پیمایش درخت فیبر React: یک بررسی عمیق جهانی از پیمایش سلسله مراتب کامپوننت

در چشم‌انداز همیشه در حال تحول توسعه فرانت‌اند، درک مکانیسم‌های اصلی یک فریم‌ورک برای ساخت برنامه‌های کارآمد و مقیاس‌پذیر بسیار مهم است. React با الگوی اعلانی خود، به سنگ بنای بسیاری از تیم‌های توسعه جهانی تبدیل شده است. یک پیشرفت قابل توجه در معماری React، معرفی React Fiber بود، یک بازنویسی کامل از الگوریتم آشتی. در حالی که مزایای آن از نظر عملکرد و ویژگی‌های جدید مانند رندر همزمان به طور گسترده مورد بحث قرار می‌گیرد، درک عمیق نحوه نمایش و پیمایش React Fiber از سلسله مراتب کامپوننت، موضوعی حیاتی، اگرچه گاهی پیچیده، برای توسعه‌دهندگان در سراسر جهان باقی می‌ماند. هدف این راهنمای جامع، رمزگشایی ساختار درختی داخلی React Fiber و ارائه بینش‌های عملی در مورد پیمایش سلسله مراتب کامپوننت است که به مخاطبان بین‌المللی با پیشینه‌ها و تخصص‌های فنی مختلف پاسخ می‌دهد.

درک تکامل: از Stack به Fiber

قبل از پرداختن به Fiber، مفید است که به طور خلاصه معماری قبلی React را مرور کنیم. در تکرارهای اولیه آن، React از یک فرآیند آشتی بازگشتی که توسط پشته تماس مدیریت می‌شد، استفاده می‌کرد. هنگامی که به‌روزرسانی‌ها رخ می‌داد، React درخت کامپوننت را به صورت بازگشتی پیمایش می‌کرد، DOM مجازی جدید را با قبلی مقایسه می‌کرد تا تغییرات را شناسایی کند و DOM واقعی را به‌روزرسانی کند. این رویکرد، اگرچه از نظر مفهومی ساده است، محدودیت‌هایی داشت، به‌ویژه در مورد برنامه‌های بزرگ و پیچیده. ماهیت همزمان بازگشت به این معنی بود که یک به‌روزرسانی واحد می‌تواند نخ اصلی را برای مدت طولانی مسدود کند و منجر به یک رابط کاربری غیرپاسخگو شود – تجربه‌ای ناامیدکننده برای کاربران در همه مناطق.

React Fiber برای رسیدگی به این چالش‌ها طراحی شد. این فقط یک بهینه‌سازی نیست. این یک بازنگری اساسی در نحوه عملکرد React است. ایده اصلی پشت Fiber این است که کار آشتی را به قطعات کوچک‌تر و قابل وقفه تقسیم کنید. این با نمایش درخت کامپوننت با استفاده از یک ساختار داده داخلی جدید به دست می‌آید: گره Fiber.

گره فیبر: اسب کاری داخلی React

هر کامپوننت در برنامه React شما، همراه با حالت، props و افکت‌های مرتبط با آن، توسط یک گره Fiber نشان داده می‌شود. این گره‌های Fiber را به عنوان بلوک‌های سازنده نمایش داخلی React از UI خود در نظر بگیرید. برخلاف گره‌های DOM مجازی غیرقابل تغییر گذشته، گره‌های Fiber اشیاء جاوا اسکریپت قابل تغییری هستند که حاوی اطلاعات زیادی هستند که برای عملکرد React حیاتی هستند. آنها یک لیست پیوندی را تشکیل می‌دهند و یک درخت Fiber را ایجاد می‌کنند که از سلسله مراتب کامپوننت شما تقلید می‌کند، اما با اشاره‌گرهای اضافی برای پیمایش کارآمد و مدیریت حالت.

