React useCallback: Funktions-Memoisation und Abhängigkeitsoptimierung

React ist eine leistungsstarke JavaScript-Bibliothek zur Erstellung von Benutzeroberflächen und wird von Entwicklern weltweit häufig verwendet. Einer der Schlüsselaspekte beim Erstellen effizienter React-Anwendungen ist die Verwaltung von Komponenten-Neu-Renderings. Unnötige Neu-Renderings können die Leistung erheblich beeinträchtigen, insbesondere in komplexen Anwendungen. React bietet Werkzeuge wie useCallback, um Entwicklern zu helfen, die Leistung von Funktionen zu optimieren und zu steuern, wann Funktionen neu erstellt werden, wodurch die Effizienz der gesamten Anwendung verbessert wird. Dieser Blogbeitrag befasst sich eingehend mit dem useCallback-Hook und erklärt seinen Zweck, seine Vorteile und wie man ihn effektiv zur Optimierung Ihrer React-Komponenten einsetzt.

Was ist useCallback?

useCallback ist ein React-Hook, der eine Funktion memoisiert. Memoisation ist eine Technik zur Leistungsoptimierung, bei der die Ergebnisse teurer Funktionsaufrufe zwischengespeichert werden und nachfolgende Aufrufe der Funktion das zwischengespeicherte Ergebnis zurückgeben, wenn sich die Eingabe nicht geändert hat. Im Kontext von React hilft useCallback, die unnötige Neuerstellung von Funktionen innerhalb funktionaler Komponenten zu verhindern. Dies ist besonders nützlich, wenn Funktionen als Props an Kindkomponenten übergeben werden.

Hier ist die grundlegende Syntax:

            
const memoizedCallback = useCallback(
  () => {
    // Funktionslogik
  },
  [dependency1, dependency2, ...]
);

            

              
                Copy
              
            
          

Lassen Sie uns die wichtigsten Teile aufschlüsseln:

• memoizedCallback: Dies ist die Variable, die die memoisierte Funktion enthalten wird.
• useCallback: Der React-Hook.
• () => { ... }: Dies ist die Funktion, die Sie memoisieren möchten. Sie enthält die Logik, die Sie ausführen möchten.
• [dependency1, dependency2, ...]: Dies ist ein Array von Abhängigkeiten. Die memoisierte Funktion wird nur dann neu erstellt, wenn sich eine der Abhängigkeiten ändert. Wenn das Abhängigkeitsarray leer ist ([]), wird die Funktion nur einmal während des initialen Renderings erstellt und bleibt für alle nachfolgenden Renderings gleich.

Warum useCallback verwenden? Die Vorteile

Die Verwendung von useCallback bietet mehrere Vorteile zur Optimierung von React-Anwendungen:

• Verhindern unnötiger Neu-Renderings: Der Hauptvorteil besteht darin, zu verhindern, dass Kindkomponenten unnötig neu gerendert werden. Wenn eine Funktion als Prop an eine Kindkomponente übergeben wird, behandelt React sie bei jedem Rendering als neue Prop, es sei denn, Sie memoisieren die Funktion mit useCallback. Wenn die Funktion neu erstellt wird, könnte die Kindkomponente neu gerendert werden, auch wenn sich ihre anderen Props nicht geändert haben. Dies kann ein erheblicher Leistungsengpass sein.
• Leistungsverbesserung: Indem es Neu-Renderings verhindert, verbessert useCallback die Gesamtleistung Ihrer Anwendung, insbesondere in Szenarien mit häufig neu rendernden Elternkomponenten und komplexen Kindkomponenten. Dies gilt insbesondere für Anwendungen, die große Datenmengen verwalten oder häufige Benutzerinteraktionen verarbeiten.
• Optimierung von Custom Hooks: useCallback wird oft innerhalb von Custom Hooks verwendet, um Funktionen zu memoisieren, die vom Hook zurückgegeben werden. Dies stellt sicher, dass sich die Funktionen nicht ändern, es sei denn, ihre Abhängigkeiten ändern sich, was dazu beiträgt, unnötige Neu-Renderings in Komponenten zu verhindern, die diese Custom Hooks verwenden.
• Verbesserte Stabilität und Vorhersehbarkeit: Indem es steuert, wann Funktionen erstellt werden, kann useCallback zu einem vorhersagbareren Verhalten in Ihrer Anwendung beitragen und die Wahrscheinlichkeit unerwarteter Nebeneffekte durch häufig wechselnde Funktionen verringern. Dies ist hilfreich für das Debugging und die Wartung der Anwendung.

