Reacti automaatne mäluhaldus: prügikoristuse optimeerimine

React, JavaScripti teek kasutajaliideste loomiseks, on muutunud uskumatult populaarseks oma komponendipõhise arhitektuuri ja tõhusate uuendusmehhanismide tõttu. Kuid nagu iga JavaScripti-põhise rakenduse puhul, kehtivad ka Reacti rakendustele automaatse mäluhalduse piirangud, peamiselt läbi prügikoristuse. Selle protsessi toimimise mõistmine ja selle optimeerimine on kriitilise tähtsusega suure jõudlusega ja reageerimisvõimeliste Reacti rakenduste loomiseks, olenemata teie asukohast või taustast. Selle blogipostituse eesmärk on anda põhjalik juhend Reacti automaatse mäluhalduse ja prügikoristuse optimeerimise kohta, hõlmates erinevaid aspekte alates põhitõdedest kuni täiustatud tehnikateni.

Automaatse mäluhalduse ja prügikoristuse mõistmine

Sellistes keeltes nagu C või C++ vastutavad arendajad mälu käsitsi eraldamise ja vabastamise eest. See pakub peenhäälestatud kontrolli, kuid toob kaasa ka mälulekete (kasutamata mälu vabastamata jätmine) ja rippuvate osutite (vabastatud mälule juurdepääs) riski, mis viib rakenduse krahhideni ja jõudluse halvenemiseni. JavaScript ja seega ka React kasutavad automaatset mäluhaldust, mis tähendab, et JavaScripti mootor (nt Chrome'i V8, Firefoxi SpiderMonkey) tegeleb automaatselt mälu eraldamise ja vabastamisega.

Selle automaatse protsessi tuumaks on prügikoristus (GC). Prügikoristaja tuvastab ja vabastab perioodiliselt mälu, mis pole enam rakenduse poolt kättesaadav ega kasutusel. See vabastab mälu rakenduse teiste osade jaoks kasutamiseks. Üldine protsess hõlmab järgmisi samme:

• Märkimine: Prügikoristaja tuvastab kõik "kättesaadavad" objektid. Need on objektid, millele viidatakse otse või kaudselt globaalse ulatuse, aktiivsete funktsioonide kõnepinu ja muude aktiivsete objektide kaudu.
• Pühkimine: Prügikoristaja tuvastab kõik "kättesaamatud" objektid (prügi) – need, millele enam ei viidata. Seejärel vabastab prügikoristaja nende objektide poolt hõivatud mälu.
• Tihendamine (valikuline): Prügikoristaja võib tihendada ülejäänud kättesaadavad objektid, et vähendada mälu killustumist.

Erinevad prügikoristusalgoritmid on olemas, näiteks märgi-ja-pühkimise algoritm, põlvkondlik prügikoristus ja teised. JavaScripti mootori poolt kasutatav konkreetne algoritm on rakenduse detail, kuid üldine põhimõte kasutamata mälu tuvastamisest ja tagasinõudmisest jääb samaks.

JavaScripti mootorite roll (V8, SpiderMonkey)

React ei kontrolli otseselt prügikoristust; see tugineb kasutaja brauseris või Node.js keskkonnas olevale JavaScripti mootorile. Kõige tavalisemad JavaScripti mootorid on järgmised:

• V8 (Chrome, Edge, Node.js): V8 on tuntud oma jõudluse ja täiustatud prügikoristustehnikate poolest. See kasutab põlvkondlikku prügikoristajat, mis jagab hunniku kaheks peamiseks põlvkonnaks: noor põlvkond (kus lühiajalised objektid kogutakse sageli) ja vana põlvkond (kus asuvad pikaealised objektid).
• SpiderMonkey (Firefox): SpiderMonkey on veel üks suure jõudlusega mootor, mis kasutab sarnast lähenemisviisi põlvkondliku prügikoristajaga.
• JavaScriptCore (Safari): Kasutatakse Safaris ja sageli iOS-i seadmetes. JavaScriptCore'il on oma optimeeritud prügikoristusstrateegiad.

JavaScripti mootori jõudlusomadused, sealhulgas prügikoristuspausid, võivad oluliselt mõjutada Reacti rakenduse reageerimisvõimet. Nende pauside kestus ja sagedus on kriitilised. Reacti komponentide optimeerimine ja mälukasutuse minimeerimine aitab vähendada prügikoristaja koormust, mis viib sujuvama kasutuskogemuseni.

