React Scheduler API: Aufgabenpriorität und Time Slicing meistern

Die React Scheduler API ist ein leistungsstarkes Werkzeug, das Entwicklern ermöglicht, Aufgaben innerhalb einer React-Anwendung zu verwalten und zu priorisieren. Durch die Nutzung von Aufgabenpriorisierung und Zeitaufteilung (Time Slicing) können Entwickler die Anwendungsleistung, die Reaktionsfähigkeit und die gesamte Benutzererfahrung erheblich verbessern. Dieser Leitfaden untersucht die Kernkonzepte der React Scheduler API und zeigt, wie man sie effektiv für die Erstellung von hochleistungsfähigen React-Anwendungen einsetzt.

Die Notwendigkeit eines Schedulers verstehen

Da JavaScript single-threaded ist, führt es Aufgaben traditionell sequenziell aus. Dies kann zu Leistungsengpässen führen, wenn komplexe UI-Aktualisierungen oder rechenintensive Operationen verarbeitet werden. Stellen Sie sich zum Beispiel vor, Sie aktualisieren eine große Liste von Elementen auf dem Bildschirm. Wenn diese Aktualisierung den Haupt-Thread blockiert, wird die Benutzeroberfläche nicht mehr reagieren, was zu einer frustrierenden Erfahrung führt. Die React Scheduler API löst dieses Problem, indem sie einen Mechanismus bereitstellt, um große Aufgaben in kleinere, handhabbare Teile zu zerlegen, die über die Zeit ausgeführt werden können, um das Blockieren des Haupt-Threads zu verhindern.

Darüber hinaus sind nicht alle Aufgaben gleich wichtig. Einige Aufgaben, wie die Reaktion auf Benutzereingaben (z. B. das Tippen in ein Textfeld), sind kritischer als andere (z. B. das Analytics-Tracking). Die Scheduler API ermöglicht es Entwicklern, verschiedenen Aufgaben Prioritäten zuzuweisen, um sicherzustellen, dass die wichtigsten Aufgaben zuerst ausgeführt werden, wodurch eine reaktionsschnelle und interaktive Benutzeroberfläche erhalten bleibt.

Kernkonzepte der React Scheduler API

1. Aufgabenpriorisierung

Die React Scheduler API ermöglicht es Entwicklern, Aufgaben mithilfe der Funktion `unstable_runWithPriority` Prioritäten zuzuweisen. Diese Funktion akzeptiert eine Prioritätsstufe und eine Callback-Funktion. Die Prioritätsstufe bestimmt die Dringlichkeit der Aufgabe und beeinflusst, wann der Scheduler sie ausführen wird.

Die verfügbaren Prioritätsstufen sind:

• ImmediatePriority: Wird für Aufgaben verwendet, die sofort abgeschlossen werden müssen, wie z. B. Animationen oder direkte Benutzerinteraktionen.
• UserBlockingPriority: Wird für Aufgaben verwendet, die die Benutzerinteraktion blockieren, wie z. B. die Reaktion auf einen Klick oder Tastendruck.
• NormalPriority: Wird für Aufgaben verwendet, die nicht zeitkritisch sind, wie z. B. die Aktualisierung von Daten, die nicht sofort sichtbar sind.
• LowPriority: Wird für Aufgaben verwendet, die zurückgestellt werden können, wie z. B. das Vorabladen von Daten oder Analysen.
• IdlePriority: Wird für Aufgaben verwendet, die nur ausgeführt werden sollten, wenn der Browser im Leerlauf ist.

Beispiel:

            import { unstable_runWithPriority, ImmediatePriority, UserBlockingPriority, NormalPriority, LowPriority, IdlePriority } from 'scheduler';

unstable_runWithPriority(UserBlockingPriority, () => {
  // Code, der als Reaktion auf Benutzereingaben schnell ausgeführt werden muss
  console.log('Auf Benutzereingabe reagieren');
});

unstable_runWithPriority(LowPriority, () => {
  // Code, der zurückgestellt werden kann, wie z. B. Analytics-Tracking
  console.log('Analysen im Hintergrund ausführen');
});

            

              
                Copy
              
            
          

Durch die strategische Zuweisung von Prioritäten können Entwickler sicherstellen, dass kritische Aufgaben umgehend erledigt werden, während weniger dringende Aufgaben im Hintergrund ausgeführt werden, um Leistungsengpässe zu vermeiden.

2. Time Slicing

Time Slicing ist der Prozess, bei dem lang andauernde Aufgaben in kleinere Teile zerlegt werden, die über die Zeit verteilt ausgeführt werden können. Dies verhindert, dass der Haupt-Thread für längere Zeit blockiert wird, und erhält eine reaktionsfähige Benutzeroberfläche. Die React Scheduler API implementiert Time Slicing automatisch für Aufgaben, die mit Prioritäten unter `ImmediatePriority` geplant werden.

