React useLayoutEffect: Synchrone DOM-Messung und -Updates

React bietet leistungsstarke Hooks zur Verwaltung von Nebeneffekten in Ihren Komponenten. Während useEffect das Arbeitspferd für die meisten asynchronen Nebeneffekte ist, kommt useLayoutEffect ins Spiel, wenn Sie synchrone DOM-Messungen und -Updates durchführen müssen. Dieser Leitfaden untersucht useLayoutEffect im Detail und erklärt seinen Zweck, seine Anwendungsfälle und wie man ihn effektiv einsetzt.

Die Notwendigkeit synchroner DOM-Updates verstehen

Bevor wir uns mit den Besonderheiten von useLayoutEffect befassen, ist es entscheidend zu verstehen, warum synchrone DOM-Updates manchmal notwendig sind. Die Rendering-Pipeline des Browsers besteht aus mehreren Phasen, darunter:

• HTML parsen: Umwandlung des HTML-Dokuments in einen DOM-Baum.
• Rendern: Berechnung der Stile und des Layouts jedes Elements im DOM.
• Zeichnen (Painting): Darstellung der Elemente auf dem Bildschirm.

Der useEffect-Hook von React wird asynchron ausgeführt, nachdem der Browser den Bildschirm gezeichnet hat. Dies ist aus Leistungsgründen im Allgemeinen wünschenswert, da es das Blockieren des Hauptthreads verhindert und dem Browser ermöglicht, reaktionsfähig zu bleiben. Es gibt jedoch Situationen, in denen Sie das DOM messen müssen, bevor der Browser zeichnet, und dann das DOM basierend auf diesen Messungen aktualisieren müssen, bevor der Benutzer das erste Rendern sieht. Beispiele hierfür sind:

• Anpassen der Position eines Tooltips basierend auf der Größe seines Inhalts und dem verfügbaren Bildschirmplatz.
• Berechnen der Höhe eines Elements, um sicherzustellen, dass es in einen Container passt.
• Synchronisieren der Position von Elementen beim Scrollen oder Ändern der Größe.

Wenn Sie useEffect für diese Art von Operationen verwenden, kann es zu einem visuellen Flackern oder Ruckeln kommen, da der Browser den ursprünglichen Zustand zeichnet, bevor useEffect ausgeführt wird und das DOM aktualisiert. Hier kommt useLayoutEffect ins Spiel.

Einführung in useLayoutEffect

useLayoutEffect ist ein React-Hook, der useEffect ähnelt, aber synchron ausgeführt wird, nachdem der Browser alle DOM-Mutationen durchgeführt hat, aber bevor er den Bildschirm zeichnet. Dies ermöglicht es Ihnen, DOM-Messungen zu lesen und das DOM zu aktualisieren, ohne ein visuelles Flackern zu verursachen. Hier ist die grundlegende Syntax:

import { useLayoutEffect } from 'react';

function MyComponent() {
  useLayoutEffect(() => {
    // Code, der nach DOM-Mutationen, aber vor dem Zeichnen ausgeführt wird

    // Optional eine Aufräumfunktion zurückgeben
    return () => {
      // Code, der ausgeführt wird, wenn die Komponente entfernt wird oder neu rendert
    };
  }, [dependencies]);

  return (
    

      {/* Komponenteninhalt */}
    
  );
}

Wie useEffect akzeptiert useLayoutEffect zwei Argumente:

1. Eine Funktion, die die Logik des Nebeneffekts enthält.
2. Ein optionales Array von Abhängigkeiten. Der Effekt wird nur dann erneut ausgeführt, wenn sich eine der Abhängigkeiten ändert. Wenn das Abhängigkeitsarray leer ist ([]), wird der Effekt nur einmal nach dem ersten Rendern ausgeführt. Wenn kein Abhängigkeitsarray angegeben wird, wird der Effekt nach jedem Rendern ausgeführt.

