React useInsertionEffect: Optimierung von CSS-in-JS-Bibliotheken für bessere Leistung

Reacts useInsertionEffect ist ein relativ neuer Hook, der entwickelt wurde, um einen spezifischen Leistungsengpass in bestimmten Situationen zu beheben, insbesondere bei der Arbeit mit CSS-in-JS-Bibliotheken. Dieser Artikel bietet eine umfassende Anleitung zum Verständnis von useInsertionEffect, seinem Zweck, seiner Funktionsweise und wie es zur Optimierung von CSS-in-JS-Bibliotheken für eine verbesserte Leistung und reduziertes Layout-Thrashing verwendet werden kann. Die hier enthaltenen Informationen sind für jeden React-Entwickler wichtig, der an leistungssensiblen Anwendungen arbeitet oder die wahrgenommene Leistung seiner Webanwendungen verbessern möchte.

Das Problem verstehen: CSS-in-JS und Layout-Thrashing

CSS-in-JS-Bibliotheken bieten eine leistungsstarke Möglichkeit, CSS-Stile direkt in Ihrem JavaScript-Code zu verwalten. Beliebte Beispiele sind:

• styled-components
• Emotion
• stitches

Diese Bibliotheken generieren typischerweise CSS-Regeln dynamisch basierend auf den Props und dem State Ihrer Komponente. Obwohl dieser Ansatz eine hervorragende Flexibilität und Komponierbarkeit bietet, kann er bei unachtsamer Handhabung zu Leistungsproblemen führen. Das Hauptproblem ist das Layout-Thrashing.

Was ist Layout-Thrashing?

Layout-Thrashing tritt auf, wenn der Browser gezwungen ist, das Layout (die Positionen und Größen von Elementen auf der Seite) mehrmals innerhalb eines einzigen Frames neu zu berechnen. Dies geschieht, wenn JavaScript-Code:

1. Das DOM modifiziert.
2. Unmittelbar Layout-Informationen anfordert (z. B. offsetWidth, offsetHeight, getBoundingClientRect).
3. Der Browser daraufhin das Layout neu berechnet.

Wenn diese Abfolge wiederholt innerhalb desselben Frames auftritt, verbringt der Browser erheblich viel Zeit mit der Neuberechnung des Layouts, was zu Leistungsproblemen führt wie:

• Langsames Rendering
• Ruckelnde Animationen
• Schlechte Benutzererfahrung

CSS-in-JS-Bibliotheken können zum Layout-Thrashing beitragen, da sie CSS-Regeln oft nachdem React die DOM-Struktur der Komponente aktualisiert hat, in das DOM einfügen. Dies kann eine Neuberechnung des Layouts auslösen, insbesondere wenn die Stile die Größe oder Position von Elementen beeinflussen. In der Vergangenheit haben Bibliotheken oft useEffect verwendet, um die Stile hinzuzufügen, was geschieht, nachdem der Browser bereits gezeichnet hat. Jetzt haben wir bessere Werkzeuge.

Einführung in useInsertionEffect

useInsertionEffect ist ein React-Hook, der entwickelt wurde, um genau dieses Leistungsproblem zu beheben. Er ermöglicht es Ihnen, Code auszuführen, bevor der Browser zeichnet, aber nachdem das DOM aktualisiert wurde. Dies ist für CSS-in-JS-Bibliotheken entscheidend, da sie so CSS-Regeln einfügen können, bevor der Browser seine erste Layout-Berechnung durchführt, wodurch Layout-Thrashing minimiert wird. Betrachten Sie es als eine spezialisiertere Version von useLayoutEffect.

