React experimental_useOptimistic Merge-Algorithmus: Ein tiefer Einblick in optimistische Updates

In der sich ständig weiterentwickelnden Welt der Front-End-Entwicklung ist die Schaffung reaktionsschneller und ansprechender Benutzeroberflächen von grösster Bedeutung. React bietet Entwicklern mit seiner komponentenbasierenden Architektur leistungsstarke Werkzeuge, um dieses Ziel zu erreichen. Ein solches Werkzeug, das sich derzeit im experimentellen Stadium befindet, ist der experimental_useOptimistic Hook, der entwickelt wurde, um die Benutzererfahrung durch optimistische Updates zu verbessern. Dieser Blog-Beitrag bietet eine umfassende Erkundung dieses Hooks und konzentriert sich insbesondere auf den Merge-Algorithmus, der ihn antreibt.

Was sind optimistische Updates?

Optimistische Updates sind ein UI-Muster, bei dem Sie die Benutzeroberfläche sofort so aktualisieren, als ob eine Operation (z. B. ein Button-Klick, das Absenden eines Formulars) erfolgreich war, bevor Sie tatsächlich eine Bestätigung vom Server erhalten. Dies sorgt für einen gefühlten Leistungsschub und lässt die Anwendung reaktionsschneller wirken. Wenn der Server die Operation bestätigt, ändert sich nichts. Wenn der Server jedoch einen Fehler meldet, setzen Sie die Benutzeroberfläche auf ihren vorherigen Zustand zurück und informieren den Benutzer.

Betrachten Sie diese Beispiele:

• Soziale Medien: Einen Beitrag auf einer Social-Media-Plattform liken. Die Anzahl der Likes erhöht sich sofort, und der Benutzer sieht sofort die aktualisierte Zahl. Wenn das Like nicht auf dem Server registriert werden kann, wird die Anzahl auf ihren ursprünglichen Wert zurückgesetzt.
• Aufgabenverwaltung: Eine Aufgabe in einer To-Do-Listen-Anwendung als erledigt markieren. Die Aufgabe erscheint sofort durchgestrichen und gibt sofortiges Feedback. Wenn die Erledigung nicht gespeichert werden kann, wird die Aufgabe in ihren unvollständigen Zustand zurückversetzt.
• E-Commerce: Einen Artikel in einen Warenkorb legen. Die Anzahl der Artikel im Warenkorb wird sofort aktualisiert, und der Benutzer sieht den Artikel in der Warenkorb-Vorschau. Wenn das Hinzufügen zum Warenkorb fehlschlägt, wird der Artikel aus der Vorschau entfernt und die Anzahl wird zurückgesetzt.

Einführung von experimental_useOptimistic

Reacts experimental_useOptimistic Hook vereinfacht die Implementierung von optimistischen Updates. Er ermöglicht es Ihnen, optimistische Statusaktualisierungen einfach zu verwalten und bietet einen Mechanismus, um bei Bedarf zum ursprünglichen Zustand zurückzukehren. Dieser Hook ist experimentell, was bedeutet, dass sich seine API in zukünftigen Versionen ändern kann.

Grundlegende Verwendung

Der experimental_useOptimistic Hook akzeptiert zwei Argumente:

• Anfangszustand: Der Anfangswert des Zustands.
• Updater-Funktion: Eine Funktion, die den aktuellen Zustand und einen optimistischen Wert entgegennimmt und den neuen optimistischen Zustand zurückgibt. Hier kommt der Merge-Algorithmus ins Spiel.

Er gibt ein Array mit zwei Elementen zurück:

• Optimistischer Zustand: Der aktuelle optimistische Zustand (entweder der Anfangszustand oder das Ergebnis der Updater-Funktion).
• Optimistischer Dispatch: Eine Funktion, die einen optimistischen Wert akzeptiert. Das Aufrufen dieser Funktion löst die Updater-Funktion aus, um einen neuen optimistischen Zustand zu berechnen.