Wann man useLayoutEffect verwenden sollte

Der Schlüssel zum Verständnis, wann useLayoutEffect verwendet werden sollte, liegt darin, Situationen zu identifizieren, in denen Sie DOM-Messungen und -Updates synchron durchführen müssen, bevor der Browser zeichnet. Hier sind einige häufige Anwendungsfälle:

1. Messen von Elementabmessungen

Möglicherweise müssen Sie die Breite, Höhe oder Position eines Elements messen, um das Layout anderer Elemente zu berechnen. Zum Beispiel könnten Sie useLayoutEffect verwenden, um sicherzustellen, dass ein Tooltip immer innerhalb des Ansichtsfensters positioniert ist.

import React, { useState, useRef, useLayoutEffect } from 'react';

function Tooltip() {
  const [isVisible, setIsVisible] = useState(false);
  const tooltipRef = useRef(null);
  const buttonRef = useRef(null);

  useLayoutEffect(() => {
    if (isVisible && tooltipRef.current && buttonRef.current) {
      const buttonRect = buttonRef.current.getBoundingClientRect();
      const tooltipWidth = tooltipRef.current.offsetWidth;
      const windowWidth = window.innerWidth;

      // Die ideale Position für den Tooltip berechnen
      let left = buttonRect.left + (buttonRect.width / 2) - (tooltipWidth / 2);

      // Die Position anpassen, wenn der Tooltip das Ansichtsfenster überlaufen würde
      if (left < 0) {
        left = 10; // Minimaler Abstand vom linken Rand
      } else if (left + tooltipWidth > windowWidth) {
        left = windowWidth - tooltipWidth - 10; // Minimaler Abstand vom rechten Rand
      }

      tooltipRef.current.style.left = `${left}px`;
      tooltipRef.current.style.top = `${buttonRect.bottom + 5}px`;
    }
  }, [isVisible]);

  return (
    

       setIsVisible(!isVisible)}>Toggle Tooltip
      {isVisible && (
        

          Dies ist eine Tooltip-Nachricht.
        
      )}
    
  );
}

In diesem Beispiel wird useLayoutEffect verwendet, um die Position des Tooltips basierend auf der Position der Schaltfläche und den Abmessungen des Ansichtsfensters zu berechnen. Dies stellt sicher, dass der Tooltip immer sichtbar ist und nicht über den Bildschirm hinausragt. Die Methode getBoundingClientRect wird verwendet, um die Abmessungen und die Position der Schaltfläche relativ zum Ansichtsfenster zu erhalten.

2. Synchronisieren von Elementpositionen

Möglicherweise müssen Sie die Position eines Elements mit einem anderen synchronisieren, wie z. B. einen fixierten Header, der dem Benutzer beim Scrollen folgt. Auch hier kann useLayoutEffect sicherstellen, dass die Elemente korrekt ausgerichtet sind, bevor der Browser zeichnet, um visuelle Störungen zu vermeiden.

import React, { useState, useRef, useLayoutEffect } from 'react';

function StickyHeader() {
  const [isSticky, setIsSticky] = useState(false);
  const headerRef = useRef(null);
  const placeholderRef = useRef(null);

  useLayoutEffect(() => {
    const handleScroll = () => {
      if (headerRef.current && placeholderRef.current) {
        const headerHeight = headerRef.current.offsetHeight;
        const headerTop = headerRef.current.offsetTop;
        const scrollPosition = window.pageYOffset;

        if (scrollPosition > headerTop) {
          setIsSticky(true);
          placeholderRef.current.style.height = `${headerHeight}px`;
        } else {
          setIsSticky(false);
          placeholderRef.current.style.height = '0px';
        }
      }
    };

    window.addEventListener('scroll', handleScroll);

    return () => {
      window.removeEventListener('scroll', handleScroll);
    };
  }, []);

  return (
    

      

      

        
Fixierter Header
      
      
{/* Etwas Inhalt zum Scrollen */}
    
  );
}

Dieses Beispiel zeigt, wie man einen fixierten Header erstellt, der oben im Ansichtsfenster bleibt, während der Benutzer scrollt. useLayoutEffect wird verwendet, um die Höhe des Headers zu berechnen und die Höhe eines Platzhalterelements festzulegen, um zu verhindern, dass der Inhalt springt, wenn der Header fixiert wird. Die Eigenschaft offsetTop wird verwendet, um die anfängliche Position des Headers relativ zum Dokument zu bestimmen.

