React Concurrent Mode Time Slicing: Κατανομή Χρόνου Απόδοσης

Το React Concurrent Mode είναι ένα χαρακτηριστικό που αλλάζει το παιχνίδι και ξεκλειδώνει ένα νέο επίπεδο απόκρισης και απόδοσης στις εφαρμογές React. Στην καρδιά του Concurrent Mode βρίσκεται η έννοια του time slicing, η οποία επιτρέπει στο React να χωρίζει μακροχρόνιες εργασίες απόδοσης σε μικρότερα, πιο διαχειρίσιμα τμήματα. Αυτή η ανάρτηση στο blog θα εμβαθύνει στις περιπλοκές του time slicing, στην κατανομή του χρόνου απόδοσης και στον τρόπο με τον οποίο συμβάλλει σε μια σημαντικά βελτιωμένη εμπειρία χρήστη.

Κατανόηση της ανάγκης για Concurrent Mode

Το παραδοσιακό React λειτουργεί με σύγχρονο τρόπο. Όταν ένα στοιχείο ενημερώνεται, το React μπλοκάρει το κύριο νήμα μέχρι να αποδοθεί ξανά ολόκληρο το δέντρο στοιχείων. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε αισθητές καθυστερήσεις, ειδικά σε πολύπλοκες εφαρμογές με πολλά στοιχεία ή υπολογιστικά έντονη λογική απόδοσης. Αυτές οι καθυστερήσεις μπορεί να εκδηλωθούν ως:

• Janky animations: Τα κινούμενα σχέδια εμφανίζονται τρεμάμενα και ανομοιόμορφα λόγω του μπλοκαρίσματος του προγράμματος περιήγησης κατά την απόδοση.
• Μη ανταποκρίσιμο UI: Η εφαρμογή γίνεται μη ανταποκρίσιμη στην εισαγωγή του χρήστη (κλικ, πληκτρολογήσεις) ενώ το React αποδίδει.
• Κακή αντιληπτή απόδοση: Οι χρήστες αντιμετωπίζουν την εφαρμογή ως αργή και νωθρή, ακόμα και αν η υποκείμενη λήψη δεδομένων είναι γρήγορη.

Το Concurrent Mode αντιμετωπίζει αυτά τα ζητήματα επιτρέποντας στο React να λειτουργεί ασύγχρονα, επιτρέποντάς του να παρεμβάλλει εργασίες απόδοσης με άλλες λειτουργίες, όπως η χειρισμός της εισαγωγής του χρήστη ή η ενημέρωση του UI. Το Time slicing είναι ένας βασικός μηχανισμός που το καθιστά αυτό δυνατό.

Τι είναι το Time Slicing;

Το Time slicing, επίσης γνωστό ως συνεργατική πολυεργασία, είναι μια τεχνική όπου μια μακροχρόνια εργασία χωρίζεται σε μικρότερες μονάδες εργασίας. Η αρχιτεκτονική Fiber του React, η οποία αποτελεί τη βάση του Concurrent Mode, επιτρέπει στο React να διακόπτει, να συνεχίζει και ακόμη και να εγκαταλείπει την εργασία απόδοσης όπως απαιτείται. Αντί να μπλοκάρει το κύριο νήμα για όλη τη διάρκεια μιας ενημέρωσης απόδοσης, το React μπορεί να παραχωρήσει τον έλεγχο πίσω στο πρόγραμμα περιήγησης περιοδικά, επιτρέποντάς του να χειριστεί άλλα συμβάντα και να διατηρήσει ένα ανταποκρίσιμο UI.

Σκεφτείτε το έτσι: φανταστείτε ότι ζωγραφίζετε μια μεγάλη τοιχογραφία. Αντί να προσπαθείτε να ζωγραφίσετε ολόκληρη την τοιχογραφία σε μία συνεχή συνεδρία, τη χωρίζετε σε μικρότερα τμήματα και εργάζεστε σε κάθε τμήμα για σύντομο χρονικό διάστημα. Αυτό σας επιτρέπει να κάνετε διαλείμματα, να απαντάτε σε ερωτήσεις από τους περαστικούς και να διασφαλίζετε ότι η τοιχογραφία προχωρά ομαλά χωρίς να σας κατακλύζει. Ομοίως, το React χωρίζει τις εργασίες απόδοσης σε μικρότερα τμήματα και τα παρεμβάλλει με άλλες δραστηριότητες του προγράμματος περιήγησης.

