Reacti lepitus: põhjalik sukeldumine Virtual DOMi diffimise algoritmi

Kaasaegse esiotsa arenduse valdkonnas on tõhusate ja jõudluslike kasutajaliideste saavutamine ülimalt tähtis. React, juhtiv JavaScripti teek kasutajaliideste loomiseks, võlgneb suure osa oma edust keerukale lepitusprotsessile, mida juhivad Virtual DOM ja selle geniaalne diffimise algoritm. See artikkel pakub tervikliku, globaalselt olulise analüüsi sellest, kuidas React muudatusi lepib, võimaldades arendajatel kogu maailmas ehitada kiiremaid ja reageerivamaid rakendusi.

Mis on Reacti lepitus?

Põhimõtteliselt on lepitus Reacti protsess DOMi (Document Object Model) värskendamiseks, et see vastaks teie UI soovitud olekule. Kui muudate Reacti komponendi olekut või atribuute, peab React tõhusalt värskendama tegelikku brauseri DOMi, et kajastada neid muudatusi. DOMi otsene manipuleerimine võib olla arvutuslikult kallis toiming, eriti suurtes ja keerukates rakendustes. Reacti lepitusmehhanism on loodud nende kulukate DOM-toimingute minimeerimiseks, kasutades nutikat strateegiat.

Selle asemel, et iga olekumuutusega otse brauseri DOMi muuta, säilitab React UI mälus esituse, mis on tuntud kui Virtual DOM. See Virtual DOM on tegeliku DOM-struktuuri kerge koopia. Kui komponendi olek või atribuudid muutuvad, loob React uue Virtual DOMi puu, mis esindab värskendatud UI-d. Seejärel võrdleb ta seda uut Virtual DOMi puud eelmise omaga. Seda võrdlusprotsessi nimetatakse diffimiseks ja algoritmi, mis seda teeb, nimetatakse diffimise algoritmiks.

Diffimise algoritm tuvastab konkreetsed erinevused kahe Virtual DOMi puu vahel. Kui need erinevused on tuvastatud, arvutab React kõige tõhusama viisi tegeliku brauseri DOMi värskendamiseks, et kajastada neid muudatusi. See hõlmab sageli mitme värskenduse koondamist kokku ja nende rakendamist ühe optimeeritud toiminguga, vähendades seeläbi kulukate DOMi manipulatsioonide arvu ja parandades oluliselt rakenduse jõudlust.

Virtual DOM: kerge abstraktsioon

Virtual DOM ei ole brauseris füüsiline olem, vaid pigem DOMi JavaScripti objekti esitus. Iga element, atribuut ja tekstiosa teie Reacti rakenduses on esitatud Virtual DOMi puu sõlmena. See abstraktsioon pakub mitmeid olulisi eeliseid:

• Jõudlus: nagu mainitud, on otsene DOMi manipuleerimine aeglane. Virtual DOM võimaldab Reactil teha arvutusi ja võrdlusi mälus, mis on palju kiirem.
• Platvormidevaheline ühilduvus: Virtual DOM abstraheerib erinevate brauseri DOMi rakenduste spetsiifikat. See võimaldab Reactil töötada erinevatel platvormidel, sealhulgas mobiilis (React Native) ja serveripoolsel renderdamisel, kus on ühtlane käitumine.
• Deklaratiivne programmeerimine: Arendajad kirjeldavad, milline peaks UI välja nägema vastavalt praegusele olekule, ja React tegeleb imperatiivsete DOMi uuendustega. See deklaratiivne lähenemine muudab koodi ennustatavamaks ja hõlpsamini mõistetavaks.

Kujutage ette, et teil on üksuste loend, mida tuleb värskendada. Ilma Virtual DOMita peate võib-olla käsitsi läbima DOMi, leidma konkreetsed elemendid, mida muuta, ja neid ükshaaval värskendama. Reacti ja Virtual DOMiga värskendate lihtsalt oma komponendi olekut ja React hoolitseb tõhusalt ainult vajalike DOMi sõlmede leidmise ja värskendamise eest.

Diffimise algoritm: erinevuste leidmine

Reacti lepitusprotsessi süda peitub selle diffimise algoritmis. Kui React peab UI-d värskendama, genereerib ta uue Virtual DOMi puu ja võrdleb seda eelmise puuga. Algoritmi optimeeritakse kahe põhieelduse põhjal:

1. Erinevat tüüpi elemendid toovad kaasa erinevaid puid: Kui kahe puu juurelemendid on erinevat tüüpi (nt <div> võrreldes <span>-iga), lammutab React vana puu ja ehitab uue nullist. Ta ei viitsi lapsi võrrelda. Samamoodi, kui komponent muutub ühelt tüübilt teisele (nt <UserList> muutub <ProductList>), eemaldatakse ja paigaldatakse kogu komponendi alampuu uuesti.
2. Arendaja saab vihjeid sellele, millised lapselemendid võivad olla kordusrenderdamisel stabiilsed koos key propiga: Elementide loendi diffimisel vajab React viisi, kuidas tuvastada, milliseid üksusi on lisatud, eemaldatud või ümber järjestatud. key prop on siin ülioluline. key on iga loendis oleva üksuse jaoks ainulaadne identifikaator. Stabiilsete ja ainulaadsete võtmete esitamisega aitate Reactil loendit tõhusalt värskendada. Ilma võtmeteta võib React tarbetult uuesti renderdada või uuesti luua DOMi sõlmi, eriti loendi keskel sisestuste või kustutamistega tegelemisel.