3. Verhindern von Textsprüngen beim Laden von Schriftarten

Wenn Web-Schriftarten geladen werden, zeigen Browser möglicherweise zunächst Fallback-Schriftarten an, was dazu führt, dass der Text neu umbricht, sobald die benutzerdefinierten Schriftarten geladen sind. useLayoutEffect kann verwendet werden, um die Höhe des Textes mit der Fallback-Schriftart zu berechnen und eine Mindesthöhe für den Container festzulegen, um den Sprung zu verhindern.

import React, { useRef, useLayoutEffect, useState } from 'react';

function FontLoadingComponent() {
  const textRef = useRef(null);
  const [minHeight, setMinHeight] = useState(0);

  useLayoutEffect(() => {
    if (textRef.current) {
      // Die Höhe mit der Fallback-Schriftart messen
      const height = textRef.current.offsetHeight;
      setMinHeight(height);
    }
  }, []);

  return (
    

      
Dies ist ein Text, der eine benutzerdefinierte Schriftart verwendet.
    
  );
}

In diesem Beispiel misst useLayoutEffect die Höhe des Paragraphenelements mit der Fallback-Schriftart. Es setzt dann die minHeight-Stileigenschaft des übergeordneten Divs, um zu verhindern, dass der Text springt, wenn die benutzerdefinierte Schriftart geladen wird. Ersetzen Sie "MyCustomFont" durch den tatsächlichen Namen Ihrer benutzerdefinierten Schriftart.

useLayoutEffect vs. useEffect: Hauptunterschiede

Der wichtigste Unterschied zwischen useLayoutEffect und useEffect ist ihr Ausführungszeitpunkt:

• useLayoutEffect: Wird synchron nach DOM-Mutationen, aber vor dem Zeichnen durch den Browser ausgeführt. Dies blockiert das Zeichnen des Browsers, bis der Effekt abgeschlossen ist.
• useEffect: Wird asynchron ausgeführt, nachdem der Browser den Bildschirm gezeichnet hat. Dies blockiert das Zeichnen des Browsers nicht.

Da useLayoutEffect das Zeichnen des Browsers blockiert, sollte es sparsam verwendet werden. Eine übermäßige Verwendung von useLayoutEffect kann zu Leistungsproblemen führen, insbesondere wenn der Effekt komplexe oder zeitaufwändige Berechnungen enthält.

Hier ist eine Tabelle, die die Hauptunterschiede zusammenfasst:

Merkmal	useLayoutEffect	useEffect
Ausführungszeitpunkt	Synchron (vor dem Zeichnen)	Asynchron (nach dem Zeichnen)
Blockierend	Blockiert das Zeichnen des Browsers	Nicht blockierend
Anwendungsfälle	DOM-Messungen und -Updates, die eine synchrone Ausführung erfordern	Die meisten anderen Nebeneffekte (API-Aufrufe, Timer usw.)
Leistungsauswirkung	Potenziell höher (aufgrund des Blockierens)	Geringer

Best Practices für die Verwendung von useLayoutEffect

Um useLayoutEffect effektiv zu nutzen und Leistungsprobleme zu vermeiden, befolgen Sie diese Best Practices:

1. Sparsam verwenden

Verwenden Sie useLayoutEffect nur dann, wenn Sie unbedingt synchrone DOM-Messungen und -Updates durchführen müssen. Für die meisten anderen Nebeneffekte ist useEffect die bessere Wahl.

2. Die Effektfunktion kurz und effizient halten

Die Effektfunktion in useLayoutEffect sollte so kurz und effizient wie möglich sein, um die Blockierzeit zu minimieren. Vermeiden Sie komplexe Berechnungen oder zeitaufwändige Operationen innerhalb der Effektfunktion.

3. Abhängigkeiten klug einsetzen

Geben Sie useLayoutEffect immer ein Abhängigkeitsarray mit. Dies stellt sicher, dass der Effekt nur bei Bedarf erneut ausgeführt wird. Überlegen Sie sorgfältig, welche Variablen in das Abhängigkeitsarray aufgenommen werden sollen. Das Einbeziehen unnötiger Abhängigkeiten kann zu unnötigen Neu-Renderings und Leistungsproblemen führen.