Wie useCallback funktioniert: Ein tieferer Einblick

Wenn useCallback aufgerufen wird, prüft React, ob sich eine der Abhängigkeiten im Abhängigkeitsarray seit dem letzten Rendering geändert hat. Wenn sich die Abhängigkeiten nicht geändert haben, gibt useCallback die memoisierte Funktion aus dem vorherigen Rendering zurück. Wenn sich eine der Abhängigkeiten geändert hat, erstellt useCallback die Funktion neu und gibt die neue Funktion zurück.

Stellen Sie es sich so vor: Sie haben eine spezielle Art von Verkaufsautomaten, der Funktionen ausgibt. Sie geben der Maschine eine Liste von Zutaten (Abhängigkeiten). Wenn sich diese Zutaten nicht geändert haben, gibt Ihnen die Maschine dieselbe Funktion, die Sie beim letzten Mal erhalten haben. Wenn sich eine Zutat ändert, erstellt die Maschine eine neue Funktion.

Beispiel:

            
import React, { useCallback, useState } from 'react';

function ChildComponent({ onClick }) {
  console.log('ChildComponent re-rendered');
  return (
    Click Me
  );
}

function ParentComponent() {
  const [count, setCount] = useState(0);

  // Ohne useCallback - dies erstellt bei jedem Rendering eine neue Funktion!
  // const handleClick = () => {
  //   setCount(count + 1);
  // };

  // Mit useCallback - die Funktion wird nur neu erstellt, wenn sich 'count' ändert
  const handleClick = useCallback(() => {
    setCount(count + 1);
  }, [count]); // 'count' ist die Abhängigkeit

  console.log('ParentComponent re-rendered');
  return (
    

      
Count: {count}
      
       setCount(count+1)}>Increment Parent Count
    
  );
}

export default ParentComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

In diesem Beispiel wäre handleClick ohne useCallback bei jedem Rendering von ParentComponent eine neue Funktion. Dies würde dazu führen, dass ChildComponent jedes Mal neu gerendert wird, wenn ParentComponent neu gerendert wird, auch wenn sich der Klick-Handler selbst nicht geändert hat. Mit useCallback ändert sich handleClick nur, wenn sich die Abhängigkeiten ändern. In diesem Fall ist die Abhängigkeit count, die sich ändert, wenn wir den Zähler erhöhen.

Wann man useCallback verwendet: Best Practices

Obwohl useCallback ein leistungsstarkes Werkzeug sein kann, ist es wichtig, es strategisch einzusetzen, um Überoptimierung und unnötige Komplexität zu vermeiden. Hier ist eine Anleitung, wann und wann man es nicht verwenden sollte:

• Wann man es verwenden sollte:
• Übergeben von Funktionen als Props an memoisierte Komponenten: Dies ist der häufigste und entscheidendste Anwendungsfall. Wenn Sie eine Funktion als Prop an eine in React.memo gewrappte Komponente übergeben (oder useMemo zur Memoisation verwenden), *müssen* Sie useCallback verwenden, um zu verhindern, dass die Kindkomponente unnötig neu gerendert wird. Dies ist besonders wichtig, wenn das Neu-Rendern der Kindkomponente aufwendig ist.
• Optimierung von Custom Hooks: Memoisation von Funktionen innerhalb von Custom Hooks, um deren Neuerstellung zu verhindern, es sei denn, die Abhängigkeiten ändern sich.
• Leistungskritische Abschnitte: In Abschnitten Ihrer Anwendung, in denen die Leistung absolut entscheidend ist (z. B. in Schleifen, die viele Komponenten rendern), kann die Verwendung von useCallback die Effizienz erheblich verbessern.
• Funktionen in Event-Handlern, die Neu-Renderings auslösen könnten: Wenn eine Funktion, die an einen Event-Handler übergeben wird, direkt Zustandsänderungen beeinflusst, die ein Neu-Rendering auslösen könnten, hilft die Verwendung von useCallback sicherzustellen, dass die Funktion nicht neu erstellt und folglich die Komponente nicht unnötig neu gerendert wird.
• Wann man es NICHT verwenden sollte:
• Einfache Event-Handler: Bei einfachen Event-Handlern, die die Leistung nicht direkt beeinträchtigen oder mit memoisierten Kindkomponenten interagieren, kann die Verwendung von useCallback unnötige Komplexität hinzufügen. Es ist am besten, die tatsächlichen Auswirkungen zu bewerten, bevor man es verwendet.
• Funktionen, die nicht als Props übergeben werden: Wenn eine Funktion nur innerhalb des Geltungsbereichs einer Komponente verwendet und nicht an eine Kindkomponente übergeben wird oder auf eine Weise verwendet wird, die Neu-Renderings auslöst, besteht normalerweise keine Notwendigkeit, sie zu memoisieren.
• Übermäßiger Gebrauch: Ein übermäßiger Gebrauch von useCallback kann zu Code führen, der schwerer zu lesen und zu verstehen ist. Berücksichtigen Sie immer den Kompromiss zwischen Leistungsvorteilen und Lesbarkeit des Codes. Das Profiling Ihrer Anwendung, um echte Leistungsengpässe zu finden, ist oft der erste Schritt.