ویژگی‌های کلیدی یک گره Fiber عبارتند از:

• type: نوع عنصر (به عنوان مثال، یک رشته برای عناصر DOM مانند 'div', 'span' یا یک تابع/کلاس برای کامپوننت‌های React).
• key: یک شناسه منحصر به فرد که برای آشتی لیست استفاده می‌شود.
• child: یک اشاره‌گر به اولین گره Fiber فرزند.
• sibling: یک اشاره‌گر به گره Fiber هم‌نام بعدی.
• return: یک اشاره‌گر به گره Fiber والد (کسی که این Fiber را رندر کرده است).
• pendingProps: Props که منتقل شده‌اند اما هنوز پردازش نشده‌اند.
• memoizedProps: Props از آخرین باری که این Fiber تکمیل شد.
• stateNode: نمونه‌ای از کامپوننت (برای کامپوننت‌های کلاس) یا مرجعی به گره DOM (برای کامپوننت‌های میزبان).
• updateQueue: یک صف از به‌روزرسانی‌های در انتظار برای این Fiber.
• effectTag: پرچم‌هایی که نوع اثر جانبی را که باید انجام شود، نشان می‌دهند (به عنوان مثال، درج، حذف، به‌روزرسانی).
• nextEffect: یک اشاره‌گر به گره Fiber بعدی در لیست اثر، که برای دسته‌بندی اثرات جانبی استفاده می‌شود.

این ساختار به هم پیوسته به React اجازه می‌دهد تا هم به سمت پایین درخت کامپوننت (برای رندر کردن فرزندان) و هم به سمت بالا (برای رسیدگی به به‌روزرسانی‌های حالت و انتشار زمینه) به طور موثر پیمایش کند.

ساختار درخت فیبر React: یک رویکرد لیست پیوندی

درخت فیبر یک درخت والد-فرزندی سنتی به همان روشی که یک درخت DOM است، نیست. در عوض، از یک ساختار لیست پیوندی برای خواهر و برادرها و یک اشاره‌گر فرزند استفاده می‌کند و یک گراف انعطاف‌پذیرتر و قابل پیمایش‌تر ایجاد می‌کند. این طراحی برای توانایی Fiber در مکث، از سرگیری و اولویت‌بندی کار بسیار مهم است.

یک ساختار کامپوننت معمولی را در نظر بگیرید:

            function App() {
  return (
    <div>
      <Header title="Global Tech Summit" />
      <MainContent />
    </div>
  );
}

function Header(props) {
  return <h1>{props.title}</h1>;
}

function MainContent() {
  return (
    <section>
      <p>Welcome to the future of technology.</p>
    </section>
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

در درخت Fiber، این ساختار با اشاره‌گرها نشان داده می‌شود:

• Fiber برای App یک اشاره‌گر child به Fiber برای div خواهد داشت.
• Fiber div یک اشاره‌گر child به Fiber برای Header خواهد داشت.
• Fiber Header یک اشاره‌گر sibling به Fiber برای MainContent خواهد داشت.
• Fiber MainContent یک اشاره‌گر child به Fiber برای section خواهد داشت.
• Fiber section یک اشاره‌گر child به Fiber برای p خواهد داشت.
• هر یک از این Fibers رندر شده همچنین یک اشاره‌گر return به Fiber والد خود خواهند داشت.

این رویکرد لیست پیوندی (child، sibling، return) بسیار مهم است. این به React اجازه می‌دهد تا درخت را به روشی غیر بازگشتی پیمایش کند و مشکل پشته تماس عمیق را بشکند. هنگامی که React در حال انجام کار است، می‌تواند از یک والد به اولین فرزندش، سپس به هم‌نام آن فرزند و غیره منتقل شود و در صورت رسیدن به انتهای یک لیست هم‌نام، با استفاده از اشاره‌گر return به سمت بالا حرکت کند.

