Reacti jõudluse avamine: Fiber töötsükkel, ajastatud integreerimine ja prioriteedijärjekorrad

Esiosa arenduse pidevalt areneval maastikul ei ole jõudlus lihtsalt funktsioon; see on fundamentaalne ootus. Miljonite kasutajate poolt kogu maailmas, erinevates seadmetes ja võrguoludes kasutatavate rakenduste jaoks on sujuva ja reageeriva kasutajaliidese (UI) saavutamine ülimalt oluline. React, juhtiv JavaScripti teek UI-de ehitamiseks, on selle väljakutse lahendamiseks läbinud põhjalikud arhitektuurimuudatused. Nende täiustuste keskmes on React Fiber arhitektuur, mis on lepitusalgoritmi täielik ümberkirjutus. See postitus süveneb React Fiberi töötsükli nüanssidesse, selle sujuvasse integreerimisse ajastajaga ja prioriteedijärjekordade kriitilisse rolli performantse ja fluidse kasutajakogemuse orkestreerimisel globaalsele publikule.

Reacti renderdamise evolutsioon: Stackist Fiberini

Enne Fiberit põhines Reacti renderdamisprotsess rekursiivsel kõnesiltil. Kui komponent värskendus, läbis React komponentide puu, koostades kirjeldust UI muudatustest. Sellel protsessil, kuigi paljude rakenduste jaoks tõhus, oli märkimisväärne piirang: see oli sünkroonne ja blokeeriv. Kui toimus suur värskendus või tuli renderdada keeruline komponentide puu, võis peamine lõim ülekoormata, põhjustades kohmakad animatsioonid, ebavastavad interaktsioonid ja halva kasutajakogemuse, eriti vähem võimsatel seadmetel, mis on paljudel globaalsetel turgudel levinud.

Mõelge olukorrale, mis on levinud rahvusvaheliselt kasutatavates e-kaubanduse rakendustes: kasutaja interakteerub keeruka tootefiltriga. Vana stack-põhise lepituse korral võis mitme filtri samaaegne rakendamine UI külmutada, kuni kõik värskendused olid lõpule viidud. See oleks olnud frustreeriv igale kasutajale, kuid eriti mõjus piirkondades, kus Interneti-ühendus võib olla vähem usaldusväärne või kus seadme jõudlus on suurem murekoht.

React Fiber võeti kasutusele nende piirangute ületamiseks, võimaldades samaaegset renderdamist. Erinevalt vanast stackist on Fiber taaskord sisenev, asünkroonne ja katkestatav lepitusalgoritm. See tähendab, et React võib renderdamise peatada, teostada muid ülesandeid ja seejärel hiljem renderdamise jätkata, seda kõike ilma peamist lõime blokeerimata.

Tutvustame Fiber Node'i: Paindlikum tööühik

Oma olemuselt määratleb React Fiber tööühiku uuesti komponendi eksemplarist Fiber node'iks. Mõelge Fiber node'ile kui JavaScripti objektile, mis esindab teostatavat tööühikut. Igal teie Reacti rakenduse komponendil on vastav Fiber node. Need node'id on omavahel ühendatud, moodustades puu, mis peegeldab komponentide puud, kuid lisatud atribuutidega, mis hõlbustavad uut renderdusmudelit.

Fiber node'i peamised atribuudid hõlmavad:

• Tüüp: elemendi tüüp (nt funktsioonikomponent, klassikomponent, string, DOM-element).
• Võti: loendiüksuste unikaalne identifikaator, mis on oluline tõhusateks värskendusteks.
• Laps: viide esimesele lapse Fiber node'ile.
• Sõsaras: viide järgmisele sõsara Fiber node'ile.
• Tagasi: viide vanema Fiber node'ile.
• MemoizedProps: atribuudid, mida kasutati eelmise renderduse memoiseerimiseks.
• MemoizedState: olek, mida kasutati eelmise renderduse memoiseerimiseks.
• Alternatiivne: viide vastavale Fiber node'ile teises puus (kas praeguses puus või tööprotsessis olevas puus). See on alus, millele React renderdamisseisundite vahel vahetab.
• Lipud: bitimaskid, mis näitavad, millist tööd sellel Fiber node'il tuleb teha (nt atribuutide värskendamine, efektide lisamine, node'i kustutamine).
• Efektid: selle Fiber node'iga seotud efektide loend, nagu elutsüklimeetodid või hookid.

