React Batched Updates: Zustandsänderungen für bessere Performance optimieren

Die Performance von React ist entscheidend für die Erstellung flüssiger und reaktionsschneller Benutzeroberflächen. Einer der Schlüsselmechanismen, den React zur Leistungsoptimierung einsetzt, sind Batched Updates (gebündelte Aktualisierungen). Diese Technik gruppiert mehrere Zustandsaktualisierungen in einem einzigen Re-Render-Zyklus, was die Anzahl unnötiger Re-Renders erheblich reduziert und die allgemeine Reaktionsfähigkeit der Anwendung verbessert. Dieser Artikel befasst sich mit den Feinheiten von Batched Updates in React und erklärt, wie sie funktionieren, welche Vorteile und Einschränkungen sie haben und wie man sie effektiv nutzt, um hochperformante React-Anwendungen zu erstellen.

Den Rendering-Prozess von React verstehen

Bevor wir uns mit Batched Updates befassen, ist es wichtig, den Rendering-Prozess von React zu verstehen. Immer wenn sich der Zustand einer Komponente ändert, muss React diese Komponente und ihre untergeordneten Elemente neu rendern, um den neuen Zustand in der Benutzeroberfläche widerzuspiegeln. Dieser Prozess umfasst die folgenden Schritte:

1. Zustandsaktualisierung: Der Zustand einer Komponente wird mit der setState-Methode (oder einem Hook wie useState) aktualisiert.
2. Reconciliation (Abgleich): React vergleicht das neue virtuelle DOM mit dem vorherigen, um die Unterschiede (den "Diff") zu identifizieren.
3. Commit (Übertragung): React aktualisiert das tatsächliche DOM basierend auf den identifizierten Unterschieden. Hier werden die Änderungen für den Benutzer sichtbar.

Das erneute Rendern kann eine rechenintensive Operation sein, insbesondere bei komplexen Komponenten mit tiefen Komponentenbäumen. Häufige Re-Renders können zu Leistungsengpässen und einer trägen Benutzererfahrung führen.

Was sind Batched Updates?

Batched Updates sind eine Technik zur Performance-Optimierung, bei der React mehrere Zustandsaktualisierungen in einem einzigen Re-Render-Zyklus zusammenfasst. Anstatt die Komponente nach jeder einzelnen Zustandsänderung neu zu rendern, wartet React, bis alle Zustandsaktualisierungen innerhalb eines bestimmten Bereichs abgeschlossen sind, und führt dann ein einziges Re-Rendering durch. Dies reduziert die Häufigkeit, mit der das DOM aktualisiert wird, erheblich und führt zu einer verbesserten Leistung.

Wie Batched Updates funktionieren

React bündelt Zustandsaktualisierungen, die in seiner kontrollierten Umgebung auftreten, automatisch. Dazu gehören:

• Event-Handler: Zustandsaktualisierungen innerhalb von Event-Handlern wie onClick, onChange und onSubmit werden gebündelt.
• React-Lebenszyklusmethoden (Klassenkomponenten): Zustandsaktualisierungen innerhalb von Lebenszyklusmethoden wie componentDidMount und componentDidUpdate werden ebenfalls gebündelt.
• React Hooks: Zustandsaktualisierungen, die über useState oder benutzerdefinierte Hooks durch Event-Handler ausgelöst werden, werden gebündelt.

Wenn mehrere Zustandsaktualisierungen in diesen Kontexten auftreten, stellt React sie in eine Warteschlange und führt dann eine einzige Reconciliation- und Commit-Phase durch, nachdem der Event-Handler oder die Lebenszyklusmethode abgeschlossen ist.

Beispiel:

import React, { useState } from 'react';

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

  const handleClick = () => {
    setCount(count + 1);
    setCount(count + 1);
    setCount(count + 1);
  };

  return (
    

      
Count: {count}
      Increment
    
  );
}

export default Counter;

In diesem Beispiel löst ein Klick auf den "Increment"-Button die handleClick-Funktion aus, die setCount dreimal aufruft. React wird diese drei Zustandsaktualisierungen zu einer einzigen Aktualisierung zusammenfassen. Infolgedessen wird die Komponente nur einmal neu gerendert, und der count erhöht sich um 3, nicht um 1 für jeden setCount-Aufruf. Würde React die Aktualisierungen nicht bündeln, würde die Komponente dreimal neu gerendert, was weniger effizient ist.

