Reacti renderdamise ajastamine: kaadrieelarve haldamise meisterlikkus jõudluse tagamiseks

Kiires veebiarenduse maailmas on sujuva ja reageeriva kasutajakogemuse pakkumine esmatähtis. React, populaarne JavaScripti teek kasutajaliideste loomiseks, pakub võimsaid mehhanisme renderdamise uuenduste haldamiseks ja jõudluse optimeerimiseks. Mõistmine, kuidas React renderdamisi ajastab ja kaadrieelarvet haldab, on ülioluline rakenduste loomiseks, mis tunduvad kiired ja reageerivad, olenemata kasutaja seadmest või asukohast. See põhjalik juhend uurib Reacti renderdamise ajastamise keerukust, pakkudes praktilisi tehnikaid kaadrieelarve haldamise meisterlikkuseks ja optimaalse jõudluse saavutamiseks.

Renderdamise konveieri mõistmine

Enne kui süveneda Reacti spetsiifilistesse renderdamise ajastamise mehhanismidesse, on oluline mõista veebilehitseja renderdamise konveieri põhilisi samme:

1. JavaScripti täitmine: Veebilehitseja täidab JavaScripti koodi, mis võib muuta DOM-i (Document Object Model).
2. Stiilide arvutamine: Veebilehitseja arvutab CSS-reeglite põhjal välja stiilid, mis kehtivad igale DOM-i elemendile.
3. Paigutus (Layout): Veebilehitseja arvutab iga elemendi asukoha ja suuruse paigutuspuus.
4. Joonistamine (Paint): Veebilehitseja joonistab iga elemendi ekraanile vastavalt selle arvutatud stiilidele ja paigutusele.
5. Kompositsioon (Composite): Veebilehitseja ühendab joonistatud kihid lõplikuks pildiks kuvamiseks.

Igaüks neist sammudest võtab aega ja kui veebilehitseja kulutab mõnele sammule liiga kaua aega, langeb kaadrisagedus, mis põhjustab hakitud või mittereageeriva kasutajakogemuse. Tavaline eesmärk on kõik need sammud lõpule viia 16,67 millisekundi (ms) jooksul, et saavutada sujuv 60 kaadrit sekundis (FPS).

Kaadrieelarve haldamise tähtsus

Kaadrieelarve haldamine viitab praktikale, mille eesmärk on tagada, et veebilehitseja suudaks lõpetada kõik vajalikud renderdamisülesanded iga kaadri jaoks eraldatud aja jooksul (tavaliselt 16,67 ms). Kui renderdamisülesanded ületavad kaadrieelarvet, on veebilehitseja sunnitud kaadreid vahele jätma, mis toob kaasa visuaalse hakkimise ja halvenenud kasutajakogemuse. See on eriti oluline järgmistel juhtudel:

• Keerulised kasutajaliidese interaktsioonid: Animatsioonid, üleminekud ja kasutaja sisendi käsitlemine võivad käivitada sagedasi uuesti renderdamisi, mis võivad veebilehitsejat üle koormata.
• Andmemahukad rakendused: Rakendused, mis kuvavad suuri andmekogumeid või teostavad keerulisi arvutusi, võivad renderdamise konveierit koormata.
• Väiksema võimsusega seadmed: Mobiilseadmetel ja vanematel arvutitel on piiratud töötlemisvõimsus, mis muudab need jõudluse kitsaskohtadele vastuvõtlikumaks.
• Võrgu latentsus: Aeglased võrguühendused võivad andmete hankimist edasi lükata, põhjustades renderdamisel viivitusi ja tajutavat reageerimisvõime puudumist. Mõelge stsenaariumidele, kus võrguinfrastruktuur on arenenud riikides ja arengumaades väga erinev. Madalaima ühisnimetaja jaoks optimeerimine tagab kõige laiema ligipääsetavuse.

Reacti renderdamise ajastamine: reageerimisvõime võti

React kasutab keerukat renderdamise ajastamise mehhanismi, et optimeerida jõudlust ja vältida peamise lõime blokeerimist. See mehhanism, mida tuntakse React Fiberina, võimaldab Reactil jaotada renderdamisülesanded väiksemateks, hallatavateks tükkideks ja prioritiseerida neid nende tähtsuse alusel.

