React Fiberi arhitektuur: lepitusprotsessi mõistmine

React on oma komponendipõhise arhitektuuri ja deklaratiivse programmeerimismudeliga revolutsioneerinud esiotsa arendust. Reacti tõhususe keskmes on selle lepitusprotsess – mehhanism, mille abil React uuendab tegelikku DOM-i, et kajastada muudatusi komponendipuus. See protsess on läbinud märkimisväärse arengu, mis on tipnenud Fiberi arhitektuuriga. See artikkel annab põhjaliku ülevaate React Fiberist ja selle mõjust lepitusprotsessile.

Mis on lepitus (Reconciliation)?

Lepitus on algoritm, mida React kasutab eelmise virtuaalse DOM-i võrdlemiseks uue virtuaalse DOM-iga ja minimaalse hulga muudatuste kindlaksmääramiseks, mis on vajalikud tegeliku DOM-i uuendamiseks. Virtuaalne DOM on kasutajaliidese mälusisene esitus. Kui komponendi olek muutub, loob React uue virtuaalse DOM-i puu. Selle asemel, et otse manipuleerida tegelikku DOM-i, mis on aeglane protsess, võrdleb React uut virtuaalset DOM-i puud eelmisega ja tuvastab erinevused. Seda protsessi nimetatakse diffing'iks.

Lepitusprotsess juhindub kahest peamisest eeldusest:

• Eri tüüpi elemendid loovad erinevaid puid.
• Arendaja saab key atribuudiga vihjata, millised lastelemendid võivad erinevate renderduste vahel stabiilseks jääda.

Traditsiooniline lepitus (enne Fiberit)

Reacti esialgses implementatsioonis oli lepitusprotsess sünkroonne ja jagamatu. See tähendas, et kui React alustas virtuaalse DOM-i võrdlemise ja tegeliku DOM-i uuendamise protsessi, ei saanud seda katkestada. See võis põhjustada jõudlusprobleeme, eriti keerukates rakendustes, kus on suured komponendipuud. Kui komponendi uuendus võttis kaua aega, muutus brauser reageerimatuks, mis tõi kaasa halva kasutajakogemuse. Seda nimetatakse sageli "jank" probleemiks.

Kujutage ette keerulist e-kaubanduse veebisaiti, mis kuvab tootekataloogi. Kui kasutaja suhtleb filtriga, käivitades kataloogi uuesti renderdamise, võib sünkroonne lepitusprotsess blokeerida põhilõime, muutes kasutajaliidese reageerimatuks, kuni kogu kataloog on uuesti renderdatud. See võib võtta mitu sekundit, tekitades kasutajas frustratsiooni.

Sissejuhatus React Fiberisse

React Fiber on Reacti lepitusalgoritmi täielik ümberkirjutus, mis võeti kasutusele React 16-s. Selle peamine eesmärk on parandada Reacti rakenduste reageerimisvõimet ja tajutavat jõudlust, eriti keerukates stsenaariumides. Fiber saavutab selle, jagades lepitusprotsessi väiksemateks, katkestatavateks tööühikuteks.

React Fiberi peamised kontseptsioonid on:

• Fiberid (Fibers): Fiber on JavaScripti objekt, mis esindab tööühikut. See sisaldab teavet komponendi, selle sisendi ja väljundi kohta. Igal Reacti komponendil on vastav fiber.
• Töötsükkel (WorkLoop): Töötsükkel on tsükkel, mis itereerib läbi fiberipuu ja teostab iga fiberi jaoks vajaliku töö.
• Planeerimine (Scheduling): Planeerija otsustab prioriteedi alusel, millal tööühikut alustada, peatada, jätkata või hüljata.

Fiberi arhitektuuri eelised

Fiberi arhitektuur pakub mitmeid olulisi eeliseid:

• Katkestatav lepitus: Fiber võimaldab Reactil lepitusprotsessi peatada ja jätkata, vältides pikaajaliste ülesannete blokeerimist põhilõimes. See tagab, et kasutajaliides jääb reageerivaks isegi keerukate uuenduste ajal.
• Prioriteedipõhised uuendused: Fiber võimaldab Reactil prioritiseerida erinevat tüüpi uuendusi. Näiteks saab kasutaja interaktsioonidele, nagu tippimine või klõpsamine, anda kõrgema prioriteedi kui taustaülesannetele, nagu andmete pärimine. See tagab, et kõige olulisemad uuendused töödeldakse esimesena.
• Asünkroonne renderdamine: Fiber võimaldab Reactil renderdada asünkroonselt. See tähendab, et React saab alustada komponendi renderdamist ja seejärel peatuda, et lubada brauseril tegeleda muude ülesannetega, nagu kasutaja sisend või animatsioonid. See parandab rakenduse üldist jõudlust ja reageerimisvõimet.
• Parem veakäsitlus: Fiber pakub paremat veakäsitlust lepitusprotsessi ajal. Kui renderdamise ajal tekib viga, suudab React sellest graatsilisemalt taastuda ja vältida kogu rakenduse kokkujooksmist.

Mõelge näiteks koostöös toimivale dokumenditöötlusrakendusele. Fiberiga saab erinevate kasutajate tehtud muudatusi töödelda erinevate prioriteetidega. Praeguse kasutaja reaalajas tippimine saab kõrgeima prioriteedi, tagades kohese tagasiside. Teiste kasutajate uuendusi või taustal toimuvat automaatset salvestamist saab töödelda madalama prioriteediga, minimeerides aktiivse kasutaja kogemuse häirimist.

Fiberi struktuuri mõistmine

Iga Reacti komponenti esindab Fiberi sõlm. Fiberi sõlm sisaldab teavet komponendi tüübi, atribuutide, oleku ja suhete kohta teiste Fiberi sõlmedega puus. Siin on mõned olulised Fiberi sõlme omadused:

• type: Komponendi tüüp (nt funktsionaalne komponent, klassikomponent, DOM-element).
• key: Komponendile edastatud key atribuut.
• props: Komponendile edastatud atribuudid.
• stateNode: Komponendi eksemplar (klassikomponentide puhul) või null (funktsionaalsete komponentide puhul).
• child: Viit esimesele laps-Fiberi sõlmele.
• sibling: Viit järgmisele samal tasemel olevale Fiberi sõlmele.
• return: Viit vanem-Fiberi sõlmele.
• alternate: Viit Fiberi sõlmele, mis esindab komponendi eelmist olekut.
• effectTag: Lipp, mis näitab, millist tüüpi uuendust tuleb DOM-is teostada.

alternate omadus on eriti oluline. See võimaldab Reactil jälgida komponendi eelmist ja praegust olekut. Lepitusprotsessi ajal võrdleb React praegust Fiberi sõlme selle alternate'iga, et määrata kindlaks muudatused, mis tuleb DOM-is teha.

Töötsükli algoritm

Töötsükkel on Fiberi arhitektuuri tuum. See vastutab fiberipuu läbimise ja iga fiberi jaoks vajaliku töö teostamise eest. Töötsükkel on realiseeritud rekursiivse funktsioonina, mis töötleb fibereid ükshaaval.

Töötsükkel koosneb kahest peamisest faasist:

• Renderdamise faas: Renderdamise faasi ajal läbib React fiberipuu ja määrab kindlaks muudatused, mis tuleb DOM-is teha. See faas on katkestatav, mis tähendab, et React saab selle igal ajal peatada ja jätkata.
• Kinnitamise (Commit) faas: Kinnitamise faasi ajal rakendab React muudatused DOM-ile. See faas ei ole katkestatav, mis tähendab, et React peab selle lõpule viima, kui see on kord alanud.

Renderdamise faas üksikasjalikult

Renderdamise faasi saab jagada veel kaheks alamfaasiks:

• beginWork: Funktsioon beginWork vastutab praeguse Fiberi sõlme töötlemise ja laps-Fiberi sõlmede loomise eest. See määrab, kas komponenti on vaja uuendada, ja kui jah, loob selle laste jaoks uued Fiberi sõlmed.
• completeWork: Funktsioon completeWork vastutab praeguse Fiberi sõlme töötlemise eest pärast selle laste töötlemist. See uuendab DOM-i ja arvutab komponendi paigutuse.

Funktsioon beginWork teostab järgmised ülesanded:

1. Kontrollib, kas komponenti on vaja uuendada.
2. Kui komponenti on vaja uuendada, võrdleb see uusi atribuute ja olekut eelmiste atribuutide ja olekuga, et määrata kindlaks vajalikud muudatused.
3. Loob komponendi laste jaoks uued Fiberi sõlmed.
4. Määrab Fiberi sõlmele effectTag omaduse, et näidata DOM-is teostatava uuenduse tüüpi.