Abhängigkeiten verstehen

Das Abhängigkeitsarray ist entscheidend für die Funktionsweise von useCallback. Es teilt React mit, wann die memoisierte Funktion neu erstellt werden soll. Falsch angegebene Abhängigkeiten können zu unerwartetem Verhalten oder sogar zu Fehlern führen.

• Alle Abhängigkeiten einschließen: Stellen Sie sicher, dass Sie *alle* Variablen, die innerhalb der memoisierten Funktion verwendet werden, in das Abhängigkeitsarray aufnehmen. Dazu gehören Zustandsvariablen, Props und alle anderen Werte, von denen die Funktion abhängt. Fehlende Abhängigkeiten können zu veralteten Closures führen, bei denen die Funktion veraltete Werte verwendet, was zu unvorhersehbaren Ergebnissen führt. Der Linter von React wird Sie oft auf fehlende Abhängigkeiten hinweisen.
• Unnötige Abhängigkeiten vermeiden: Fügen Sie keine Abhängigkeiten hinzu, die die Funktion tatsächlich nicht verwendet. Dies kann zu einer unnötigen Neuerstellung der Funktion führen.
• Abhängigkeiten und Zustandsaktualisierungen: Wenn sich eine Abhängigkeit ändert, wird die memoisierte Funktion neu erstellt. Stellen Sie sicher, dass Sie verstehen, wie Ihre Zustandsaktualisierungen funktionieren und wie sie mit Ihren Abhängigkeiten zusammenhängen.
• Beispiel:

            
import React, { useCallback, useState } from 'react';

function MyComponent({ prop1 }) {
  const [stateValue, setStateValue] = useState(0);

  const handleClick = useCallback(() => {
    // Alle Abhängigkeiten einschließen: prop1 und stateValue
    console.log('prop1: ', prop1, 'stateValue: ', stateValue);
    setStateValue(stateValue + 1);
  }, [prop1, stateValue]);  // Korrektes Abhängigkeitsarray

  return Click Me;
}

            

              
                Copy
              
            
          

In diesem Beispiel, wenn Sie prop1 aus dem Abhängigkeitsarray weglassen würden, würde die Funktion immer den Anfangswert von prop1 verwenden, was wahrscheinlich nicht das ist, was Sie wollen.

useCallback vs. useMemo: Was ist der Unterschied?

Sowohl useCallback als auch useMemo sind React-Hooks, die zur Memoisation verwendet werden, aber sie dienen unterschiedlichen Zwecken:

• useCallback: Gibt eine memoisierte *Funktion* zurück. Es wird verwendet, um Funktionen zu optimieren, indem verhindert wird, dass sie neu erstellt werden, es sei denn, ihre Abhängigkeiten ändern sich. Hauptsächlich konzipiert für die Leistungsoptimierung im Zusammenhang mit Funktionsreferenzen und Neu-Renderings von Kindkomponenten.
• useMemo: Gibt einen memoisierten *Wert* zurück. Es wird verwendet, um das Ergebnis einer Berechnung zu memoisieren. Dies kann verwendet werden, um zu vermeiden, dass aufwendige Berechnungen bei jedem Rendering erneut ausgeführt werden, insbesondere solche, deren Ausgabe keine Funktion sein muss.

Wann man was wählt:

• Verwenden Sie useCallback, wenn Sie eine Funktion memoisieren möchten.
• Verwenden Sie useMemo, wenn Sie einen berechneten Wert (wie ein Objekt, ein Array oder einen primitiven Wert) memoisieren möchten.

Beispiel mit useMemo:

            
import React, { useMemo, useState } from 'react';

function MyComponent({ items }) {
  const [filter, setFilter] = useState('');

  // Memoisiert die gefilterten Elemente - ein Array ist das Ergebnis
  const filteredItems = useMemo(() => {
    return items.filter(item => item.includes(filter));
  }, [items, filter]);

  return (
    

       setFilter(e.target.value)} />
      

        {filteredItems.map(item => (
          
{item}
        ))}
      
    
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

In diesem Beispiel memoisiert useMemo das filteredItems-Array, das das Ergebnis der Filteroperation ist. Es berechnet das Array nur dann neu, wenn sich entweder items oder filter ändert. Dies verhindert, dass die Liste unnötig neu gerendert wird, wenn sich andere Teile der Komponente ändern.

