Fronte-komponentide virtualisatsioon: Suurte loendite renderdamise optimeerimine globaalsele publikule

Tänapäeva andmepõhises digimaastikus eeldatakse veebirakendustelt üha enam tohutute andmehulga töötlemist. Alates e-kaubanduse tootekataloogidest ja sotsiaalmeedia voogudest kuni finantsaruandlusplatvormide ja andmeanalüüsi tööriistadeni on pikkade andmeloendite esitamine kasutajatele tavaline nõue. Tuhandete või isegi miljonite DOM-elementide samaaegne renderdamine võib aga põhjustada tõsiseid jõudlusprobleeme, mille tulemuseks on aeglased liidesed, reageerimatud kasutajate interaktsioonid ja üldiselt halb kasutajakogemus. Siin tulebki mängu fronte-komponentide virtualisatsioon, mida sageli nimetatakse ka virtuaalseks kerimiseks või aknastamiseks, kui kriitiline optimeerimistehnika.

See põhjalik juhend on mõeldud fronte-arendajate, arhitektide ja tootmisjuhtide globaalsele publikule. Uurime komponentide virtualisatsiooni põhimõisteid, selgitame, miks see on suurte loendite renderdamisel hädavajalik, uurime erinevaid rakendusstrateegiaid, arutame populaarseid teeke ja pakume praktilisi näpunäiteid, mida saab rakendada erinevates rahvusvahelistes projektides ja kasutajabaasides.

Väljakutse: Kõige renderdamise jõudluse hind

Mõelge tavalisele stsenaariumile: kasutaja sirvib suurt veebipoodi. Lehel võib olla sadu või tuhandeid tooteüksusi. Laimu lähenemine oleks iga tootekomponendi renderdamine dokumentobjektimudelisse (DOM). Kuigi see on väikeste loendite puhul lihtne, muutub see strateegia loendi suuruse kasvades kiiresti jätkusuutmatuks:

• Mälu tarbimine: Iga DOM-element koos sellega seotud JavaScripti andmete ja sündmuse kuulajatega tarbib mälu. Massiivne DOM-puu võib kiiresti tühjendada saadaoleva brauseri mälu, põhjustades krahhe või äärmuslikke aeglustusi, eriti vähem võimsatel seadmetel, mis on levinud paljudes piirkondades üle maailma.
• CPU koormus: Brauseri renderdusmootor peab arvutama paigutuse, joonistama ja koostama iga nähtava ja isegi paljude nähtamatute elementide jaoks. See intensiivne protsess tarbib märkimisväärselt CPU ressursse, muutes kasutajaliidese reageerimatuks.
• Esialgsed laadimisajad: Suure loendi renderdamiseks vajalike andmete ja DOM-manipulatsioonide maht võib dramaatiliselt pikendada esialgset lehe laadimisaega, põhjustades kasutajate pettumust enne, kui nad sisuga üldse suhtlevad.
• Reageerimisprobleemid: Isegi pärast esialgset laadimist muutuvad sellised toimingud nagu filtreerimine, järjestamine või kerimine äärmiselt aeglaseks, kuna brauser maadleb nii suure hulga elementide uuesti renderdamise või värskendamisega.

Globaalsest vaatenurgast võimenduvad need jõudlusprobleemid. Kasutajad piirkondades, kus on vähem töökindlat Interneti-infrastruktuuri, või need, kes kasutavad rakendusi vanematel seadmetel, kogevad neid probleeme teravamalt. Ühtlase ja jõudluse tagamine erinevates globaalsetes kasutajakontekstides on esmatähtis.

Mis on fronte-komponentide virtualisatsioon?

Komponentide virtualisatsioon on renderdamise optimeerimise tehnika, mis lahendab suurte loendite jõudlusprobleeme, renderdades ainult neid komponente, mis on praegu kasutaja vaateväljas, pluss väike puhver. Kõigi üksuste renderdamise asemel renderdab ja eemaldab see komponente dünaamiliselt kasutaja kerimisel, luues tõhusalt illusiooni palju suuremast loendist.

Põhiprintsiip on lihtne: brauser peab igal ajal haldama ainult väikest, hallatavat DOM-i alamhulka. Kui kasutaja kerib, eemaldatakse vaateväljast välja liikuvad komponendid ja nende mälu vabastatakse, samal ajal kui vaatevälja sisenevad uued komponendid.