Sissejuhatus React Fiberisse

React Fiber on Reacti tuumiku sobitusalgoritmi (reconciliation algorithm) rakendus. See on eelmise sobitaja täielik ümberkirjutus, mis võimaldab inkrementaalset renderdamist. React Fiberi peamised omadused on järgmised:

• Inkrementaalne renderdamine: React saab jaotada renderdamistöö väiksemateks ühikuteks ja teostada neid mitme kaadri jooksul.
• Prioritiseerimine: React saab prioritiseerida erinevat tüüpi uuendusi nende tähtsuse alusel kasutajakogemusele.
• Peatamine ja jätkamine: React saab renderdamistöö peatada keset kaadrit ja jätkata seda hiljem, võimaldades veebilehitsejal tegeleda muude ülesannetega.
• Katkestamine: React saab renderdamistöö katkestada, kui seda enam ei vajata, näiteks kui kasutaja navigeerib lehelt eemale.

Kuidas React Fiber töötab

React Fiber tutvustab uut andmestruktuuri nimega "fiber". Iga fiber esindab tööühikut, mis tuleb sooritada, näiteks komponendi propside uuendamine või uue elemendi renderdamine. React hoiab yllä fiberite puud, mis peegeldab komponentide puud. Renderdamisprotsess hõlmab selle fiber-puu läbimist ja vajalike uuenduste tegemist.

React kasutab ajastajat (scheduler), et määrata, millal ja kuidas neid uuendusi teha. Ajastaja kasutab heuristika ja kasutaja antud prioriteetide kombinatsiooni, et otsustada, milliseid uuendusi esimesena töödelda. See võimaldab Reactil prioritiseerida uuendusi, mis on kasutajakogemuse jaoks kõige olulisemad, näiteks reageerimine kasutaja sisendile või nähtavate elementide uuendamine.

RequestAnimationFrame: veebilehitseja abikäsi

React kasutab requestAnimationFrame API-d, et koordineerida tegevust veebilehitseja renderdamise konveieriga. requestAnimationFrame võimaldab Reactil ajastada renderdamistöö teostamist veebilehitseja ooteajal, tagades, et uuendused on sünkroniseeritud ekraani värskendussagedusega.

Kasutades requestAnimationFrame, suudab React vältida peamise lõime blokeerimist ja ennetada hakitud animatsioone. Veebilehitseja tagab, et requestAnimationFrame-ile edastatud tagasikutsefunktsioon (callback) käivitatakse enne järgmist ekraani värskendust, võimaldades Reactil uuendusi sujuvalt ja tõhusalt teostada.

Reacti renderdamise ajastamise optimeerimise tehnikad

Kuigi Reacti renderdamise ajastamise mehhanism on võimas, on oluline mõista, kuidas seda tõhusalt kasutada jõudluse optimeerimiseks. Siin on mõned praktilised tehnikad kaadrieelarve haldamiseks ja teie Reacti rakenduste reageerimisvõime parandamiseks:

1. Minimeerige ebavajalikud uuesti renderdamised

Üks levinumaid jõudluse kitsaskohtade põhjuseid Reacti rakendustes on ebavajalikud uuesti renderdamised. Kui komponent uuesti renderdatakse, peab React sobitama oma virtuaalse DOM-i tegeliku DOM-iga, mis võib olla arvutusmahukas operatsioon.

Ebavajalike uuesti renderdamiste minimeerimiseks kaaluge järgmisi strateegiaid:

• Kasutage React.memo: Mähkige funktsionaalsed komponendid React.memo-sse, et memoiseerida renderdatud väljundit. React.memo takistab komponendi uuesti renderdamist, kui selle propsid ei ole muutunud (kasutades vaikimisi pinnapealset võrdlust).
• Rakendage shouldComponentUpdate (klassikomponentide jaoks): Klassikomponentides rakendage elutsükli meetodit shouldComponentUpdate, et tingimuslikult vältida uuesti renderdamisi propside ja oleku muutuste põhjal.
• Kasutage muutumatuid andmestruktuure: Muutumatud andmestruktuurid tagavad, et andmete muutmisel luuakse uusi objekte olemasolevate muutmise asemel. See võimaldab Reactil muutusi kergesti tuvastada ja vältida ebavajalikke uuesti renderdamisi. Teegid nagu Immutable.js või Immer aitavad teil töötada muutumatute andmetega JavaScriptis.
• Vältige inline-funktsioone renderdamisel: Uute funktsioonide loomine render-meetodi sees võib põhjustada ebavajalikke uuesti renderdamisi, kuna funktsiooni eksemplar muutub iga renderdamisega. Kasutage useCallback, et memoiseerida funktsiooni eksemplare.
• Optimeerige kontekstipakkujaid (Context Providers): Kontekstipakkujate väärtuste muutused võivad käivitada kõigi tarbivate komponentide uuesti renderdamisi. Kujundage oma kontekstipakkujad hoolikalt, et vältida ebavajalikke uuendusi. Kaaluge suurte kontekstide jaotamist väiksemateks, spetsiifilisemateks kontekstideks.