React.memo und useCallback: Eine starke Kombination

React.memo ist eine Higher-Order Component (HOC), die eine funktionale Komponente memoisiert. Sie verhindert Neu-Renderings der Komponente, wenn sich ihre Props nicht geändert haben. In Kombination mit useCallback erhalten Sie leistungsstarke Optimierungsmöglichkeiten.

• Wie es funktioniert: React.memo führt einen flachen Vergleich der an eine Komponente übergebenen Props durch. Wenn die Props gleich sind (gemäß einem flachen Vergleich), wird die Komponente nicht neu gerendert. Hier kommt useCallback ins Spiel: Indem Sie die als Props übergebenen Funktionen memoisieren, stellen Sie sicher, dass sich die Funktionen nicht ändern, es sei denn, die Abhängigkeiten ändern sich. Dies ermöglicht es React.memo, Neu-Renderings der memoisierten Komponente effektiv zu verhindern.
• Beispiel:

            
import React, { useCallback } from 'react';

// Memoisierte Kindkomponente
const ChildComponent = React.memo(({ onClick, text }) => {
  console.log('ChildComponent re-rendered');
  return (
    {text}
  );
});

function ParentComponent() {
  const [count, setCount] = React.useState(0);

  const handleClick = useCallback(() => {
    setCount(count + 1);
  }, [count]);

  return (
    

      
Count: {count}
      
       setCount(count+1)}>Increment Parent Count
    
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

In diesem Beispiel wird ChildComponent mit React.memo memoisiert. Die onClick-Prop wird mit useCallback memoisiert. Diese Einrichtung stellt sicher, dass ChildComponent nur dann neu gerendert wird, wenn die handleClick-Funktion selbst neu erstellt wird (was nur passiert, wenn sich count ändert) und wenn sich die text-Prop ändert.

Fortgeschrittene Techniken und Überlegungen

Über die Grundlagen hinaus gibt es einige fortgeschrittene Techniken und Überlegungen, die bei der Verwendung von useCallback zu beachten sind:

• Benutzerdefinierte Vergleichslogik mit React.memo: Während React.memo standardmäßig einen flachen Vergleich von Props durchführt, können Sie als zweites Argument eine Vergleichsfunktion bereitstellen, um den Prop-Vergleich anzupassen. Dies ermöglicht eine feinkörnigere Kontrolle darüber, wann eine Komponente neu gerendert wird. Dies ist hilfreich, wenn Ihre Props komplexe Objekte sind, die einen tiefen Vergleich erfordern.
• Profiling- und Leistungstools: Verwenden Sie die React DevTools und Browser-Profiling-Tools, um Leistungsengpässe in Ihrer Anwendung zu identifizieren. Dies kann Ihnen helfen, Bereiche zu finden, in denen useCallback und andere Optimierungstechniken den größten Nutzen bringen. Tools wie der React Profiler in den Chrome DevTools können Ihnen visuell zeigen, welche Komponenten neu gerendert werden und warum.
• Vermeiden Sie vorzeitige Optimierung: Beginnen Sie nicht damit, useCallback überall in Ihrer Anwendung zu verwenden. Profilen Sie zuerst Ihre Anwendung, um Leistungsengpässe zu identifizieren. Dann, konzentrieren Sie sich auf die Optimierung der Komponenten, die die meisten Probleme verursachen. Vorzeitige Optimierung kann zu komplexerem Code ohne signifikante Leistungsgewinne führen.
• Alternativen in Betracht ziehen: In einigen Fällen können andere Techniken wie Code-Splitting, Lazy Loading und Virtualisierung geeigneter sein, um die Leistung zu verbessern als die Verwendung von useCallback. Berücksichtigen Sie die Gesamtarchitektur Ihrer Anwendung bei Optimierungsentscheidungen.
• Abhängigkeiten aktualisieren: Wenn sich eine Abhängigkeit ändert, wird die memoisierte Funktion neu erstellt. Dies kann zu Leistungsproblemen führen, wenn die Funktion aufwendige Operationen durchführt. Berücksichtigen Sie sorgfältig die Auswirkungen Ihrer Abhängigkeiten und wie oft sie sich ändern. Manchmal kann es effizienter sein, das Komponentendesign zu überdenken oder einen anderen Ansatz zu verwenden.