Põhimõisted:

• Vaateväli: Brauseriakna nähtav ala.
• Üksuse kõrgus/suurus: Iga üksik üksuse kõrgus (või laius horisontaalsete loendite puhul). See on oluline, et arvutada, millised üksused tuleks renderdada. Muutuv üksuse kõrgus lisab keerukust, kuid on sageli vajalik tegelike andmete puhul.
• Puhver: Väike arv üksusi, mis renderdatakse nähtava vaatevälja kohal ja all. See puhver tagab sujuva kerimiskogemuse, eelnevalt renderdades üksusi, mis on kohe-kohe vaatevälja ilmumas, vältides tühje alasid.
• Kogu loendi suurus: Andmekogumi üksuste koguarv. Seda kasutatakse konteineri üldise keritava kõrguse arvutamiseks, jäljendades täieliku loendi kerimisriba.

Miks virtualisatsioon on globaalsete rakenduste jaoks kriitiline

Komponentide virtualisatsiooni eelised laienevad märkimisväärselt, kui kaaluda globaalset kasutajaskonda:

• Universaalselt paranenud jõudlus: Sõltumata kasutaja seadme võimekusest või Interneti kiirusest tagab virtualisatsioon sujuvama ja reageerivama kogemuse. See on elutähtis rakenduste jaoks, mis on suunatud arenevatele turgudele või kasutajatele, kellel on piiratud ressursid.
• Vähendatud andmeedastus: Kuigi see ei puuduta otseselt andmeedastust, vähendate vaikimisi ära valguskaugematele üksustele mõeldud komponentide renderdamise abil kaudselt esialgset JavaScripti ja CSS-i, mis on vajalikud nende komponentide renderdamiseks, mille tulemuseks on kiirem esialgne joonistus.
• Ühtne kasutajakogemus: Virtualisatsioon aitab säilitada ühtlast jõudlust erinevate seadmete ja võrgutingimuste vahel, mis on globaalse kasutajakogemuse disaini peamine aspekt. Kasutaja Tokyos, kes kogeb kiiret ja reageerivat rakendust, peaks tundma sarnaselt kasutajaga Nairobis või São Paulos.
• Skaalautuvus: Andmekogumite kasvades hakkavad virtualisatsioonita rakendused raskustega skaleeruma. Selle varajane rakendamine tagab, et teie rakendus saab tulevikus andmete kasvuga hakkama ilma suuremate ümberkujundamisteta.

Rakendusstrateegiad ja tehnikad

Komponentide virtualisatsiooni rakendamiseks on mitmeid viise, alates käsitsi tehnikatest kuni võimsate teekide kasutamiseni.

1. Käsitsi rakendamine (mõistmiseks, tootmises vähem levinud)

Kuigi see pole tootmiseks soovitatav selle keerukuse ja vigade tõenäosuse tõttu, võib käsitsi lähenemise mõistmine olla valgustav:

1. Jälgige kerimise asendit: Kuulake loendikonteineri kerimissündmust.
2. Arvutage nähtavad üksused: Kerimisasendi, vaatevälja kõrguse, üksuse kõrguse ja puhvri suuruse põhjal määrake, milliseid üksuseid tuleks renderdada.
3. Renderdage alamhulk: Renderdage ainult arvutatud nähtava üksuse vahemikule vastavad komponendid.
4. Dünaamiline renderdamine: Kerimispositsiooni muutudes värskendage renderdatud üksuste alamhulka, eemaldades vaateväljast välja jäävad ja vaatevälja sisenevad üksused.
5. Simuleerige kerimisriba: Peate käsitsi kujundama kerimisriba või konteineri, mille kõrgus on võrdne kõigi üksuste kogukõrgusega, kuid mis sisaldab ainult nähtavat alamhulka.

Käsitsi rakendamise väljakutsed:

• Muutuvad üksuste kõrgused: See on suurim takistus. Nähtavate üksuste ja kogu keritava kõrguse arvutamine muutub märkimisväärselt keerulisemaks, kui üksustel on erinevad kõrgused. Võib olla vaja mõõta iga üksust või kasutada hinnanguid.
• Sündmuste käsitlemine: Dünaamiliselt renderdatud komponentide sündmuse kuulajate tõhus haldamine nõuab hoolikat rakendamist, et vältida mälulekkeid.
• Jõudluse häälestamine: Kerimissündmuste kuulajate debouncing või throttling on oluline jõudluse halvenemise vältimiseks.