Hier ist ein vereinfachtes Beispiel:

            import { experimental_useOptimistic as useOptimistic, useState } from 'react';

function MyComponent() {
  const [originalValue, setOriginalValue] = useState(0);
  const [optimisticValue, updateOptimisticValue] = useOptimistic(
    originalValue,
    (state, optimisticUpdate) => state + optimisticUpdate // Simple merge algorithm: adds the optimistic update to the current state
  );

  const handleClick = () => {
    updateOptimisticValue(1); // Optimistically increment by 1
    // Simulate an asynchronous operation (e.g., API call)
    setTimeout(() => {
      setOriginalValue(originalValue + 1); // Update the real value after successful operation
    }, 1000);
  };

  return (
    <div>
      <p>Original Value: {originalValue}</p>
      <p>Optimistic Value: {optimisticValue}</p>
      <button onClick={handleClick}>Increment</button>
    </div>
  );
}

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

In diesem Beispiel erhöht das Klicken auf die Schaltfläche "Increment" den optimisticValue optimistisch um 1. Nach einer Verzögerung von 1 Sekunde wird der originalValue aktualisiert, um die tatsächliche serverseitige Änderung widerzuspiegeln. Wenn der simulierte API-Aufruf fehlgeschlagen wäre, müssten wir originalValue auf seinen vorherigen Wert zurücksetzen.

Der Merge-Algorithmus: Die Grundlage für optimistische Updates

Das Herzstück von experimental_useOptimistic ist sein Merge-Algorithmus, der innerhalb der Updater-Funktion implementiert wird. Dieser Algorithmus bestimmt, wie das optimistische Update auf den aktuellen Zustand angewendet wird, um den neuen optimistischen Zustand zu erzeugen. Die Komplexität dieses Algorithmus hängt von der Struktur des Zustands und der Art der Aktualisierungen ab.

Verschiedene Szenarien erfordern unterschiedliche Merge-Strategien. Hier sind einige häufige Beispiele:

1. Einfache Wertaktualisierungen

Wie im vorherigen Beispiel gezeigt, kann der Merge-Algorithmus für einfache Werte wie Zahlen oder Zeichenketten so einfach sein wie das Hinzufügen des optimistischen Updates zum aktuellen Zustand oder das Ersetzen des aktuellen Zustands durch den optimistischen Wert.

            (state, optimisticUpdate) => state + optimisticUpdate // Für Zahlen
(state, optimisticUpdate) => optimisticUpdate // Für Zeichenketten oder Boolesche Werte (ersetzt den gesamten Zustand)

            

              
                Copy
              
            
          

2. Objektzusammenführung

Wenn Sie mit Objekten als Zustand arbeiten, müssen Sie das optimistische Update oft mit dem bestehenden Objekt zusammenführen, wobei die ursprünglichen Eigenschaften erhalten bleiben und die angegebenen aktualisiert werden. Dies geschieht üblicherweise mit dem Spread-Operator oder der Object.assign() Methode.

            (state, optimisticUpdate) => ({ ...state, ...optimisticUpdate });

            

              
                Copy
              
            
          

Betrachten Sie ein Szenario zur Profilaktualisierung:

            const [profile, updateOptimisticProfile] = useOptimistic(
  {
    name: "John Doe",
    location: "New York",
    bio: "Software Engineer"
  },
  (state, optimisticUpdate) => ({ ...state, ...optimisticUpdate })
);

const handleLocationUpdate = (newLocation) => {
  updateOptimisticProfile({ location: newLocation }); // Optimistisch den Ort aktualisieren
  // Simuliere API-Aufruf zum Aktualisieren des Profils auf dem Server
};

            

              
                Copy
              
            
          

In diesem Beispiel wird nur die Eigenschaft location optimistisch aktualisiert, während die Eigenschaften name und bio unverändert bleiben.

3. Array-Manipulation

Das Aktualisieren von Arrays erfordert mehr Sorgfalt, insbesondere beim Hinzufügen, Entfernen oder Ändern von Elementen. Hier sind einige gängige Array-Manipulationsszenarien:

• Hinzufügen eines Elements: Das neue Element an das Array anhängen.
• Entfernen eines Elements: Das Array filtern, um das zu entfernende Element auszuschliessen.
• Aktualisieren eines Elements: Das Array abbilden und das Element durch die aktualisierte Version basierend auf einer eindeutigen Kennung ersetzen.

Betrachten Sie eine Aufgabenlistenanwendung:

            const [tasks, updateOptimisticTasks] = useOptimistic(
  [
    { id: 1, text: "Buy groceries", completed: false },
    { id: 2, text: "Walk the dog", completed: true }
  ],
  (state, optimisticUpdate) => {
    switch (optimisticUpdate.type) {
      case 'ADD':
        return [...state, optimisticUpdate.task];
      case 'REMOVE':
        return state.filter(task => task.id !== optimisticUpdate.id);
      case 'UPDATE':
        return state.map(task =>
          task.id === optimisticUpdate.task.id ? optimisticUpdate.task : task
        );
      default:
        return state;
    }
  }
);

const handleAddTask = (newTaskText) => {
  const newTask = { id: Date.now(), text: newTaskText, completed: false };
  updateOptimisticTasks({ type: 'ADD', task: newTask });
  // Simuliere API-Aufruf zum Hinzufügen der Aufgabe zum Server
};

const handleRemoveTask = (taskId) => {
  updateOptimisticTasks({ type: 'REMOVE', id: taskId });
  // Simuliere API-Aufruf zum Entfernen der Aufgabe vom Server
};

const handleUpdateTask = (updatedTask) => {
  updateOptimisticTasks({ type: 'UPDATE', task: updatedTask });
  // Simuliere API-Aufruf zum Aktualisieren der Aufgabe auf dem Server
};

