Reacti sünkroniseerimine: virtuaalse DOM-i erinevuste võrdluse ja peamiste jõudlusstrateegiate valdamine

React on võimas JavaScripti teek kasutajaliideste loomiseks. Selle keskmes on mehhanism nimega sünkroniseerimine (reconciliation), mis vastutab tegeliku DOM-i (Document Object Model) tõhusa uuendamise eest, kui komponendi olek muutub. Sünkroniseerimise mõistmine on ülioluline jõudluspõhiste ja skaleeritavate Reacti rakenduste loomiseks. See artikkel süveneb Reacti sünkroniseerimisprotsessi sisemusse, keskendudes virtuaalsele DOM-ile, erinevuste võrdluse algoritmidele ja jõudluse optimeerimise strateegiatele.

Mis on Reacti sünkroniseerimine?

Sünkroniseerimine on protsess, mida React kasutab DOM-i uuendamiseks. Selle asemel, et otse DOM-i manipuleerida (mis võib olla aeglane), kasutab React virtuaalset DOM-i. Virtuaalne DOM on kergekaaluline, mälus hoitav esitus tegelikust DOM-ist. Kui komponendi olek muutub, uuendab React virtuaalset DOM-i, arvutab välja minimaalse hulga muudatusi, mis on vajalikud päris DOM-i uuendamiseks, ja seejärel rakendab need muudatused. See protsess on oluliselt tõhusam kui päris DOM-i otse manipuleerimine iga olekumuutuse korral.

Mõelge sellest kui hoone (tegelik DOM) detailse plaani (virtuaalne DOM) ettevalmistamisest. Selle asemel, et kogu hoonet iga väikese muudatuse korral lammutada ja uuesti ehitada, võrdlete plaani olemasoleva struktuuriga ja teete ainult vajalikud muudatused. See minimeerib häireid ja muudab protsessi palju kiiremaks.

Virtuaalne DOM: Reacti salarelv

Virtuaalne DOM on JavaScripti objekt, mis esindab kasutajaliidese struktuuri ja sisu. See on sisuliselt kergekaaluline koopia päris DOM-ist. React kasutab virtuaalset DOM-i, et:

• Muudatuste jälgimine: React jälgib virtuaalse DOM-i muudatusi, kui komponendi olek uueneb.
• Erinevuste võrdlus (Diffing): Seejärel võrdleb see eelmist virtuaalset DOM-i uuega, et määrata kindlaks minimaalne arv muudatusi, mis on vajalikud päris DOM-i uuendamiseks. Seda võrdlust nimetatakse erinevuste võrdluseks (diffing).
• Pakettuuendused: React koondab need muudatused ja rakendab need päris DOM-ile ühe operatsiooniga, minimeerides DOM-i manipulatsioonide arvu ja parandades jõudlust.

Virtuaalne DOM võimaldab Reactil teostada keerulisi kasutajaliidese uuendusi tõhusalt, ilma et peaks iga väikese muudatuse korral päris DOM-i otse puudutama. See on peamine põhjus, miks Reacti rakendused on sageli kiiremad ja reageerivamad kui rakendused, mis tuginevad otse DOM-i manipuleerimisele.

Erinevuste võrdluse algoritm: minimaalsete muudatuste leidmine

Erinevuste võrdluse algoritm (diffing algorithm) on Reacti sünkroniseerimisprotsessi süda. See määrab kindlaks minimaalse arvu operatsioone, mis on vajalikud eelmise virtuaalse DOM-i muutmiseks uueks virtuaalseks DOM-iks. Reacti erinevuste võrdluse algoritm põhineb kahel peamisel eeldusel:

1. Kaks erinevat tüüpi elementi loovad erinevad puud. Kui React kohtab kahte erinevat tüüpi elementi (nt <div> ja <span>), eemaldab see vana puu täielikult ja loob uue puu.
2. Arendaja saab key atribuudiga vihjata, millised lastelemendid võivad erinevate renderduste vahel stabiilseks jääda. key atribuudi kasutamine aitab Reactil tõhusalt tuvastada, millised elemendid on muutunud, lisatud või eemaldatud.

