React Scheduler Profiling: Aufgaben-Ausführung für optimierte Performance analysieren

In der Welt der modernen Webentwicklung ist die Bereitstellung einer reibungslosen und reaktionsschnellen Benutzererfahrung von größter Bedeutung. React ist mit seiner komponentenbasierten Architektur und dem virtuellen DOM zu einem Grundpfeiler für die Erstellung komplexer UIs geworden. Doch selbst mit den Optimierungen von React können Leistungsengpässe auftreten, insbesondere in großen und komplexen Anwendungen. Das Verständnis, wie React Aufgaben plant und ausführt, ist entscheidend, um diese Leistungsprobleme zu identifizieren und zu beheben. Dieser Artikel taucht in die Welt des React Scheduler-Profilings ein und bietet einen umfassenden Leitfaden zur Analyse der Aufgabenausführung und zur Optimierung Ihrer React-Anwendungen für Spitzenleistungen.

Den React Scheduler verstehen

Bevor wir uns mit Profiling-Techniken befassen, wollen wir ein grundlegendes Verständnis des React Schedulers schaffen. Der React Scheduler ist für die Verwaltung der Arbeitsausführung innerhalb einer React-Anwendung verantwortlich. Er priorisiert Aufgaben, zerlegt sie in kleinere Arbeitseinheiten und plant deren Ausführung so, dass das Blockieren des Haupt-Threads minimiert wird. Diese Planung ist entscheidend für die Aufrechterhaltung einer reaktionsfähigen Benutzeroberfläche.

React verwendet eine Fiber-Architektur, die es ermöglicht, das Rendering in kleinere, unterbrechbare Arbeitseinheiten zu zerlegen. Diese Einheiten werden Fibers genannt, und der React Scheduler verwaltet diese Fibers, um sicherzustellen, dass Aufgaben mit hoher Priorität (wie Benutzereingaben) schnell bearbeitet werden. Der Scheduler verwendet eine Prioritätswarteschlange, um die Fibers zu verwalten, was es ihm ermöglicht, Updates basierend auf ihrer Dringlichkeit zu priorisieren.

Schlüsselkonzepte:

• Fiber: Eine Arbeitseinheit, die eine Komponenteninstanz darstellt.
• Scheduler: Das Modul, das für die Priorisierung und Planung von Fibers verantwortlich ist.
• WorkLoop: Die Funktion, die durch den Fiber-Baum iteriert und Aktualisierungen durchführt.
• Priority Queue: Eine Datenstruktur zur Verwaltung von Fibers basierend auf ihrer Priorität.

Die Bedeutung des Profilings

Profiling ist der Prozess der Messung und Analyse der Leistungsmerkmale Ihrer Anwendung. Im Kontext von React ermöglicht Ihnen das Profiling zu verstehen, wie der React Scheduler Aufgaben ausführt, lang andauernde Operationen zu identifizieren und Bereiche zu lokalisieren, in denen eine Optimierung die größte Wirkung haben kann. Ohne Profiling fliegen Sie im Wesentlichen blind und verlassen sich auf Vermutungen, um die Leistung zu verbessern.

Stellen Sie sich ein Szenario vor, in dem Ihre Anwendung spürbare Verzögerungen aufweist, wenn ein Benutzer mit einer bestimmten Komponente interagiert. Das Profiling kann aufdecken, ob die Verzögerung auf eine komplexe Rendering-Operation innerhalb dieser Komponente, einen ineffizienten Datenabrufprozess oder übermäßige Neudarstellungen durch Zustandsaktualisierungen zurückzuführen ist. Indem Sie die Ursache identifizieren, können Sie Ihre Optimierungsbemühungen auf die Bereiche konzentrieren, die die größten Leistungssteigerungen bringen.

Tools für das React Scheduler-Profiling

Es stehen mehrere leistungsstarke Tools zur Verfügung, um React-Anwendungen zu profilen und Einblicke in die Aufgabenausführung innerhalb des React Schedulers zu gewinnen:

1. Chrome DevTools Performance-Tab

Der Chrome DevTools Performance-Tab ist ein vielseitiges Werkzeug zum Profiling verschiedener Aspekte von Webanwendungen, einschließlich der React-Performance. Er bietet eine detaillierte Zeitleiste aller im Browser stattfindenden Aktivitäten, einschließlich JavaScript-Ausführung, Rendering, Painting und Netzwerkanfragen. Indem Sie ein Leistungsprofil aufzeichnen, während Sie mit Ihrer React-Anwendung interagieren, können Sie Leistungsengpässe identifizieren und die Ausführung von React-Aufgaben analysieren.

