като въвежда възможността за прекъсване, пауза, възобновяване или дори изоставяне на задачи за рендиране. Това позволява на React да редува рендирането с други важни задачи, като обработка на потребителски вход, изрисуване на анимации и отговаряне на мрежови заявки.

Основните цели на Concurrent Mode са:

• Отзивчивост: Поддържане на гладък и отзивчив потребителски интерфейс чрез предотвратяване на блокирането на основната нишка от дълготрайни задачи.
• Приоритизация: Приоритизиране на взаимодействията с потребителя (напр. писане, кликване) пред по-малко спешни фонови задачи.
• Асинхронно рендиране: Разделяне на рендирането на по-малки, прекъсваеми единици работа.
• Подобрено потребителско изживяване: Осигуряване на по-плавно и безпроблемно потребителско изживяване, особено на устройства с ограничени ресурси или бавни мрежови връзки.

Архитектурата Fiber: Основата на конкурентността

Concurrent Mode е изграден върху архитектурата Fiber, която е пълно пренаписване на вътрешния механизъм за рендиране на React. Fiber представя всеки компонент в потребителския интерфейс като единица работа. За разлика от предишния reconciler, базиран на стек, Fiber използва структура от данни тип свързан списък, за да създаде дърво на работата. Това позволява на React да прави пауза, да възобновява и да приоритизира задачите за рендиране въз основа на тяхната спешност.

Ключови концепции във Fiber:

• Fiber Node: Представлява единица работа (напр. инстанция на компонент).
• WorkLoop: Цикъл, който итерира през дървото Fiber, извършвайки работа по всеки възел Fiber.
• Scheduler: Определя кои възли Fiber да се обработят следващи, въз основа на техния приоритет.
• Reconciliation: Процесът на сравняване на текущото дърво Fiber с предишното, за да се идентифицират промените, които трябва да бъдат приложени към DOM.

Планиране на ресурси в Concurrent Mode

Планировчикът на ресурси е отговорен за управлението на изпълнението на различни задачи в Concurrent Mode. Той приоритизира задачите въз основа на тяхната спешност и разпределя ресурси (процесорно време, памет) съответно. Планировчикът използва различни техники, за да гарантира, че най-важните задачи се изпълняват първи, докато по-малко спешните задачи се отлагат за по-късно.

Приоритизация на задачите

React Concurrent Mode използва система за планиране, базирана на приоритети, за да определи реда, в който се изпълняват задачите. На задачите се присвояват различни приоритети в зависимост от тяхната важност. Често срещаните приоритети включват:

• Immediate Priority: За задачи, които трябва да бъдат завършени незабавно, като обработка на потребителски вход.
• User-Blocking Priority: За задачи, които блокират взаимодействието на потребителя с интерфейса, като актуализиране на интерфейса в отговор на потребителско действие.
• Normal Priority: За задачи, които не са критични по време, като рендиране на некритични части от интерфейса.
• Low Priority: За задачи, които могат да бъдат отложени за по-късно, като предварително рендиране на съдържание, което не е видимо веднага.
• Idle Priority: За задачи, които се изпълняват само когато браузърът е в бездействие, като фоново извличане на данни.

Планировчикът използва тези приоритети, за да определи кои задачи да изпълни следващи. Задачите с по-висок приоритет се изпълняват преди задачите с по-нисък приоритет. Това гарантира, че най-важните задачи се завършват първи, дори ако системата е под голямо натоварване.

Прекъсваемо рендиране

Една от ключовите характеристики на Concurrent Mode е прекъсваемото рендиране. Това означава, че планировчикът може да прекъсне задача за рендиране, ако трябва да се изпълни задача с по-висок приоритет. Например, ако потребител започне да пише в поле за въвеждане, докато React рендира голямо дърво от компоненти, планировчикът може да прекъсне задачата за рендиране и първо да обработи потребителския вход. Това гарантира, че потребителският интерфейс остава отзивчив, дори когато React извършва сложни операции по рендиране.

Когато задача за рендиране е прекъсната, React запазва текущото състояние на дървото Fiber. Когато планировчикът възобнови задачата за рендиране, той може да продължи оттам, откъдето е спрял, без да се налага да започва отначало. Това значително подобрява производителността на React приложенията, особено при работа с големи и сложни потребителски интерфейси.

Time Slicing

Разделянето на времето (Time slicing) е друга техника, използвана от планировчика на ресурси за подобряване на отзивчивостта на React приложенията. Разделянето на времето включва разбиване на задачите за рендиране на по-малки парчета работа. След това планировчикът разпределя малко количество време ( "time slice") за всяко парче работа. След изтичането на времевия отрязък, планировчикът проверява дали има задачи с по-висок приоритет, които трябва да бъдат изпълнени. Ако има, планировчикът прекъсва текущата задача и изпълнява задачата с по-висок приоритет. В противен случай планировчикът продължава с текущата задача, докато тя не бъде завършена или не пристигне друга задача с по-висок приоритет.

