React Concurrent Mode: Unterbrechbares Rendering für eine flüssigere Benutzererfahrung

React hat sich zur Standardbibliothek für die Erstellung dynamischer und interaktiver Benutzeroberflächen entwickelt. Mit zunehmender Komplexität von Anwendungen wird es immer schwieriger, die Reaktionsfähigkeit aufrechtzuerhalten und eine nahtlose Benutzererfahrung zu bieten. Der React Concurrent Mode ist eine Reihe neuer Funktionen, die diese Herausforderungen angehen, indem er unterbrechbares Rendering ermöglicht. Dadurch kann React an mehreren Aufgaben gleichzeitig arbeiten, ohne den Haupt-Thread zu blockieren.

Was ist der Concurrent Mode?

Der Concurrent Mode ist kein einfacher Schalter, den man umlegt; er ist eine grundlegende Veränderung in der Art und Weise, wie React Updates und das Rendering handhabt. Er führt das Konzept der Priorisierung von Aufgaben und des Unterbrechens langlaufender Renderings ein, um die Benutzeroberfläche reaktionsfähig zu halten. Stellen Sie es sich wie einen erfahrenen Dirigenten vor, der ein Orchester leitet – er verwaltet verschiedene Instrumente (Aufgaben) und sorgt für eine harmonische Darbietung (Benutzererfahrung).

Traditionell verwendete React ein synchrones Rendering-Modell. Wenn ein Update stattfand, blockierte React den Haupt-Thread, berechnete die Änderungen am DOM und aktualisierte die Benutzeroberfläche. Dies konnte zu spürbaren Verzögerungen führen, insbesondere in Anwendungen mit komplexen Komponenten oder häufigen Updates. Der Concurrent Mode hingegen ermöglicht es React, Rendering-Aufgaben je nach Priorität anzuhalten, fortzusetzen oder sogar abzubrechen, wobei Aufgaben, die die Benutzerinteraktion direkt beeinflussen, wie Tastatureingaben oder Klicks auf Schaltflächen, eine höhere Priorität erhalten.

Schlüsselkonzepte des Concurrent Mode

Um zu verstehen, wie der Concurrent Mode funktioniert, ist es wichtig, sich mit den folgenden Schlüsselkonzepten vertraut zu machen:

1. React Fiber

Fiber ist die interne Architektur von React, die den Concurrent Mode ermöglicht. Es ist eine Neuimplementierung des Kernalgorithmus von React. Anstatt rekursiv den Komponentenbaum zu durchlaufen und das DOM synchron zu aktualisieren, zerlegt Fiber den Rendering-Prozess in kleinere Arbeitseinheiten, die angehalten, fortgesetzt oder abgebrochen werden können. Jede Arbeitseinheit wird durch einen Fiber-Knoten repräsentiert, der Informationen über eine Komponente, ihre Props und ihren Zustand enthält.

Stellen Sie sich Fiber als das interne Projektmanagementsystem von React vor. Es verfolgt den Fortschritt jeder Rendering-Aufgabe und ermöglicht es React, je nach Priorität und verfügbaren Ressourcen zwischen Aufgaben zu wechseln.

2. Scheduling und Priorisierung

Der Concurrent Mode führt einen ausgeklügelten Scheduling-Mechanismus ein, der es React ermöglicht, verschiedene Arten von Updates zu priorisieren. Updates können kategorisiert werden als:

• Dringende Updates: Diese Updates erfordern sofortige Aufmerksamkeit, wie z.B. Benutzereingaben oder Animationen. React priorisiert diese Updates, um eine reaktionsschnelle Benutzererfahrung zu gewährleisten.
• Normale Updates: Diese Updates sind weniger kritisch und können ohne wesentliche Beeinträchtigung der Benutzererfahrung aufgeschoben werden. Beispiele sind das Abrufen von Daten oder Hintergrundaktualisierungen.
• Niedrigpriore Updates: Diese Updates sind am wenigsten kritisch und können für noch längere Zeit verzögert werden. Ein Beispiel wäre die Aktualisierung eines Diagramms, das derzeit nicht auf dem Bildschirm sichtbar ist.

React nutzt diese Priorisierung, um Updates so zu planen, dass der Haupt-Thread so wenig wie möglich blockiert wird. Es verschachtelt hochpriorisierte Updates mit niedrigpriorisierten Updates, was den Eindruck einer flüssigen und reaktionsschnellen Benutzeroberfläche erweckt.

