React Fiber Архитектура: Разбиране на процеса на помирение

React революционизира front-end разработката със своята компонентна архитектура и декларативен модел на програмиране. В основата на ефективността на React се крие неговият процес на помирение – механизмът, чрез който React актуализира действителния DOM, за да отрази промените в дървото на компонентите. Този процес претърпя значителна еволюция, кулминираща в архитектурата Fiber. Тази статия предоставя цялостно разбиране на React Fiber и нейното въздействие върху помирението.

Какво е Помирение?

Помирението е алгоритъмът, който React използва, за да сравни предишния виртуален DOM с новия виртуален DOM и да определи минималния набор от промени, необходими за актуализиране на действителния DOM. Виртуалният DOM е представяне на потребителския интерфейс в паметта. Когато състоянието на даден компонент се промени, React създава ново дърво на виртуалния DOM. Вместо директно да манипулира действителния DOM, което е бавен процес, React сравнява новото дърво на виртуалния DOM с предишното и идентифицира разликите. Този процес се нарича diffing.

Процесът на помирение се ръководи от две основни предположения:

• Елементи от различни типове ще произвеждат различни дървета.
• Разработчикът може да подскаже кои дъщерни елементи може да са стабилни при различни рендерирания с key prop.

Традиционно помирение (преди Fiber)

В първоначалната реализация на React процесът на помирение беше синхронен и неделим. Това означаваше, че след като React започне процеса на сравняване на виртуалния DOM и актуализиране на действителния DOM, той не може да бъде прекъснат. Това може да доведе до проблеми с производителността, особено в сложни приложения с големи дървета на компонентите. Ако актуализацията на компонент отнеме много време, браузърът ще стане неотзивчив, което ще доведе до лошо потребителско изживяване. Това често се нарича проблемът "jank".

Представете си сложен уебсайт за електронна търговия, показващ продуктов каталог. Ако потребител взаимодейства с филтър, задействайки повторно рендиране на каталога, синхронният процес на помирение може да блокира основната нишка, правейки потребителския интерфейс неотзивчив, докато целият каталог не бъде рендиран отново. Това може да отнеме няколко секунди, причинявайки разочарование на потребителя.

Представяне на React Fiber

React Fiber е пълно пренаписване на алгоритъма за помирение на React, въведено в React 16. Основната му цел е да подобри отзивчивостта и възприеманата производителност на React приложенията, особено в сложни сценарии. Fiber постига това, като разделя процеса на помирение на по-малки, прекъсваеми единици работа.

Ключовите концепции зад React Fiber са:

• Fibers: Fiber е JavaScript обект, който представлява единица работа. Той съдържа информация за компонент, неговия вход и неговия изход. Всеки React компонент има съответстващ fiber.
• WorkLoop: Work loop е цикъл, който итерира през fiber дървото и извършва необходимата работа за всеки fiber.
• Scheduling: Планировчикът решава кога да стартира, постави на пауза, възобнови или изостави единица работа въз основа на приоритет.

Предимства на Fiber Архитектурата

Fiber архитектурата предоставя няколко значителни предимства:

• Прекъсваемо помирение: Fiber позволява на React да постави на пауза и да възобнови процеса на помирение, предотвратявайки дълготрайни задачи да блокират основната нишка. Това гарантира, че потребителският интерфейс остава отзивчив, дори по време на сложни актуализации.
• Актуализации, базирани на приоритет: Fiber позволява на React да приоритизира различни типове актуализации. Например, потребителските взаимодействия, като писане или щракване, могат да получат по-висок приоритет от фонови задачи, като извличане на данни. Това гарантира, че най-важните актуализации се обработват първи.
• Асинхронно рендиране: Fiber позволява на React да извършва рендиране асинхронно. Това означава, че React може да започне да рендира компонент и след това да спре, за да позволи на браузъра да обработва други задачи, като например потребителски вход или анимации. Това подобрява общата производителност и отзивчивост на приложението.
• Подобрена обработка на грешки: Fiber осигурява по-добра обработка на грешки по време на процеса на помирение. Ако възникне грешка по време на рендиране, React може да се възстанови по-елегантно и да предотврати срива на цялото приложение.

Обмислете приложение за съвместно редактиране на документи. С Fiber, редакциите, направени от различни потребители, могат да бъдат обработени с различни приоритети. Писането в реално време от текущия потребител получава най-висок приоритет, осигурявайки незабавна обратна връзка. Актуализации от други потребители или фоново автоматично запазване могат да бъдат обработени с по-нисък приоритет, минимизирайки прекъсването на работата на активния потребител.

Разбиране на Fiber Структурата

Всеки React компонент е представен от Fiber възел. Fiber възелът съдържа информация за типа на компонента, props, състояние и неговите връзки с други Fiber възли в дървото. Ето някои важни свойства на Fiber възел:

• type: Типът на компонента (напр. функционален компонент, класов компонент, DOM елемент).
• key: Key prop, предаден на компонента.
• props: Props, предадени на компонента.
• stateNode: Инстанцията на компонента (за класови компоненти) или null (за функционални компоненти).
• child: Указател към първия дъщерен Fiber възел.
• sibling: Указател към следващия sibling Fiber възел.
• return: Указател към родителския Fiber възел.
• alternate: Указател към Fiber възела, представляващ предишното състояние на компонента.
• effectTag: Флаг, показващ типа на актуализацията, която трябва да се извърши върху DOM.