Fiber node'e ei hallata otse JavaScripti prügikogujaga samal viisil nagu komponentide eksemplare. Selle asemel moodustavad nad lingitud loendi, mida React saab tõhusalt läbida. See struktuur võimaldab Reactil tööd hõlpsasti hallata ja katkestada.

React Fiber töötsükkel: Renderdamisprotsessi orkestreerimine

React Fiberi samaaegsuse süda on selle töötsükkel. See tsükkel on vastutav Fiberi puu läbimise, töö teostamise ja lõpetatud muudatuste DOM-i rakendamise eest. Revolutsiooniliseks muudab selle võime peatada ja jätkata.

Töötsükkel võib olla laias laastus jaotatud kaheks faasiks:

1. Renderdusfaas (Tööprotsessis olev puu)

Selles faasis läbib React komponentide puu ja teostab tööd Fiber node'idel. See töö võib hõlmata:

• Komponentide funktsioonide või `render()` meetodite kutsumine.
• Atribuutide ja oleku lepitamine.
• Fiber node'ide loomine või värskendamine.
• Kõrvalefektide tuvastamine (nt `useEffect`, `componentDidMount`).

Renderdusfaasi ajal koostab React tööprotsessis oleva puu. See on eraldiseisev Fiber node'ide puu, mis esindab UI potentsiaalset uut olekut. Oluline on, et töötsükkel on selles faasis katkestatav. Kui saabub kõrgema prioriteediga ülesanne (nt kasutaja sisend), võib React peatada praeguse renderdustöö, töödelda uut ülesannet ja seejärel hiljem katkestatud töö jätkata.

See katkestatavus on võtmetähtsusega sujuva kogemuse saavutamiseks. Kujutage ette kasutajat, kes tippib rahvusvahelisel reisiveebisaidil otsinguribale. Kui uus klahvivajutus saabub ajal, mil React on hõivatud soovitusloendi renderdamisega, võib see peatada soovitusrenderduse, töödelda klahvivajutust otsingupäringu värskendamiseks ja seejärel jätkata sisenditel põhinevate soovitusrenderdustega. Kasutaja tajub oma tippimisele kohest vastust, mitte viivitust.

Töötsükkel läbib Fiber node'e, kontrollides nende `flags`-e, et määrata, millist tööd tuleb teha. See liigub Fiber node'ist oma laste juurde, seejärel sõsarate juurde ja tagasi üles vanema juurde, teostades vajalikud toimingud. See läbimine jätkub seni, kuni kogu ootelolev töö on lõpule viidud või töötsükkel on katkestatud.

2. Kinnitusfaas (Muudatuste rakendamine)

Kui renderdusfaas on lõppenud ja Reactil on stabiilne tööprotsessis olev puu, siseneb see kinnitusfaasi. Selles faasis teostab React kõrvalefekte ja värskendab tegelikku DOM-i. See faas on sünkroonne ja katkestamatu, kuna see manipuleerib otse UI-ga. React soovib tagada, et kui see DOM-i värskendab, teeb ta seda ühes, aatomoperatsioonis, et vältida visklemist või ebajärjekindlaid UI-olekuid.

Kinnitusfaasi ajal React:

• Teostab DOM-i muutusi (elemendi lisamine, eemaldamine, värskendamine).
• Käivitab kõrvalefekte, nagu `componentDidMount`, `componentDidUpdate` ja `useEffect`-i poolt tagastatud puhastusfunktsioonid.
• Värskendab viiteid DOM-i node'idele.

Pärast kinnitusfaasi muutub tööprotsessis olev puu praeguseks puuks ja protsess võib järgmiste värskenduste jaoks uuesti alata.