Vorteile von Batched Updates

Der Hauptvorteil von Batched Updates ist die verbesserte Leistung durch die Reduzierung der Anzahl von Re-Renders. Dies führt zu:

• Schnellere UI-Aktualisierungen: Reduzierte Re-Renders führen zu schnelleren Aktualisierungen der Benutzeroberfläche, wodurch die Anwendung reaktionsschneller wird.
• Reduzierte DOM-Manipulationen: Weniger häufige DOM-Aktualisierungen bedeuten weniger Arbeit für den Browser, was zu besserer Leistung und geringerem Ressourcenverbrauch führt.
• Verbesserte Gesamtleistung der Anwendung: Batched Updates tragen zu einer flüssigeren und effizienteren Benutzererfahrung bei, insbesondere in komplexen Anwendungen mit häufigen Zustandsänderungen.

Wann Batched Updates nicht greifen

Obwohl React Updates in vielen Szenarien automatisch bündelt, gibt es Situationen, in denen keine Bündelung stattfindet:

• Asynchrone Operationen (außerhalb der Kontrolle von React): Zustandsaktualisierungen, die innerhalb asynchroner Operationen wie setTimeout, setInterval oder Promises durchgeführt werden, werden im Allgemeinen nicht automatisch gebündelt. Dies liegt daran, dass React keine Kontrolle über den Ausführungskontext dieser Operationen hat.
• Native Event-Handler: Wenn Sie native Event-Listener verwenden (z. B. durch direktes Anhängen von Listenern an DOM-Elemente mit addEventListener), werden Zustandsaktualisierungen innerhalb dieser Handler nicht gebündelt.

Beispiel (Asynchrone Operation):

import React, { useState } from 'react';

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

  const handleClick = () => {
    setTimeout(() => {
      setCount(count + 1);
      setCount(count + 1);
      setCount(count + 1);
    }, 0);
  };

  return (
    

      
Count: {count}
      Increment
    
  );
}

export default DelayedCounter;

In diesem Beispiel werden die Updates *nicht* von React gebündelt, obwohl setCount dreimal hintereinander aufgerufen wird, da sie sich in einem setTimeout-Callback befinden. Infolgedessen wird die Komponente dreimal neu gerendert, wobei der Zähler bei jedem Re-Render um 1 erhöht wird. Dieses Verhalten ist entscheidend, um es für die ordnungsgemäße Optimierung Ihrer Komponenten zu verstehen.

Erzwingen von Batched Updates mit `unstable_batchedUpdates`

In Szenarien, in denen React Updates nicht automatisch bündelt, können Sie unstable_batchedUpdates aus react-dom verwenden, um die Bündelung zu erzwingen. Mit dieser Funktion können Sie mehrere Zustandsaktualisierungen in einem einzigen Batch zusammenfassen und so sicherstellen, dass sie gemeinsam in einem einzigen Re-Render-Zyklus verarbeitet werden.

Hinweis: Die unstable_batchedUpdates-API gilt als instabil und kann sich in zukünftigen React-Versionen ändern. Verwenden Sie sie mit Vorsicht und seien Sie bereit, Ihren Code bei Bedarf anzupassen. Dennoch bleibt sie ein nützliches Werkzeug zur expliziten Steuerung des Bündelungsverhaltens.

Beispiel (Verwendung von `unstable_batchedUpdates`):

import React, { useState } from 'react';
import { unstable_batchedUpdates } from 'react-dom';

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

  const handleClick = () => {
    setTimeout(() => {
      unstable_batchedUpdates(() => {
        setCount(count + 1);
        setCount(count + 1);
        setCount(count + 1);
      });
    }, 0);
  };

  return (
    

      
Count: {count}
      Increment
    
  );
}

export default DelayedCounter;

In diesem modifizierten Beispiel wird unstable_batchedUpdates verwendet, um die drei setCount-Aufrufe innerhalb des setTimeout-Callbacks zu umschließen. Dies zwingt React, diese Updates zu bündeln, was zu einem einzigen Re-Render führt und den Zähler um 3 erhöht.

React 18 und automatisches Batching

React 18 hat das automatische Batching für mehr Szenarien eingeführt. Das bedeutet, dass React Zustandsaktualisierungen automatisch bündelt, selbst wenn sie innerhalb von Timeouts, Promises, nativen Event-Handlern oder anderen Ereignissen auftreten. Dies vereinfacht die Leistungsoptimierung erheblich und reduziert die Notwendigkeit, unstable_batchedUpdates manuell zu verwenden.