Κατανομή του προϋπολογισμού χρόνου απόδοσης

Μια κρίσιμη πτυχή του time slicing είναι η κατανομή ενός προϋπολογισμού χρόνου απόδοσης. Αυτό αναφέρεται στην ποσότητα χρόνου που επιτρέπεται στο React να δαπανήσει για την απόδοση πριν παραχωρήσει τον έλεγχο πίσω στο πρόγραμμα περιήγησης. Το πρόγραμμα περιήγησης έχει στη συνέχεια την ευκαιρία να χειριστεί την εισαγωγή του χρήστη, να ενημερώσει την οθόνη και να εκτελέσει άλλες εργασίες. Αφού το πρόγραμμα περιήγησης έχει τη σειρά του, το React μπορεί να συνεχίσει την απόδοση από εκεί που σταμάτησε, χρησιμοποιώντας ένα άλλο τμήμα του προϋπολογισμού του χρόνου που έχει διατεθεί.

Ο συγκεκριμένος προϋπολογισμός χρόνου που διατίθεται στο React καθορίζεται από το πρόγραμμα περιήγησης και τους διαθέσιμους πόρους. Το React στοχεύει να είναι ένας καλός πολίτης και να αποφεύγει την μονοπώληση του κύριου νήματος, διασφαλίζοντας ότι το πρόγραμμα περιήγησης παραμένει ανταποκρίσιμο στις αλληλεπιδράσεις των χρηστών.

Πώς το React διαχειρίζεται τον προϋπολογισμό χρόνου

Το React χρησιμοποιεί το API `requestIdleCallback` (ή ένα παρόμοιο polyfill για παλαιότερα προγράμματα περιήγησης) για να προγραμματίσει την εργασία απόδοσης. Το `requestIdleCallback` επιτρέπει στο React να εκτελεί εργασίες παρασκηνίου όταν το πρόγραμμα περιήγησης είναι αδρανές, πράγμα που σημαίνει ότι δεν είναι απασχολημένο με το χειρισμό της εισαγωγής του χρήστη ή την εκτέλεση άλλων κρίσιμων λειτουργιών. Το callback που παρέχεται στο `requestIdleCallback` λαμβάνει ένα αντικείμενο `deadline`, το οποίο υποδεικνύει το χρονικό διάστημα που απομένει στην τρέχουσα περίοδο αδράνειας. Το React χρησιμοποιεί αυτή την προθεσμία για να καθορίσει πόση εργασία απόδοσης μπορεί να εκτελέσει πριν παραχωρήσει τον έλεγχο πίσω στο πρόγραμμα περιήγησης.

Ακολουθεί μια απλοποιημένη απεικόνιση του τρόπου με τον οποίο το React θα μπορούσε να διαχειριστεί τον προϋπολογισμό χρόνου:

1. Το React προγραμματίζει την εργασία απόδοσης χρησιμοποιώντας το `requestIdleCallback`.
2. Όταν εκτελείται το `requestIdleCallback`, το React λαμβάνει ένα αντικείμενο `deadline`.
3. Το React ξεκινά την απόδοση στοιχείων.
4. Καθώς το React αποδίδει, ελέγχει το αντικείμενο `deadline` για να δει πόσος χρόνος απομένει.
5. Εάν το React ξεμείνει από χρόνο (δηλαδή, η προθεσμία έχει φτάσει), διακόπτει την απόδοση και παραχωρεί τον έλεγχο πίσω στο πρόγραμμα περιήγησης.
6. Το πρόγραμμα περιήγησης χειρίζεται την εισαγωγή του χρήστη, ενημερώνει την οθόνη κ.λπ.
7. Όταν το πρόγραμμα περιήγησης είναι ξανά αδρανές, το React συνεχίζει την απόδοση από εκεί που σταμάτησε, χρησιμοποιώντας ένα άλλο τμήμα του προϋπολογισμού του χρόνου που έχει διατεθεί.
8. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται μέχρι να αποδοθούν όλα τα στοιχεία.