Свойството alternate е особено важно. То позволява на React да следи предишното и текущото състояние на компонента. По време на процеса на помирение React сравнява текущия Fiber възел с неговия alternate, за да определи промените, които трябва да бъдат направени в DOM.

The WorkLoop Algorithm

Work loop е ядрото на Fiber архитектурата. Той е отговорен за обхождането на fiber дървото и извършването на необходимата работа за всеки fiber. Work loop е реализиран като рекурсивна функция, която обработва fibers един по един.

Work loop се състои от две основни фази:

• Фаза на рендиране: По време на фазата на рендиране React обхожда fiber дървото и определя промените, които трябва да бъдат направени в DOM. Тази фаза е прекъсваема, което означава, че React може да я постави на пауза и да я възобнови по всяко време.
• Фаза на комитване: По време на фазата на комитване React прилага промените към DOM. Тази фаза не е прекъсваема, което означава, че React трябва да я завърши, след като е започнала.

Фазата на рендиране в детайли

Фазата на рендиране може да бъде допълнително разделена на две подфази:

• beginWork: Функцията beginWork е отговорна за обработката на текущия Fiber възел и създаването на дъщерни Fiber възли. Тя определя дали компонентът трябва да бъде актуализиран и, ако е така, създава нови Fiber възли за неговите деца.
• completeWork: Функцията completeWork е отговорна за обработката на текущия Fiber възел, след като неговите деца са били обработени. Тя актуализира DOM и изчислява оформлението на компонента.

Функцията beginWork изпълнява следните задачи:

1. Проверява дали компонентът трябва да бъде актуализиран.
2. Ако компонентът трябва да бъде актуализиран, тя сравнява новите props и състояние с предишните props и състояние, за да определи промените, които трябва да бъдат направени.
3. Създава нови Fiber възли за децата на компонента.
4. Задава свойството effectTag на Fiber възела, за да покаже типа на актуализацията, която трябва да се извърши върху DOM.

Функцията completeWork изпълнява следните задачи:

1. Актуализира DOM с промените, които са били определени по време на функцията beginWork.
2. Изчислява оформлението на компонента.
3. Събира страничните ефекти, които трябва да бъдат изпълнени след фазата на комитване.

Фазата на комитване в детайли

Фазата на комитване е отговорна за прилагането на промените към DOM. Тази фаза не е прекъсваема, което означава, че React трябва да я завърши, след като е започнала. Фазата на комитване се състои от три подфази:

• beforeMutation: Тази фаза се изпълнява преди DOM да бъде мутирал. Използва се за изпълнение на задачи, като например подготовка на DOM за актуализациите.
• mutation: Тази фаза е мястото, където се извършват действителните DOM мутации. React актуализира DOM въз основа на свойството effectTag на Fiber възлите.
• layout: Тази фаза се изпълнява след като DOM е бил мутирал. Използва се за изпълнение на задачи, като например актуализиране на оформлението на компонента и изпълнение на lifecycle методи.

Практически примери и кодови фрагменти

Нека илюстрираме процеса на помирение Fiber с опростен пример. Разгледайте компонент, който показва списък с елементи:

```javascript function ItemList({ items }) { return (

{items.map(item => (
• {item.name}
))}

); } ```

Когато items prop се промени, React трябва да помири списъка и да актуализира DOM съответно. Ето как Fiber би се справил с това:

1. Фаза на рендиране: Функцията beginWork би сравнила новия items масив с предишния items масив. Тя би идентифицирала кои елементи са били добавени, премахнати или актуализирани.
2. Нови Fiber възли ще бъдат създадени за добавените елементи и effectTag ще бъде зададен, за да покаже, че тези елементи трябва да бъдат вмъкнати в DOM.
3. Fiber възлите за премахнатите елементи ще бъдат маркирани за изтриване.
4. Fiber възлите за актуализираните елементи ще бъдат актуализирани с новите данни.
5. Фаза на комитване: Фазата commit след това ще приложи тези промени към действителния DOM. Добавените елементи ще бъдат вмъкнати, премахнатите елементи ще бъдат изтрити и актуализираните елементи ще бъдат модифицирани.

Използването на key prop е от решаващо значение за ефективното помирение. Без key prop, React ще трябва да рендира отново целия списък всеки път, когато items масивът се промени. С key prop, React може бързо да идентифицира кои елементи са били добавени, премахнати или актуализирани, и само да актуализира тези елементи.

Например, представете си сценарий, в който редът на елементите в количка за пазаруване се променя. Ако всеки елемент има уникален key (напр. ID на продукта), React може ефективно да пренареди елементите в DOM, без да се налага да ги рендира отново изцяло. Това значително подобрява производителността, особено за големи списъци.

Планиране и приоритизация

Едно от ключовите предимства на Fiber е способността му да планира и приоритизира актуализации. React използва планировчик, за да определи кога да стартира, постави на пауза, възобнови или изостави единица работа въз основа на нейния приоритет. Това позволява на React да приоритизира потребителските взаимодействия и да гарантира, че потребителският интерфейс остава отзивчив, дори по време на сложни актуализации.

React предоставя няколко API за планиране на актуализации с различни приоритети:

• React.render: Планира актуализация с приоритет по подразбиране.
• ReactDOM.unstable_deferredUpdates: Планира актуализация с по-нисък приоритет.
• ReactDOM.unstable_runWithPriority: Позволява ви изрично да посочите приоритета на актуализация.

Например, можете да използвате ReactDOM.unstable_deferredUpdates, за да планирате актуализации, които не са от решаващо значение за потребителското изживяване, като например проследяване на анализи или извличане на фонови данни.