2. Spetsiaalsete virtualiseerimisteekide kasutamine

Õnneks on fronte-kogukond välja töötanud robustseid teeke, mis abstraheerivad virtualisatsiooni keerukust, muutes selle kättesaadavaks ja tõhusaks. Need teegid tavaliselt haldavad:

• Arvutamist, millised üksused on nähtavad.
• Komponentide tõhusat monteerimist ja lahti monteerimist.
• Mõlema fikseeritud ja muutuvate üksuste kõrguste käsitlemist.
• Pakkudes API-sid konkreetsetele üksustele kerimiseks.
• Keritava konteineri ja selle simuleeritud kerimisriba haldamist.

Uurime mõnda kõige populaarsemat teeki erinevate raamistike vahel:

2.1 React: `react-window` ja `react-virtualized`

`react-window`:

Moodne, kerge ja jõudluskeskne teek Reacti jaoks. See keskendub virtualisatsiooni jaoks vajalike ehitusplokkide pakkumisele.

• Omadused: Toetab nii fikseeritud kui ka muutuvate üksuste suurusi, minimaalseid sõltuvusi, lihtne kasutada.
• Komponendid: `FixedSizeList` ja `VariableSizeList`.

Näide (`FixedSizeList`):

            import React from 'react';
import { FixedSizeList as List } from 'react-window';

const Row = ({ index, style }) => (
  <div style={{
    ...style,
    display: 'flex',
    alignItems: 'center',
    borderBottom: '1px solid #ccc',
  }}>
    Row {index}
  </div>
);

const MyVirtualizedList = () => (
  <List
    height={400} // Keritava konteineri kõrgus
    itemCount={1000} // Üksuste koguarv
    itemSize={35} // Iga üksuse kõrgus
    width={300} // Keritava konteineri laius
  >
    {Row}
  </List>
);

export default MyVirtualizedList;

            

              
                Copy
              
            
          

`react-virtualized`:

Täiskasvanum ja funktsioonirikkam teek, mis pakub laiemaid komponente ja kohandamisvõimalusi, kuigi selle paketi suurus on suurem.

• Omadused: Tugi tabeli, loendi, ruudustiku komponentidele; toetab lõputut laadimist, klahvistiku navigeerimist jne.
• Komponendid: `List`, `Table`, `Grid`.

Valiku tegemine nende vahel: Enamiku kasutusjuhtude puhul on `react-window` eelistatud selle väiksema suuruse ja jõudluse tõttu. `react-virtualized` võib olla valitud selle ulatuslike funktsioonide tõttu, kui neid vajatakse.

2.2 Vue.js: `vue-virtual-scroller` ja `vue-tiny-virtual-list`

`vue-virtual-scroller`:

Võimas ja paindlik teek Vue.js-ile, pakkudes suurepärast tuge nii fikseeritud kui ka muutuvate üksuste kõrguste, samuti ruudustike jaoks.

• Omadused: Väga kohandatav, toetab horisontaalset kerimist, ruudustikke, automaatset üksuse suuruse tuvastamist.
• Komponendid: `RecycleScroller`, `DynamicScroller`.

Näide (`RecycleScroller`):

            <template>
  <recycle-scroller
    :items="items"
    :item-size="50"
    key-field="id"
    v-slot="{ item, index }"
    page-mode
    style="height: 400px;"
  >
    <div :key="item.id" class="user-item">
      {{ item.name }} - Item #{{ index }}
    </div>
  </recycle-scroller>
</template>

<script>
export default {
  data() {
    return {
      items: Array.from({ length: 1000 }, (_, i) => ({ id: i, name: `User ${i}` }))
    };
  }
};
</script>

<style scoped>
.user-item {
  height: 50px;
  display: flex;
  align-items: center;
  border-bottom: 1px solid #eee;
  padding: 0 10px;
}
</style>

            

              
                Copy
              
            
          

`vue-tiny-virtual-list`:

Kerge ja lihtne valik Vue.js-ile, suurepärane lihtsate virtualiseerimisvajaduste jaoks.

• Omadused: Minimaalsed sõltuvused, lihtne integreerida, toetab fikseeritud üksuste kõrgusi.

2.3 Angular: `@angular/cdk/scrolling`

Angular pakub sisseehitatud moodulit virtualisatsiooniks Component Dev Kiti (CDK) sees.