Ajastaja roll: töö prioriseerimine ja ajastamine

Fiberi töötsükli katkestatav olemus ei oleks ilma mehhanismita, mis otsustab, millal tööd teostada ja mida tööd esmalt teostada, eriti kasulik. Siin tuleb mängu React Scheduler.

Ajastaja on eraldi, madala tasemega teek, mida React kasutab oma töö täitmise haldamiseks. Selle peamine vastutus on:

• Ajastada tööd: määrata, millal alustada või jätkata renderdamisülesandeid.
• Prioriseerida tööd: määrata erinevatele ülesannetele prioriteedid, tagades, et olulised värskendused käsitletakse kiiresti.
• Koostöö brauseriga: vältida peamise lõime blokeerimist ja lubada brauseril teostada kriitilisi toiminguid, nagu maalimine ja kasutaja sisendi töötlemine.

Ajastaja töötab perioodiliselt kontrolli brauserile tagastades, võimaldades sellel teostada muid ülesandeid. Seejärel taotleb see oma tööd jätkamist, kui brauser on jõudeolekus või kui tuleb töödelda kõrgema prioriteediga ülesannet.

See koostööl põhinev multitegumtöötlus on kriitilise tähtsusega reageerivate rakenduste ehitamisel, eriti globaalse publiku jaoks, kus võrgulatentsus ja seadme võimalused võivad märkimisväärselt erineda. Kasutaja piirkonnas, kus on aeglasem Interneti-ühendus, võib kogeda rakendust, mis tundub kohmakas, kui Reacti renderdus täielikult brauseri peamist lõime monopoliseerib. Ajastaja, tagastades kontrolli, tagab, et isegi raskete renderduste ajal saab brauser endiselt reageerida kasutaja interaktsioonidele või renderdada UI kriitilisi osi, pakkudes palju sujuvamat tajutud jõudlust.

Prioriteedijärjekorrad: Samaaegse renderdamise selgroog

Kuidas ajastaja otsustab, mida tööd kõigepealt teha? Siin muutuvad prioriteedijärjekorrad hädavajalikuks. React liigitab erinevat tüüpi värskendused nende vastutustunde põhjal, määrates igale prioriteeditaseme.

Ajastaja säilitab ootel olevate ülesannete järjekorra, mis on järjestatud nende prioriteedi järgi. Kui on aeg tööd teostada, valib ajastaja järjekorrast kõige kõrgema prioriteediga ülesande.

Siin on tüüpiline prioriteeditasemete jaotus (kuigi täpsed rakendamise üksikasjad võivad areneda):

• Vahetu prioriteet: kiirust vajavate värskenduste jaoks, mida ei tohiks edasi lükata, nagu näiteks kasutaja sisendile reageerimine (nt tekstiväljal tippimine). Neid käsitletakse tavaliselt sünkroonselt või väga suure vastutustundega.
• Kasutajat blokeeriv prioriteet: kasutaja interaktsiooni takistavate värskenduste jaoks, nagu modalismi dialoogi või rippmenüü kuvamine. Neid tuleb kiiresti renderdada, et vältida kasutaja blokeerimist.
• Normaalne prioriteet: Üldiste värskenduste jaoks, millel ei ole kohest mõju kasutaja interaktsioonile, nagu andmete hankimine ja loendi renderdamine.
• Madal prioriteet: Mittekriitiliste värskenduste jaoks, mida saab edasi lükata, nagu analüüsisündmused või taustarvutused.
• Ekraaniväline prioriteet: Komponentide jaoks, mis ei ole praegu ekraanil nähtavad (nt ekraanivälised loendid, peidetud vahekaardid). Neid saab renderdada madalaima prioriteediga või vajadusel isegi vahele jätta.