Kuidas erinevuste võrdluse algoritm töötab:

1. Elemendi tüübi võrdlus: React võrdleb kõigepealt juurelemente. Kui neil on erinevad tüübid, lammutab React vana puu ja ehitab uue puu nullist. Isegi kui elemendi tüübid on samad, kuid nende atribuudid on muutunud, uuendab React ainult muudetud atribuute.
2. Komponendi uuendamine: Kui juurelemendid on sama komponent, uuendab React komponendi prop'e ja kutsub välja selle render() meetodi. Seejärel jätkub erinevuste võrdluse protsess rekursiivselt komponendi lastelementidel.
3. Loendite sünkroniseerimine: Lastelementide loendi itereerimisel kasutab React key atribuuti, et tõhusalt kindlaks teha, millised elemendid on lisatud, eemaldatud või ümber paigutatud. Ilma võtmeteta peaks React kõik lastelemendid uuesti renderdama, mis võib olla ebatõhus, eriti suurte loendite puhul.

Näide (ilma võtmeteta):

Kujutage ette elementide loendit, mis on renderdatud ilma võtmeteta:

<ul>
  <li>Element 1</li>
  <li>Element 2</li>
<li>Element 3</li>
</ul>

Kui lisate loendi algusesse uue elemendi, peab React kõik kolm olemasolevat elementi uuesti renderdama, sest see ei suuda eristada, millised elemendid on samad ja millised uued. See näeb, et esimene loendi element on muutunud, ja eeldab, et *kõik* järgnevad loendi elemendid on samuti muutunud. See on sellepärast, et ilma võtmeteta kasutab React indeksipõhist sünkroniseerimist. Virtuaalne DOM "arvaks", et 'Element 1' muutus 'Uus Element' ja seda tuleb uuendada, kuigi tegelikult lisasime me lihtsalt 'Uus Element' loendi algusesse. Seejärel tuleb DOM-is uuendada 'Element 1', 'Element 2' ja 'Element 3'.

Näide (koos võtmetega):

Nüüd vaatleme sama loendit koos võtmetega:

<ul>
  <li key="item1">Element 1</li>
  <li key="item2">Element 2</li>
  <li key="item3">Element 3</li>
</ul>

Kui lisate loendi algusesse uue elemendi, suudab React tõhusalt kindlaks teha, et lisatud on ainult üks uus element ja olemasolevad elemendid on lihtsalt allapoole nihkunud. See kasutab key atribuuti olemasolevate elementide tuvastamiseks ja tarbetute uuesti renderdamiste vältimiseks. Võtmete selline kasutamine võimaldab virtuaalsel DOM-il mõista, et vanad DOM-elemendid 'Element 1', 'Element 2' ja 'Element 3' jaoks ei ole tegelikult muutunud, seega ei pea neid tegelikus DOM-is uuendama. Uue elemendi saab lihtsalt tegelikku DOM-i sisestada.

key atribuut peaks olema õdede-vendade seas unikaalne. Levinud muster on kasutada oma andmetest unikaalset ID-d:

<ul>
  {items.map(item => (
    <li key={item.id}>{item.name}</li>
  ))}
</ul>

Peamised strateegiad Reacti jõudluse optimeerimiseks

Reacti sünkroniseerimise mõistmine on alles esimene samm. Tõeliselt jõudluspõhiste Reacti rakenduste ehitamiseks peate rakendama strateegiaid, mis aitavad Reactil erinevuste võrdluse protsessi optimeerida. Siin on mõned peamised strateegiad:

1. Kasutage võtmeid tõhusalt

Nagu eespool näidatud, on key atribuudi kasutamine loendite renderdamise optimeerimiseks ülioluline. Veenduge, et kasutate unikaalseid ja stabiilseid võtmeid, mis kajastavad täpselt iga loendi elemendi identiteeti. Vältige massiiviindeksite kasutamist võtmetena, kui elementide järjekord võib muutuda, kuna see võib põhjustada tarbetuid uuesti renderdamisi ja ootamatut käitumist. Hea strateegia on kasutada võtmena oma andmekogumist pärinevat unikaalset identifikaatorit.

Näide: vale võtme kasutus (indeks võtmena)

<ul>
  {items.map((item, index) => (
    <li key={index}>{item.name}</li>
  ))}
</ul>

Miks see on halb: Kui items massiivi järjekord muutub, muutub ka iga elemendi index, mis sunnib Reacti kõiki loendi elemente uuesti renderdama, isegi kui nende sisu pole muutunud.

Näide: õige võtme kasutus (unikaalne ID)

<ul>
  {items.map(item => (
    <li key={item.id}>{item.name}</li>
  ))}
</ul>

Miks see on hea: item.id on iga elemendi jaoks stabiilne ja unikaalne identifikaator. Isegi kui items massiivi järjekord muutub, suudab React iga elemendi tõhusalt tuvastada ja renderdab uuesti ainult need elemendid, mis on tegelikult muutunud.

