React Concurrent Mode Scheduler Integration: Aufgabenwarteschlangen-Koordination

React Concurrent Mode stellt eine bedeutende Verschiebung in der Art und Weise dar, wie React-Anwendungen Aktualisierungen und das Rendering verarbeiten. Im Kern befindet sich ein hochentwickelter Scheduler, der Aufgaben verwaltet und priorisiert, um eine reibungslose und reaktionsschnelle Benutzererfahrung zu gewährleisten, selbst in komplexen Anwendungen. Dieser Artikel untersucht die inneren Abläufe des React Concurrent Mode Schedulers und konzentriert sich darauf, wie er Aufgabenwarteschlangen koordiniert und verschiedene Arten von Aktualisierungen priorisiert.

Verständnis von Reacts Concurrent Mode

Bevor wir uns mit den Besonderheiten der Aufgabenwarteschlangen-Koordination befassen, fassen wir kurz zusammen, was Concurrent Mode ist und warum er wichtig ist. Concurrent Mode ermöglicht es React, Rendering-Aufgaben in kleinere, unterbrechbare Einheiten zu zerlegen. Dies bedeutet, dass langwierige Aktualisierungen den Hauptthread nicht blockieren, wodurch verhindert wird, dass der Browser einfriert und sichergestellt wird, dass Benutzerinteraktionen reaktionsschnell bleiben. Zu den Hauptmerkmalen gehören:

• Unterbrechbares Rendering: React kann Rendering-Aufgaben basierend auf der Priorität anhalten, fortsetzen oder abbrechen.
• Time Slicing: Große Aktualisierungen werden in kleinere Abschnitte unterteilt, sodass der Browser zwischendurch andere Aufgaben verarbeiten kann.
• Suspense: Ein Mechanismus zur Behandlung von asynchronem Datenabruf und zum Rendern von Platzhaltern während des Ladens von Daten.

Die Rolle des Schedulers

Hauptverantwortlichkeiten des Schedulers:

• Aufgabenpriorisierung: Bestimmung der Dringlichkeit verschiedener Aktualisierungen.
• Aufgabenwarteschlangen-Verwaltung: Führen einer Warteschlange mit ausstehenden Aktualisierungen.
• Ausführungskontrolle: Entscheidung, wann Aufgaben gestartet, angehalten, fortgesetzt oder abgebrochen werden sollen.
• Übergabe an den Browser: Freigabe der Kontrolle an den Browser, damit dieser Benutzereingaben und andere kritische Aufgaben verarbeiten kann.

Aufgabenwarteschlangen-Koordination im Detail

Arten von Aufgabenwarteschlangen:

React verwendet verschiedene Prioritätsstufen für verschiedene Arten von Aktualisierungen. Die genaue Anzahl und die Namen dieser Prioritätsstufen können zwischen React-Versionen leicht variieren, das allgemeine Prinzip bleibt jedoch dasselbe. Hier ist eine übliche Aufschlüsselung:

• Sofortige Priorität: Wird für Aufgaben verwendet, die so schnell wie möglich erledigt werden müssen, z. B. die Verarbeitung von Benutzereingaben oder die Reaktion auf kritische Ereignisse. Diese Aufgaben unterbrechen jede aktuell ausgeführte Aufgabe.
• Benutzerblockierende Priorität: Wird für Aufgaben verwendet, die die Benutzererfahrung direkt beeinflussen, z. B. die Aktualisierung der Benutzeroberfläche als Reaktion auf Benutzerinteraktionen (z. B. Tippen in ein Eingabefeld). Diese Aufgaben haben ebenfalls eine relativ hohe Priorität.
• Normale Priorität: Wird für Aufgaben verwendet, die wichtig, aber nicht zeitkritisch sind, z. B. die Aktualisierung der Benutzeroberfläche basierend auf Netzwerkanfragen oder anderen asynchronen Operationen.
• Niedrige Priorität: Wird für Aufgaben verwendet, die weniger wichtig sind und bei Bedarf verschoben werden können, z. B. Hintergrundaktualisierungen oder Analytics-Tracking.
• Leerlaufpriorität: Wird für Aufgaben verwendet, die ausgeführt werden können, wenn sich der Browser im Leerlauf befindet, z. B. das Vorladen von Ressourcen oder das Ausführen langwieriger Berechnungen.

Die Zuordnung spezifischer Aktionen zu Prioritätsstufen ist entscheidend für die Aufrechterhaltung einer reaktionsschnellen Benutzeroberfläche. Beispielsweise wird die direkte Benutzereingabe immer mit der höchsten Priorität behandelt, um dem Benutzer sofortiges Feedback zu geben, während Protokollierungsaufgaben sicher in einen Leerlaufzustand verschoben werden können.