Funktsioon completeWork teostab järgmised ülesanded:

1. Uuendab DOM-i muudatustega, mis määrati kindlaks beginWork funktsiooni ajal.
2. Arvutab komponendi paigutuse.
3. Kogub kõrvalmõjud, mis tuleb teostada pärast kinnitamise faasi.

Kinnitamise (Commit) faas üksikasjalikult

Kinnitamise faas vastutab muudatuste rakendamise eest DOM-ile. See faas ei ole katkestatav, mis tähendab, et React peab selle lõpule viima, kui see on kord alanud. Kinnitamise faas koosneb kolmest alamfaasist:

• beforeMutation: See faas käivitatakse enne DOM-i muteerimist. Seda kasutatakse ülesannete teostamiseks, nagu DOM-i ettevalmistamine uuendusteks.
• mutation: Selles faasis teostatakse tegelikud DOM-i mutatsioonid. React uuendab DOM-i Fiberi sõlmede effectTag omaduse põhjal.
• layout: See faas käivitatakse pärast DOM-i muteerimist. Seda kasutatakse ülesannete teostamiseks, nagu komponendi paigutuse uuendamine ja elutsükli meetodite käivitamine.

Praktilised näited ja koodilõigud

Illustreerime Fiberi lepitusprotsessi lihtsustatud näitega. Vaatleme komponenti, mis kuvab elementide loendit:

```javascript function ItemList({ items }) { return (

{items.map(item => (
• {item.name}
))}

); } ```

Kui items atribuut muutub, peab React loendi lepitama ja DOM-i vastavalt uuendama. Siin on, kuidas Fiber sellega tegeleks:

1. Renderdamise faas: Funktsioon beginWork võrdleks uut items massiivi eelmise items massiiviga. See tuvastaks, millised elemendid on lisatud, eemaldatud või uuendatud.
2. Lisatud elementide jaoks loodaks uued Fiberi sõlmed ja effectTag seataks näitama, et need elemendid tuleb DOM-i sisestada.
3. Eemaldatud elementide Fiberi sõlmed märgistataks kustutamiseks.
4. Uuendatud elementide Fiberi sõlmed uuendataks uute andmetega.
5. Kinnitamise faas: Kinnitamise faas rakendaks seejärel need muudatused tegelikule DOM-ile. Lisatud elemendid sisestataks, eemaldatud elemendid kustutataks ja uuendatud elemendid muudetaks.

key atribuudi kasutamine on tõhusa lepituse jaoks ülioluline. Ilma key atribuudita peaks React kogu loendi uuesti renderdama iga kord, kui items massiiv muutub. key atribuudiga suudab React kiiresti tuvastada, millised elemendid on lisatud, eemaldatud või uuendatud, ja uuendada ainult neid elemente.

Kujutage näiteks ette stsenaariumi, kus ostukorvis olevate toodete järjekord muutub. Kui igal tootel on unikaalne key (nt toote ID), saab React tõhusalt elementide järjekorda DOM-is muuta, ilma et peaks neid täielikult uuesti renderdama. See parandab oluliselt jõudlust, eriti suurte loendite puhul.

Planeerimine ja prioriseerimine

Üks Fiberi peamisi eeliseid on selle võime uuendusi planeerida ja prioritiseerida. React kasutab planeerijat, et määrata kindlaks, millal tööühikut alustada, peatada, jätkata või hüljata vastavalt selle prioriteedile. See võimaldab Reactil prioritiseerida kasutaja interaktsioone ja tagada, et kasutajaliides jääb reageerivaks isegi keerukate uuenduste ajal.

React pakub mitmeid API-sid erinevate prioriteetidega uuenduste planeerimiseks:

• React.render: Planeerib uuenduse vaikeprioriteediga.
• ReactDOM.unstable_deferredUpdates: Planeerib uuenduse madalama prioriteediga.
• ReactDOM.unstable_runWithPriority: Võimaldab teil uuenduse prioriteeti selgesõnaliselt määrata.

Näiteks saate kasutada ReactDOM.unstable_deferredUpdates, et planeerida uuendusi, mis ei ole kasutajakogemuse jaoks kriitilised, näiteks analüütika jälgimine või taustal andmete pärimine.