2. Vältige tarbetuid uuesti renderdamisi

Komponendid renderdatakse uuesti iga kord, kui nende prop'id või olek muutuvad. Mõnikord võib komponent aga uuesti renderduda isegi siis, kui selle prop'id ja olek pole tegelikult muutunud. See võib põhjustada jõudlusprobleeme, eriti keerukates rakendustes. Siin on mõned tehnikad tarbetute uuesti renderdamiste vältimiseks:

• Puhtad komponendid (Pure Components): React pakub klassi React.PureComponent, mis rakendab shouldComponentUpdate() meetodis pinnapealse (shallow) prop'ide ja oleku võrdluse. Kui prop'id ja olek pole pinnapealselt muutunud, ei renderdata komponenti uuesti. Pinnapealne võrdlus kontrollib, kas prop'ide ja oleku objektide viited on muutunud.
• React.memo: Funktsionaalsete komponentide puhul saate komponendi memoiseerimiseks kasutada React.memo. React.memo on kõrgema järgu komponent, mis memoiseerib funktsionaalse komponendi tulemuse. Vaikimisi võrdleb see prop'e pinnapealselt.
• shouldComponentUpdate(): Klassikomponentide puhul saate rakendada elutsükli meetodi shouldComponentUpdate(), et kontrollida, millal komponent peaks uuesti renderduma. See võimaldab teil rakendada kohandatud loogikat, et teha kindlaks, kas uuesti renderdamine on vajalik. Olge selle meetodi kasutamisel siiski ettevaatlik, kuna valesti rakendades on lihtne vigu tekitada.

Näide: React.memo kasutamine

const MyComponent = React.memo(function MyComponent(props) {
  // Renderdamise loogika siin
  return <div>{props.data}</div>;
});

Selles näites renderdatakse MyComponent uuesti ainult siis, kui sellele edastatud props pinnapealselt muutuvad.

3. Muutumatus (Immutability)

Muutumatus on Reacti arenduse põhiprintsiip. Keerukate andmestruktuuridega tegelemisel on oluline vältida andmete otse muutmist. Selle asemel looge andmetest uued koopiad koos soovitud muudatustega. See muudab Reacti jaoks muudatuste tuvastamise ja uuesti renderdamiste optimeerimise lihtsamaks. Samuti aitab see vältida ootamatuid kõrvalmõjusid ja muudab teie koodi ennustatavamaks.

Näide: andmete muteerimine (vale)

const items = this.state.items;
items.push({ id: 'new-item', name: 'New Item' }); // Muteerib algset massiivi
this.setState({ items });

Näide: muutumatu uuendus (õige)

this.setState(prevState => ({
  items: [...prevState.items, { id: 'new-item', name: 'New Item' }]
}));

Õiges näites loob laiali laotamise operaator (...) uue massiivi olemasolevate elementide ja uue elemendiga. See väldib algse items massiivi muteerimist, muutes Reactil muudatuse tuvastamise lihtsamaks.

4. Optimeerige Contexti kasutamist

React Context pakub viisi andmete edastamiseks läbi komponendipuu, ilma et peaks prop'e igal tasandil käsitsi edasi andma. Kuigi Context on võimas, võib see valesti kasutamisel põhjustada ka jõudlusprobleeme. Iga komponent, mis tarbib Contexti, renderdatakse uuesti iga kord, kui Contexti väärtus muutub. Kui Contexti väärtus muutub sageli, võib see käivitada tarbetuid uuesti renderdamisi paljudes komponentides.

Strateegiad Contexti kasutamise optimeerimiseks:

• Kasutage mitut Contexti: Jaotage suured Contextid väiksemateks ja spetsiifilisemateks Contextideks. See vähendab komponentide arvu, mida on vaja uuesti renderdada, kui konkreetne Contexti väärtus muutub.
• Memoiseerige Contexti pakkujaid: Kasutage React.memo Contexti pakkuja memoiseerimiseks. See takistab Contexti väärtuse tarbetut muutumist, vähendades uuesti renderdamiste arvu.
• Kasutage selektoreid: Looge selektorfunktsioone, mis eraldavad Contextist ainult need andmed, mida komponent vajab. See võimaldab komponentidel uuesti renderduda ainult siis, kui nende vajalikud konkreetsed andmed muutuvad, selle asemel et renderduda iga Contexti muudatuse korral.