Beispiel (Automatisches Batching in React 18):

import React, { useState } from 'react';

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

  const handleClick = () => {
    setTimeout(() => {
      setCount(count + 1);
      setCount(count + 1);
      setCount(count + 1);
    }, 0);
  };

  return (
    

      
Count: {count}
      Increment
    
  );
}

export default DelayedCounter;

In React 18 wird das obige Beispiel die setCount-Aufrufe automatisch bündeln, obwohl sie sich in einem setTimeout befinden. Dies ist eine wesentliche Verbesserung der Leistungsoptimierungsfähigkeiten von React.

Best Practices zur Nutzung von Batched Updates

Um Batched Updates effektiv zu nutzen und Ihre React-Anwendungen zu optimieren, sollten Sie die folgenden Best Practices berücksichtigen:

• Gruppieren Sie zusammengehörige Zustandsaktualisierungen: Gruppieren Sie zusammengehörige Zustandsaktualisierungen nach Möglichkeit innerhalb desselben Event-Handlers oder derselben Lebenszyklusmethode, um die Vorteile des Batchings zu maximieren.
• Vermeiden Sie unnötige Zustandsaktualisierungen: Minimieren Sie die Anzahl der Zustandsaktualisierungen, indem Sie den Zustand Ihrer Komponente sorgfältig gestalten und unnötige Aktualisierungen vermeiden, die die Benutzeroberfläche nicht beeinflussen. Erwägen Sie Techniken wie Memoization (z. B. React.memo), um Re-Renders von Komponenten zu verhindern, deren Props sich nicht geändert haben.
• Verwenden Sie funktionale Updates: Wenn Sie den Zustand basierend auf dem vorherigen Zustand aktualisieren, verwenden Sie funktionale Updates. Dies stellt sicher, dass Sie mit dem korrekten Zustandswert arbeiten, auch wenn Updates gebündelt werden. Funktionale Updates übergeben eine Funktion an setState (oder den useState-Setter), die den vorherigen Zustand als Argument erhält.
• Achten Sie auf asynchrone Operationen: In älteren React-Versionen (vor 18) sollten Sie sich bewusst sein, dass Zustandsaktualisierungen innerhalb asynchroner Operationen nicht automatisch gebündelt werden. Verwenden Sie bei Bedarf unstable_batchedUpdates, um die Bündelung zu erzwingen. Für neue Projekte wird jedoch dringend empfohlen, auf React 18 zu aktualisieren, um die Vorteile des automatischen Batchings zu nutzen.
• Optimieren Sie Event-Handler: Optimieren Sie den Code in Ihren Event-Handlern, um unnötige Berechnungen oder DOM-Manipulationen zu vermeiden, die den Rendering-Prozess verlangsamen können.
• Profilen Sie Ihre Anwendung: Verwenden Sie die Profiling-Tools von React, um Leistungsengpässe und Bereiche zu identifizieren, in denen Batched Updates weiter optimiert werden können. Der Performance-Tab der React DevTools kann Ihnen helfen, Re-Renders zu visualisieren und Verbesserungsmöglichkeiten zu erkennen.

Beispiel (Funktionale Updates):

import React, { useState } from 'react';

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

  const handleClick = () => {
    setCount(prevCount => prevCount + 1);
    setCount(prevCount => prevCount + 1);
    setCount(prevCount => prevCount + 1);
  };

  return (
    

      
Count: {count}
      Increment
    
  );
}

export default Counter;

In diesem Beispiel werden funktionale Updates verwendet, um den count basierend auf dem vorherigen Wert zu erhöhen. Dies stellt sicher, dass der count korrekt erhöht wird, auch wenn die Updates gebündelt werden.

Fazit

Die Batched Updates von React sind ein leistungsstarker Mechanismus zur Leistungsoptimierung durch die Reduzierung unnötiger Re-Renders. Das Verständnis, wie Batched Updates funktionieren, welche Einschränkungen sie haben und wie man sie effektiv nutzt, ist entscheidend für die Erstellung hochperformanter React-Anwendungen. Indem Sie die in diesem Artikel beschriebenen Best Practices befolgen, können Sie die Reaktionsfähigkeit und die allgemeine Benutzererfahrung Ihrer React-Anwendungen erheblich verbessern. Mit der Einführung des automatischen Batchings in React 18 wird die Optimierung von Zustandsänderungen noch einfacher und effektiver, sodass sich Entwickler auf die Erstellung großartiger Benutzeroberflächen konzentrieren können.