Wenn eine Aufgabe per Time Slicing aufgeteilt wird, führt der Scheduler einen Teil der Aufgabe aus und gibt dann die Kontrolle an den Browser zurück, damit dieser andere Ereignisse wie Benutzereingaben oder Rendering-Updates verarbeiten kann. Der Scheduler setzt die Aufgabe dann zu einem späteren Zeitpunkt fort, wo er aufgehört hat. Dieser Prozess wird fortgesetzt, bis die Aufgabe abgeschlossen ist.

3. Kooperatives Scheduling

Der Concurrent Mode von React stützt sich stark auf kooperatives Scheduling, bei dem Komponenten die Kontrolle an den Scheduler abgeben, damit dieser verschiedene Updates priorisieren und verschachteln kann. Dies wird durch die Verwendung von `React.yield` und `Suspense` erreicht.

`React.yield` ermöglicht es einer Komponente, die Kontrolle freiwillig an den Scheduler zurückzugeben, was ihm die Möglichkeit gibt, andere Aufgaben zu verarbeiten. `Suspense` ermöglicht es einer Komponente, ihr Rendering zu "unterbrechen", bis bestimmte Daten verfügbar sind, und verhindert so, dass die gesamte Benutzeroberfläche blockiert wird, während auf das Laden von Daten gewartet wird.

Implementierung von Aufgabenpriorisierung und Time Slicing

Lassen Sie uns praktische Beispiele untersuchen, wie man Aufgabenpriorisierung und Time Slicing in einer React-Anwendung implementiert.

Beispiel 1: Priorisierung der Verarbeitung von Benutzereingaben

Stellen Sie sich ein Szenario vor, in dem Sie ein Texteingabefeld haben und eine große Liste von Elementen basierend auf der Eingabe des Benutzers aktualisieren möchten. Ohne eine angemessene Priorisierung könnte die Aktualisierung der Liste die Benutzeroberfläche blockieren, wodurch sich das Eingabefeld träge anfühlt.

            import React, { useState, useCallback, unstable_runWithPriority, UserBlockingPriority } from 'react';

function MyComponent() {
  const [inputValue, setInputValue] = useState('');
  const [items, setItems] = useState([]);

  const handleChange = useCallback((event) => {
    const newValue = event.target.value;
    setInputValue(newValue);

    unstable_runWithPriority(UserBlockingPriority, () => {
      // Simuliert eine lang andauernde Aufgabe zur Aktualisierung der Elemente
      const newItems = Array.from({ length: 1000 }, (_, i) => `${newValue}-${i}`);
      setItems(newItems);
    });
  }, []);

  return (
    <div>
      <input type="text" value={inputValue} onChange={handleChange} />
      <ul>
        {items.map((item, index) => (
          <li key={index}>{item}</li>
        ))}
      </ul>
    </div>
  );
}

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

In diesem Beispiel verwenden wir `unstable_runWithPriority(UserBlockingPriority, ...)` um die Aufgabe zur Aktualisierung der Elementliste zu priorisieren. Dies stellt sicher, dass das Eingabefeld auch dann reaktionsfähig bleibt, wenn die Listenaktualisierung rechenintensiv ist.

Beispiel 2: Hintergrundverarbeitung mit IdlePriority

Betrachten Sie ein Szenario, in dem Sie im Hintergrund Analysen durchführen oder Daten vorab laden möchten. Diese Aufgaben sind für die unmittelbare Benutzererfahrung nicht kritisch und können aufgeschoben werden, bis der Browser im Leerlauf ist.

            import React, { useEffect, unstable_runWithPriority, IdlePriority } from 'react';

function MyComponent() {
  useEffect(() => {
    unstable_runWithPriority(IdlePriority, () => {
      // Simuliert Analytics-Tracking
      console.log('Benutzeraktivität wird im Hintergrund verfolgt');
      // Führen Sie hier die Logik für das Analytics-Tracking durch
    });
  }, []);

  return (
    <div>
      <h1>Meine Komponente</h1>
    </div>
  );
}

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

In diesem Beispiel verwenden wir `unstable_runWithPriority(IdlePriority, ...)` um die Aufgabe des Analytics-Trackings so zu planen, dass sie ausgeführt wird, wenn der Browser im Leerlauf ist. Dies stellt sicher, dass das Analytics-Tracking die Interaktion des Benutzers mit der Anwendung nicht beeinträchtigt.