4. Endlosschleifen vermeiden

Seien Sie vorsichtig, keine Endlosschleifen zu erzeugen, indem Sie innerhalb von useLayoutEffect eine Zustandsvariable aktualisieren, die auch eine Abhängigkeit des Effekts ist. Dies kann dazu führen, dass der Effekt wiederholt ausgeführt wird und der Browser einfriert. Wenn Sie eine Zustandsvariable basierend auf DOM-Messungen aktualisieren müssen, erwägen Sie die Verwendung eines Refs, um den gemessenen Wert zu speichern und ihn mit dem vorherigen Wert zu vergleichen, bevor Sie den Zustand aktualisieren.

5. Alternativen in Betracht ziehen

Bevor Sie useLayoutEffect verwenden, überlegen Sie, ob es alternative Lösungen gibt, die keine synchronen DOM-Updates erfordern. Zum Beispiel könnten Sie CSS verwenden, um das gewünschte Layout ohne JavaScript-Eingriff zu erreichen. CSS-Übergänge und -Animationen können ebenfalls flüssige visuelle Effekte ohne die Notwendigkeit von useLayoutEffect bieten.

useLayoutEffect und serverseitiges Rendern (SSR)

useLayoutEffect ist vom DOM des Browsers abhängig, daher wird bei der Verwendung während des serverseitigen Renderns (SSR) eine Warnung ausgelöst. Dies liegt daran, dass auf dem Server kein DOM verfügbar ist. Um diese Warnung zu vermeiden, können Sie eine bedingte Prüfung verwenden, um sicherzustellen, dass useLayoutEffect nur auf der Client-Seite ausgeführt wird.

import React, { useLayoutEffect, useEffect, useState } from 'react';

function MyComponent() {
  const [isClient, setIsClient] = useState(false);

  useEffect(() => {
    setIsClient(true);
  }, []);

  useLayoutEffect(() => {
    if (isClient) {
      // Code, der vom DOM abhängt
      console.log('useLayoutEffect wird auf dem Client ausgeführt');
    }
  }, [isClient]);

  return (
    

      {/* Komponenteninhalt */}
    
  );
}

In diesem Beispiel wird ein useEffect-Hook verwendet, um die Zustandsvariable isClient auf true zu setzen, nachdem die Komponente auf der Client-Seite gemountet wurde. Der useLayoutEffect-Hook wird dann nur ausgeführt, wenn isClient true ist, was verhindert, dass er auf dem Server ausgeführt wird.

Ein anderer Ansatz ist die Verwendung eines benutzerdefinierten Hooks, der während des SSR auf useEffect zurückgreift:

import { useLayoutEffect, useEffect } from 'react';

const useIsomorphicLayoutEffect = typeof window !== 'undefined' ? useLayoutEffect : useEffect;

export default useIsomorphicLayoutEffect;

Dann können Sie useIsomorphicLayoutEffect anstelle der direkten Verwendung von useLayoutEffect oder useEffect verwenden. Dieser benutzerdefinierte Hook prüft, ob der Code in einer Browser-Umgebung ausgeführt wird (d. h. typeof window !== 'undefined'). Wenn ja, verwendet er useLayoutEffect; andernfalls verwendet er useEffect. Auf diese Weise vermeiden Sie die Warnung während des SSR und nutzen dennoch das synchrone Verhalten von useLayoutEffect auf der Client-Seite.

Globale Überlegungen und Beispiele

Bei der Verwendung von useLayoutEffect in Anwendungen, die auf ein globales Publikum ausgerichtet sind, sollten Sie Folgendes beachten:

