React Fiber Arkitektur: Forståelse af Afstemningsprocessen

React har revolutioneret front-end udvikling med sin komponentbaserede arkitektur og deklarative programmeringsmodel. Kernen i Reacts effektivitet er dens afstemningsproces – mekanismen, hvormed React opdaterer det faktiske DOM for at afspejle ændringer i komponenttræet. Denne proces har gennemgået en betydelig udvikling, der kulminerede i Fiber-arkitekturen. Denne artikel giver en omfattende forståelse af React Fiber og dens indvirkning på afstemning.

Hvad er Afstemning?

Afstemning er den algoritme, React bruger til at sammenligne det tidligere virtuelle DOM med det nye virtuelle DOM og bestemme det minimale sæt af ændringer, der kræves for at opdatere det faktiske DOM. Det virtuelle DOM er en in-memory repræsentation af UI'en. Når en komponents tilstand ændres, opretter React et nyt virtuelt DOM-træ. I stedet for direkte at manipulere det faktiske DOM, hvilket er en langsom proces, sammenligner React det nye virtuelle DOM-træ med det tidligere og identificerer forskellene. Denne proces kaldes diffing.

Afstemningsprocessen er styret af to hovedantagelser:

• Elementer af forskellige typer vil producere forskellige træer.
• Udvikleren kan antyde, hvilke underordnede elementer der kan være stabile på tværs af forskellige renderinger med en key prop.

Traditionel Afstemning (Før Fiber)

I den første implementering af React var afstemningsprocessen synkron og udelelig. Det betød, at når React startede processen med at sammenligne det virtuelle DOM og opdatere det faktiske DOM, kunne den ikke afbrydes. Dette kunne føre til ydelsesproblemer, især i komplekse applikationer med store komponenttræer. Hvis en komponentopdatering tog lang tid, ville browseren blive uresponsiv, hvilket resulterede i en dårlig brugeroplevelse. Dette omtales ofte som "jank"-problemet.

Forestil dig et komplekst e-handelswebsted, der viser et produktkatalog. Hvis en bruger interagerer med et filter, der udløser en re-rendering af kataloget, kan den synkrone afstemningsproces blokere hovedtråden, hvilket gør UI'en uresponsiv, indtil hele kataloget er re-renderet. Dette kan tage flere sekunder og forårsage frustration for brugeren.

Introduktion til React Fiber

React Fiber er en komplet omskrivning af Reacts afstemningsalgoritme, introduceret i React 16. Dens primære mål er at forbedre reaktionsevnen og den opfattede ydelse af React-applikationer, især i komplekse scenarier. Fiber opnår dette ved at opdele afstemningsprocessen i mindre, afbrydelige arbejdsenheder.

De vigtigste koncepter bag React Fiber er:

• Fibre: En fiber er et JavaScript-objekt, der repræsenterer en arbejdsenhed. Den indeholder information om en komponent, dens input og dens output. Hver React-komponent har en tilsvarende fiber.
• WorkLoop: En work loop er en løkke, der itererer gennem fibertræet og udfører det nødvendige arbejde for hver fiber.
• Scheduling: Planlæggeren bestemmer, hvornår en arbejdsenhed skal startes, pauses, genoptages eller opgives baseret på prioritet.

Fordele ved Fiber-arkitektur

Fiber-arkitektur giver flere betydelige fordele:

• Afbrydelig Afstemning: Fiber giver React mulighed for at pause og genoptage afstemningsprocessen, hvilket forhindrer langvarige opgaver i at blokere hovedtråden. Dette sikrer, at UI'en forbliver responsiv, selv under komplekse opdateringer.
• Prioritetsbaserede Opdateringer: Fiber gør det muligt for React at prioritere forskellige typer opdateringer. For eksempel kan brugerinteraktioner, såsom at skrive eller klikke, gives højere prioritet end baggrundsopgaver, såsom datahentning. Dette sikrer, at de vigtigste opdateringer behandles først.
• Asynkron Rendering: Fiber giver React mulighed for at udføre rendering asynkront. Det betyder, at React kan starte rendering af en komponent og derefter pause for at give browseren mulighed for at håndtere andre opgaver, såsom brugerinput eller animationer. Dette forbedrer den overordnede ydelse og reaktionsevne af applikationen.
• Forbedret Fejlhåndtering: Fiber giver bedre fejlhåndtering under afstemningsprocessen. Hvis der opstår en fejl under rendering, kan React genoprette sig mere elegant og forhindre, at hele applikationen går ned.