Wichtige Merkmale von useInsertionEffect:

• Wird vor dem Zeichnen ausgeführt: Der Effekt läuft ab, bevor der Browser den Bildschirm zeichnet.
• Begrenzter Anwendungsbereich: Hauptsächlich für das Einfügen von Stilen gedacht; DOM-Mutationen außerhalb des spezifizierten Bereichs führen wahrscheinlich zu unerwarteten Ergebnissen oder Problemen.
• Wird nach DOM-Mutationen ausgeführt: Der Effekt läuft ab, nachdem das DOM von React verändert wurde.
• Serverseitiges Rendering (SSR): Er wird nicht auf dem Server während des serverseitigen Renderings ausgeführt. Das liegt daran, dass serverseitiges Rendering kein Zeichnen oder keine Layout-Berechnungen beinhaltet.

Wie useInsertionEffect funktioniert

Um zu verstehen, wie useInsertionEffect die Leistung verbessert, ist es wichtig, den React-Rendering-Lebenszyklus zu verstehen. Hier ist eine vereinfachte Übersicht:

1. Render-Phase: React ermittelt, welche Änderungen am DOM basierend auf dem State und den Props der Komponente vorgenommen werden müssen.
2. Commit-Phase: React wendet die Änderungen auf das DOM an.
3. Browser-Paint: Der Browser berechnet das Layout und zeichnet den Bildschirm.

Traditionell würden CSS-in-JS-Bibliotheken Stile mit useEffect oder useLayoutEffect einfügen. useEffect wird nachdem der Browser gezeichnet hat ausgeführt, was zu einem „Flash of Unstyled Content“ (FOUC) und potenziellem Layout-Thrashing führen kann. useLayoutEffect wird bevor der Browser zeichnet, aber nach den DOM-Mutationen ausgeführt. Obwohl useLayoutEffect für das Einfügen von Stilen im Allgemeinen besser ist als useEffect, kann es dennoch zum Layout-Thrashing beitragen, da es den Browser zwingt, das Layout nachdem das DOM aktualisiert wurde, aber vor dem ersten Zeichnen neu zu berechnen.

useInsertionEffect löst dieses Problem, indem es bevor der Browser zeichnet, aber nach den DOM-Mutationen und vor useLayoutEffect ausgeführt wird. Dies ermöglicht es CSS-in-JS-Bibliotheken, Stile einzufügen, bevor der Browser seine erste Layout-Berechnung durchführt, wodurch die Notwendigkeit nachfolgender Neuberechnungen minimiert wird.

Praktisches Beispiel: Optimierung einer CSS-in-JS-Komponente

Betrachten wir ein einfaches Beispiel mit einer hypothetischen CSS-in-JS-Bibliothek namens my-css-in-js. Diese Bibliothek stellt eine Funktion namens injectStyles bereit, die CSS-Regeln in das DOM einfügt.

Naive Implementierung (mit useEffect):

            
import React, { useEffect } from 'react';
import { injectStyles } from 'my-css-in-js';

const MyComponent = ({ color }) => {
  useEffect(() => {
    const styles = `
      .my-component {
        color: ${color};
        font-size: 16px;
      }
    `;
    injectStyles(styles);
  }, [color]);

  return <div className="my-component">Hello, world!</div>;
};

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

Diese Implementierung verwendet useEffect, um die Stile einzufügen. Obwohl sie funktioniert, kann sie zu einem FOUC und potenziellem Layout-Thrashing führen.

Optimierte Implementierung (mit useInsertionEffect):

            
import React, { useInsertionEffect } from 'react';
import { injectStyles } from 'my-css-in-js';

const MyComponent = ({ color }) => {
  useInsertionEffect(() => {
    const styles = `
      .my-component {
        color: ${color};
        font-size: 16px;
      }
    `;
    injectStyles(styles);
  }, [color]);

  return <div className="my-component">Hello, world!</div>;
};

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

Durch den Wechsel zu useInsertionEffect stellen wir sicher, dass die Stile vor dem Zeichnen durch den Browser eingefügt werden, was die Wahrscheinlichkeit von Layout-Thrashing verringert.