Mälulekete levinumad põhjused Reacti rakendustes

Kuigi JavaScripti automaatne mäluhaldus lihtsustab arendust, võivad mälulekked siiski esineda Reacti rakendustes. Mälulekked tekivad siis, kui objekte pole enam vaja, kuid need jäävad prügikoristaja jaoks kättesaadavaks, takistades nende vabastamist. Siin on mälulekete levinumad põhjused:

• Sündmuskuulajad, mida pole lahti ühendatud: Sündmuskuulajate (nt `window.addEventListener`) lisamine komponendi sees ja nende eemaldamata jätmine, kui komponent lahti ühendatakse, on sage lekete allikas. Kui sündmuskuulajal on viide komponendile või selle andmetele, ei saa komponenti prügi korjata.
• Taimerid ja intervallid, mida pole tühjendatud: Sarnaselt sündmuskuulajatele võib ka `setTimeout`, `setInterval` või `requestAnimationFrame` kasutamine ilma neid tühjendamata, kui komponent lahti ühendatakse, põhjustada mälulekkeid. Need taimerid hoiavad viiteid komponendile, takistades selle prügikoristust.
• Sulgemised: Sulgemised võivad säilitada viiteid muutujatele oma leksikaalses ulatuses isegi pärast välise funktsiooni täitmise lõpetamist. Kui sulgemine hõivab komponendi andmed, ei pruugi komponenti prügi korjata.
• Ringviited: Kui kaks objekti hoiavad teineteisele viiteid, luuakse ringviide. Isegi kui kumbki objekt pole mujal otse viidatud, võib prügikoristajal olla raskusi selle kindlakstegemisega, kas need on prügi, ja võib neid kinni hoida.
• Suured andmestruktuurid: Ülemäära suurte andmestruktuuride salvestamine komponendi olekusse või rekvisiitidesse võib põhjustada mälu ammendumist.
• `useMemo` ja `useCallback` väärkasutus: Kuigi need konksud on mõeldud optimeerimiseks, võib nende vale kasutamine viia tarbetu objektide loomiseni või takistada objektide prügi korjamist, kui need valesti sõltuvusi hõivavad.
• Vale DOM-i manipuleerimine: DOM-i elementide käsitsi loomine või DOM-i otse Reacti komponendi sees muutmine võib viia mäluleketeni, kui neid ei käsitleta hoolikalt, eriti kui luuakse elemente, mida ei koristata.

Need probleemid on asjakohased olenemata teie piirkonnast. Mälulekked võivad mõjutada kasutajaid kogu maailmas, põhjustades aeglasemat jõudlust ja halvenenud kasutuskogemust. Nende potentsiaalsete probleemide lahendamine aitab kaasa paremale kasutuskogemusele kõigile.

Tööriistad ja tehnikad mälulekete tuvastamiseks ja optimeerimiseks

Õnneks on mitmeid tööriistu ja tehnikaid, mis aitavad teil tuvastada ja parandada mälulekkeid ning optimeerida mälukasutust Reacti rakendustes:

• Brauseri arendustööriistad: Sisseehitatud arendustööriistad Chrome'is, Firefoxis ja teistes brauserites on hindamatud. Need pakuvad mälukasutuse profileerimise tööriistu, mis võimaldavad teil:
• Teha hunniku hetktõmmiseid: Jäädvustage JavaScripti hunniku olek konkreetsel ajahetkel. Võrrelge hunniku hetktõmmiseid, et tuvastada objekte, mis kogunevad.
• Salvestada ajajoone profiile: Jälgige mälu eraldamist ja vabastamist aja jooksul. Tuvastage mälulekked ja jõudluse kitsaskohad.
• Jälgida mälukasutust: Jälgige rakenduse mälukasutust aja jooksul, et tuvastada mustreid ja valdkondi, mida parandada.

Protsess hõlmab üldiselt arendustööriistade avamist (tavaliselt paremklõpsates ja valides "Uuri" või kasutades kiirklahvi nagu F12), navigeerimist vahekaardile "Mälu" või "Jõudlus" ning hetktõmmiste tegemist või salvestuste tegemist. Seejärel võimaldavad tööriistad teil süveneda, et näha konkreetseid objekte ja seda, kuidas neile viidatakse.

• React DevTools: React DevToolsi brauserilaiend pakub väärtuslikku teavet komponendipuu kohta, sealhulgas kuidas komponente renderdatakse ning nende rekvisiite ja olekut. Kuigi see ei ole otseselt mälukasutuse profileerimiseks, on see kasulik komponentidevaheliste suhete mõistmiseks, mis võib aidata mäluga seotud probleemide silumisel.
• Mälukasutuse profileerimise teegid ja paketid: Mitmed teegid ja paketid aitavad automatiseerida mälulekete tuvastamist või pakuvad täiustatud profileerimisfunktsioone. Näited hõlmavad järgmist:
• `why-did-you-render`: See teek aitab tuvastada Reacti komponentide tarbetuid uuesti renderdusi, mis võivad mõjutada jõudlust ja potentsiaalselt süvendada mäluprobleeme.
• `react-perf-tool`: Pakub jõudlusmeetrikaid ja analüüsi, mis on seotud renderdamisaegade ja komponentide värskendustega.
• `memory-leak-finder` või sarnased tööriistad: Mõned teegid tegelevad spetsiaalselt mälulekete tuvastamisega, jälgides objektiviiteid ja tuvastades potentsiaalseid lekkeid.
• Koodi ülevaatus ja parimad praktikad: Koodi ülevaatused on üliolulised. Koodi regulaarne ülevaatamine võib tabada mälulekkeid ja parandada koodi kvaliteeti. Järgige neid parimaid tavasid järjepidevalt:
• Ühendage sündmuskuulajad lahti: Kui komponent `useEffect` funktsioonis lahti ühendatakse, tagastage puhastusfunktsioon, et eemaldada komponendi paigaldamise ajal lisatud sündmuskuulajad. Näide:

              
      useEffect(() => {
          const handleResize = () => { /* ... */ };
          window.addEventListener('resize', handleResize);
          return () => {
              window.removeEventListener('resize', handleResize);
          };
      }, []);
      