Разделянето на времето предотвратява блокирането на основната нишка от дълготрайни задачи за рендиране за продължителни периоди от време. Това помага за поддържане на гладък и отзивчив потребителски интерфейс, дори когато React извършва сложни операции по рендиране.

Управление на задачи с отчитане на паметта

Планирането на ресурси в React Concurrent Mode отчита и използването на паметта. React се стреми да минимизира заделянето на памет и събирането на отпадъци (garbage collection), за да подобри производителността, особено на устройства с ограничени ресурси. Той постига това чрез няколко стратегии:

Обединяване на обекти (Object Pooling)

Обединяването на обекти е техника, която включва повторното използване на съществуващи обекти вместо създаването на нови. Това може значително да намали количеството памет, заделяна от React приложенията. React използва обединяване на обекти за често създавани и унищожавани обекти, като възли Fiber и опашки за актуализация.

Когато даден обект вече не е необходим, той се връща в пула, вместо да бъде събиран от garbage collector-а. Следващия път, когато е необходим обект от този тип, той се извлича от пула, вместо да се създава от нулата. Това намалява натоварването от заделяне на памет и събиране на отпадъци, което може да подобри производителността на React приложенията.

Чувствителност към събирането на отпадъци (Garbage Collection)

Concurrent Mode е проектиран да бъде чувствителен към събирането на отпадъци. Планировчикът се опитва да планира задачите по начин, който минимизира въздействието на събирането на отпадъци върху производителността. Например, планировчикът може да избегне създаването на голям брой обекти наведнъж, което може да задейства цикъл на събиране на отпадъци. Той също така се опитва да извършва работа на по-малки порции, за да намали отпечатъка в паметта във всеки един момент.

Отлагане на некритични задачи

Чрез приоритизиране на взаимодействията с потребителя и отлагане на некритични задачи, React може да намали количеството използвана памет във всеки един момент. Задачи, които не са непосредствено необходими, като предварително рендиране на съдържание, което не е видимо за потребителя, могат да бъдат отложени за по-късен момент, когато системата е по-малко натоварена. Това намалява отпечатъка в паметта на приложението и подобрява общата му производителност.

Практически примери и случаи на употреба

Нека разгледаме някои практически примери за това как планирането на ресурси в React Concurrent Mode може да подобри потребителското изживяване:

Пример 1: Обработка на въвеждане

Представете си форма с множество полета за въвеждане и сложна логика за валидация. В традиционно React приложение, писането в поле за въвеждане може да задейства синхронна актуализация на цялата форма, което води до забележимо забавяне. С Concurrent Mode, React може да приоритизира обработката на потребителския вход, гарантирайки, че потребителският интерфейс остава отзивчив дори когато логиката за валидация е сложна. Докато потребителят пише, React незабавно актуализира полето за въвеждане. След това логиката за валидация се изпълнява като фонова задача с по-нисък приоритет, което гарантира, че тя не пречи на изживяването на потребителя при писане. За международни потребители, въвеждащи данни с различни набори от символи, тази отзивчивост е критична, особено на устройства с по-малко мощни процесори.

Пример 2: Извличане на данни

Разгледайте табло за управление, което показва данни от множество API-та. В традиционно React приложение, извличането на всички данни наведнъж може да блокира потребителския интерфейс, докато всички заявки не бъдат завършени. С Concurrent Mode, React може да извлича данни асинхронно и да рендира интерфейса постепенно. Най-важните данни могат да бъдат извлечени и показани първи, докато по-малко важните данни се извличат и показват по-късно. Това осигурява по-бързо първоначално зареждане и по-отзивчиво потребителско изживяване. Представете си приложение за търговия с акции, използвано в световен мащаб. Търговците в различни часови зони се нуждаят от актуализации на данните в реално време. Concurrent mode позволява незабавно показване на критична информация за акциите, докато по-малко критичният пазарен анализ се зарежда във фонов режим, предлагайки отзивчиво изживяване дори при променливи скорости на мрежата в световен мащаб.

Пример 3: Анимация

Анимациите могат да бъдат изчислително скъпи, което потенциално води до пропуснати кадри и накъсано потребителско изживяване. Concurrent Mode позволява на React да приоритизира анимациите, гарантирайки, че те се рендират гладко, дори когато други задачи се изпълняват във фонов режим. Като присвоява висок приоритет на задачите за анимация, React гарантира, че кадрите на анимацията се рендират навреме, осигурявайки визуално привлекателно изживяване. Например, сайт за електронна търговия, който използва анимация за преход между продуктови страници, може да осигури плавно и визуално приятно изживяване за международните купувачи, независимо от тяхното устройство или местоположение.

Активиране на Concurrent Mode

За да активирате Concurrent Mode във вашето React приложение, трябва да използвате `createRoot` API вместо традиционния `ReactDOM.render` API. Ето един пример:

import React from 'react';
import { createRoot } from 'react-dom/client';
import App from './App';

const container = document.getElementById('root');
const root = createRoot(container); // createRoot(container!) ако използвате TypeScript
root.render();

Също така трябва да се уверите, че вашите компоненти са съвместими с Concurrent Mode. Това означава, че вашите компоненти трябва да бъдат чисти функции, които не разчитат на странични ефекти или променливо състояние. Ако използвате класови компоненти, трябва да обмислите мигриране към функционални компоненти с hooks.