            

              
                Copy
              
            
          

Dieses Beispiel zeigt, wie man Aufgaben in einem Array optimistisch hinzufügt, entfernt und aktualisiert. Der Merge-Algorithmus verwendet eine Switch-Anweisung, um verschiedene Aktualisierungstypen zu verarbeiten.

4. Tief verschachtelte Objekte

Bei tief verschachtelten Objekten reicht ein einfacher Spread-Operator möglicherweise nicht aus, da er nur eine flache Kopie durchführt. In solchen Fällen müssen Sie möglicherweise eine rekursive Zusammenführungsfunktion oder eine Bibliothek wie Lodashs _.merge oder Immer verwenden, um sicherzustellen, dass das gesamte Objekt korrekt aktualisiert wird.

Hier ist ein Beispiel für die Verwendung einer benutzerdefinierten rekursiven Merge-Funktion:

            function deepMerge(target, source) {
  for (const key in source) {
    if (typeof source[key] === 'object' && source[key] !== null && !Array.isArray(source[key])) {
      if (!target[key] || typeof target[key] !== 'object') {
        target[key] = {};
      }
      deepMerge(target[key], source[key]);
    } else {
      target[key] = source[key];
    }
  }
  return target;
}

const [config, updateOptimisticConfig] = useOptimistic(
  {
    theme: {
      primaryColor: "blue",
      secondaryColor: "green",
    },
    userSettings: {
      notificationsEnabled: true,
      language: "en"
    }
  },
  (state, optimisticUpdate) => {
    const newState = { ...state }; // Erstelle eine flache Kopie
    deepMerge(newState, optimisticUpdate);
    return newState;
  }
);

const handleThemeUpdate = (newTheme) => {
  updateOptimisticConfig({ theme: newTheme });
  // Simuliere API-Aufruf zum Aktualisieren der Konfiguration auf dem Server
};

            

              
                Copy
              
            
          

Dieses Beispiel zeigt, wie Sie eine rekursive Merge-Funktion verwenden, um tief verschachtelte Eigenschaften im Konfigurationsobjekt zu aktualisieren.

Anpassen des Merge-Algorithmus

Die Flexibilität von experimental_useOptimistic ermöglicht es Ihnen, den Merge-Algorithmus an Ihre spezifischen Bedürfnisse anzupassen. Sie können benutzerdefinierte Funktionen erstellen, die komplexe Zusammenführungslogik verarbeiten und sicherstellen, dass Ihre optimistischen Aktualisierungen korrekt und effizient angewendet werden.

Berücksichtigen Sie bei der Gestaltung Ihres Merge-Algorithmus die folgenden Faktoren:

• Statusstruktur: Die Komplexität der Statusdaten (einfache Werte, Objekte, Arrays, verschachtelte Strukturen).
• Aktualisierungstypen: Die verschiedenen Arten von Aktualisierungen, die auftreten können (hinzufügen, entfernen, aktualisieren, ersetzen).
• Leistung: Die Effizienz des Algorithmus, insbesondere bei der Verarbeitung grosser Datensätze.
• Unveränderlichkeit: Beibehalten der Unveränderlichkeit des Status, um unerwartete Nebeneffekte zu verhindern.

Fehlerbehandlung und Rollback

Ein entscheidender Aspekt optimistischer Aktualisierungen ist die Behandlung von Fehlern und das Zurücksetzen des optimistischen Status, wenn die Serveroperation fehlschlägt. Wenn ein Fehler auftritt, müssen Sie die Benutzeroberfläche in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzen und den Benutzer über den Fehler informieren.