Beispiel 3: Time Slicing einer lang andauernden Berechnung

Stellen wir uns ein Szenario vor, in dem Sie eine komplexe Berechnung durchführen müssen, die eine erhebliche Zeit in Anspruch nimmt. Indem Sie diese Berechnung in kleinere Teile aufteilen, können Sie verhindern, dass die Benutzeroberfläche einfriert.

            import React, { useState, useEffect, unstable_runWithPriority, NormalPriority } from 'react';

function MyComponent() {
  const [result, setResult] = useState(null);

  useEffect(() => {
    unstable_runWithPriority(NormalPriority, () => {
      // Simuliert eine lang andauernde Berechnung
      let calculatedResult = 0;
      for (let i = 0; i < 100000000; i++) {
        calculatedResult += i;
      }
      setResult(calculatedResult);
    });
  }, []);

  return (
    <div>
      <h1>Meine Komponente</h1>
      {result === null ? <p>Berechne...</p> : <p>Ergebnis: {result}</p>}
    </div>
  );
}

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

In diesem Beispiel wird die lang andauernde Berechnung in `unstable_runWithPriority(NormalPriority, ...)` eingeschlossen. React wird diese Aufgabe automatisch mittels Time Slicing aufteilen und so verhindern, dass die Benutzeroberfläche während der Berechnung einfriert. Der Benutzer sieht die Meldung "Berechne...", bis das Ergebnis verfügbar ist.

Best Practices für die Verwendung der React Scheduler API

• Leistungsengpässe identifizieren: Bevor Sie die Scheduler API implementieren, identifizieren Sie die Bereiche Ihrer Anwendung, die Leistungsprobleme verursachen. Verwenden Sie Profiling-Tools, um die problematischsten Aufgaben zu lokalisieren.
• Benutzerinteraktionen priorisieren: Priorisieren Sie immer Aufgaben, die die Benutzerinteraktion direkt beeinflussen, wie z. B. die Reaktion auf Klicks oder Tastendrücke. Verwenden Sie `UserBlockingPriority` für diese Aufgaben.
• Nicht kritische Aufgaben aufschieben: Schieben Sie nicht kritische Aufgaben wie Analytics-Tracking oder das Vorabladen von Daten mit `LowPriority` oder `IdlePriority` in den Hintergrund.
• Große Aufgaben aufteilen: Zerlegen Sie lang andauernde Aufgaben in kleinere Teile, die über die Zeit ausgeführt werden können. Dies verhindert das Einfrieren der Benutzeroberfläche.
• Kooperatives Scheduling verwenden: Nutzen Sie den Concurrent Mode von React und verwenden Sie `React.yield` und `Suspense`, damit Komponenten die Kontrolle freiwillig an den Scheduler abgeben können.
• Gründlich testen: Testen Sie Ihre Anwendung gründlich, um sicherzustellen, dass die Scheduler API die Leistung und Reaktionsfähigkeit effektiv verbessert.
• Die Hardware des Benutzers berücksichtigen: Die optimale Scheduling-Strategie kann je nach Hardware des Benutzers variieren. Berücksichtigen Sie Benutzer mit langsameren Geräten und passen Sie Ihre Priorisierung entsprechend an. Auf leistungsschwächeren Geräten könnten Sie beispielsweise ein aggressiveres Time Slicing in Betracht ziehen.
• Leistung regelmäßig überwachen: Überwachen Sie kontinuierlich die Leistung Ihrer Anwendung und passen Sie Ihre Scheduling-Strategie bei Bedarf an.

Einschränkungen und Überlegungen

• API-Stabilität: Die React Scheduler API gilt noch als instabil, was bedeutet, dass sich ihre Schnittstelle in zukünftigen Versionen ändern kann. Seien Sie sich dessen bewusst, wenn Sie die API verwenden, und seien Sie bereit, Ihren Code bei Bedarf zu aktualisieren. Verwenden Sie die `unstable_`-Präfixe mit Bedacht.
• Overhead: Obwohl die Scheduler API die Leistung verbessern kann, führt sie auch zu einem gewissen Overhead. Berücksichtigen Sie diesen Overhead und vermeiden Sie die unnötige Verwendung der API.
• Komplexität: Die Implementierung der Scheduler API kann die Komplexität Ihres Codes erhöhen. Wägen Sie die Vorteile der Verwendung der API gegen die zusätzliche Komplexität ab.
• Browserkompatibilität: Obwohl die Scheduler API selbst eine JavaScript-API ist, hängt ihre Wirksamkeit davon ab, wie gut der Browser kooperatives Scheduling implementiert. Ältere Browser unterstützen möglicherweise nicht alle Funktionen der Scheduler API, was zu einer verminderten Leistung führen kann.

Fazit

Denken Sie daran, Ihre Anwendung zu profilen, um Leistungsengpässe zu identifizieren, bevor Sie die Scheduler API implementieren. Experimentieren Sie mit verschiedenen Priorisierungsstrategien, um herauszufinden, was für Ihren spezifischen Anwendungsfall am besten funktioniert. Und am wichtigsten ist, lernen Sie weiter und bleiben Sie auf dem Laufenden über die neuesten Entwicklungen in React und der Scheduler API. Dies stellt sicher, dass Sie gerüstet sind, um die bestmöglichen Benutzererfahrungen zu schaffen.

Durch die Anwendung dieser Techniken können Entwickler auf der ganzen Welt Anwendungen erstellen, die sich schnell, flüssig und reaktionsschnell anfühlen, unabhängig vom Standort oder Gerät des Benutzers. Die React Scheduler API befähigt uns, wirklich erstklassige Weberlebnisse zu schaffen.