5. Koodi jaotamine (Code Splitting)

Koodi jaotamine on tehnika, mille abil jaotatakse teie rakendus väiksemateks kimpudeks, mida saab vastavalt vajadusele laadida. See võib oluliselt parandada teie rakenduse esmast laadimisaega ja vähendada JavaScripti hulka, mida brauser peab parssima ja käivitama. React pakub mitmeid viise koodi jaotamise rakendamiseks:

• React.lazy ja Suspense: Need funktsioonid võimaldavad teil komponente dünaamiliselt importida ja renderdada neid ainult siis, kui neid vaja on. React.lazy laeb komponendi laisalt ja Suspense pakub varu-kasutajaliidest, kuni komponent laeb.
• Dünaamilised impordid: Moodulite nõudmisel laadimiseks saate kasutada dünaamilisi importe (import()). See võimaldab teil laadida koodi ainult siis, kui seda on vaja, vähendades esmast laadimisaega.

Näide: React.lazy ja Suspense kasutamine

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

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

6. Debouncing ja Throttling

Debouncing ja throttling on tehnikad funktsiooni täitmise sageduse piiramiseks. See võib olla kasulik sündmuste käsitlemisel, mis käivituvad sageli, nagu scroll, resize ja input sündmused. Nende sündmuste debouncimise või throttlinguga saate vältida oma rakenduse reageerimisvõime kaotamist.

• Debouncing: Debouncing lükkab funktsiooni täitmise edasi, kuni on möödunud teatud aeg alates funktsiooni viimasest kutsumisest. See on kasulik vältimaks funktsiooni liiga sagedast kutsumist, kui kasutaja trükib või kerib.
• Throttling: Throttling piirab sagedust, millega funktsiooni saab kutsuda. See tagab, et funktsiooni kutsutakse antud ajavahemiku jooksul maksimaalselt üks kord. See on kasulik vältimaks funktsiooni liiga sagedast kutsumist, kui kasutaja muudab akna suurust või kerib.

7. Kasutage profiilerit

React pakub võimsat Profiler-tööriista, mis aitab teil tuvastada jõudluse kitsaskohti teie rakenduses. Profiler võimaldab teil salvestada oma komponentide jõudlust ja visualiseerida, kuidas neid renderdatakse. See aitab teil tuvastada komponente, mis renderdatakse tarbetult uuesti või mille renderdamine võtab kaua aega. Profiiler on saadaval Chrome'i või Firefoxi laiendusena.

Rahvusvahelised kaalutlused

Reacti rakenduste arendamisel globaalsele publikule on oluline arvestada rahvusvahelistamise (i18n) ja lokaliseerimisega (l10n). See tagab, et teie rakendus on kättesaadav ja kasutajasõbralik erinevatest riikidest ja kultuuridest pärit kasutajatele.

• Teksti suund (RTL): Mõned keeled, näiteks araabia ja heebrea keel, kirjutatakse paremalt vasakule (RTL). Veenduge, et teie rakendus toetab RTL-paigutusi.
• Kuupäeva ja numbri vormindamine: Kasutage erinevate lokaatide jaoks sobivaid kuupäeva- ja numbrivorminguid.
• Valuuta vormindamine: Kuvage valuutaväärtused kasutaja lokaadi jaoks õiges vormingus.
• Tõlge: Pakkuge tõlkeid kogu tekstile oma rakenduses. Kasutage tõlkehaldussüsteemi tõlgete tõhusaks haldamiseks. Selleks on palju teeke, näiteks i18next või react-intl.

Näiteks lihtne kuupäevavorming:

• USA: KK/PP/AAAA
• Euroopa: PP/KK/AAAA
• Jaapan: AAAA/KK/PP

Nende erinevuste eiramine pakub teie globaalsele publikule halva kasutajakogemuse.

Kokkuvõte

Reacti sünkroniseerimine on võimas mehhanism, mis võimaldab tõhusaid kasutajaliidese uuendusi. Mõistes virtuaalset DOM-i, erinevuste võrdluse algoritmi ja peamisi optimeerimisstrateegiaid, saate ehitada jõudluspõhiseid ja skaleeritavaid Reacti rakendusi. Pidage meeles, et kasutage võtmeid tõhusalt, vältige tarbetuid uuesti renderdamisi, kasutage muutumatust, optimeerige contexti kasutamist, rakendage koodi jaotamist ja kasutage Reacti profiilerit jõudluse kitsaskohtade tuvastamiseks ja lahendamiseks. Lisaks arvestage rahvusvahelistamise ja lokaliseerimisega, et luua tõeliselt globaalseid Reacti rakendusi. Nende parimate tavade järgimine võimaldab teil pakkuda erakordseid kasutajakogemusi laias valikus seadmetes ja platvormidel, toetades samal ajal mitmekesist rahvusvahelist publikut.