• Omadused: Integreerub sujuvalt Angular Materialiga, toetab fikseeritud ja muutuvate üksuste suurusi, tõhusat DOM-i ringlust.
• Direktiivid: `cdk-virtual-scroll-viewport` ja `cdk-virtual-scroll-item`.

Näide:

            // Teie component.ts failis
import { Component } from '@angular/core';

@Component({
  selector: 'app-virtual-scroll-demo',
  template: `
    <div class="example-viewport" style="height: 400px; border: 1px solid #ccc;"
         cdk-virtual-scroll-viewport 
         itemSize="50"
    >
      <div *cdkVirtualFor="let item of items; let i = index;" class="example-item">
        {{ item }} ({{i}})
      </div>
    </div>
  `
})
export class VirtualScrollDemoComponent {
  items = Array.from({ length: 1000 }, (_, i) => `Item ${i}`);
}

// Teie module.ts failis (nt app.module.ts või funktsioonimoodul)
import {ScrollingModule} from '@angular/cdk/scrolling';

@NgModule({
  imports: [
    // ... muud impordid
    ScrollingModule,
  ],
  // ...
})
export class AppModule {}

            

              
                Copy
              
            
          

3. Lõpmatu kerimine

Lõpmatu kerimine on virtualisatsiooni variatsioon, kus üksused lisatakse loendile, kui kasutaja kerib lõpu poole. Kuigi see võib samuti parandada jõudlust, mitte kõike korraga laadides, ei ole see tõeline komponentide virtualisatsioon selles mõttes, et eemaldatakse ja taasmonteeritakse valguskaugemad üksused. See on pigem andmete laisk laadimine.

Millal kasutada lõpmatu kerimist:

• Kui eeldatakse, et kasutajad tarbivad sisu pidevalt (nt sotsiaalmeedia voogud, uudisteartiklid).
• Kui peamine eesmärk on laadida rohkem andmeid nõudmisel, mitte aga fikseeritud, kuigi suure, andmekogumi renderdamise optimeerimine.

Märkused:

• Kui seda ei rakendata hoolikalt, võib lõpmatu kerimine siiski põhjustada väga suure DOM-i, kui üksusi kunagi ei eemaldata, põhjustades lõpuks jõudlusprobleeme.
• Kasutajatel võib olla raskem navigeerida tagasi konkreetsetesse punktidesse väga pikas, lõputult keritavas loendis.
• Globaalsed kasutajad, kellel on aeglasemad ühendused, võivad kogeda märgatavaid viivitusi, kui uut sisu laaditakse ja lisatakse.

Peamised kaalutlused globaalsete rakenduste jaoks

Globaalset publikut silmas pidades nõuavad virtualisatsiooni rakendamisel erilist tähelepanu mitmed tegurid:

1. Muutuvad üksuste kõrgused: Teguandmetel on sageli muutuvad üksuste kõrgused. Veenduge, et teie valitud teek või käsitsi rakendus seda usaldusväärselt käsitleb. See on kriitiline ühtlase renderdamise jaoks erinevates lokaliseerimispiirkondades, kus tekstide pikkused või pildisuhted võivad varieeruda. Näiteks võivad erinevate keelte tootekirjeldused olla erineva pikkusega.
2. Ligipääsetavus (A11y): Virtualiseeritud loendid võivad sobimatu rakendamise korral põhjustada ligipääsetavuse väljakutseid. Veenduge, et ekraanilugejad saavad loendis korralikult navigeerida ja üksusi täpselt teatavaks teha. Teegid nagu `react-window` ja Angular CDK skrollerimoodul pakuvad tavaliselt head ligipääsetavust karbist välja, kuid testige alati.
3. Jõudluse testimine: Jõudluse omadused võivad oluliselt varieeruda sõltuvalt brauserist, seadmest ja võrgutingimustest. Tehke oma virtualiseeritud loendite jõudluse testimine erinevatel sihtseadmetel ja võrgusimulatsioonidel, eriti neil, mis esindavad teie globaalset kasutajaskonda.
4. Serveripoolne renderdamine (SSR) ja staatiline saidi genereerimine (SSG): Kui teie rakendus kasutab SSR-i või SSG-d, veenduge, et teie virtualisatsioonistrateegia toimib nendel tehnikatel hästi. Sageli on kõige parem renderdada serveris tühi konteiner või kohthoidja ja lasta kliendipoolsel JavaScriptil virtualiseeritud loendit hüdriseerida.
5. Olekuhaldus: Suurte loendite (nt valikud, redigeerimised) keeruka olekuhalduse korral veenduge, et teie olekuvärskendused on tõhusalt hallatud ja virtualiseeritud komponentides õigesti kajastatud. Mõned teegid võivad nõuda värskendamiseks või lähtestamiseks eelnevaid kutseid.
6. Vahemälu strateegiad: Sageli kasutatavate suurte loendite jaoks kaaluge vahemälu strateegiaid. Kuid pidage meeles, et suurte DOM-struktuuride vahemällu salvestamine võib olla mälumahukas.
7. Kasutaja ootused: Kuigi virtualisatsioon on tehniline lahendus, kaaluge kasutaja käitumist. Erinevate kultuuride kasutajatel võivad olla erinevad ootused selle kohta, kuidas nad loenditega suhtlevad. Näiteks võib vajadus kiiresti konkreetsete lehtede juurde navigeerida mõne kasutajarühma jaoks olla olulisem.

