Reacti Scheduleri töötsükli optimeerimine: ülesannete täitmise efektiivsuse maksimeerimine

Reacti Scheduler on oluline komponent, mis haldab ja prioritiseerib uuendusi, et tagada sujuvad ja reageerimisvõimelised kasutajaliidesed. Scheduleri töötsükli toimimise mõistmine ja tõhusate optimeerimistehnikate rakendamine on ülioluline kõrge jõudlusega Reacti rakenduste loomisel. See põhjalik juhend uurib Reacti Schedulerit, selle töötsüklit ja strateegiaid ülesannete täitmise efektiivsuse maksimeerimiseks.

Reacti Scheduleri mõistmine

Reacti Scheduler, tuntud ka kui Fiberi arhitektuur, on Reacti alusmehhanism uuenduste haldamiseks ja prioritiseerimiseks. Enne Fiberit kasutas React sünkroonset leppimisprotsessi (reconciliation), mis võis blokeerida põhilõime ja põhjustada katkendlikke kasutajakogemusi, eriti keerukate rakenduste puhul. Scheduler lisab samaaegsuse, võimaldades Reactil jaotada renderdamistöö väiksemateks, katkestatavateks ühikuteks.

Reacti Scheduleri põhimõisted on järgmised:

• Fiber: Fiber esindab tööühikut. Igal Reacti komponendi eksemplaril on vastav Fiberi sõlm, mis sisaldab teavet komponendi, selle oleku ja suhte kohta teiste puus olevate komponentidega.
• Töötsükkel: Töötsükkel on põlimehhanism, mis itereerib üle Fiberi puu, teostab uuendusi ja renderdab muudatusi DOM-i.
• Prioritiseerimine: Scheduler prioritiseerib erinevat tüüpi uuendusi nende kiireloomulisuse alusel, tagades, et kõrge prioriteediga ülesanded (nagu kasutaja interaktsioonid) töödeldakse kiiresti.
• Samaaegsus: React saab renderdamistööd katkestada, peatada või jätkata, võimaldades brauseril tegeleda teiste ülesannetega (nagu kasutaja sisend või animatsioonid) ilma põhilõime blokeerimata.

Reacti Scheduleri töötsükkel: süvaanalüüs

Töötsükkel on Reacti Scheduleri süda. See vastutab Fiberi puu läbimise, uuenduste töötlemise ja muudatuste DOM-i renderdamise eest. Töötsükli toimimise mõistmine on oluline võimalike jõudluse kitsaskohtade tuvastamiseks ja optimeerimisstrateegiate rakendamiseks.

Töötsükli faasid

Töötsükkel koosneb kahest peamisest faasist:

1. Renderdamisfaas: Renderdamisfaasis läbib React Fiberi puu ja määrab, milliseid muudatusi on vaja DOM-is teha. Seda faasi tuntakse ka kui „leppimise“ (reconciliation) faasi.
   • Töö alustamine (Begin Work): React alustab juur-Fiberi sõlmest ja liigub rekursiivselt puus allapoole, võrreldes praegust Fiberit eelmise Fiberiga (kui see on olemas). See protsess määrab, kas komponenti on vaja uuendada.
   • Töö lõpetamine (Complete Work): Kui React liigub puus tagasi ülespoole, arvutab see uuenduste mõjud ja valmistab ette muudatused DOM-is rakendamiseks.
2. Kinnitamisfaas (Commit Phase): Kinnitamisfaasis rakendab React muudatused DOM-ile ja kutsub välja elutsükli meetodeid.
   • Enne mutatsiooni (Before Mutation): React käivitab elutsükli meetodeid nagu `getSnapshotBeforeUpdate`.
   • Mutatsioon (Mutation): React uuendab DOM-i sõlmi, lisades, eemaldades või muutes elemente.
   • Paigutus (Layout): React käivitab elutsükli meetodeid nagu `componentDidMount` ja `componentDidUpdate`. Samuti uuendab see viiteid (refs) ja ajastab paigutusefekte.