Overvej en applikation til kollaborativ dokumentredigering. Med Fiber kan redigeringer foretaget af forskellige brugere behandles med forskellige prioriteter. Realtidsskrivning fra den aktuelle bruger får den højeste prioritet, hvilket sikrer øjeblikkelig feedback. Opdateringer fra andre brugere eller automatisk baggrundslagring kan behandles med lavere prioritet, hvilket minimerer afbrydelsen af den aktive brugers oplevelse.

Forståelse af Fiber-strukturen

Hver React-komponent er repræsenteret af en Fiber-node. Fiber-noden indeholder information om komponentens type, props, tilstand og dens relationer til andre Fiber-noder i træet. Her er nogle vigtige egenskaber ved en Fiber-node:

• type: Komponentens type (f.eks. en funktionskomponent, en klassekomponent, et DOM-element).
• key: Key prop'en, der er sendt til komponenten.
• props: De props, der er sendt til komponenten.
• stateNode: Instansen af komponenten (for klassekomponenter) eller null (for funktionskomponenter).
• child: En pointer til den første underordnede Fiber-node.
• sibling: En pointer til den næste søskende Fiber-node.
• return: En pointer til den overordnede Fiber-node.
• alternate: En pointer til Fiber-noden, der repræsenterer den tidligere tilstand af komponenten.
• effectTag: Et flag, der angiver den type opdatering, der skal udføres på DOM'en.

alternate-egenskaben er særlig vigtig. Den giver React mulighed for at holde styr på de tidligere og nuværende tilstande af komponenten. Under afstemningsprocessen sammenligner React den aktuelle Fiber-node med dens alternate for at bestemme de ændringer, der skal foretages i DOM'en.

WorkLoop-algoritmen

Work loop'en er kernen i Fiber-arkitekturen. Den er ansvarlig for at gennemgå fibertræet og udføre det nødvendige arbejde for hver fiber. Work loop'en er implementeret som en rekursiv funktion, der behandler fibre én ad gangen.

Work loop'en består af to hovedfaser:

• Renderingsfasen: Under renderingsfasen gennemgår React fibertræet og bestemmer de ændringer, der skal foretages i DOM'en. Denne fase kan afbrydes, hvilket betyder, at React kan pause og genoptage den når som helst.
• Commit-fasen: Under commit-fasen anvender React ændringerne på DOM'en. Denne fase kan ikke afbrydes, hvilket betyder, at React skal fuldføre den, når den er startet.

Renderingsfasen i Detaljer

Renderingsfasen kan yderligere opdeles i to underfaser:

• beginWork: beginWork-funktionen er ansvarlig for at behandle den aktuelle Fiber-node og oprette underordnede Fiber-noder. Den bestemmer, om komponenten skal opdateres, og hvis det er tilfældet, opretter den nye Fiber-noder til sine børn.
• completeWork: completeWork-funktionen er ansvarlig for at behandle den aktuelle Fiber-node, efter at dens børn er blevet behandlet. Den opdaterer DOM'en og beregner layoutet af komponenten.

beginWork-funktionen udfører følgende opgaver:

1. Kontrollerer, om komponenten skal opdateres.
2. Hvis komponenten skal opdateres, sammenligner den de nye props og tilstand med de tidligere props og tilstand for at bestemme de ændringer, der skal foretages.
3. Opretter nye Fiber-noder til komponentens børn.
4. Indstiller effectTag-egenskaben på Fiber-noden for at angive den type opdatering, der skal udføres på DOM'en.

completeWork-funktionen udfører følgende opgaver:

1. Opdaterer DOM'en med de ændringer, der blev bestemt under beginWork-funktionen.
2. Beregner layoutet af komponenten.
3. Indsamler de sideeffekter, der skal udføres efter commit-fasen.