Praxisbeispiele und globale Anwendungen

useCallback wird in React-Anwendungen jeder Größe ausgiebig verwendet, von kleinen persönlichen Projekten bis hin zu großen Unternehmensanwendungen. Hier sind einige reale Szenarien und wie useCallback angewendet wird:

• E-Commerce-Plattformen: In E-Commerce-Anwendungen kann useCallback verwendet werden, um die Leistung von Produktlistenkomponenten zu optimieren. Wenn ein Benutzer mit der Produktliste interagiert (z. B. Filtern, Sortieren), müssen Neu-Renderings effizient sein, um ein reibungsloses Benutzererlebnis zu gewährleisten. Die Memoisation von Event-Handler-Funktionen (wie das Hinzufügen eines Artikels zum Warenkorb), die an Kindkomponenten übergeben werden, stellt sicher, dass diese Komponenten nicht unnötig neu gerendert werden.
• Social-Media-Anwendungen: Social-Media-Plattformen haben oft komplexe Benutzeroberflächen mit zahlreichen Komponenten. useCallback kann Komponenten optimieren, die Benutzer-Feeds, Kommentarbereiche und andere interaktive Elemente anzeigen. Stellen Sie sich eine Komponente vor, die eine Liste von Kommentaren anzeigt. Durch die Memoisation der `likeComment`-Funktion können Sie verhindern, dass die gesamte Kommentarliste jedes Mal neu gerendert wird, wenn ein Benutzer einen Kommentar liked.
• Interaktive Datenvisualisierung: In Anwendungen, die große Datensätze und Visualisierungen anzeigen, kann useCallback ein Schlüsselwerkzeug zur Aufrechterhaltung der Reaktionsfähigkeit sein. Die Optimierung der Leistung von Event-Handlern, die zur Interaktion mit der Visualisierung verwendet werden (z. B. Zoomen, Schwenken, Auswählen von Datenpunkten), verhindert das Neu-Rendern von Komponenten, die nicht direkt von der Interaktion betroffen sind. Zum Beispiel in Finanz-Dashboards oder wissenschaftlichen Datenanalyse-Tools.
• Internationale Anwendungen (Lokalisierung und Globalisierung): In Anwendungen, die mehrere Sprachen unterstützen (z. B. Übersetzungs-Apps oder Plattformen mit internationaler Nutzerbasis), kann useCallback in Verbindung mit Lokalisierungsbibliotheken verwendet werden, um unnötige Neu-Renderings zu verhindern, wenn sich die Sprache ändert. Durch die Memoisation von Funktionen im Zusammenhang mit dem Abrufen übersetzter Zeichenketten oder der Formatierung von Daten und Zahlen können Sie sicherstellen, dass nur die betroffenen Komponenten aktualisiert werden, wenn sich die Locale ändert. Denken Sie an eine globale Bankanwendung, die Kontostände in verschiedenen Währungen anzeigt. Wenn sich die Währung ändert, möchten Sie nur die Komponente neu rendern, die den Saldo in der neuen Währung anzeigt, und nicht die gesamte Anwendung.
• Benutzerauthentifizierungs- und Autorisierungssysteme: Anwendungen mit Benutzerauthentifizierung (in allen Arten von Ländern, von den USA über Indien bis Japan und viele mehr!) verwenden häufig Komponenten, die Benutzersitzungen und -rollen verwalten. Die Verwendung von useCallback zur Memoisation von Funktionen im Zusammenhang mit dem Anmelden, Abmelden und Aktualisieren von Benutzerberechtigungen stellt sicher, dass die Benutzeroberfläche effizient reagiert. Wenn sich ein Benutzer anmeldet oder seine Rolle ändert, müssen nur die betroffenen Komponenten neu gerendert werden.

Fazit: useCallback für eine effiziente React-Entwicklung meistern

useCallback ist ein entscheidendes Werkzeug für React-Entwickler, die ihre Anwendungen optimieren möchten. Indem Sie seinen Zweck, seine Vorteile und seine effektive Anwendung verstehen, können Sie die Leistung Ihrer Komponenten erheblich verbessern, unnötige Neu-Renderings reduzieren und ein reibungsloseres Benutzererlebnis schaffen. Denken Sie daran, es strategisch einzusetzen, Ihre Anwendung zu profilen, um Engpässe zu identifizieren, und es mit anderen Optimierungstechniken wie React.memo und useMemo zu kombinieren, um effiziente und wartbare React-Anwendungen zu erstellen.

Indem Sie die in diesem Blogbeitrag beschriebenen Best Practices und Beispiele befolgen, sind Sie bestens gerüstet, um die Leistungsfähigkeit von useCallback zu nutzen und hochperformante React-Anwendungen für ein globales Publikum zu schreiben.