Ajastaja kasutab neid prioriteete, et otsustada, millal olemasolevat tööd katkestada ja millal seda jätkata. Näiteks, kui kasutaja tippib sisestusväljale (vahetu prioriteet), samal ajal kui React renderdab suurt otsingutulemuste loendit (normaalne prioriteet), peatab ajastaja loendi renderdamise, töötleb sisendsündmust ja jätkab seejärel loendi renderdamist, potentsiaalselt uue sisendi põhjal värskendatud andmetega.

Praktiline rahvusvaheline näide:

Mõelge reaalajas koostöötööriistale, mida kasutavad erinevatel mandritel asuvad meeskonnad. Kasutaja võib dokumenti redigeerida (kõrge prioriteet, vahetu värskendus), samal ajal kui teine kasutaja vaatab suurt manustatud graafikut, mis nõuab märkimisväärset renderdamist (normaalne prioriteet). Kui teiselt kolleegilt saabub uus sõnum (kasutajat blokeeriv prioriteet, kuna see nõuab tähelepanu), tagab ajastaja sõnumiteate kiire kuvamise, potentsiaalselt peatades graafiku renderdamise ja seejärel jätkates graafiku renderdamist pärast sõnumi käitlemist.

See keerukas prioriseerimine tagab, et kriitilised kasutajale suunatud värskendused on alati prioriteetsed, mis viib reageerivama ja meeldivama kogemuse poole, olenemata kasutaja asukohast või seadmest.

Kuidas Fiber integreerub ajastajaga

Fiberi ja ajastaja integratsioon on see, mis muudab samaaegse Reacti võimalikuks. Ajastaja pakub mehhanismi ülesannete tagastamiseks ja jätkamiseks, samas kui Fiberi katkestatav olemus võimaldab need ülesanded jagada väiksemateks tööühikuteks.

Siin on lihtsustatud voog nende interaktsioonist:

1. Tekib värskendus: komponendi olek muutub või atribuudid värskendatakse.
2. Ajastaja ajastab töö: ajastaja võtab vastu värskenduse ja määrab sellele prioriteedi. See asetab värskendust vastava Fiber node'i sobivasse prioriteedijärjekorda.
3. Ajastaja taotleb renderdamist: Kui peamine lõim on jõudeolekus või sellel on võimsust, taotleb ajastaja kõrgema prioriteediga tööd teostada.
4. Fiberi töötsükkel algab: Reacti töötsükkel hakkab läbima tööprotsessis olevat puud.
5. Tööd teostatakse: Fiber node'id töödeldakse ja muudatused tuvastatakse.
6. Katkestus: Kui kõrgema prioriteediga ülesanne muutub kättesaadavaks (nt kasutaja sisend) või kui praegune töö ületab teatud ajaeelarve, võib ajastaja katkestada Fiberi töötsükli. Tööprotsessis oleva puu praegune olek salvestatakse.
7. Kõrgema prioriteediga ülesanne käsitletakse: ajastaja töötleb uut kõrge prioriteediga ülesannet, mis võib hõlmata uut renderdusläbimist.
8. Jätkamine: Kui kõrgema prioriteediga ülesanne on käsitletud, võib ajastaja jätkata katkestatud Fiberi töötsükli sealt, kus see pooleli jäi, kasutades salvestatud olekut.
9. Kinnitusfaas: Kui kõik prioriteetsed tööd on renderdusfaasis lõpule viidud, teostab React kinnitusfaasi DOM-i värskendamiseks.

See vastastikune mõju tagab, et React saab oma renderdamisprotsessi dünaamiliselt kohandada erinevate värskenduste vastutustunde ja peamise lõime kättesaadavuse põhjal.