Renderdamisfaasi võib Scheduler katkestada, kui saabub kõrgema prioriteediga ülesanne. Kinnitamisfaas on aga sünkroonne ja seda ei saa katkestada.

Prioritiseerimine ja ajastamine

React kasutab prioriteedipõhist ajastamisalgoritmi, et määrata uuenduste töötlemise järjekord. Uuendustele määratakse erinevad prioriteedid nende kiireloomulisuse alusel.

Levinud prioriteeditasemed on järgmised:

• Kohene prioriteet (Immediate Priority): Kasutatakse kiireloomuliste uuenduste jaoks, mis vajavad kohest töötlemist, näiteks kasutaja sisend (nt tekstiväljale tippimine).
• Kasutajat blokeeriv prioriteet (User Blocking Priority): Kasutatakse uuenduste jaoks, mis blokeerivad kasutaja interaktsiooni, näiteks animatsioonid või üleminekud.
• Tavaline prioriteet (Normal Priority): Kasutatakse enamiku uuenduste jaoks, näiteks uue sisu renderdamine või andmete uuendamine.
• Madal prioriteet (Low Priority): Kasutatakse mittekriitiliste uuenduste jaoks, näiteks taustaülesanded või analüütika.
• Jõudeoleku prioriteet (Idle Priority): Kasutatakse uuenduste jaoks, mida saab edasi lükata, kuni brauser on jõudeolekus, näiteks andmete eelnev laadimine või keerukate arvutuste tegemine.

React kasutab `requestIdleCallback` API-d (või polüfilli) madala prioriteediga ülesannete ajastamiseks, võimaldades brauseril optimeerida jõudlust ja vältida põhilõime blokeerimist.

Optimeerimistehnikad efektiivseks ülesannete täitmiseks

Reacti Scheduleri töötsükli optimeerimine hõlmab renderdamisfaasis tehtava töö hulga minimeerimist ja uuenduste korrektse prioritiseerimise tagamist. Siin on mitu tehnikat ülesannete täitmise efektiivsuse parandamiseks:

1. Memoreerimine

Memoreerimine on võimas optimeerimistehnika, mis hõlmab kulukate funktsioonikutsete tulemuste vahemällu salvestamist ja vahemälus oleva tulemuse tagastamist, kui samad sisendid uuesti esinevad. Reactis saab memoreerimist rakendada nii komponentidele kui ka väärtustele.

`React.memo`

`React.memo` on kõrgema järgu komponent, mis memoreerib funktsionaalse komponendi. See takistab komponendi uuesti renderdamist, kui selle atribuudid (props) ei ole muutunud. Vaikimisi teostab `React.memo` atribuutide pealiskaudse võrdluse. Samuti saate teise argumendina anda `React.memo`-le kohandatud võrdlusfunktsiooni.

Näide:

import React from 'react';

const MyComponent = React.memo(function MyComponent(props) {
  // Komponendi loogika
  return (
    <div>
      {props.value}
    </div>
  );
});

export default MyComponent;

`useMemo`

`useMemo` on hook, mis memoreerib väärtuse. See võtab funktsiooni, mis arvutab väärtuse, ja sõltuvuste massiivi. Funktsioon käivitatakse uuesti ainult siis, kui mõni sõltuvustest muutub. See on kasulik kulukate arvutuste memoreerimiseks või stabiilsete viidete loomiseks.

Näide:

import React, { useMemo } from 'react';

function MyComponent(props) {
  const expensiveValue = useMemo(() => {
    // Tehke kulukas arvutus
    return computeExpensiveValue(props.data);
  }, [props.data]);

  return (
    <div>
      {expensiveValue}
    </div>
  );
}

`useCallback`

`useCallback` on hook, mis memoreerib funktsiooni. See võtab funktsiooni ja sõltuvuste massiivi. Funktsioon luuakse uuesti ainult siis, kui mõni sõltuvustest muutub. See on kasulik tagasikutsete (callbacks) edastamiseks alamkomponentidele, mis kasutavad `React.memo`-d.