Добри практики за оптимизация на паметта в Concurrent Mode

Ето някои добри практики за оптимизиране на използването на паметта в приложения с React Concurrent Mode:

• Избягвайте ненужни пререндирания: Използвайте `React.memo` и `useMemo`, за да предотвратите повторното рендиране на компоненти, когато техните пропове не са се променили. Това може значително да намали количеството работа, което React трябва да извърши, и да подобри производителността.
• Използвайте lazy loading: Зареждайте компоненти само когато са необходими. Това може да намали първоначалното време за зареждане на вашето приложение и да подобри неговата отзивчивост.
• Оптимизирайте изображенията: Използвайте оптимизирани изображения, за да намалите размера на вашето приложение. Това може да подобри времето за зареждане и да намали количеството памет, използвано от вашето приложение.
• Използвайте code splitting: Разделете кода си на по-малки части, които могат да се зареждат при поискване. Това може да намали първоначалното време за зареждане на вашето приложение и да подобри неговата отзивчивост.
• Избягвайте изтичане на памет: Уверете се, че почиствате всички ресурси, които използвате, когато вашите компоненти се демонтират. Това може да предотврати изтичане на памет и да подобри стабилността на вашето приложение. По-конкретно, отписвайте се от абонаменти, отменяйте таймери и освобождавайте всякакви други ресурси, които държите.
• Профилирайте приложението си: Използвайте React Profiler, за да идентифицирате тесните места в производителността на вашето приложение. Това може да ви помогне да идентифицирате области, в които можете да подобрите производителността и да намалите използването на памет.

Съображения за интернационализация и достъпност

Когато създавате React приложения за глобална аудитория, е важно да се вземат предвид интернационализацията (i18n) и достъпността (a11y). Тези съображения стават още по-важни при използване на Concurrent Mode, тъй като асинхронният характер на рендирането може да повлияе на потребителското изживяване за потребители с увреждания или тези в различни региони.

Интернационализация

• Използвайте i18n библиотеки: Използвайте библиотеки като `react-intl` или `i18next`, за да управлявате преводите и да обработвате различни локали. Уверете се, че вашите преводи се зареждат асинхронно, за да избегнете блокиране на потребителския интерфейс.
• Форматирайте дати и числа: Използвайте подходящото форматиране за дати, числа и валути въз основа на локала на потребителя.
• Поддържайте езици с писане отдясно наляво: Ако вашето приложение трябва да поддържа езици с писане отдясно наляво, уверете се, че вашето оформление и стилове са съвместими с тези езици.
• Вземете предвид регионалните различия: Бъдете наясно с културните различия и адаптирайте съдържанието и дизайна си съответно. Например, символиката на цветовете, изображенията и дори разположението на бутоните могат да имат различни значения в различните култури. Избягвайте използването на културно специфични идиоми или жаргон, които може да не бъдат разбрани от всички потребители. Прост пример е форматирането на датата (ММ/ДД/ГГГГ срещу ДД/ММ/ГГГГ), което трябва да се обработва правилно.

Достъпност

• Използвайте семантичен HTML: Използвайте семантични HTML елементи, за да осигурите структура и смисъл на вашето съдържание. Това улеснява екранните четци и други помощни технологии да разберат вашето приложение.
• Осигурете алтернативен текст за изображенията: Винаги предоставяйте алтернативен текст за изображенията, така че потребителите със зрителни увреждания да могат да разберат съдържанието на изображенията.
• Използвайте ARIA атрибути: Използвайте ARIA атрибути, за да предоставите допълнителна информация за вашето приложение на помощните технологии.
• Осигурете достъпност от клавиатурата: Уверете се, че всички интерактивни елементи във вашето приложение са достъпни чрез клавиатурата.
• Тествайте с помощни технологии: Тествайте приложението си с екранни четци и други помощни технологии, за да се уверите, че е достъпно за всички потребители. Тествайте с международни набори от символи, за да осигурите правилно рендиране за всички езици.

Заключение

Планирането на ресурси и управлението на задачи с отчитане на паметта в React Concurrent Mode са мощни инструменти за изграждане на производителни и отзивчиви потребителски интерфейси. Чрез приоритизиране на взаимодействията с потребителя, отлагане на некритични задачи и оптимизиране на използването на паметта, можете да създавате приложения, които предоставят безпроблемно изживяване за потребители по целия свят, независимо от тяхното устройство или мрежови условия. Възприемането на тези функции не само ще подобри потребителското изживяване, но и ще допринесе за по-приобщаващ и достъпен уеб за всички. Тъй като React продължава да се развива, разбирането и използването на Concurrent Mode ще бъде от решаващо значение за изграждането на модерни, високопроизводителни уеб приложения.