Commit-fasen i Detaljer

Commit-fasen er ansvarlig for at anvende ændringerne på DOM'en. Denne fase kan ikke afbrydes, hvilket betyder, at React skal fuldføre den, når den er startet. Commit-fasen består af tre underfaser:

• beforeMutation: Denne fase udføres, før DOM'en muteres. Den bruges til at udføre opgaver som f.eks. at forberede DOM'en til opdateringerne.
• mutation: Denne fase er, hvor de faktiske DOM-mutationer udføres. React opdaterer DOM'en baseret på effectTag-egenskaben for Fiber-noderne.
• layout: Denne fase udføres, efter at DOM'en er blevet muteret. Den bruges til at udføre opgaver som f.eks. at opdatere layoutet af komponenten og køre lifecycle-metoder.

Praktiske Eksempler og Kodebidder

Lad os illustrere Fiber-afstemningsprocessen med et forenklet eksempel. Overvej en komponent, der viser en liste over elementer:

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

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

); } ```

Når items prop'en ændres, skal React afstemme listen og opdatere DOM'en i overensstemmelse hermed. Sådan ville Fiber håndtere dette:

1. Renderingsfase: beginWork-funktionen ville sammenligne det nye items array med det tidligere items array. Den ville identificere, hvilke elementer der er blevet tilføjet, fjernet eller opdateret.
2. Nye Fiber-noder ville blive oprettet til de tilføjede elementer, og effectTag ville blive indstillet til at angive, at disse elementer skal indsættes i DOM'en.
3. Fiber-noder til de fjernede elementer ville blive markeret til sletning.
4. Fiber-noder til de opdaterede elementer ville blive opdateret med de nye data.
5. Commit-fase: commit-fasen ville derefter anvende disse ændringer på det faktiske DOM. De tilføjede elementer ville blive indsat, de fjernede elementer ville blive slettet, og de opdaterede elementer ville blive ændret.

Brugen af key prop'en er afgørende for effektiv afstemning. Uden key prop'en ville React være nødt til at re-rendere hele listen, når items array'et ændres. Med key prop'en kan React hurtigt identificere, hvilke elementer der er blevet tilføjet, fjernet eller opdateret, og kun opdatere disse elementer.

Forestil dig f.eks. et scenarie, hvor rækkefølgen af elementer i en indkøbskurv ændres. Hvis hvert element har en unik key (f.eks. produkt-ID'et), kan React effektivt omorganisere elementerne i DOM'en uden at skulle re-rendere dem fuldstændigt. Dette forbedrer ydeevnen betydeligt, især for store lister.

Scheduling og Prioritering

En af de vigtigste fordele ved Fiber er dens evne til at planlægge og prioritere opdateringer. React bruger en planlægger til at bestemme, hvornår en arbejdsenhed skal startes, pauses, genoptages eller opgives baseret på dens prioritet. Dette giver React mulighed for at prioritere brugerinteraktioner og sikre, at UI'en forbliver responsiv, selv under komplekse opdateringer.

React leverer flere API'er til planlægning af opdateringer med forskellige prioriteter:

• React.render: Planlægger en opdatering med standardprioriteten.
• ReactDOM.unstable_deferredUpdates: Planlægger en opdatering med en lavere prioritet.
• ReactDOM.unstable_runWithPriority: Giver dig mulighed for eksplicit at angive prioriteten af en opdatering.