3. Unterbrechbares Rendering

Dies ist der Kern des Concurrent Mode. Unterbrechbares Rendering ermöglicht es React, eine Rendering-Aufgabe anzuhalten, wenn ein Update mit höherer Priorität eintrifft. React kann dann zur höherpriorisierten Aufgabe wechseln, sie abschließen und anschließend die ursprüngliche Rendering-Aufgabe fortsetzen. Dies verhindert, dass langlaufende Renderings den Haupt-Thread blockieren und die Benutzeroberfläche nicht mehr reagiert.

Stellen Sie sich vor, Sie bearbeiten ein großes Dokument. Mit dem Concurrent Mode kann React den Bearbeitungsprozess des Dokuments anhalten, wenn Sie plötzlich die Seite scrollen oder auf eine Schaltfläche klicken müssen, das Scrollen oder den Klick bearbeiten und dann die Bearbeitung des Dokuments ohne spürbare Verzögerung fortsetzen. Dies ist eine signifikante Verbesserung gegenüber dem traditionellen synchronen Rendering-Modell, bei dem der Bearbeitungsprozess hätte abgeschlossen sein müssen, bevor React auf die Interaktion des Benutzers hätte reagieren können.

4. Time Slicing

Time Slicing ist eine Technik, die der Concurrent Mode verwendet, um langlaufende Rendering-Aufgaben in kleinere Arbeitsabschnitte aufzuteilen. Jeder Arbeitsabschnitt wird innerhalb eines kurzen Zeitfensters (Time Slice) ausgeführt, was es React ermöglicht, die Kontrolle periodisch an den Haupt-Thread zurückzugeben. Dies verhindert, dass eine einzelne Rendering-Aufgabe den Haupt-Thread zu lange blockiert, und stellt sicher, dass die Benutzeroberfläche reaktionsfähig bleibt.

Betrachten Sie eine komplexe Datenvisualisierung, die viele Berechnungen erfordert. Mit Time Slicing kann React die Visualisierung in kleinere Teile zerlegen und jeden Teil in einem separaten Zeitfenster rendern. Dies verhindert, dass die Visualisierung den Haupt-Thread blockiert, und ermöglicht es dem Benutzer, mit der Benutzeroberfläche zu interagieren, während die Visualisierung gerendert wird.

5. Suspense

Suspense ist ein Mechanismus zur deklarativen Handhabung asynchroner Operationen wie dem Abrufen von Daten. Es ermöglicht Ihnen, asynchrone Komponenten mit einer <Suspense>-Grenze zu umschließen und eine Fallback-Benutzeroberfläche anzugeben, die angezeigt wird, während die Daten abgerufen werden. Sobald die Daten verfügbar sind, rendert React die Komponente automatisch mit den Daten. Suspense integriert sich nahtlos in den Concurrent Mode und ermöglicht es React, das Rendern der Fallback-UI zu priorisieren, während die Daten im Hintergrund abgerufen werden.

Zum Beispiel könnten Sie Suspense verwenden, um einen Lade-Spinner anzuzeigen, während Daten von einer API abgerufen werden. Wenn die Daten eintreffen, ersetzt React den Lade-Spinner automatisch durch die tatsächlichen Daten, was eine flüssige und nahtlose Benutzererfahrung bietet.

Vorteile des Concurrent Mode

Der Concurrent Mode bietet mehrere signifikante Vorteile für React-Anwendungen:

• Verbesserte Reaktionsfähigkeit: Indem React langlaufende Renderings unterbrechen und Benutzerinteraktionen priorisieren kann, fühlen sich Anwendungen reaktionsfähiger und interaktiver an.
• Verbesserte Benutzererfahrung: Die Fähigkeit, Fallback-UIs anzuzeigen, während Daten abgerufen werden, und kritische Updates zu priorisieren, führt zu einer flüssigeren und nahtloseren Benutzererfahrung.
• Bessere Leistung: Obwohl der Concurrent Mode das Rendering insgesamt nicht unbedingt schneller macht, verteilt er die Arbeit gleichmäßiger, verhindert lange Blockierungsperioden und verbessert die wahrgenommene Leistung.
• Vereinfachte asynchrone Handhabung: Suspense vereinfacht den Prozess der Handhabung asynchroner Operationen, was es einfacher macht, komplexe Anwendungen zu erstellen, die auf Datenabruf angewiesen sind.

Anwendungsfälle für den Concurrent Mode

Der Concurrent Mode ist besonders vorteilhaft für Anwendungen mit den folgenden Merkmalen:

• Komplexe UI: Anwendungen mit einer großen Anzahl von Komponenten oder komplexer Rendering-Logik.
• Häufige Updates: Anwendungen, die häufige Aktualisierungen der Benutzeroberfläche erfordern, wie z.B. Echtzeit-Dashboards oder datenintensive Anwendungen.
• Asynchroner Datenabruf: Anwendungen, die auf das Abrufen von Daten von APIs oder anderen asynchronen Quellen angewiesen sind.
• Animationen: Anwendungen, die Animationen verwenden, um die Benutzererfahrung zu verbessern.