Parimad tavad tõhusaks virtualiseerimiseks

• Valige õige teek: Valige teek, mis sobib kõige paremini teie raamistiku, projektivajaduste ja jõudlusnõuetega. Kaaluge paketi suurust, funktsioonide komplekti ja kogukonna tuge.
• Optimeerige üksuste renderdamist: Veenduge, et üksikud loendi üksuse komponendid ise on jõudluskesksed. Kasutage sobivuse korral `React.memo`, `Vue.component.keepAlive` või Angulari `OnPush` muutuste tuvastamist. Vältige tarbetuid uuesti renderdamisi iga üksuse sees.
• Häälestage puhvri suurused: Katsetage puhvri suurustega. Liiga väike puhver võib kerimisel põhjustada nähtavaid tühje alasid, samas kui liiga suur puhver tühistab mõned jõudluse eelised. Puhver, mis on 1-3 korda suurem kui üksuse kõrgus, on sageli hea alguspunkt.
• Käsitlege dünaamilisi andmete värskendusi: Kui loendi alusandmed muutuvad, veenduge, et teie virtualiseerimisteek saab tõhusalt oma sisemist olekut värskendada ja vastavalt uuesti renderdada. Mõned teegid võivad vajada värskendamiseks või lähtestamiseks eelnevaid kutseid.
• Testige põhjalikult: Nagu mainitud, testige laias valikus seadmeid, brausereid ja võrgutingimusi. See, mis töötab hästi tipptasemel lauaarvutil, ei pruugi üle kanduda keskmise tasemega nutitelefoni arenevas riigis.
• Kaaluge kasutajaliidest: Kuigi jõudlus on võtmetähtsusega, ärge ohverdage kasutatavust. Veenduge, et kerimisribad on nähtavad ja intuitiivsed. Kui kasutate kohandatud kerimisribasid, veenduge, et need on ligipääsetavad ja pakuvad selget tagasisidet.

Kokkuvõte: Globaalse kasutajakogemuse parandamine virtualisatsiooniga

Fronte-komponentide virtualisatsioon ei ole lihtsalt optimeerimistehnika; see on põhinõue skaleeritavate, jõudluskesksete ja globaalselt ligipääsetavate veebirakenduste loomiseks. Renderdades ainult seda, mida kasutaja näeb, saame drastiliselt vähendada mälu ja CPU tarbimist, mille tulemuseks on kiiremad laadimisajad, sujuvam kerimine ja reageerivam kasutajaliides.

Mitmekülgset rahvusvahelist publikut sihtivate arendajate jaoks on virtualiseerimise omaksvõtmine hädavajalik, et tagada, et kasutajad, olenemata nende seadmest, võrguühendusest või geograafilisest asukohast, saavad nautida sujuvat ja tõhusat kogemust. Mõistes põhimõtteid, kasutades võimsaid teeke ja järgides parimaid tavasid, saate muuta oma suurte loendite renderdamise jõudlusprobleemist konkurentsieeliseks.

Alustage oma rakenduse piirkondade tuvastamisest, mis renderdavad pikki loendeid. Hinnake virtualisatsiooni mitte kasutamise jõudluse mõju. Seejärel katsetage selles juhendis käsitletud teeke ja tehnikaid, et tuua paremat jõudlust ja skaleeritavust oma fronte-rakendustele kogu maailmas.