Beispiel: Priorisierung von Benutzereingaben

Betrachten Sie ein Szenario, in dem ein Benutzer in ein Eingabefeld tippt. Jeder Tastenanschlag löst eine Aktualisierung des Zustands der Komponente aus, was wiederum ein erneutes Rendern auslöst. Im Concurrent Mode erhalten diese Aktualisierungen eine hohe Priorität (Benutzerblockierung), um sicherzustellen, dass das Eingabefeld in Echtzeit aktualisiert wird. In der Zwischenzeit werden andere weniger kritische Aufgaben, z. B. das Abrufen von Daten von einer API, einer niedrigeren Priorität (Normal oder Niedrig) zugewiesen und möglicherweise verschoben, bis der Benutzer mit dem Tippen fertig ist.

            
function MyInput() {
 const [value, setValue] = React.useState('');

 const handleChange = (event) => {
 setValue(event.target.value);
 };

 return (
  <input type="text" value={value} onChange={handleChange} />
 );
}

            

              
                Copy
              
            
          

In diesem einfachen Beispiel wird die handleChange-Funktion, die durch Benutzereingaben ausgelöst wird, automatisch vom Scheduler von React priorisiert. React übernimmt implizit die Priorisierung basierend auf der Ereignisquelle und gewährleistet so eine reibungslose Benutzererfahrung.

Kooperatives Scheduling

Der Scheduler von React verwendet eine Technik namens kooperatives Scheduling. Dies bedeutet, dass jede Aufgabe dafür verantwortlich ist, die Kontrolle regelmäßig an den Scheduler zurückzugeben, damit dieser nach Aufgaben mit höherer Priorität suchen und die aktuelle Aufgabe möglicherweise unterbrechen kann. Diese Übergabe wird durch Techniken wie requestIdleCallback und setTimeout erreicht, die es React ermöglichen, Aufgaben im Hintergrund zu planen, ohne den Hauptthread zu blockieren.

Die direkte Verwendung dieser Browser-APIs wird jedoch in der Regel durch die interne Implementierung von React abstrahiert. Entwickler müssen die Kontrolle normalerweise nicht manuell abgeben; Die Fiber-Architektur und der Scheduler von React übernehmen dies automatisch basierend auf der Art der ausgeführten Arbeit.

Reconciliation und der Fiber-Baum

Der Scheduler arbeitet eng mit dem Reconciliation-Algorithmus von React und dem Fiber-Baum zusammen. Wenn eine Aktualisierung ausgelöst wird, erstellt React einen neuen Fiber-Baum, der den gewünschten Zustand der Benutzeroberfläche darstellt. Der Reconciliation-Algorithmus vergleicht dann den neuen Fiber-Baum mit dem vorhandenen Fiber-Baum, um zu bestimmen, welche Komponenten aktualisiert werden müssen. Dieser Prozess ist ebenfalls unterbrechbar; React kann die Reconciliation jederzeit anhalten und später fortsetzen, sodass der Scheduler andere Aufgaben priorisieren kann.

Praktische Beispiele für Aufgabenwarteschlangen-Koordination

Lassen Sie uns einige praktische Beispiele dafür untersuchen, wie die Aufgabenwarteschlangen-Koordination in realen React-Anwendungen funktioniert.

Beispiel 1: Verzögertes Laden von Daten mit Suspense

Betrachten Sie ein Szenario, in dem Sie Daten von einer Remote-API abrufen. Mit React Suspense können Sie eine Fallback-Benutzeroberfläche anzeigen, während die Daten geladen werden. Der Datenabruf selbst kann eine normale oder niedrige Priorität erhalten, während das Rendern der Fallback-Benutzeroberfläche eine höhere Priorität erhält, um dem Benutzer sofortiges Feedback zu geben.

            
import React, { Suspense } from 'react';

const fetchData = () => {
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      resolve('Daten geladen!');
    }, 2000);
  });
};

const Resource = React.createContext(null);

const createResource = () => {
  let status = 'pending';
  let result;
  let suspender = fetchData().then(
    (r) => {
      status = 'success';
      result = r;
    },
    (e) => {
      status = 'error';
      result = e;
    }
  );

  return {
    read() {
      if (status === 'pending') {
        throw suspender;
      } else if (status === 'error') {
        throw result;
      } else if (status === 'success') {
        return result;
      }
    },
  };
};

const DataComponent = () => {
  const resource = React.useContext(Resource);
  const data = resource.read();
  return <p>{data}</p>;
};

function MyComponent() {
  const resource = createResource();

  return (
    <Resource.Provider value={resource}>
      <Suspense fallback=<p>Daten werden geladen...</p>>
        <DataComponent />
      </Suspense>
    </Resource.Provider>
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