Hier sind einige konkrete Beispiele, wie der Concurrent Mode in realen Anwendungen eingesetzt werden kann:

• E-Commerce-Websites: Verbessern Sie die Reaktionsfähigkeit von Produktlisten und Suchergebnissen. Verwenden Sie Suspense, um Ladeindikatoren anzuzeigen, während Produktbilder und -beschreibungen abgerufen werden.
• Social-Media-Plattformen: Verbessern Sie die Benutzererfahrung, indem Sie Updates des Benutzer-Feeds und Benachrichtigungen priorisieren. Verwenden Sie den Concurrent Mode, um Animationen und Übergänge flüssig zu handhaben.
• Datenvisualisierungs-Dashboards: Verbessern Sie die Leistung komplexer Datenvisualisierungen, indem Sie sie in kleinere Teile zerlegen und in separaten Zeitfenstern rendern.
• Kollaborative Dokumenteneditoren: Stellen Sie eine reaktionsschnelle Bearbeitungserfahrung sicher, indem Sie Benutzereingaben priorisieren und verhindern, dass langlaufende Operationen den Haupt-Thread blockieren.

Wie man den Concurrent Mode aktiviert

Um den Concurrent Mode zu aktivieren, müssen Sie eine der neuen Root-APIs verwenden, die in React 18 eingeführt wurden:

• createRoot: Dies ist der empfohlene Weg, um den Concurrent Mode für neue Anwendungen zu aktivieren. Es erstellt eine Root, die standardmäßig den Concurrent Mode verwendet.
• hydrateRoot: Dies wird für serverseitiges Rendering (SSR) und Hydration verwendet. Es ermöglicht Ihnen, die Anwendung progressiv zu hydrieren, was die anfängliche Ladezeit verbessert.

Hier ist ein Beispiel für die Verwendung von createRoot:

import React from 'react';
import { createRoot } from 'react-dom/client';
import App from './App';

const container = document.getElementById('root');
const root = createRoot(container); // Eine Root erstellen.
root.render(<App />);

Hinweis: ReactDOM.render ist in React 18 veraltet, wenn der Concurrent Mode verwendet wird. Verwenden Sie stattdessen createRoot oder hydrateRoot.

Einführung des Concurrent Mode: Ein schrittweiser Ansatz

Die Migration einer bestehenden React-Anwendung zum Concurrent Mode ist nicht immer ein geradliniger Prozess. Es erfordert oft sorgfältige Planung und einen schrittweisen Ansatz. Hier ist eine empfohlene Strategie:

1. Auf React 18 aktualisieren: Der erste Schritt ist, Ihre Anwendung auf React 18 zu aktualisieren.
2. Concurrent Mode aktivieren: Verwenden Sie createRoot oder hydrateRoot, um den Concurrent Mode zu aktivieren.
3. Mögliche Probleme identifizieren: Verwenden Sie den React DevTools Profiler, um Komponenten zu identifizieren, die Leistungsengpässe oder unerwartetes Verhalten verursachen.
4. Kompatibilitätsprobleme beheben: Einige Drittanbieter-Bibliotheken oder ältere React-Muster sind möglicherweise nicht vollständig mit dem Concurrent Mode kompatibel. Möglicherweise müssen Sie diese Bibliotheken aktualisieren oder Ihren Code umgestalten, um diese Probleme zu beheben.
5. Suspense implementieren: Verwenden Sie Suspense, um asynchrone Operationen zu handhaben und die Benutzererfahrung zu verbessern.
6. Gründlich testen: Testen Sie Ihre Anwendung gründlich, um sicherzustellen, dass der Concurrent Mode wie erwartet funktioniert und es keine Regressionen in Funktionalität oder Leistung gibt.

Mögliche Herausforderungen und Überlegungen

Obwohl der Concurrent Mode erhebliche Vorteile bietet, ist es wichtig, sich einiger potenzieller Herausforderungen und Überlegungen bewusst zu sein:

• Kompatibilitätsprobleme: Wie bereits erwähnt, sind einige Drittanbieter-Bibliotheken oder ältere React-Muster möglicherweise nicht vollständig mit dem Concurrent Mode kompatibel. Möglicherweise müssen Sie diese Bibliotheken aktualisieren oder Ihren Code umgestalten, um diese Probleme zu beheben. Dies könnte das Umschreiben bestimmter Lifecycle-Methoden oder die Verwendung neuer, von React 18 bereitgestellter APIs beinhalten.
• Code-Komplexität: Der Concurrent Mode kann die Komplexität Ihrer Codebasis erhöhen, insbesondere im Umgang mit asynchronen Operationen und Suspense. Es ist wichtig, die zugrunde liegenden Konzepte zu verstehen und Ihren Code so zu schreiben, dass er mit dem Concurrent Mode kompatibel ist.
• Debugging: Das Debuggen von Concurrent-Mode-Anwendungen kann anspruchsvoller sein als das Debuggen traditioneller React-Anwendungen. Der React DevTools Profiler ist ein wertvolles Werkzeug zur Identifizierung von Leistungsengpässen und zum Verständnis des Verhaltens des Concurrent Mode.
• Lernkurve: Mit dem Concurrent Mode ist eine Lernkurve verbunden. Entwickler müssen die neuen Konzepte und APIs verstehen, um ihn effektiv nutzen zu können. Es ist unerlässlich, Zeit in das Erlernen des Concurrent Mode und seiner Best Practices zu investieren.
• Serverseitiges Rendering (SSR): Stellen Sie sicher, dass Ihr SSR-Setup mit dem Concurrent Mode kompatibel ist. Die Verwendung von hydrateRoot ist entscheidend für die ordnungsgemäße Hydration der Anwendung auf der Client-Seite nach dem serverseitigen Rendering.

Best Practices für den Concurrent Mode

Um das Beste aus dem Concurrent Mode herauszuholen, befolgen Sie diese Best Practices:

• Komponenten klein und fokussiert halten: Kleinere Komponenten sind einfacher zu rendern und zu aktualisieren, was die Leistung verbessern kann. Teilen Sie große Komponenten in kleinere, besser handhabbare Einheiten auf.
• Seiteneffekte im Render vermeiden: Vermeiden Sie die Durchführung von Seiteneffekten (z.B. Datenabruf, DOM-Manipulation) direkt in der Render-Methode. Verwenden Sie den useEffect-Hook für Seiteneffekte.
• Rendering-Leistung optimieren: Verwenden Sie Techniken wie Memoization (React.memo), shouldComponentUpdate und PureComponent, um unnötige Neu-Renderings zu vermeiden.
• Suspense für asynchrone Operationen verwenden: Umschließen Sie asynchrone Komponenten mit <Suspense>-Grenzen, um eine Fallback-UI bereitzustellen, während Daten abgerufen werden.
• Ihre Anwendung profilieren: Verwenden Sie den React DevTools Profiler, um Leistungsengpässe zu identifizieren und Ihren Code zu optimieren.
• Gründlich testen: Testen Sie Ihre Anwendung gründlich, um sicherzustellen, dass der Concurrent Mode wie erwartet funktioniert und es keine Regressionen in Funktionalität oder Leistung gibt.

Die Zukunft von React und dem Concurrent Mode

Der Concurrent Mode stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Evolution von React dar. Er eröffnet neue Möglichkeiten für die Erstellung reaktionsfähiger und interaktiver Benutzeroberflächen. Während sich React weiterentwickelt, können wir erwarten, dass noch fortschrittlichere Funktionen und Optimierungen auf dem Concurrent Mode aufbauen werden. React wird zunehmend in verschiedenen globalen Kontexten eingesetzt, von Lateinamerika bis Südostasien. Es ist entscheidend sicherzustellen, dass React-Anwendungen gut funktionieren, insbesondere auf leistungsschwächeren Geräten und bei langsameren Netzwerkverbindungen, die in vielen Teilen der Welt vorherrschen.

Das Engagement von React für Leistung, kombiniert mit der Stärke des Concurrent Mode, macht es zu einer überzeugenden Wahl für die Erstellung moderner Webanwendungen, die Nutzern auf der ganzen Welt eine großartige Benutzererfahrung bieten. Da immer mehr Entwickler den Concurrent Mode annehmen, können wir eine neue Generation von React-Anwendungen erwarten, die reaktionsfähiger, performanter und benutzerfreundlicher sind.

Fazit

Der React Concurrent Mode ist ein leistungsstarkes Set von Funktionen, das unterbrechbares Rendering, die Priorisierung von Updates und eine verbesserte Handhabung von asynchronen Operationen ermöglicht. Indem Sie die Schlüsselkonzepte des Concurrent Mode verstehen und Best Practices befolgen, können Sie das volle Potenzial von React ausschöpfen und Anwendungen erstellen, die eine flüssigere und reaktionsschnellere Benutzererfahrung für Nutzer weltweit bieten. Machen Sie sich den Concurrent Mode zu eigen und beginnen Sie, die Zukunft des Webs mit React zu gestalten!