Anwendung:

1. Öffnen Sie die Chrome DevTools (Strg+Shift+I oder Cmd+Option+I).
2. Navigieren Sie zum Tab „Performance“.
3. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Record“ (Aufzeichnen).
4. Interagieren Sie mit Ihrer React-Anwendung, um das Verhalten auszulösen, das Sie profilen möchten.
5. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Stop“, um die Aufzeichnung zu beenden.
6. Analysieren Sie die generierte Zeitleiste, um Leistungsengpässe zu identifizieren.

Der Performance-Tab bietet verschiedene Ansichten zur Analyse der erfassten Daten, darunter:

• Flame Chart: Visualisiert den Aufrufstapel von JavaScript-Funktionen, sodass Sie Funktionen identifizieren können, die die meiste Zeit verbrauchen.
• Bottom-Up: Aggregiert die in jeder Funktion und ihren aufgerufenen Funktionen verbrachte Zeit und hilft Ihnen, die aufwendigsten Operationen zu identifizieren.
• Call Tree: Zeigt den Aufrufstapel in einem hierarchischen Format an und bietet eine klare Übersicht über den Ausführungsfluss.

Suchen Sie innerhalb des Performance-Tabs nach Einträgen, die sich auf React beziehen, wie z.B. „Update“ (steht für eine Komponentenaktualisierung) oder „Commit“ (steht für das endgültige Rendern des aktualisierten DOM). Diese Einträge können wertvolle Einblicke in die für das Rendern von Komponenten aufgewendete Zeit geben.

2. React DevTools Profiler

Der React DevTools Profiler ist ein spezialisiertes Werkzeug, das speziell für das Profiling von React-Anwendungen entwickelt wurde. Er bietet eine fokussiertere Ansicht der internen Abläufe von React und erleichtert die Identifizierung von Leistungsproblemen im Zusammenhang mit dem Rendern von Komponenten, Zustandsaktualisierungen und Prop-Änderungen.

Installation:

Der React DevTools Profiler ist als Browser-Erweiterung für Chrome, Firefox und Edge verfügbar. Sie können ihn aus dem jeweiligen Extension-Store des Browsers installieren.

Verwendung:

1. Öffnen Sie das React DevTools-Panel in Ihrem Browser.
2. Navigieren Sie zum Tab „Profiler“.
3. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Record“ (Aufzeichnen).
4. Interagieren Sie mit Ihrer React-Anwendung, um das Verhalten auszulösen, das Sie profilen möchten.
5. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Stop“, um die Aufzeichnung zu beenden.

Der Profiler bietet zwei Hauptansichten zur Analyse der erfassten Daten:

• Flamegraph: Eine visuelle Darstellung des Komponentenbaums, bei der jeder Balken eine Komponente darstellt und seine Breite die für das Rendern dieser Komponente aufgewendete Zeit repräsentiert.
• Ranked: Eine Liste von Komponenten, geordnet nach der Zeit, die sie zum Rendern benötigten, sodass Sie schnell die aufwendigsten Komponenten identifizieren können.

Der React DevTools Profiler bietet außerdem Funktionen für:

• Hervorheben von Updates: Visuelles Hervorheben von Komponenten, die neu gerendert werden, um unnötige Neudarstellungen zu erkennen.
• Inspektion von Komponenten-Props und -Zustand: Untersuchung der Props und des Zustands von Komponenten, um zu verstehen, warum sie neu gerendert werden.
• Filtern von Komponenten: Fokussierung auf bestimmte Komponenten oder Teile des Komponentenbaums.

3. Die React.Profiler-Komponente

Die React.Profiler-Komponente ist eine eingebaute React-API, mit der Sie die Rendering-Leistung bestimmter Teile Ihrer Anwendung messen können. Sie bietet eine programmatische Möglichkeit, Profiling-Daten zu sammeln, ohne auf externe Werkzeuge angewiesen zu sein.