Best Practices und Überlegungen

Bei der Verwendung von useInsertionEffect sollten Sie die folgenden Best Practices und Überlegungen berücksichtigen:

• Verwenden Sie es speziell für das Einfügen von Stilen: useInsertionEffect ist hauptsächlich für das Einfügen von Stilen konzipiert. Vermeiden Sie die Verwendung für andere Arten von Seiteneffekten, da dies zu unerwartetem Verhalten führen kann.
• Minimieren Sie Seiteneffekte: Halten Sie den Code innerhalb von useInsertionEffect so minimal und effizient wie möglich. Vermeiden Sie komplexe Berechnungen oder DOM-Manipulationen, die den Rendering-Prozess verlangsamen könnten.
• Verstehen Sie die Ausführungsreihenfolge: Seien Sie sich bewusst, dass useInsertionEffect vor useLayoutEffect ausgeführt wird. Dies kann wichtig sein, wenn es Abhängigkeiten zwischen diesen Effekten gibt.
• Testen Sie gründlich: Testen Sie Ihre Komponenten sorgfältig, um sicherzustellen, dass useInsertionEffect die Stile korrekt einfügt und keine Leistungsregressionen einführt.
• Messen Sie die Leistung: Verwenden Sie die Entwicklertools des Browsers, um die Leistungsauswirkungen von useInsertionEffect zu messen. Vergleichen Sie die Leistung Ihrer Komponente mit und ohne useInsertionEffect, um zu überprüfen, ob es einen Vorteil bringt.
• Achten Sie auf Drittanbieter-Bibliotheken: Wenn Sie CSS-in-JS-Bibliotheken von Drittanbietern verwenden, prüfen Sie, ob diese bereits intern useInsertionEffect nutzen. Wenn ja, müssen Sie es möglicherweise nicht direkt in Ihren Komponenten verwenden.

Praxisbeispiele und Anwendungsfälle

Während das vorherige Beispiel einen einfachen Anwendungsfall demonstrierte, kann useInsertionEffect in komplexeren Szenarien besonders vorteilhaft sein. Hier sind einige Praxisbeispiele und Anwendungsfälle:

• Dynamisches Theming: Bei der Implementierung von dynamischem Theming in Ihrer Anwendung können Sie useInsertionEffect verwenden, um themenspezifische Stile vor dem Zeichnen durch den Browser einzufügen. Dies stellt sicher, dass das Theme reibungslos ohne Layout-Verschiebungen angewendet wird.
• Komponentenbibliotheken: Wenn Sie eine Komponentenbibliothek erstellen, kann die Verwendung von useInsertionEffect dazu beitragen, die Leistung Ihrer Komponenten bei der Verwendung in verschiedenen Anwendungen zu verbessern. Durch effizientes Einfügen von Stilen können Sie die Auswirkungen auf die Gesamtleistung der Anwendung minimieren.
• Komplexe Layouts: In Anwendungen mit komplexen Layouts, wie Dashboards oder Datenvisualisierungen, kann useInsertionEffect helfen, das durch häufige Stilaktualisierungen verursachte Layout-Thrashing zu reduzieren.

Beispiel: Dynamisches Theming mit useInsertionEffect

Stellen Sie sich eine Anwendung vor, die es Benutzern ermöglicht, zwischen einem hellen und einem dunklen Theme zu wechseln. Die Theme-Stile sind in einer separaten CSS-Datei definiert und werden mit useInsertionEffect in das DOM eingefügt.

            
import React, { useInsertionEffect, useState } from 'react';
import { injectStyles } from 'my-css-in-js';

const themes = {
  light: `
    body {
      background-color: #fff;
      color: #000;
    }
  `,
  dark: `
    body {
      background-color: #000;
      color: #fff;
    }
  `,
};

const ThemeSwitcher = () => {
  const [theme, setTheme] = useState('light');

  useInsertionEffect(() => {
    injectStyles(themes[theme]);
  }, [theme]);

  const toggleTheme = () => {
    setTheme(theme === 'light' ? 'dark' : 'light');
  };

  return (
    <div>
      <button onClick={toggleTheme}>Toggle Theme</button>
      <p>Current Theme: {theme}</p>
    </div>
  );
};

export default ThemeSwitcher;

            

              
                Copy
              
            
          

In diesem Beispiel stellt useInsertionEffect sicher, dass die Theme-Stile vor dem Zeichnen durch den Browser eingefügt werden, was zu einem reibungslosen Theme-Wechsel ohne merkliche Layout-Verschiebungen führt.