Hier ist ein Beispiel, wie Sie Fehler behandeln und den optimistischen Status zurücksetzen können:

            import { experimental_useOptimistic as useOptimistic, useState, useRef } from 'react';

function MyComponent() {
  const [originalValue, setOriginalValue] = useState(0);
  const [optimisticValue, updateOptimisticValue] = useOptimistic(
    originalValue,
    (state, optimisticUpdate) => state + optimisticUpdate
  );

  // Verwenden Sie useRef, um den vorherigen originalValue für den Rollback zu speichern
  const previousValueRef = useRef(originalValue);

  const handleClick = async () => {
    previousValueRef.current = originalValue;
    updateOptimisticValue(1);

    try {
      // Simuliere eine asynchrone Operation (z. B. API-Aufruf)
      await new Promise((resolve, reject) => {
        setTimeout(() => {
          // Simuliere einen zufälligen Fehler
          if (Math.random() < 0.2) {
            reject(new Error("Operation failed"));
          } else {
            setOriginalValue(originalValue + 1);
            resolve();
          }
        }, 1000);
      });
    } catch (error) {
      console.error("Operation failed:", error);
      // Rollback zum vorherigen Wert
      setOriginalValue(previousValueRef.current);
      alert("Operation failed. Please try again."); // Informiere den Benutzer
    }
  };

  return (
    <div>
      <p>Original Value: {originalValue}</p>
      <p>Optimistic Value: {optimisticValue}</p>
      <button onClick={handleClick}>Increment</button>
    </div>
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

In diesem Beispiel wird previousValueRef verwendet, um den vorherigen originalValue zu speichern, bevor das optimistische Update angewendet wird. Wenn der API-Aufruf fehlschlägt, wird originalValue auf den gespeicherten Wert zurückgesetzt, wodurch das optimistische Update effektiv zurückgesetzt wird. Ein Alert informiert den Benutzer über den Fehler.

Vorteile der Verwendung von experimental_useOptimistic

Die Verwendung von experimental_useOptimistic zur Implementierung optimistischer Updates bietet mehrere Vorteile:

• Verbesserte Benutzererfahrung: Bietet eine reaktionsschnellere und ansprechendere Benutzeroberfläche.
• Vereinfachte Implementierung: Vereinfacht die Verwaltung optimistischer Statusaktualisierungen.
• Zentralisierte Logik: Kapselt die Zusammenführungslogik innerhalb der Updater-Funktion, wodurch der Code wartungsfreundlicher wird.
• Deklarativer Ansatz: Ermöglicht es Ihnen, zu definieren, wie optimistische Aktualisierungen auf deklarative Weise angewendet werden.

Einschränkungen und Überlegungen

Obwohl experimental_useOptimistic ein leistungsstarkes Werkzeug ist, ist es wichtig, sich seiner Einschränkungen und Überlegungen bewusst zu sein:

• Experimentelle API: Die API kann sich in zukünftigen React-Versionen ändern.
• Komplexität: Die Implementierung komplexer Merge-Algorithmen kann eine Herausforderung sein.
• Fehlerbehandlung: Eine ordnungsgemässe Fehlerbehandlung und Rollback-Mechanismen sind unerlässlich.
• Datenkonsistenz: Stellen Sie sicher, dass die optimistischen Aktualisierungen mit dem serverseitigen Datenmodell übereinstimmen.

Alternativen zu experimental_useOptimistic

Während experimental_useOptimistic eine bequeme Möglichkeit zur Implementierung optimistischer Aktualisierungen bietet, gibt es alternative Ansätze, die Sie in Betracht ziehen können:

• Manuelle Statusverwaltung: Sie können den optimistischen Status manuell mit useState und benutzerdefinierter Logik verwalten.
• Redux mit optimistischer Middleware: Redux-Middleware kann verwendet werden, um Aktionen abzufangen und optimistische Aktualisierungen anzuwenden, bevor sie an den Store gesendet werden.
• GraphQL-Bibliotheken (z. B. Apollo Client, Relay): Diese Bibliotheken bieten oft integrierte Unterstützung für optimistische Aktualisierungen.

Anwendungsfälle in verschiedenen Branchen

Optimistische Updates verbessern die Benutzererfahrung in verschiedenen Branchen. Hier sind einige spezifische Szenarien:

• Financial Technology (FinTech):
  • Echtzeit-Handelsplattformen: Wenn ein Benutzer einen Handel platziert, kann die Plattform das Portfolio-Guthaben und den Handelsbestätigungsstatus optimistisch aktualisieren, bevor der Handel tatsächlich ausgeführt wird. Dies bietet sofortiges Feedback, das besonders in schnelllebigen Handelsumgebungen wichtig ist.
    • Beispiel: Eine Aktienhandels-App aktualisiert das verfügbare Guthaben des Benutzers sofort nach der Platzierung eines Kaufauftrags und zeigt eine geschätzte Handelsausführung an.
  • Online-Banking: Bei der Überweisung von Geldern zwischen Konten kann die Benutzeroberfläche die Überweisung sofort als abgeschlossen anzeigen, wobei eine Bestätigung im Hintergrund aussteht.
  • Beispiel: Eine Online-Banking-App zeigt sofort einen erfolgreichen Überweisungsbestätigungsbildschirm an, während die eigentliche Überweisung im Hintergrund verarbeitet wird.
• Healthcare Technology (HealthTech):
  • Terminplanung: Bei der Planung eines Termins kann das System den Termin sofort als bestätigt anzeigen, wobei Hintergrundprüfungen die Verfügbarkeit überprüfen.
  • Beispiel: Ein Healthcare-Portal zeigt einen Termin sofort als bestätigt an, nachdem der Benutzer einen Zeitfenster ausgewählt hat.
  • Aktualisierungen elektronischer Gesundheitsakten (EHR): Bei der Aktualisierung von Patienteninformationen (z. B. Allergien, Medikamente) können die Änderungen sofort angezeigt werden, während das System sie im Hintergrund speichert.
  • Beispiel: Ein Arzt aktualisiert die Allergieliste eines Patienten und sieht die Änderungen sofort, so dass er die Konsultation fortsetzen kann, ohne zu warten.
• Logistik und Lieferkette:
  • Auftragsverfolgung: Wenn ein Paketstatus aktualisiert wird (z. B. "zur Zustellung unterwegs"), können die Verfolgungsinformationen optimistisch aktualisiert werden, um die Änderung sofort widerzuspiegeln.
  • Beispiel: Eine Kurier-App zeigt ein Paket als "zur Zustellung unterwegs" an, sobald der Fahrer es scannt, noch bevor das zentrale System aktualisiert wird.
  • Bestandsverwaltung: Bei der Anpassung der Bestandsstände (z. B. beim Empfang einer Sendung) können die Bestandszahlen optimistisch aktualisiert werden, um die sofortige Verfügbarkeit anzuzeigen.
  • Beispiel: Ein Lagerverwaltungssystem zeigt den aktualisierten Lagerbestand eines Produkts sofort an, nachdem ein Wareneingangskontrolleur den Wareneingang einer neuen Sendung bestätigt hat.
• Education Technology (EdTech):
  • Quiz-Einsendungen: Wenn ein Schüler ein Quiz einreicht, kann das System sofort eine vorläufige Punktzahl anzeigen, auch bevor alle Antworten bewertet wurden.
  • Beispiel: Eine Online-Lernplattform zeigt einem Schüler sofort nach dem Einreichen eines Quiz eine geschätzte Punktzahl an, die die potenzielle Leistung anzeigt.
  • Kurseinschreibung: Bei der Einschreibung in einen Kurs kann das System den Kurs sofort zum Dashboard des Schülers hinzufügen, während die Sitzplatzverfügbarkeit im Hintergrund überprüft wird.
  • Beispiel: Ein Universitätsportal fügt einen Kurs sofort zur Liste der eingeschriebenen Kurse eines Studenten hinzu, nachdem der Student auf "Einschreiben" geklickt hat.

Fazit

experimental_useOptimistic ist ein leistungsstarkes Werkzeug zur Verbesserung der Benutzererfahrung in React-Anwendungen durch optimistische Aktualisierungen. Indem Sie den Merge-Algorithmus verstehen und ihn an Ihre spezifischen Bedürfnisse anpassen, können Sie nahtlose und reaktionsschnelle Benutzeroberflächen erstellen, die eine gefühlte Leistungssteigerung bieten. Denken Sie daran, Fehler zu behandeln und den optimistischen Status bei Bedarf zurückzusetzen, um die Datenkonsistenz zu gewährleisten. Als experimentelle API ist es wichtig, mit den neuesten React-Versionen auf dem Laufenden zu bleiben und auf mögliche Änderungen in der Zukunft vorbereitet zu sein.

Indem Sie die Statusstruktur, die Aktualisierungstypen und die Fehlerbehandlungsmechanismen sorgfältig berücksichtigen, können Sie experimental_useOptimistic effektiv nutzen, um ansprechendere und reaktionsschnellere Anwendungen für Ihre Benutzer zu erstellen, unabhängig von ihrem globalen Standort oder ihrer Branche.

Weiterführende Literatur

• <a href="https://react.dev/reference/react/experimental_useOptimistic" target="_blank">React Documentation - experimental_useOptimistic</a>
• <a href="https://github.com/facebook/react" target="_blank">React GitHub Repository</a>
• Immer Library for Immutable State Updates (https://immerjs.github.io/immer/)