Verwendung:

Umwickeln Sie die zu profilenden Komponenten mit der React.Profiler-Komponente. Geben Sie eine id-Prop an, um den Profiler zu identifizieren, und eine onRender-Prop, bei der es sich um eine Callback-Funktion handelt, die nach jedem Render-Vorgang aufgerufen wird.

import React from 'react';

function MyComponent() {
  return (
    
      {/* Komponenteninhalt */}
    
  );
}

function onRenderCallback(
  id: string,
  phase: 'mount' | 'update',
  actualDuration: number,
  baseDuration: number,
  startTime: number,
  commitTime: number,
  interactions: Set
) {
  console.log(`Komponente ${id} gerendert`);
  console.log(`Phase: ${phase}`);
  console.log(`Tatsächliche Dauer: ${actualDuration}ms`);
  console.log(`Basisdauer: ${baseDuration}ms`);
}

Die onRender-Callback-Funktion erhält mehrere Argumente, die Informationen über den Rendering-Prozess liefern:

• id: Die id-Prop der React.Profiler-Komponente.
• phase: Gibt an, ob die Komponente gerade gemountet ('mount') oder aktualisiert ('update') wurde.
• actualDuration: Die Zeit, die für das Rendern der Komponente bei dieser Aktualisierung aufgewendet wurde.
• baseDuration: Die geschätzte Zeit, um den Komponentenbaum ohne Memoization zu rendern.
• startTime: Zeitpunkt, zu dem React mit dem Rendern dieser Aktualisierung begonnen hat.
• commitTime: Zeitpunkt, zu dem React diese Aktualisierung committet hat.
• interactions: Das Set von „Interaktionen“, die verfolgt wurden, als diese Aktualisierung geplant wurde.

Sie können diese Daten verwenden, um die Rendering-Leistung Ihrer Komponenten zu verfolgen und Bereiche zu identifizieren, in denen eine Optimierung erforderlich ist.

Analyse von Profiling-Daten

Sobald Sie mit einem der oben genannten Tools Profiling-Daten erfasst haben, besteht der nächste Schritt darin, die Daten zu analysieren und Leistungsengpässe zu identifizieren. Hier sind einige Schlüsselbereiche, auf die Sie sich konzentrieren sollten:

1. Identifizierung langsam rendernder Komponenten

Die Ansichten Flamegraph und Ranked im React DevTools Profiler sind besonders nützlich, um Komponenten zu identifizieren, deren Rendern lange dauert. Suchen Sie nach Komponenten mit breiten Balken im Flamegraph oder Komponenten, die oben in der Ranked-Liste erscheinen. Diese Komponenten sind wahrscheinliche Kandidaten für eine Optimierung.

Suchen Sie im Chrome DevTools Performance-Tab nach „Update“-Einträgen, die eine erhebliche Zeit in Anspruch nehmen. Diese Einträge stellen Komponentenaktualisierungen dar, und die innerhalb dieser Einträge verbrachte Zeit gibt die Rendering-Kosten der entsprechenden Komponenten an.

2. Aufspüren unnötiger Neudarstellungen

Unnötige Neudarstellungen (Re-Renders) können die Leistung erheblich beeinträchtigen, insbesondere in komplexen Anwendungen. Der React DevTools Profiler kann Ihnen helfen, Komponenten zu identifizieren, die neu gerendert werden, obwohl sich ihre Props oder ihr Zustand nicht geändert haben.

Aktivieren Sie die Option „Highlight updates when components render“ in den React DevTools-Einstellungen. Dadurch werden Komponenten, die neu gerendert werden, visuell hervorgehoben, was das Erkennen unnötiger Neudarstellungen erleichtert. Untersuchen Sie die Gründe, warum diese Komponenten neu gerendert werden, und implementieren Sie Techniken, um dies zu verhindern, wie z.B. die Verwendung von React.memo oder useMemo.

3. Untersuchung aufwendiger Berechnungen

Lang andauernde Berechnungen innerhalb Ihrer Komponenten können den Haupt-Thread blockieren und Leistungsprobleme verursachen. Der Chrome DevTools Performance-Tab ist ein wertvolles Werkzeug zur Identifizierung dieser Berechnungen.