Fiberi, ajastaja ja prioriteedijärjekordade eelised globaalsetele rakendustele

Fiberi ja ajastajaga kasutusele võetud arhitektuurilised muudatused pakuvad märkimisväärseid eeliseid, eriti globaalse kasutajabaasiga rakenduste jaoks:

• Parem reageerivus: peamise lõime blokeerimise vältimisega jäävad rakendused kasutaja interaktsioonidele reageerivaks isegi keerukate renderdustööde ajal. See on kriitilise tähtsusega mobiilseadmeid kasutavatele või aeglasema Interneti-ühendusega kasutajatele, mis on paljudes maailma osades levinud.
• Sujuvam kasutajakogemus: katkestatav renderdamine tähendab, et animatsioonid ja üleminekud võivad olla fluidsemad ning kriitilised värskendused (nagu vormi valideerimisvead) võivad olla koheselt kuvatud, ilma et oodataks teiste vähem oluliste ülesannete lõpuleviimist.
• Parem ressursside kasutamine: Ajastaja saab teha targemaid otsuseid selle kohta, millal ja kuidas renderdada, mis viib seadme ressursside tõhusamale kasutamisele, mis on oluline mobiilseadmete aku kestvuse ja vanema riistvara jõudluse jaoks.
• Täiustatud kasutajate säilitamine: Järjepidevalt sujuv ja reageeriv rakendus loob kasutajate usalduse ja rahulolu, mis viib paremate säilitamismääradeni kogu maailmas. Aeglane või ebavastav rakendus võib kiiresti põhjustada kasutajate selle hülgamise.
• Skaalautuvus keerukate UI-de jaoks: Kui rakendused kasvavad ja hõlmavad rohkem dünaamilisi funktsioone, pakub Fiberi arhitektuur tugeva aluse keerukate renderdusnõudmiste haldamiseks ilma jõudlust ohverdamata.

Näiteks globaalse finantstehnoloogia rakenduse jaoks on oluline tagada, et reaalajas turuandmete värskendused oleksid koheselt kuvatud, võimaldades samal ajal kasutajatel liideses viivituseta navigeerida. Fiber ja sellega seotud mehhanismid muudavad selle võimalikuks.

Peamised meeldejäävad kontseptsioonid

• Fiber Node: Reacti uus, paindlikum tööühik, mis võimaldab katkestatavat renderdamist.
• Töötsükkel: põhiline protsess, mis läbib Fiberi puu, teostab renderdustööd ja rakendab muudatusi.
• Renderdusfaas: katkestatav faas, kus React ehitab tööprotsessis oleva puu.
• Kinnitusfaas: sünkroonne, katkestamatu faas, kus rakendatakse DOM-muudatusi ja kõrvalefekte.
• React Scheduler: teek, mis vastutab Reacti ülesannete täitmise haldamise, nende prioriseerimise ja brauseriga koostöö eest.
• Prioriteedijärjekorrad: Ajastaja poolt kasutatavad andmestruktuurid ülesannete järjestamiseks nende vastutustunde põhjal, tagades kriitiliste värskenduste esimesena käitlemise.
• Samaaegne renderdamine: Reacti võime peatada, jätkata ja prioriseerida renderdusülesandeid, mis viib reageerivamate rakendusteni.

Järeldus

React Fiber tähistab märkimisväärset edasiminekut Reacti renderdamise käitlemise viisis. Asendades vana stack-põhise lepituse katkestatava, taaskord siseneva Fiber arhitektuuriga ja integreerudes keeruka ajastajaga, mis kasutab prioriteedijärjekordi, on React avanud tõelised samaaegsed renderdusvõimalused. See mitte ainult ei vii jõudluslikumate ja reageerivamate rakendusteni, vaid pakub ka õiglasemat kasutajakogemust mitmekesisele globaalsele publikule, olenemata nende seadmest, võrguoludest või tehnilisest oskusest. Nende aluslike mehhanismide mõistmine on ülioluline iga arendaja jaoks, kes soovib ehitada kvaliteetseid, jõudluslikke ja kasutajasõbralikke rakendusi modernse veebi jaoks.

Jätkates Reactiga ehitamist, pidage neid kontseptsioone meeles. Need on vaikivad kangelased, kes seisavad kogu maailma juhtivate veebirakenduste sujuvate, probleemideta kogemuste taga. Kasutades Fiberi, ajastaja ja intelligentse prioriseerimise jõudu, saate tagada, et teie rakendused rõõmustavad kasutajaid kõigil kontinentidel.