Kuidas diffimine praktikas toimib:

Illustreerime tavalise stsenaariumiga: üksuste loendi värskendamine. Mõelge API-st hangitud kasutajate loendile.

Stsenaarium 1: võtmed puuduvad

Kui renderdate üksuste loendi ilma võtmeteta ja üksus lisatakse loendi algusesse, võib React näha seda nii, et iga järgmine üksus on uuesti renderdatud, isegi kui nende sisu pole muutunud. Näiteks:

            
// Ilma võtmeteta
<ul>
  <li>Alice</li>
  <li>Bob</li>
  <li>Charlie</li>
</ul>

// Pärast 'Davidi' sisestamist alguses
<ul>
  <li>David</li>
  <li>Alice</li>
  <li>Bob</li>
  <li>Charlie</li>
</ul>

            

              
                Copy
              
            
          

Sellisel juhul võib React ekslikult eeldada, et 'Alice' värskendati 'Davidiks', 'Bob' värskendati 'Aliceks' ja nii edasi. See viib ebatõhusate DOMi uuendusteni.

Stsenaarium 2: võtmed on esitatud

Nüüd kasutame stabiilseid, unikaalseid võtmeid (nt kasutaja ID-sid):

            
// Võtmetega
<ul>
  <li key="1">Alice</li>
  <li key="2">Bob</li>
  <li key="3">Charlie</li>
</ul>

// Pärast 'Davidi' sisestamist võtmega '4' alguses
<ul>
  <li key="4">David</li>
  <li key="1">Alice</li>
  <li key="2">Bob</li>
  <li key="3">Charlie</li>
</ul>

            

              
                Copy
              
            
          

Võtmetega saab React õigesti tuvastada, et on lisatud uus element võtmega "4" ja olemasolevad elemendid võtmetega "1", "2" ja "3" jäävad samaks, ainult nende positsioon loendis on muutunud. See võimaldab Reactil teha suunatud DOMi uuendusi, nagu näiteks uue <li>-elemendi sisestamine, puutumata teisi.

Põhilised parimad tavad loendite jaoks:

• Kasutage stabiilseid ID-sid: kasutage alati stabiilseid, ainulaadseid andmete ID-sid võtmetena.
• Vältige massiiviindeksite kasutamist võtmetena: kuigi mugavad, pole massiiviindeksid stabiilsed, kui üksuste järjekord muutub, mis põhjustab jõudlusprobleeme ja võimalikke vigu.
• Võtmed peavad olema õdede-vendade seas ainulaadsed: võtmed peavad olema ainulaadsed ainult oma otseses vanemas.

Lepituse strateegiad ja optimeerimised

Reacti lepitus on pidev arendus- ja optimeerimisvaldkond. Kaasaegne React kasutab tehnikat nimega samaaegne renderdamine, mis võimaldab Reactil renderdamisülesandeid katkestada ja jätkata, muutes UI reageerivamaks ka keerukate uuenduste ajal.

Fiberi arhitektuur: samaaegsuse võimaldamine

Enne React 16 oli lepitus rekursiivne protsess, mis võis blokeerida põhiliini. React 16 tutvustas Fiberi arhitektuuri, lepitusmootori täielikku ümberkirjutamist. Fiber on kontseptsioon virtuaalsest virnast, mis võimaldab Reactil:

• Peatada, katkestada ja uuesti renderdada tööd: see on samaaegse renderdamise alus. React saab renderdamistöö tükeldada väiksemateks tükkideks.
• Seada uuendustele prioriteete: olulisemaid uuendusi (nagu kasutaja sisend) saab seada vähemtähtsate uuenduste (nagu taustandmete toomine) ees.
• Renderdada ja kinnitada eraldi faasides: "renderdamise" faasi (kus töö tehakse ja diffimine toimub) saab katkestada, samas kui "kinnitamise" faas (kus DOMi uuendused tegelikult rakendatakse) on aatomiline ja seda ei saa katkestada.

Fiberi arhitektuur muudab Reacti oluliselt tõhusamaks ja suudab hallata keerukaid reaalajas interaktsioone ilma kasutajaliidest külmutamata. See on eriti kasulik globaalsete rakenduste jaoks, mis võivad kogeda erinevaid võrgu tingimusi ja kasutajate aktiivsust.