Πλεονεκτήματα του Time Slicing

Το Time slicing προσφέρει πολλά σημαντικά οφέλη για τις εφαρμογές React:

• Βελτιωμένη ανταπόκριση: Με το διαχωρισμό των εργασιών απόδοσης σε μικρότερα τμήματα και την παρεμβολή τους με άλλες λειτουργίες, το time slicing εμποδίζει το UI να γίνει μη ανταποκρίσιμο κατά τη διάρκεια μακροχρόνιων ενημερώσεων. Οι χρήστες μπορούν να συνεχίσουν να αλληλεπιδρούν με την εφαρμογή ομαλά, ακόμη και ενώ το React αποδίδει στο παρασκήνιο.
• Ενισχυμένη αντιληπτή απόδοση: Ακόμα και αν ο συνολικός χρόνος απόδοσης παραμένει ο ίδιος, το time slicing μπορεί να κάνει την εφαρμογή να φαίνεται πολύ πιο γρήγορη. Επιτρέποντας στο πρόγραμμα περιήγησης να ενημερώνει την οθόνη πιο συχνά, το React μπορεί να παρέχει οπτική ανατροφοδότηση στον χρήστη πιο γρήγορα, δημιουργώντας την ψευδαίσθηση μιας πιο ανταποκρίσιμης εφαρμογής.
• Καλύτερη εμπειρία χρήστη: Ο συνδυασμός της βελτιωμένης ανταπόκρισης και της ενισχυμένης αντιληπτής απόδοσης οδηγεί σε μια σημαντικά καλύτερη εμπειρία χρήστη. Οι χρήστες είναι λιγότερο πιθανό να αντιμετωπίσουν απογοήτευση ή ενόχληση λόγω καθυστερήσεων ή μη ανταπόκρισης.
• Διαβάθμιση προτεραιότητας σημαντικών ενημερώσεων: Το Concurrent Mode επιτρέπει στο React να δώσει προτεραιότητα σε σημαντικές ενημερώσεις, όπως αυτές που σχετίζονται με την εισαγωγή του χρήστη. Αυτό διασφαλίζει ότι το UI παραμένει ανταποκρίσιμο στις αλληλεπιδράσεις του χρήστη, ακόμη και όταν βρίσκονται σε εξέλιξη άλλες λιγότερο κρίσιμες ενημερώσεις.

Πώς να αξιοποιήσετε το Time Slicing στις εφαρμογές React

Για να επωφεληθείτε από το time slicing, πρέπει να ενεργοποιήσετε το Concurrent Mode στην εφαρμογή σας React. Αυτό μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας τα κατάλληλα API για τη δημιουργία μιας root:

Για το React 18 και μεταγενέστερα:

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

const container = document.getElementById('root');
const root = createRoot(container); // Create a root
root.render(<App />);

            

              
                Copy
              
            
          

Για το React 17 και παλαιότερα (χρησιμοποιώντας το σημείο εισόδου `react-dom/unstable_concurrentMode`):

            import ReactDOM from 'react-dom';

ReactDOM.unstable_createRoot(document.getElementById('root')).render(<App />);

            

              
                Copy
              
            
          

Μόλις ενεργοποιηθεί το Concurrent Mode, το React θα εφαρμόσει αυτόματα το time slicing στις ενημερώσεις απόδοσης. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένα πρόσθετα βήματα που μπορείτε να κάνετε για να βελτιστοποιήσετε περαιτέρω την εφαρμογή σας για Concurrent Mode:

1. Αγκαλιάστε το Suspense

Το Suspense είναι ένα ενσωματωμένο στοιχείο React που σας επιτρέπει να χειρίζεστε με χάρη ασύγχρονες λειτουργίες, όπως η λήψη δεδομένων. Όταν ένα στοιχείο τυλιγμένο στο Suspense επιχειρεί να αποδώσει δεδομένα που δεν είναι ακόμη διαθέσιμα, το Suspense θα αναστείλει τη διαδικασία απόδοσης και θα εμφανίσει ένα fallback UI (π.χ. έναν περιστροφέα φόρτωσης). Μόλις τα δεδομένα είναι διαθέσιμα, το Suspense θα συνεχίσει αυτόματα την απόδοση του στοιχείου.