In diesem Beispiel zeigt die Komponente <Suspense fallback=<p>Daten werden geladen...</p>> die Meldung "Daten werden geladen..." an, während das fetchData-Promise aussteht. Der Scheduler priorisiert die sofortige Anzeige dieses Fallbacks, was eine bessere Benutzererfahrung als ein leerer Bildschirm bietet. Sobald die Daten geladen sind, wird die <DataComponent /> gerendert.

Beispiel 2: Entprellen der Eingabe mit useDeferredValue

Ein weiteres häufiges Szenario ist das Entprellen der Eingabe, um übermäßige erneute Renderings zu vermeiden. Mit dem useDeferredValue-Hook von React können Sie Aktualisierungen auf eine weniger dringende Priorität verschieben. Dies kann in Szenarien nützlich sein, in denen Sie die Benutzeroberfläche basierend auf der Eingabe des Benutzers aktualisieren möchten, aber nicht bei jedem Tastendruck erneute Renderings auslösen möchten.

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

function MyComponent() {
 const [value, setValue] = useState('');
 const deferredValue = useDeferredValue(value);

 const handleChange = (event) => {
  setValue(event.target.value);
 };

 return (
  <div>
  <input type="text" value={value} onChange={handleChange} />
  <p>Wert: {deferredValue}</p>
  </div>
 );
}

            

              
                Copy
              
            
          

In diesem Beispiel hinkt der deferredValue dem tatsächlichen value leicht hinterher. Dies bedeutet, dass die Benutzeroberfläche seltener aktualisiert wird, wodurch die Anzahl der erneuten Renderings reduziert und die Leistung verbessert wird. Das eigentliche Tippen fühlt sich reaktionsschnell an, da das Eingabefeld den value-Zustand direkt aktualisiert, die nachgelagerten Auswirkungen dieser Zustandsänderung werden jedoch verzögert.

Beispiel 3: Stapelverarbeitung von Zustandsaktualisierungen mit useTransition

Der useTransition-Hook von React ermöglicht die Stapelverarbeitung von Zustandsaktualisierungen. Ein Übergang ist eine Möglichkeit, bestimmte Zustandsaktualisierungen als nicht dringend zu markieren, sodass React sie verzögern und verhindern kann, dass der Hauptthread blockiert wird. Dies ist besonders hilfreich, wenn es um komplexe Aktualisierungen geht, die mehrere Zustandsvariablen umfassen.

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

function MyComponent() {
 const [isPending, startTransition] = useTransition();
 const [count, setCount] = useState(0);

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

 return (
  <div>
  <button onClick={handleClick}>Inkrementieren</button>
  <p>Zähler: {count}</p>
  {isPending ? <p>Aktualisierung...</p> : null}
  </div>
 );
}

            

              
                Copy
              
            
          

In diesem Beispiel ist die setCount-Aktualisierung in einen startTransition-Block eingeschlossen. Dies weist React an, die Aktualisierung als nicht dringenden Übergang zu behandeln. Die isPending-Zustandsvariable kann verwendet werden, um eine Ladeanzeige anzuzeigen, während der Übergang läuft.

Optimierung der Anwendungsreaktionsfähigkeit

Eine effektive Aufgabenwarteschlangen-Koordination ist entscheidend für die Optimierung der Reaktionsfähigkeit von React-Anwendungen. Hier sind einige Best Practices, die Sie beachten sollten:

• Priorisieren Sie Benutzerinteraktionen: Stellen Sie sicher, dass Aktualisierungen, die durch Benutzerinteraktionen ausgelöst werden, immer die höchste Priorität erhalten.
• Verschieben Sie nicht kritische Aktualisierungen: Verschieben Sie weniger wichtige Aktualisierungen in Warteschlangen mit niedrigerer Priorität, um zu vermeiden, dass der Hauptthread blockiert wird.
• Verwenden Sie Suspense für den Datenabruf: Nutzen Sie React Suspense, um asynchronen Datenabruf zu verarbeiten und Fallback-Benutzeroberflächen anzuzeigen, während Daten geladen werden.
• Entprellen Sie die Eingabe: Verwenden Sie useDeferredValue, um die Eingabe zu entprellen und übermäßige erneute Renderings zu vermeiden.
• Stapelverarbeiten Sie Zustandsaktualisierungen: Verwenden Sie useTransition, um Zustandsaktualisierungen zu stapelverarbeiten und zu verhindern, dass der Hauptthread blockiert wird.
• Profilieren Sie Ihre Anwendung: Verwenden Sie React DevTools, um Ihre Anwendung zu profilieren und Leistungsengpässe zu identifizieren.
• Optimieren Sie Komponenten: Memoizieren Sie Komponenten mit React.memo, um unnötige erneute Renderings zu vermeiden.
• Code-Splitting: Verwenden Sie Code-Splitting, um die anfängliche Ladezeit Ihrer Anwendung zu verkürzen.
• Bildoptimierung: Optimieren Sie Bilder, um ihre Dateigröße zu reduzieren und die Ladezeiten zu verbessern. Dies ist besonders wichtig für global verteilte Anwendungen, bei denen die Netzwerklatenz erheblich sein kann.
• Erwägen Sie Server-Side Rendering (SSR) oder Static Site Generation (SSG): Bei inhaltslastigen Anwendungen können SSR oder SSG die anfänglichen Ladezeiten und SEO verbessern.

Globale Überlegungen

Bei der Entwicklung von React-Anwendungen für ein globales Publikum ist es wichtig, Faktoren wie Netzwerklatenz, Gerätefunktionen und Sprachunterstützung zu berücksichtigen. Hier sind einige Tipps zur Optimierung Ihrer Anwendung für ein globales Publikum:

• Content Delivery Network (CDN): Verwenden Sie ein CDN, um die Assets Ihrer Anwendung an Server auf der ganzen Welt zu verteilen. Dies kann die Latenz für Benutzer in verschiedenen geografischen Regionen erheblich reduzieren.
• Adaptive Loading: Implementieren Sie adaptive Ladestrategien, um verschiedene Assets basierend auf der Netzwerkverbindung und den Gerätefunktionen des Benutzers bereitzustellen.
• Internationalisierung (i18n): Verwenden Sie eine i18n-Bibliothek, um mehrere Sprachen und regionale Variationen zu unterstützen.
• Lokalisierung (l10n): Passen Sie Ihre Anwendung an verschiedene Gebietsschemas an, indem Sie lokalisierte Datums-, Uhrzeit- und Währungsformate bereitstellen.
• Barrierefreiheit (a11y): Stellen Sie sicher, dass Ihre Anwendung für Benutzer mit Behinderungen zugänglich ist, indem Sie die WCAG-Richtlinien befolgen. Dies umfasst die Bereitstellung von alternativem Text für Bilder, die Verwendung von semantischem HTML und die Gewährleistung der Tastaturnavigation.
• Optimieren Sie für Low-End-Geräte: Achten Sie auf Benutzer mit älteren oder weniger leistungsstarken Geräten. Minimieren Sie die JavaScript-Ausführungszeit und reduzieren Sie die Größe Ihrer Assets.
• Testen Sie in verschiedenen Regionen: Verwenden Sie Tools wie BrowserStack oder Sauce Labs, um Ihre Anwendung in verschiedenen geografischen Regionen und auf verschiedenen Geräten zu testen.
• Verwenden Sie geeignete Datenformate: Beachten Sie beim Umgang mit Datums- und Zahlenwerten unterschiedliche regionale Konventionen. Verwenden Sie Bibliotheken wie date-fns oder Numeral.js, um Daten entsprechend dem Gebietsschema des Benutzers zu formatieren.

Schlussfolgerung

Der Scheduler des React Concurrent Mode und seine hochentwickelten Mechanismen zur Aufgabenwarteschlangen-Koordination sind unerlässlich für die Entwicklung reaktionsschneller und performanter React-Anwendungen. Indem Entwickler verstehen, wie der Scheduler Aufgaben priorisiert und verschiedene Arten von Aktualisierungen verwaltet, können sie ihre Anwendungen optimieren, um Benutzern auf der ganzen Welt eine reibungslose und angenehme Benutzererfahrung zu bieten. Durch die Nutzung von Funktionen wie Suspense, useDeferredValue und useTransition können Sie die Reaktionsfähigkeit Ihrer Anwendung optimieren und sicherstellen, dass sie ein großartiges Erlebnis bietet, selbst auf langsameren Geräten oder Netzwerken.

Da sich React ständig weiterentwickelt, wird Concurrent Mode wahrscheinlich noch stärker in das Framework integriert, was ihn zu einem zunehmend wichtigen Konzept für React-Entwickler macht, das es zu beherrschen gilt.