```javascript ReactDOM.unstable_deferredUpdates(() => { // Teosta siin mittekriitilised uuendused updateAnalyticsData(); }); ```

Vigade käsitlemine Fiberiga

Fiber pakub paremat veakäsitlust lepitusprotsessi ajal. Kui renderdamise ajal tekib viga, suudab React vea kinni püüda ja vältida kogu rakenduse kokkujooksmist. React kasutab vigade kontrollitud käsitlemiseks veapiire (error boundaries).

Veapiir on komponent, mis püüab kinni JavaScripti vead kõikjal oma alamkomponendipuus, logib need vead ja kuvab kokkujooksnud komponendipuu asemel varu-kasutajaliidese. Veapiirid püüavad kinni vead renderdamise ajal, elutsükli meetodites ja kogu alluva puu konstruktorites.

```javascript class ErrorBoundary extends React.Component { constructor(props) { super(props); this.state = { hasError: false }; } static getDerivedStateFromError(error) { // Uuenda olekut, et järgmine renderdus näitaks varu-kasutajaliidest. return { hasError: true }; } componentDidCatch(error, errorInfo) { // Saate vea logida ka vearaportiteenusesse logErrorToMyService(error, errorInfo); } render() { if (this.state.hasError) { // Saate renderdada mis tahes kohandatud varu-kasutajaliidese return

Midagi läks valesti.

; } return this.props.children; } } ```

Saate kasutada veapiire, et ümbritseda mis tahes komponenti, mis võib vea visata. See tagab, et teie rakendus jääb stabiilseks isegi siis, kui mõned komponendid ebaõnnestuvad.

```javascript ```

Fiberi silumine (Debugging)

Fiberit kasutavate Reacti rakenduste silumine võib olla keeruline, kuid on mitmeid tööriistu ja tehnikaid, mis võivad aidata. React DevTools brauserilaiendus pakub võimsat tööriistakomplekti komponendipuu inspekteerimiseks, jõudluse profileerimiseks ja vigade silumiseks.

React Profiler võimaldab teil salvestada oma rakenduse jõudlust ja tuvastada kitsaskohti. Saate Profilerit kasutada, et näha, kui kaua iga komponendi renderdamine aega võtab, ja tuvastada komponente, mis põhjustavad jõudlusprobleeme.

React DevTools pakub ka komponendipuu vaadet, mis võimaldab teil inspekteerida iga komponendi atribuute, olekut ja Fiberi sõlme. See võib olla abiks mõistmisel, kuidas komponendipuu on struktureeritud ja kuidas lepitusprotsess töötab.

Kokkuvõte

React Fiberi arhitektuur on märkimisväärne edasiminek võrreldes traditsioonilise lepitusprotsessiga. Jagades lepitusprotsessi väiksemateks, katkestatavateks tööühikuteks, võimaldab Fiber Reactil parandada rakenduste reageerimisvõimet ja tajutavat jõudlust, eriti keerukates stsenaariumides.

Fiberi taga olevate põhikontseptsioonide, nagu fiberid, töötsüklid ja planeerimine, mõistmine on oluline suure jõudlusega Reacti rakenduste ehitamiseks. Fiberi funktsioone ära kasutades saate luua kasutajaliideseid, mis on reageerivamad, vastupidavamad ja pakuvad paremat kasutajakogemust.

Kuna React areneb edasi, jääb Fiber selle arhitektuuri oluliseks osaks. Hoides end kursis Fiberi viimaste arengutega, saate tagada, et teie Reacti rakendused kasutavad täielikult ära selle pakutavaid jõudluseeliseid.

Siin on mõned peamised järeldused:

• React Fiber on Reacti lepitusalgoritmi täielik ümberkirjutus.
• Fiber võimaldab Reactil lepitusprotsessi peatada ja jätkata, vältides pikaajaliste ülesannete blokeerimist põhilõimes.
• Fiber võimaldab Reactil prioritiseerida erinevat tüüpi uuendusi.
• Fiber pakub paremat veakäsitlust lepitusprotsessi ajal.
• key atribuut on tõhusa lepituse jaoks ülioluline.
• React DevTools brauserilaiendus pakub võimsat tööriistakomplekti Fiberi rakenduste silumiseks.

Võttes omaks React Fiberi ja mõistes selle põhimõtteid, saavad arendajad üle maailma ehitada jõudlusvõimelisemaid ja kasutajasõbralikumaid veebirakendusi, olenemata nende asukohast või projektide keerukusest.