              
  
                
                  Copy
                
              
            

• Tühjendage taimerid: Kasutage `useEffect` funktsioonis puhastusfunktsiooni taimerite tühjendamiseks, kasutades `clearInterval` või `clearTimeout`. Näide:

              
      useEffect(() => {
          const timerId = setInterval(() => { /* ... */ }, 1000);
          return () => {
              clearInterval(timerId);
          };
      }, []);
      
              
  
                
                  Copy
                
              
            

• Vältige sulgemisi tarbetute sõltuvustega: Olge teadlik, milliseid muutujaid sulgemised hõivavad. Vältige suurte objektide või tarbetute muutujate hõivamist, eriti sündmuste käsitlejates.
• Kasutage `useMemo` ja `useCallback` strateegiliselt: Kasutage neid konksusid kallite arvutuste või funktsioonide määratluste memoiseerimiseks, mis on alampakettide sõltuvused, ainult siis, kui see on vajalik, ja pöörates suurt tähelepanu nende sõltuvustele. Vältige enneaegset optimeerimist, mõistes, millal need on tõeliselt kasulikud.
• Optimeerige andmestruktuurid: Kasutage andmestruktuure, mis on kavandatud toimingute jaoks tõhusad. Kaaluge muutumatute andmestruktuuride kasutamist, et vältida ootamatuid mutatsioone.
• Minimeerige suured objektid olekus ja rekvisiitides: Salvestage komponendi olekus ja rekvisiitides ainult vajalikke andmeid. Kui komponent peab kuvama suurt andmekogumit, kaaluge lehekülgede kaupa jaotamist või virtualiseerimistehnikaid, mis laadivad korraga ainult nähtava andmete alamhulga.
• Jõudluse testimine: Tehke regulaarselt jõudlustestimist, ideaaljuhul automatiseeritud tööriistadega, et jälgida mälukasutust ja tuvastada jõudluse regressioone pärast koodimuudatusi.

Spetsiifilised optimeerimistehnikad Reacti komponentidele

Lisaks mälulekete vältimisele on mitmeid tehnikaid, mis võivad parandada mälu tõhusust ja vähendada prügikoristuskoormust teie Reacti komponentides:

• Komponendi memoiseerimine: Kasutage funktsionaalsete komponentide memoiseerimiseks `React.memo`. See takistab uuesti renderdamist, kui komponendi rekvisiidid pole muutunud. See vähendab oluliselt tarbetuid komponendi uuesti renderdusi ja sellega seotud mälu eraldamist.

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

• Funktsiooni rekvisiitide memoiseerimine koos funktsiooniga `useCallback`: Kasutage funktsiooni `useCallback`, et memoiseerida funktsiooni rekvisiite, mis on edastatud alampakettidele. See tagab, et alampaketid renderdatakse uuesti ainult siis, kui funktsiooni sõltuvused muutuvad.

              
    const handleClick = useCallback(() => { /* ... */ }, [dependency1, dependency2]);
    
              
  
                
                  Copy
                
              
            

• Väärtuste memoiseerimine koos funktsiooniga `useMemo`: Kasutage funktsiooni `useMemo` kallite arvutuste memoiseerimiseks ja arvutuste uuesti tegemise vältimiseks, kui sõltuvused jäävad muutumatuks. Olge `useMemo` kasutamisel ettevaatlik, et vältida ülemäärast memoiseerimist, kui seda pole vaja. See võib lisada lisakulusid.

              
    const calculatedValue = useMemo(() => { /* Kallis arvutus */ }, [dependency1, dependency2]);
    
              
  
                
                  Copy
                
              
            

• Renderdamise jõudluse optimeerimine koos funktsioonidega `useMemo` ja `useCallback`:** Kaaluge hoolikalt, millal kasutada `useMemo` ja `useCallback` funktsioone. Vältige nende ülekasutamist, kuna need lisavad ka lisakulusid, eriti komponendis, kus on palju olekumuudatusi.
• Koodi jagamine ja laisk laadimine: Laadige komponente ja koodimooduleid ainult vajaduse korral. Koodi jagamine ja laisk laadimine vähendavad algpaketi suurust ja mälu jalajälge, parandades esialgseid laadimisaegu ja reageerimisvõimet. React pakub sisseehitatud lahendusi funktsioonidega `React.lazy` ja `<Suspense>`. Kaaluge dünaamilise `import()` lause kasutamist, et laadida rakenduse osi nõudmisel.

              
     const MyComponent = React.lazy(() => import('./MyComponent'));
     
     function App() {
         return (
             Loading...

  }> ); }
  Copy