Το Suspense λειτουργεί απρόσκοπτα με το Concurrent Mode, επιτρέποντας στο React να δώσει προτεραιότητα στην απόδοση άλλων τμημάτων της εφαρμογής ενώ περιμένει τη φόρτωση των δεδομένων. Αυτό μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την εμπειρία του χρήστη, αποτρέποντας ολόκληρο το UI από το να μπλοκάρει ενώ περιμένει δεδομένα.

Παράδειγμα:

            import React, { Suspense } from 'react';

const ProfileDetails = React.lazy(() => import('./ProfileDetails')); // Lazy load the component

function MyComponent() {
 return (
 <Suspense fallback={<div>Loading profile...</div>}>
 <ProfileDetails />
 </Suspense>
 );
}

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

Σε αυτό το παράδειγμα, το στοιχείο `ProfileDetails` φορτώνεται τεμπέλικα χρησιμοποιώντας το `React.lazy`. Αυτό σημαίνει ότι το στοιχείο θα φορτωθεί μόνο όταν είναι πραγματικά απαραίτητο. Το στοιχείο `Suspense` τυλίγει το `ProfileDetails` και εμφανίζει ένα μήνυμα φόρτωσης ενώ φορτώνεται το στοιχείο. Αυτό αποτρέπει την ολόκληρη εφαρμογή από το να μπλοκάρει ενώ περιμένει τη φόρτωση του στοιχείου.

2. Χρήση Transitions

Οι Transitions είναι ένας μηχανισμός για τη σήμανση των ενημερώσεων ως μη επειγουσών. Όταν τυλίγετε μια ενημέρωση στο `useTransition`, το React θα δώσει προτεραιότητα σε επείγουσες ενημερώσεις (όπως αυτές που σχετίζονται με την εισαγωγή του χρήστη) έναντι της ενημέρωσης μετάβασης. Αυτό σας επιτρέπει να αναβάλετε μη κρίσιμες ενημερώσεις μέχρι το πρόγραμμα περιήγησης να έχει χρόνο να τις επεξεργαστεί χωρίς να μπλοκάρει το UI.

Οι μεταβάσεις είναι ιδιαίτερα χρήσιμες για ενημερώσεις που μπορεί να ενεργοποιήσουν υπολογιστικά έντονη απόδοση, όπως το φιλτράρισμα μιας μεγάλης λίστας ή η ενημέρωση ενός πολύπλοκου γραφήματος. Με τη σήμανση αυτών των ενημερώσεων ως μη επειγουσών, μπορείτε να διασφαλίσετε ότι το UI παραμένει ανταποκρίσιμο στις αλληλεπιδράσεις του χρήστη, ακόμη και ενώ οι ενημερώσεις βρίσκονται σε εξέλιξη.

Παράδειγμα:

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

function MyComponent() {
 const [query, setQuery] = useState('');
 const [list, setList] = useState(initialList);
 const [isPending, startTransition] = useTransition();

 const handleChange = (e) => {
 const newQuery = e.target.value;
 setQuery(newQuery);

 startTransition(() => {
 // Filter the list based on the query
 setList(initialList.filter(item => item.toLowerCase().includes(newQuery.toLowerCase())));
 });
 };

 return (
 <div>
 <input type="text" value={query} onChange={handleChange} />
 {isPending ? <p>Filtering...</p> : null}
 <ul>
 {list.map(item => (<li key={item}>{item}</li>))}
 </ul>
 </div>
 );
}

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

Σε αυτό το παράδειγμα, η συνάρτηση `handleChange` φιλτράρει μια λίστα βάσει της εισαγωγής του χρήστη. Η συνάρτηση `startTransition` χρησιμοποιείται για την περιτύλιξη της κλήσης `setList`, επισημαίνοντας την ενημέρωση ως μη επείγουσα. Αυτό επιτρέπει στο React να δώσει προτεραιότητα σε άλλες ενημερώσεις, όπως η ενημέρωση του πεδίου εισαγωγής, έναντι του φιλτραρίσματος λίστας. Η μεταβλητή κατάστασης `isPending` υποδεικνύει εάν η μετάβαση βρίσκεται σε εξέλιξη, επιτρέποντάς σας να εμφανίσετε μια ένδειξη φόρτωσης.