Suchen Sie in den Ansichten Flame Chart oder Bottom-Up nach JavaScript-Funktionen, die eine erhebliche Zeit in Anspruch nehmen. Diese Funktionen führen möglicherweise komplexe Berechnungen, Datentransformationen oder andere aufwendige Operationen durch. Erwägen Sie die Optimierung dieser Funktionen durch den Einsatz von Memoization, Caching oder effizienteren Algorithmen.

4. Analyse von Netzwerkanfragen

Netzwerkanfragen können ebenfalls zu Leistungsengpässen beitragen, insbesondere wenn sie langsam oder häufig sind. Der Chrome DevTools Network-Tab bietet Einblicke in die Netzwerkaktivität Ihrer Anwendung.

Suchen Sie nach Anfragen, deren Abschluss lange dauert, oder nach Anfragen, die wiederholt gestellt werden. Erwägen Sie die Optimierung dieser Anfragen durch den Einsatz von Caching, Paginierung oder effizienteren Datenabrufstrategien.

5. Verstehen der Scheduler-Interaktionen

Ein tieferes Verständnis dafür zu erlangen, wie der React Scheduler Aufgaben priorisiert und ausführt, kann für die Leistungsoptimierung von unschätzbarem Wert sein. Während der Chrome DevTools Performance-Tab und der React DevTools Profiler eine gewisse Sichtbarkeit der Operationen des Schedulers bieten, erfordert die Analyse der erfassten Daten ein differenzierteres Verständnis der internen Funktionsweise von React.

Konzentrieren Sie sich auf die Interaktionen zwischen Komponenten und dem Scheduler. Wenn bestimmte Komponenten konsistent hochpriore Updates auslösen, analysieren Sie, warum diese Updates notwendig sind und ob sie aufgeschoben oder optimiert werden können. Achten Sie darauf, wie der Scheduler verschiedene Arten von Aufgaben wie Rendering, Layout und Painting verschachtelt. Wenn der Scheduler ständig zwischen Aufgaben wechselt, kann dies darauf hindeuten, dass die Anwendung unter „Thrashing“ leidet, was zu einer Leistungsminderung führen kann.

Optimierungstechniken

Sobald Sie durch Profiling Leistungsengpässe identifiziert haben, besteht der nächste Schritt darin, Optimierungstechniken zu implementieren, um die Leistung Ihrer Anwendung zu verbessern. Hier sind einige gängige Optimierungsstrategien:

1. Memoization

Memoization ist eine Technik zum Cachen der Ergebnisse von aufwendigen Funktionsaufrufen und zur Rückgabe des zwischengespeicherten Ergebnisses, wenn die gleichen Eingaben erneut auftreten. In React können Sie React.memo verwenden, um funktionale Komponenten zu memoizen, und den useMemo-Hook, um die Ergebnisse von Berechnungen zu memoizen.

import React, { useMemo } from 'react';

const MyComponent = React.memo(function MyComponent(props) {
  // ... Komponentenlogik
});

function MyComponentWithMemoizedValue() {
  const expensiveValue = useMemo(() => {
    // ... aufwendige Berechnung
    return result;
  }, [dependencies]);

  return (
    

      {expensiveValue}
    
  );
}

2. Virtualisierung

Virtualisierung ist eine Technik zum effizienten Rendern großer Listen oder Tabellen, indem nur die sichtbaren Elemente gerendert werden. Bibliotheken wie react-window und react-virtualized stellen Komponenten zur Virtualisierung von Listen und Tabellen in React-Anwendungen bereit.

3. Code-Splitting

Code-Splitting ist eine Technik, bei der Ihre Anwendung in kleinere Chunks aufgeteilt und bei Bedarf geladen wird. Dies kann die anfängliche Ladezeit Ihrer Anwendung verkürzen und ihre Gesamtleistung verbessern. React unterstützt Code-Splitting durch dynamische Importe und die Komponenten React.lazy und Suspense.

import React, { Suspense } from 'react';

const MyComponent = React.lazy(() => import('./MyComponent'));

function App() {
  return (
    Lade...