• Unterschiedliches Schrift-Rendering: Das Rendern von Schriftarten kann sich zwischen verschiedenen Betriebssystemen und Browsern unterscheiden. Stellen Sie sicher, dass Ihre Layout-Anpassungen auf allen Plattformen konsistent funktionieren. Erwägen Sie, Ihre Anwendung auf verschiedenen Geräten und Betriebssystemen zu testen, um Abweichungen zu erkennen und zu beheben.
• Rechts-nach-Links (RTL) Sprachen: Wenn Ihre Anwendung RTL-Sprachen (z. B. Arabisch, Hebräisch) unterstützt, achten Sie darauf, wie DOM-Messungen und -Updates das Layout im RTL-Modus beeinflussen. Verwenden Sie logische CSS-Eigenschaften (z. B. margin-inline-start, margin-inline-end) anstelle von physischen Eigenschaften (z. B. margin-left, margin-right), um eine korrekte Layout-Anpassung sicherzustellen.
• Internationalisierung (i18n): Die Textlänge kann zwischen den Sprachen erheblich variieren. Berücksichtigen Sie bei der Anpassung des Layouts basierend auf dem Textinhalt das Potenzial für längere oder kürzere Zeichenketten in verschiedenen Sprachen. Verwenden Sie flexible Layout-Techniken (z. B. CSS Flexbox, Grid), um unterschiedliche Textlängen zu berücksichtigen.
• Barrierefreiheit (a11y): Stellen Sie sicher, dass Ihre Layout-Anpassungen die Barrierefreiheit nicht negativ beeinflussen. Bieten Sie alternative Möglichkeiten zum Zugriff auf Inhalte, wenn JavaScript deaktiviert ist oder der Benutzer Hilfstechnologien verwendet. Verwenden Sie ARIA-Attribute, um semantische Informationen über die Struktur und den Zweck Ihrer Layout-Anpassungen bereitzustellen.

Beispiel: Dynamisches Laden von Inhalten und Layout-Anpassung in einem mehrsprachigen Kontext

Stellen Sie sich eine Nachrichten-Website vor, die dynamisch Artikel in verschiedenen Sprachen lädt. Das Layout jedes Artikels muss sich an die Länge des Inhalts und die bevorzugten Schriftarteinstellungen des Benutzers anpassen. So kann useLayoutEffect in diesem Szenario verwendet werden:

1. Messen des Artikelinhalts: Nachdem der Artikelinhalt geladen und gerendert wurde (aber bevor er angezeigt wird), verwenden Sie useLayoutEffect, um die Höhe des Artikelcontainers zu messen.
2. Berechnen des verfügbaren Platzes: Bestimmen Sie den verfügbaren Platz für den Artikel auf dem Bildschirm unter Berücksichtigung von Header, Footer und anderen UI-Elementen.
3. Anpassen des Layouts: Passen Sie das Layout basierend auf der Höhe des Artikels und dem verfügbaren Platz an, um eine optimale Lesbarkeit zu gewährleisten. Sie könnten beispielsweise die Schriftgröße, Zeilenhöhe oder Spaltenbreite anpassen.
4. Anwenden sprachspezifischer Anpassungen: Wenn der Artikel in einer Sprache mit längeren Zeichenketten verfasst ist, müssen Sie möglicherweise zusätzliche Anpassungen vornehmen, um die erhöhte Textlänge zu berücksichtigen.

Indem Sie useLayoutEffect in diesem Szenario verwenden, können Sie sicherstellen, dass das Layout des Artikels korrekt angepasst wird, bevor der Benutzer es sieht, was visuelle Störungen verhindert und ein besseres Leseerlebnis bietet.

Fazit

useLayoutEffect ist ein leistungsstarker Hook zur Durchführung synchroner DOM-Messungen und -Updates in React. Er sollte jedoch aufgrund seiner potenziellen Leistungsauswirkungen mit Bedacht eingesetzt werden. Indem Sie die Unterschiede zwischen useLayoutEffect und useEffect verstehen, Best Practices befolgen und globale Auswirkungen berücksichtigen, können Sie useLayoutEffect nutzen, um flüssige und visuell ansprechende Benutzeroberflächen zu erstellen.

Denken Sie daran, Leistung und Barrierefreiheit bei der Verwendung von useLayoutEffect zu priorisieren. Ziehen Sie immer alternative Lösungen in Betracht, die keine synchronen DOM-Updates erfordern, und testen Sie Ihre Anwendung gründlich auf verschiedenen Geräten und Browsern, um ein konsistentes und angenehmes Benutzererlebnis für Ihr globales Publikum zu gewährleisten.