3. Βελτιστοποίηση απόδοσης στοιχείων

Ακόμη και με το time slicing, είναι ακόμα σημαντικό να βελτιστοποιήσετε την απόδοση των στοιχείων σας για να ελαχιστοποιήσετε τον όγκο της εργασίας που πρέπει να εκτελέσει το React. Ορισμένες στρατηγικές για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης των στοιχείων περιλαμβάνουν:

• Memoization: Χρησιμοποιήστε το `React.memo` ή το `useMemo` για να αποτρέψετε την περιττή επανεκτέλεση των στοιχείων.
• Διαχωρισμός κώδικα: Διαχωρίστε την εφαρμογή σας σε μικρότερα τμήματα και φορτώστε τα κατ' απαίτηση χρησιμοποιώντας το `React.lazy` και το `Suspense`.
• Εικονικοποίηση: Χρησιμοποιήστε βιβλιοθήκες όπως το `react-window` ή το `react-virtualized` για να αποδίδετε αποτελεσματικά μεγάλες λίστες και πίνακες.
• Αποτελεσματικές δομές δεδομένων: Χρησιμοποιήστε αποτελεσματικές δομές δεδομένων (π.χ. Maps, Sets) για να βελτιώσετε την απόδοση των λειτουργιών χειρισμού δεδομένων.

4. Προφίλ της εφαρμογής σας

Χρησιμοποιήστε το React Profiler για να εντοπίσετε σημεία συμφόρησης απόδοσης στην εφαρμογή σας. Το Profiler σάς επιτρέπει να καταγράψετε τον χρόνο απόδοσης κάθε στοιχείου και να εντοπίσετε τομείς όπου μπορείτε να βελτιώσετε την απόδοση.

Θέματα και πιθανά μειονεκτήματα

Ενώ το Concurrent Mode και το time slicing προσφέρουν σημαντικά οφέλη, υπάρχουν επίσης ορισμένα ζητήματα και πιθανά μειονεκτήματα που πρέπει να έχετε κατά νου:

• Αυξημένη πολυπλοκότητα: Το Concurrent Mode μπορεί να προσθέσει πολυπλοκότητα στην εφαρμογή σας, ειδικά εάν δεν είστε εξοικειωμένοι με έννοιες ασύγχρονου προγραμματισμού.
• Ζητήματα συμβατότητας: Ορισμένες παλαιότερες βιβλιοθήκες και στοιχεία ενδέχεται να μην είναι πλήρως συμβατά με το Concurrent Mode. Ίσως χρειαστεί να ενημερώσετε ή να αντικαταστήσετε αυτές τις βιβλιοθήκες για να διασφαλίσετε ότι η εφαρμογή σας λειτουργεί σωστά.
• Προκλήσεις εντοπισμού σφαλμάτων: Ο εντοπισμός σφαλμάτων ασύγχρονου κώδικα μπορεί να είναι πιο δύσκολος από τον εντοπισμό σφαλμάτων σύγχρονου κώδικα. Ίσως χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε εξειδικευμένα εργαλεία εντοπισμού σφαλμάτων για να κατανοήσετε τη ροή εκτέλεσης στην εφαρμογή σας.
• Δυνατότητα τραυλισμού: Σε σπάνιες περιπτώσεις, το time slicing μπορεί να οδηγήσει σε ένα μικρό τραύλισμα εάν το React διακόπτει και συνεχίζει συνεχώς την απόδοση. Αυτό μπορεί συνήθως να μετριαστεί με τη βελτιστοποίηση της απόδοσης των στοιχείων και τη χρήση μεταβάσεων κατάλληλα.