Näide: React.memo kasutamine

            import React from 'react';

const MyComponent = React.memo(function MyComponent(props) {
  return (
    <div>
      <p>{props.name}</p>
    </div>
  );
});

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

2. Sündmuste käsitlejate "Debounce" ja "Throttle" kasutamine

Sündmuste käsitlejad, mis käivituvad kiiresti, näiteks kerimissündmused või sisendi muutused, võivad käivitada sagedasi uuesti renderdamisi ja mõjutada jõudlust. "Debouncing" ja "throttling" on tehnikad nende sündmuste käsitlejate täitmise sageduse piiramiseks.

• Debouncing (viivitamine): Debouncing lükkab funktsiooni täitmise edasi, kuni on möödunud teatud aeg viimasest käivitamisest. See on kasulik stsenaariumides, kus funktsiooni on vaja käivitada ainult üks kord pärast sündmuste seeria lõppemist, näiteks kui kasutaja lõpetab otsingukasti trükkimise.
• Throttling (piiramine): Throttling piirab sagedust, millega funktsiooni saab käivitada. See on kasulik stsenaariumides, kus funktsiooni on vaja käivitada regulaarsete intervallidega, näiteks kerimissündmuste käsitlemisel.

Teegid nagu Lodash või Underscore pakuvad utiliitfunktsioone sündmuste käsitlejate "debounce'imiseks" ja "throttle'imiseks".

Näide: sisendikäsitleja "Debounce" kasutamine

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

function MyComponent() {
  const [searchTerm, setSearchTerm] = useState('');

  const handleInputChange = useCallback(debounce((event) => {
    setSearchTerm(event.target.value);
    // Soorita otsing searchTermi põhjal
    console.log('Otsin:', event.target.value);
  }, 300), []);

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

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

3. Pikkade nimekirjade virtualiseerimine

Pikkade nimekirjade renderdamine võib olla märkimisväärne jõudluse kitsaskoht, eriti mobiilseadmetes. Virtualiseerimine on tehnika, millega renderdatakse ainult need elemendid, mis on hetkel ekraanil nähtavad, ja taaskasutatakse DOM-sõlmi kasutaja kerimisel. See võib dramaatiliselt vähendada veebilehitseja töömahtu, parandades kerimise jõudlust ja vähendades mälukasutust.

Teegid nagu react-window või react-virtualized pakuvad komponente pikkade nimekirjade virtualiseerimiseks Reactis.

Näide: react-window kasutamine

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

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

function MyComponent() {
  return (
    <FixedSizeList
      height={400}
      width={300}
      itemSize={35}
      itemCount={1000}
    >
      {Row}
    </FixedSizeList>
  );
}

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

4. Koodi jaotamine ja laisk laadimine (Lazy Loading)

Koodi jaotamine on tehnika, millega jagatakse rakendus väiksemateks kimpudeks, mida saab laadida vastavalt vajadusele. See võib vähendada teie rakenduse esialgset laadimisaega ja parandada selle tajutavat jõudlust.

Laisk laadimine on spetsiifiline koodi jaotamise tüüp, mis hõlmab komponentide laadimist ainult siis, kui neid vajatakse. Seda saab saavutada Reacti React.lazy ja Suspense komponentide abil.

Näide: komponendi laisk laadimine

            import React, { Suspense } from 'react';

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

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

export default App;

            

              
                Copy
              
            
          

5. Piltide ja muude varade optimeerimine

Suured pildid ja muud varad võivad oluliselt mõjutada teie rakenduse laadimisaega ja renderdamise jõudlust. Optimeerige oma pilte järgmiselt:

• Piltide tihendamine: Kasutage piltide tihendamise tööriistu, et vähendada oma piltide failisuurust kvaliteeti ohverdamata.
• Sobivate pildivormingute kasutamine: Valige igale pildile sobiv pildivorming. Näiteks kasutage fotode jaoks JPEG-vormingut ja läbipaistvusega graafika jaoks PNG-vormingut. WebP-vorming pakub JPEG- ja PNG-vorminguga võrreldes paremat tihendamist ja kvaliteeti ning seda toetavad enamik kaasaegseid veebilehitsejaid.
• Vastutavate piltide (Responsive Images) kasutamine: Esitage erineva suurusega pilte vastavalt kasutaja ekraani suurusele ja seadme pikslisuhtele. Vastutavate piltide rakendamiseks saab kasutada <picture> elementi ja <img> elemendi srcset atribuuti.
• Piltide laisk laadimine: Laadige pilte alles siis, kui need on ekraanil nähtavad. See võib parandada teie rakenduse esialgset laadimisaega.