Wann useInsertionEffect nicht verwendet werden sollte

Obwohl useInsertionEffect ein wertvolles Werkzeug zur Optimierung von CSS-in-JS-Bibliotheken sein kann, ist es wichtig zu erkennen, wann es nicht notwendig oder angemessen ist:

• Einfache Anwendungen: In einfachen Anwendungen mit minimalem Styling oder seltenen Stilaktualisierungen können die Leistungsvorteile von useInsertionEffect vernachlässigbar sein.
• Wenn die Bibliothek die Optimierung bereits übernimmt: Viele moderne CSS-in-JS-Bibliotheken verwenden bereits intern useInsertionEffect oder haben andere Optimierungstechniken implementiert. In diesen Fällen müssen Sie es möglicherweise nicht direkt in Ihren Komponenten verwenden.
• Nicht stilbezogene Seiteneffekte: useInsertionEffect ist speziell für das Einfügen von Stilen konzipiert. Vermeiden Sie die Verwendung für andere Arten von Seiteneffekten, da dies zu unerwartetem Verhalten führen kann.
• Serverseitiges Rendering: Dieser Effekt wird während des serverseitigen Renderings nicht ausgeführt, da kein Zeichnen stattfindet.

Alternativen zu useInsertionEffect

Obwohl useInsertionEffect ein leistungsstarkes Werkzeug ist, gibt es andere Ansätze, die Sie zur Optimierung von CSS-in-JS-Bibliotheken in Betracht ziehen können:

• CSS-Module: CSS-Module bieten eine Möglichkeit, CSS-Regeln lokal auf Komponenten zu beschränken und so globale Namespace-Kollisionen zu vermeiden. Obwohl sie nicht das gleiche Maß an dynamischem Styling wie CSS-in-JS-Bibliotheken bieten, können sie eine gute Alternative für einfachere Styling-Anforderungen sein.
• Atomares CSS: Atomares CSS (auch bekannt als Utility-First-CSS) beinhaltet die Erstellung kleiner, zweckgebundener CSS-Klassen, die zur Gestaltung von Elementen zusammengesetzt werden können. Dieser Ansatz kann zu effizienterem CSS und reduziertem Code-Duplizierung führen.
• Optimierte CSS-in-JS-Bibliotheken: Einige CSS-in-JS-Bibliotheken sind auf Leistung ausgelegt und bieten integrierte Optimierungstechniken wie CSS-Extraktion und Code-Splitting. Recherchieren und wählen Sie eine Bibliothek, die Ihren Leistungsanforderungen entspricht.

Fazit

useInsertionEffect ist ein wertvolles Werkzeug zur Optimierung von CSS-in-JS-Bibliotheken und zur Minimierung von Layout-Thrashing in React-Anwendungen. Indem Sie verstehen, wie es funktioniert und wann es eingesetzt werden sollte, können Sie die Leistung und Benutzererfahrung Ihrer Webanwendungen verbessern. Denken Sie daran, es speziell für das Einfügen von Stilen zu verwenden, Seiteneffekte zu minimieren und Ihre Komponenten gründlich zu testen. Mit sorgfältiger Planung und Implementierung kann useInsertionEffect Ihnen helfen, hochleistungsfähige React-Anwendungen zu erstellen, die eine reibungslose und reaktionsschnelle Benutzererfahrung bieten.

Indem Sie die in diesem Artikel besprochenen Techniken sorgfältig abwägen, können Sie die Herausforderungen im Zusammenhang mit CSS-in-JS-Bibliotheken effektiv bewältigen und sicherstellen, dass Ihre React-Anwendungen den Benutzern weltweit eine reibungslose, reaktionsschnelle und leistungsstarke Erfahrung bieten.