Du kan f.eks. bruge ReactDOM.unstable_deferredUpdates til at planlægge opdateringer, der ikke er kritiske for brugeroplevelsen, såsom analyse tracking eller datahentning i baggrunden.

```javascript ReactDOM.unstable_deferredUpdates(() => { // Udfør ikke-kritiske opdateringer her updateAnalyticsData(); }); ```

Fejlhåndtering med Fiber

Fiber giver forbedret fejlhåndtering under afstemningsprocessen. Når der opstår en fejl under rendering, kan React fange fejlen og forhindre, at hele applikationen går ned. React bruger fejlgrænser til at håndtere fejl på en kontrolleret måde.

En fejlgrænse er en komponent, der fanger JavaScript-fejl overalt i dens underordnede komponenttræ, logger disse fejl og viser en fallback-UI i stedet for det nedbrudte komponenttræ. Fejlgrænser fanger fejl under rendering, i lifecycle-metoder og i konstruktører af hele træet under dem.

```javascript class ErrorBoundary extends React.Component { constructor(props) { super(props); this.state = { hasError: false }; } static getDerivedStateFromError(error) { // Opdater tilstand, så den næste rendering viser fallback-UI'en. return { hasError: true }; } componentDidCatch(error, errorInfo) { // Du kan også logge fejlen til en fejlrapporteringstjeneste logErrorToMyService(error, errorInfo); } render() { if (this.state.hasError) { // Du kan gengive enhver brugerdefineret fallback-UI return

Noget gik galt.

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

Du kan bruge fejlgrænser til at ombryde enhver komponent, der muligvis kaster en fejl. Dette sikrer, at din applikation forbliver stabil, selvom nogle komponenter fejler.

```javascript ```

Fejlfinding af Fiber

Fejlfinding af React-applikationer, der bruger Fiber, kan være udfordrende, men der er flere værktøjer og teknikker, der kan hjælpe. React DevTools-browserudvidelsen giver et kraftfuldt sæt værktøjer til at inspicere komponenttræet, profilere ydeevne og fejlfinde fejl.

React Profiler giver dig mulighed for at registrere ydeevnen af din applikation og identificere flaskehalse. Du kan bruge Profiler til at se, hvor lang tid hver komponent tager at gengive, og identificere komponenter, der forårsager ydelsesproblemer.

React DevTools giver også en komponenttrævisning, der giver dig mulighed for at inspicere props, tilstand og Fiber-node for hver komponent. Dette kan være nyttigt til at forstå, hvordan komponenttræet er struktureret, og hvordan afstemningsprocessen fungerer.

Konklusion

React Fiber-arkitektur repræsenterer en betydelig forbedring i forhold til den traditionelle afstemningsproces. Ved at opdele afstemningsprocessen i mindre, afbrydelige arbejdsenheder giver Fiber React mulighed for at forbedre reaktionsevnen og den opfattede ydeevne af applikationer, især i komplekse scenarier.

Forståelse af de vigtigste koncepter bag Fiber, såsom fibre, work loops og scheduling, er afgørende for at opbygge højtydende React-applikationer. Ved at udnytte funktionerne i Fiber kan du oprette UI'er, der er mere responsive, mere robuste og giver en bedre brugeroplevelse.

Efterhånden som React fortsætter med at udvikle sig, vil Fiber forblive en grundlæggende del af dens arkitektur. Ved at holde dig opdateret med den seneste udvikling inden for Fiber kan du sikre, at dine React-applikationer udnytter de ydelsesfordele, som den giver, fuldt ud.

Her er nogle vigtige takeaways:

• React Fiber er en komplet omskrivning af Reacts afstemningsalgoritme.
• Fiber giver React mulighed for at pause og genoptage afstemningsprocessen, hvilket forhindrer langvarige opgaver i at blokere hovedtråden.
• Fiber giver React mulighed for at prioritere forskellige typer opdateringer.
• Fiber giver bedre fejlhåndtering under afstemningsprocessen.
• key prop'en er afgørende for effektiv afstemning.
• React DevTools-browserudvidelsen giver et kraftfuldt sæt værktøjer til fejlfinding af Fiber-applikationer.

Ved at omfavne React Fiber og forstå dens principper kan udviklere over hele verden bygge mere performante og brugervenlige webapplikationer, uanset deres placering eller kompleksiteten af deres projekter.