```javascript ReactDOM.unstable_deferredUpdates(() => { // Извършете некритични актуализации тук updateAnalyticsData(); }); ```

Обработка на грешки с Fiber

Fiber осигурява подобрена обработка на грешки по време на процеса на помирение. Когато възникне грешка по време на рендиране, React може да улови грешката и да предотврати срива на цялото приложение. React използва граници на грешки, за да обработва грешките по контролиран начин.

Границата на грешки е компонент, който улавя JavaScript грешки навсякъде в неговото дъщерно компонентно дърво, регистрира тези грешки и показва резервен потребителски интерфейс вместо сринатото компонентно дърво. Границите на грешки улавят грешки по време на рендиране, в lifecycle методи и в конструкторите на цялото дърво под тях.

```javascript class ErrorBoundary extends React.Component { constructor(props) { super(props); this.state = { hasError: false }; } static getDerivedStateFromError(error) { // Актуализирайте състоянието, така че следващото рендиране да покаже резервния потребителски интерфейс. return { hasError: true }; } componentDidCatch(error, errorInfo) { // Можете също да регистрирате грешката в услуга за отчитане на грешки logErrorToMyService(error, errorInfo); } render() { if (this.state.hasError) { // Можете да рендирате произволен персонализиран резервен потребителски интерфейс return

Нещо се обърка.

; } return this.props.children; } } ```

Можете да използвате граници на грешки, за да увиете всеки компонент, който може да генерира грешка. Това гарантира, че вашето приложение остава стабилно, дори ако някои компоненти не успеят.

```javascript ```

Отстраняване на грешки във Fiber

Отстраняването на грешки в React приложения, които използват Fiber, може да бъде предизвикателство, но има няколко инструмента и техники, които могат да помогнат. Разширението за браузър React DevTools предоставя мощен набор от инструменти за проверка на дървото на компонентите, профилиране на производителността и отстраняване на грешки.

React Profiler ви позволява да записвате производителността на вашето приложение и да идентифицирате тесни места. Можете да използвате Profiler, за да видите колко време отнема рендирането на всеки компонент и да идентифицирате компоненти, които причиняват проблеми с производителността.

React DevTools също предоставя изглед на дървото на компонентите, който ви позволява да проверите props, състоянието и Fiber възела на всеки компонент. Това може да бъде полезно за разбиране как е структурирано дървото на компонентите и как работи процесът на помирение.

Заключение

React Fiber архитектурата представлява значително подобрение спрямо традиционния процес на помирение. Чрез разделяне на процеса на помирение на по-малки, прекъсваеми единици работа, Fiber позволява на React да подобри отзивчивостта и възприеманата производителност на приложенията, особено в сложни сценарии.

Разбирането на ключовите концепции зад Fiber, като fibers, work loops и планиране, е от съществено значение за изграждането на React приложения с висока производителност. Като използвате функциите на Fiber, можете да създадете потребителски интерфейси, които са по-отзивчиви, по-устойчиви и осигуряват по-добро потребителско изживяване.

Тъй като React продължава да се развива, Fiber ще остане основна част от неговата архитектура. Като сте в крак с последните разработки във Fiber, можете да гарантирате, че вашите React приложения се възползват напълно от предимствата на производителността, които тя предоставя.

Ето някои ключови изводи:

• React Fiber е пълно пренаписване на алгоритъма за помирение на React.
• Fiber позволява на React да постави на пауза и да възобнови процеса на помирение, предотвратявайки дълготрайни задачи да блокират основната нишка.
• Fiber позволява на React да приоритизира различни типове актуализации.
• Fiber осигурява по-добра обработка на грешки по време на процеса на помирение.
• key prop е от решаващо значение за ефективното помирение.
• Разширението за браузър React DevTools предоставя мощен набор от инструменти за отстраняване на грешки в Fiber приложения.

Чрез възприемането на React Fiber и разбирането на нейните принципи, разработчиците по целия свят могат да изграждат по-производителни и удобни за потребителя уеб приложения, независимо от тяхното местоположение или сложността на техните проекти.