Παραδείγματα και περιπτώσεις χρήσης στον πραγματικό κόσμο

Το Time slicing είναι ιδιαίτερα επωφελές σε εφαρμογές με τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

• Complex UIs: Εφαρμογές με μεγάλα δέντρα στοιχείων ή υπολογιστικά έντονη λογική απόδοσης.
• Συχνές ενημερώσεις: Εφαρμογές που απαιτούν συχνές ενημερώσεις στο UI, όπως ταμπλό σε πραγματικό χρόνο ή διαδραστικές οπτικοποιήσεις.
• Αργές συνδέσεις δικτύου: Εφαρμογές που πρέπει να χειρίζονται αργές συνδέσεις δικτύου με χάρη.
• Μεγάλα σύνολα δεδομένων: Εφαρμογές που πρέπει να εμφανίζουν και να χειρίζονται μεγάλα σύνολα δεδομένων.

Ακολουθούν ορισμένα συγκεκριμένα παραδείγματα του τρόπου με τον οποίο το time slicing μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές του πραγματικού κόσμου:

• Ιστότοποι ηλεκτρονικού εμπορίου: Βελτιώστε την ανταπόκριση των καταχωρίσεων προϊόντων και των αποτελεσμάτων αναζήτησης αναβάλλοντας λιγότερο κρίσιμες ενημερώσεις.
• Πλατφόρμες μέσων κοινωνικής δικτύωσης: Διασφαλίστε ότι το UI παραμένει ανταποκρίσιμο στις αλληλεπιδράσεις των χρηστών κατά τη φόρτωση νέων αναρτήσεων και σχολίων.
• Εφαρμογές χαρτογράφησης: Αποδώστε ομαλά πολύπλοκους χάρτες και γεωγραφικά δεδομένα χωρίζοντας τις εργασίες απόδοσης σε μικρότερα τμήματα.
• Οικονομικά ταμπλό: Παρέχετε ενημερώσεις σε πραγματικό χρόνο σε οικονομικά δεδομένα χωρίς να μπλοκάρετε το UI.
• Εργαλεία συνεργατικής επεξεργασίας: Επιτρέψτε σε πολλούς χρήστες να επεξεργάζονται έγγραφα ταυτόχρονα χωρίς να αντιμετωπίζουν καθυστέρηση ή μη ανταπόκριση.

Συμπέρασμα

Η λειτουργία time slicing του React Concurrent Mode είναι ένα ισχυρό εργαλείο για τη βελτίωση της ανταπόκρισης και της αντιληπτής απόδοσης των εφαρμογών React. Με τη διάσπαση των εργασιών απόδοσης σε μικρότερα τμήματα και την παρεμβολή τους με άλλες λειτουργίες, το time slicing αποτρέπει το UI να γίνει μη ανταποκρίσιμο κατά τη διάρκεια μακροχρόνιων ενημερώσεων. Με την υιοθέτηση του Suspense, των Transitions και άλλων τεχνικών βελτιστοποίησης, μπορείτε να ξεκλειδώσετε πλήρως τις δυνατότητες του Concurrent Mode και να δημιουργήσετε μια σημαντικά καλύτερη εμπειρία χρήστη.

Ενώ το Concurrent Mode μπορεί να προσθέσει πολυπλοκότητα στην εφαρμογή σας, τα οφέλη που προσφέρει όσον αφορά την απόδοση και την εμπειρία χρήστη αξίζουν τον κόπο. Καθώς το React συνεχίζει να εξελίσσεται, το Concurrent Mode είναι πιθανό να γίνει ένα όλο και πιο σημαντικό μέρος του οικοσυστήματος React. Η κατανόηση του time slicing και της κατανομής του προϋπολογισμού χρόνου απόδοσης είναι απαραίτητη για τη δημιουργία εφαρμογών React υψηλής απόδοσης και ανταπόκρισης που προσφέρουν μια ευχάριστη εμπειρία χρήστη σε ένα παγκόσμιο κοινό, από πολυσύχναστες μητροπολιτικές πόλεις όπως το Τόκιο της Ιαπωνίας έως απομακρυσμένες περιοχές με περιορισμένο εύρος ζώνης σε χώρες όπως η Μογγολία. Είτε οι χρήστες σας βρίσκονται σε high-end επιτραπέζιους υπολογιστές είτε σε κινητές συσκευές χαμηλής ισχύος, το Concurrent Mode μπορεί να σας βοηθήσει να παρέχετε μια ομαλή και ανταποκρίσιμη εμπειρία.