Näide:

import React, { useCallback } from 'react';

function MyComponent(props) {
  const handleClick = useCallback(() => {
    // Käsitsege kliki sündmust
    console.log('Clicked!');
  }, []);

  return (
    <button onClick={handleClick}>
      Click Me
    </button>
  );
}

2. Virtualiseerimine

Virtualiseerimine (tuntud ka kui aknastamine) on tehnika suurte loendite või tabelite efektiivseks renderdamiseks. Selle asemel, et renderdada kõik elemendid korraga, renderdab virtualiseerimine ainult need elemendid, mis on hetkel vaateaknas nähtavad. Kui kasutaja kerib, renderdatakse uued elemendid ja vanad eemaldatakse.

Mitmed teegid pakuvad Reactile virtualiseerimiskomponente, sealhulgas:

• `react-window`: Kergekaaluline teek suurte loendite ja tabelite renderdamiseks.
• `react-virtualized`: Põhjalikum teek laia valiku virtualiseerimiskomponentidega.

Näide `react-window` kasutamisest:

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

const Row = ({ index, style }) => (
  <div style={style}>
    Row {index}
  </div>
);

function MyListComponent(props) {
  return (
    <FixedSizeList
      height={400}
      width={300}
      itemSize={30}
      itemCount={props.items.length}
    >
      {Row}
    </FixedSizeList>
  );
}

3. Koodi jagamine

Koodi jagamine on tehnika rakenduse jaotamiseks väiksemateks tükkideks, mida saab laadida nõudmisel. See vähendab esialgset laadimisaega ja parandab rakenduse üldist jõudlust.

React pakub mitmeid viise koodi jagamise rakendamiseks:

• `React.lazy` ja `Suspense`: `React.lazy` võimaldab komponente dünaamiliselt importida ja `Suspense` võimaldab kuvada varu-UI, kuni komponent laeb.
• Dünaamilised impordid: Saate kasutada dünaamilisi importimisi (`import()`) moodulite nõudmisel laadimiseks.

Näide `React.lazy` ja `Suspense` kasutamisest:

import React, { lazy, Suspense } from 'react';

const MyComponent = lazy(() => import('./MyComponent'));

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

4. Debouncing ja Throttling

Debouncing ja throttling on tehnikad funktsiooni käivitamise sageduse piiramiseks. See võib olla kasulik sageli käivitatavate sündmuste käsitlejate, näiteks kerimissündmuste või suuruse muutmise sündmuste, jõudluse parandamiseks.

• Debouncing: Debouncing lükkab funktsiooni täitmise edasi, kuni on möödunud teatud aeg pärast funktsiooni viimast kutsumist.
• Throttling: Throttling piirab funktsiooni täitmise sagedust. Funktsioon käivitatakse ainult üks kord määratud ajavahemiku jooksul.

Näide `lodash` teegi kasutamisest debouncing'u jaoks:

import React, { useState, useEffect } from 'react';
import { debounce } from 'lodash';

function MyComponent() {
  const [value, setValue] = useState('');

  const handleChange = (event) => {
    setValue(event.target.value);
  };

  const debouncedHandleChange = debounce(handleChange, 300);

  useEffect(() => {
    return () => {
      debouncedHandleChange.cancel();
    };
  }, [debouncedHandleChange]);

  return (
    <input type="text" onChange={debouncedHandleChange} />
  );
}

5. Mitterajalike uuesti renderdamiste vältimine

Üks levinumaid jõudlusprobleemide põhjuseid Reacti rakendustes on mittevajalikud uuesti renderdamised. Mitmed strateegiad aitavad neid mittevajalikke uuesti renderdamisi minimeerida:

• Muutumatud andmestruktuurid: Muutumatute andmestruktuuride kasutamine tagab, et andmete muudatused loovad uusi objekte, mitte ei muuda olemasolevaid. See teeb muudatuste tuvastamise ja mittevajalike uuesti renderdamiste vältimise lihtsamaks. Teegid nagu Immutable.js ja Immer aitavad sellega.
• Puhtad komponendid (Pure Components): Klassikomponendid võivad laiendada `React.PureComponent`-i, mis teostab enne uuesti renderdamist atribuutide ja oleku pealiskaudse võrdluse. See sarnaneb `React.memo`-ga funktsionaalsete komponentide jaoks.
• Õigesti võtmestatud loendid: Elementide loendite renderdamisel veenduge, et igal elemendil oleks unikaalne ja stabiilne võti. See aitab Reactil loendit tõhusalt uuendada, kui elemente lisatakse, eemaldatakse või ümber järjestatakse.
• Reasiseste funktsioonide ja objektide vältimine atribuutidena: Uute funktsioonide või objektide loomine komponendi renderdamismeetodi sees põhjustab alamkomponentide uuesti renderdamise, isegi kui andmed pole muutunud. Selle vältimiseks kasutage `useCallback` ja `useMemo`.

6. Efektiivne sündmuste käsitlemine

Optimeerige sündmuste käsitlemist, minimeerides sündmuste käsitlejates tehtavat tööd. Vältige keerukate arvutuste või DOM-i manipulatsioonide tegemist otse sündmuste käsitlejates. Selle asemel lükake need ülesanded edasi asünkroonsetesse operatsioonidesse või kasutage arvutusmahukate ülesannete jaoks web workereid.

7. Profileerimine ja jõudluse jälgimine

Profileerige oma Reacti rakendust regulaarselt, et tuvastada jõudluse kitsaskohad ja optimeerimisvaldkonnad. React DevTools pakub võimsaid profileerimisvõimalusi, mis võimaldavad teil kontrollida komponentide renderdamisaegu, tuvastada mittevajalikke uuesti renderdamisi ja analüüsida kutsepinu. Kasutage jõudluse jälgimise tööriistu, et jälgida peamisi jõudlusnäitajaid tootmises ja tuvastada võimalikud probleemid enne, kui need kasutajaid mõjutavad.

Reaalse maailma näited ja juhtumiuuringud

Vaatleme mõningaid reaalse maailma näiteid, kuidas neid optimeerimistehnikaid saab rakendada:

• E-kaubanduse tootenimekiri: E-kaubanduse veebisait, mis kuvab suurt toodete nimekirja, võib saada kasu virtualiseerimisest, et parandada kerimise jõudlust. Tootekomponentide memoreerimine võib samuti vältida mittevajalikke uuesti renderdamisi, kui muutub ainult kogus või ostukorvi olek.
• Interaktiivne armatuurlaud: Mitme interaktiivse graafiku ja vidinaga armatuurlaud võib kasutada koodi jagamist, et laadida ainult vajalikud komponendid nõudmisel. Kasutaja sisendsündmuste debouncing aitab vältida liigseid uuendusi ja parandada reageerimisvõimet.
• Sotsiaalmeedia voog: Suurt postituste voogu kuvav sotsiaalmeedia voog võib kasutada virtualiseerimist, et renderdada ainult nähtavaid postitusi. Postituskomponentide memoreerimine ja piltide laadimise optimeerimine võivad jõudlust veelgi parandada.

Kokkuvõte

Reacti Scheduleri töötsükli optimeerimine on kõrge jõudlusega Reacti rakenduste loomisel hädavajalik. Mõistes, kuidas Scheduler töötab, ja rakendades tehnikaid nagu memoreerimine, virtualiseerimine, koodi jagamine, debouncing ja hoolikad renderdamisstrateegiad, saate oluliselt parandada ülesannete täitmise efektiivsust ja luua sujuvamaid, reageerimisvõimelisemaid kasutajakogemusi. Ärge unustage oma rakendust regulaarselt profileerida, et tuvastada jõudluse kitsaskohad ja pidevalt täiustada oma optimeerimisstrateegiaid.

Nende parimate tavade rakendamisega saavad arendajad luua tõhusamaid ja jõudlusvõimelisemaid Reacti rakendusi, mis pakuvad paremat kasutajakogemust laias valikus seadmetes ja võrgutingimustes, mis lõppkokkuvõttes toob kaasa suurema kasutajate kaasatuse ja rahulolu.

Lisamaterjalid

• Reacti jõudluse optimeerimise dokumentatsioon
• react-window teek
• Preact (alternatiivne Reacti teek)