6. Raskete arvutuste jaoks Web Workerite kasutamine

Kui teie rakendus teeb arvutusmahukaid ülesandeid, näiteks keerulisi arvutusi või andmetöötlust, kaaluge nende ülesannete delegeerimist Web Workerile. Web Workerid töötavad peamisest lõimest eraldi lõimes, vältides kasutajaliidese blokeerimist ja parandades reageerimisvõimet. Teegid nagu Comlink võivad lihtsustada suhtlust peamise lõime ja Web Workerite vahel.

7. Profileerimine ja jõudluse jälgimine

Profileerimine ja jõudluse jälgimine on olulised teie Reacti rakenduste jõudluse kitsaskohtade tuvastamiseks ja lahendamiseks. Kasutage React Profilerit (saadaval React Developer Toolsis), et mõõta oma komponentide jõudlust ja tuvastada optimeerimisvaldkondi. Reaalajas kasutajate jälgimise (RUM) tööriistad võivad anda väärtuslikku teavet teie rakenduse jõudluse kohta reaalsetes tingimustes. Need tööriistad suudavad koguda mõõdikuid nagu lehe laadimisaeg, aeg esimese baidini ja veamäärad, pakkudes terviklikku ülevaadet kasutajakogemusest.

Reacti samaaegne režiim (Concurrent Mode): renderdamise ajastamise tulevik

Reacti samaaegne režiim (Concurrent Mode) on eksperimentaalne funktsioonide komplekt, mis avab uusi võimalusi reageerivate ja suure jõudlusega Reacti rakenduste loomiseks. Samaaegne režiim võimaldab Reactil renderdamistööd katkestada, peatada ja jätkata, võimaldades peenemat kontrolli renderdamise konveieri üle.

Samaaegse režiimi peamised omadused on järgmised:

• Suspense andmete hankimiseks: Suspense võimaldab teil deklaratiivselt määrata, kuidas käsitleda laadimisolekuid andmete hankimisel. React peatab renderdamise automaatselt, kuni andmed on saadaval, pakkudes sujuvamat kasutajakogemust.
• Üleminekud (Transitions): Üleminekud võimaldavad teil märkida teatud uuendused madala prioriteediga, võimaldades Reactil prioritiseerida olulisemaid uuendusi, näiteks kasutaja sisendit. See aitab vältida hakitud animatsioone ja parandada reageerimisvõimet.
• Selektiivne hüdreerimine (Selective Hydration): Selektiivne hüdreerimine võimaldab teil hüdreerida ainult rakenduse nähtavaid osi, parandades esialgset laadimisaega ja interaktiivsuse aega.

Kuigi samaaegne režiim on endiselt eksperimentaalne, esindab see Reacti renderdamise ajastamise tulevikku ja pakub põnevaid võimalusi suure jõudlusega rakenduste loomiseks.

Kokkuvõte

Reacti renderdamise ajastamise ja kaadrieelarve haldamise meisterlikkus on ülioluline suure jõudlusega, reageerivate rakenduste loomiseks, mis pakuvad suurepärast kasutajakogemust. Mõistes renderdamise konveierit, kasutades ära Reacti renderdamise ajastamise mehhanisme ja rakendades selles juhendis kirjeldatud optimeerimistehnikaid, saate luua Reacti rakendusi, mis tunduvad kiired ja reageerivad isegi väiksema võimsusega seadmetes ja keerulistes võrgutingimustes. Pidage meeles, et jõudluse optimeerimine on pidev protsess. Profileerige oma rakendust regulaarselt, jälgige selle jõudlust reaalsetes tingimustes ja kohandage oma strateegiaid vastavalt vajadusele, et tagada oma globaalsele publikule püsivalt suurepärane kasutajakogemus.

Jõudlusnäitajate pidev jälgimine ja oma lähenemisviisi kohandamine vastavalt oma kasutajaskonna spetsiifilistele vajadustele, olenemata nende asukohast või seadmest, on pikaajalise edu võti. Võtke omaks globaalne perspektiiv ja teie Reacti rakendused õitsevad mitmekesises digitaalses maastikus.