Automaatne partiina töötlemine

React partiina töötleb automaatselt mitu olekuvärskendust, mis toimuvad samas sündmuste käsitlejas. See tähendab, et kui kutsute setState mitu korda ühe sündmuse jooksul (nt nupuvajutus), rühmitab React need uuendused ja renderdab komponendi uuesti ainult üks kord. See on oluline jõudluse optimeerimine, mida täiendati React 18-s automaatse partiina töötlemisega väljaspool sündmuste käsitlejaid (nt setTimeout või lubaduste sees).

Näide:

            
// React 17-s ja varasemates põhjustaks see kaks kordusrenderdust:
// setTimeout(() => {
//   setCount(count + 1);
//   setSecondCount(secondCount + 1);
// }, 1000);

// React 18+-s töödeldakse see automaatselt partiina ühte kordusrenderdusse.

            

              
                Copy
              
            
          

Globaalsed kaalutlused Reacti jõudluse jaoks

Globaalsele publikule rakenduste loomisel on Reacti lepituse mõistmine oluline, et tagada sujuv kasutuskogemus erinevates võrgutingimustes ja seadmetes.

• Võrgu latentsus: rakendused, mis toovad andmeid erinevatest piirkondadest, tuleb optimeerida võimaliku võrgu latentsuse käsitlemiseks. Tõhus lepitus tagab, et ka viivitatud andmete korral jääb UI reageerivaks.
• Seadme võimalused: kasutajad võivad teie rakendusele juurde pääseda vähese energiatarbega seadmetest. Optimeeritud DOMi uuendused tähendavad vähem CPU kasutust, mis viib parema jõudluseni nendes seadmetes.
• Rahvusvahelistumine (i18n) ja lokaliseerimine (l10n): kui sisu muutub keele või piirkonna tõttu, tagab Reacti diffimise algoritm, et värskendatakse ainult mõjutatud tekstisõlmed või elemendid, mitte aga UI terveid sektsioone uuesti renderdatakse.
• Koodi tükeldamine ja laisk laadimine: selliste tehnikate nagu koodi tükeldamine abil saate laadida ainult vajaliku JavaScripti antud vaate jaoks. Kui uus vaade laaditakse, tagab lepitus, et üleminek on sujuv, mõjutamata ülejäänud rakendust.

Levinud lõkse ja kuidas neid vältida

Kuigi Reacti lepitus on võimas, võivad teatud tavad tahtmatult selle tõhusust takistada.

1. Võtmete vale kasutamine

Nagu arutatud, on massiiviindeksite kasutamine võtmetena või mitte-unikaalsete võtmete kasutamine loendites tavaline jõudluskitsaskoht. Püüelge alati stabiilsete ja ainulaadsete identifikaatorite poole.

2. Tarbetud kordusrenderdused

Komponendid kordusrenderdatakse, kui nende olek või atribuudid muutuvad. Mõnikord võivad atribuudid aga tunduda muutuvat, kui nad seda pole, või võib komponent tarbetult uuesti renderdada vanema komponendi tarbetu kordusrenderdamise tõttu.

Lahendused:

• React.memo: funktsionaalsete komponentide jaoks on React.memo kõrgema järgu komponent, mis memoreerib komponendi. See kordusrenderdatakse ainult siis, kui selle atribuudid on muutunud. Samuti saate esitada kohandatud võrdlusfunktsiooni.
• useMemo ja useCallback: need konksud aitavad memoreerida kalleid arvutusi või funktsioonide definitsioone, takistades nende uuesti loomist igal renderdamisel, mis võib seejärel takistada nende rekvisiitidena vastuvõtvate lapsekomponentide tarbetut kordusrenderdamist.
• Muutumatuse: Veenduge, et te ei muuda olekut ega rekvisiite otse. Looge alati uued massiivid või objektid uuendamisel. See võimaldab Reacti madal võrdlusel (mida kasutatakse vaikimisi React.memo-s) muudatusi õigesti tuvastada.

3. Kulukad arvutused renderdamisel

Keerukate arvutuste tegemine otse meetodis render (või funktsionaalse komponendi kehas) võib lepitust aeglustada. Kasutage useMemo kulukate arvutuste tulemuste vahemällu salvestamiseks.

Kokkuvõte

Reacti lepitusprotsess koos selle Virtual DOMi ja tõhusa diffimise algoritmiga on selle jõudluse ja arendajakogemuse nurgakivi. Mõistes, kuidas React võrdleb Virtual DOMi puid, kuidas key prop töötab ja Fiberi arhitektuuri ja automaatse partiina töötlemise eelised, saavad arendajad kogu maailmas luua suure jõudlusega, dünaamilisi ja kaasahaaravaid kasutajaliideseid. Tõhusa olekuhalduse prioriteediks seadmine, õige võtmete kasutamine ja memoreerimistehnikate kasutamine tagavad, et teie Reacti rakendused pakuvad kasutajatele kogu maailmas sujuvat kogemust, olenemata nende seadmest või võrgutingimustest.

Reactiga järgmist globaalset rakendust luues pidage neid lepituse põhimõtteid meeles. Need on vaiksed kangelased sujuvate ja reageerivate UI-de taga, mida kasutajad on ootama hakanud.