استراتژی‌های پیمایش در React Fiber

React Fiber در طول فرآیند آشتی خود از دو استراتژی پیمایش اصلی استفاده می‌کند:

1. "Work Loop" (پیمایش به سمت پایین و به سمت بالا)

این هسته اجرای Fiber است. React یک اشاره‌گر به گره Fiber فعلی که روی آن کار می‌شود، حفظ می‌کند. این فرآیند عموماً مراحل زیر را دنبال می‌کند:

1. شروع کار: React از ریشه درخت Fiber شروع می‌شود و از طریق فرزندانش به سمت پایین حرکت می‌کند. برای هر گره Fiber، کار خود را انجام می‌دهد (به عنوان مثال، فراخوانی متد render کامپوننت، رسیدگی به props و به‌روزرسانی‌های حالت).
2. تکمیل کار: هنگامی که کار یک گره Fiber انجام شد (به این معنی که تمام فرزندان آن پردازش شده‌اند)، React با استفاده از اشاره‌گرهای return به سمت بالا به درخت حرکت می‌کند. در طول این پیمایش به سمت بالا، اثرات جانبی را جمع‌آوری می‌کند (مانند به‌روزرسانی‌های DOM، اشتراک‌ها) و هرگونه پاکسازی لازم را انجام می‌دهد.
3. فاز Commit: پس از اینکه کل درخت پیمایش شد و تمام اثرات جانبی شناسایی شدند، React وارد فاز commit می‌شود. در اینجا، تمام جهش‌های DOM جمع‌آوری شده در یک عملیات همزمان واحد به DOM واقعی اعمال می‌شوند. این جایی است که کاربر تغییرات را می‌بیند.

توانایی مکث و از سرگیری کار کلیدی است. اگر یک کار قابل وقفه (مانند یک به‌روزرسانی با اولویت بالاتر) رخ دهد، React می‌تواند پیشرفت خود را در گره Fiber فعلی ذخیره کرده و به کار جدید تغییر کند. پس از اتمام کار با اولویت بالا، می‌تواند کار متوقف شده را از جایی که متوقف شده بود از سر بگیرد.

2. "لیست اثر" (پیمایش برای اثرات جانبی)

در طول پیمایش به سمت بالا (تکمیل کار)، React اثرات جانبی را شناسایی می‌کند که باید انجام شوند. این اثرات معمولاً با روش‌های چرخه حیات مانند componentDidMount، componentDidUpdate یا هوک‌هایی مانند useEffect مرتبط هستند.

Fiber این اثرات را به یک لیست پیوندی سازماندهی مجدد می‌کند که اغلب به عنوان لیست اثر نامیده می‌شود. این لیست در طول فازهای پیمایش به سمت پایین و به سمت بالا ساخته می‌شود. این به React اجازه می‌دهد تا به طور موثر فقط گره‌هایی را که دارای اثرات جانبی در انتظار هستند تکرار کند، نه اینکه هر گره را دوباره بررسی کند.

پیمایش لیست اثر در درجه اول به سمت پایین است. هنگامی که حلقه کار اصلی، عبور به سمت بالا را تکمیل کرد و تمام اثرات را شناسایی کرد، React این لیست اثر جداگانه را پیمایش می‌کند تا اثرات جانبی واقعی را انجام دهد (به عنوان مثال، نصب گره‌های DOM، اجرای توابع پاک‌سازی). این جداسازی تضمین می‌کند که اثرات جانبی به روشی قابل پیش‌بینی و دسته‌ای انجام می‌شوند.

مفاهیم عملی و موارد استفاده برای توسعه‌دهندگان جهانی

درک پیمایش درخت Fiber فقط یک تمرین دانشگاهی نیست. این پیامدهای عملی عمیقی برای توسعه‌دهندگان در سراسر جهان دارد:

• بهینه سازی عملکرد: با درک نحوه اولویت‌بندی و برنامه‌ریزی کار React، توسعه‌دهندگان می‌توانند کامپوننت‌های کارآمدتری بنویسند. به عنوان مثال، استفاده از React.memo یا useMemo به جلوگیری از رندرهای مجدد غیرضروری با صرف نظر از کار بر روی گره‌های Fiber که props آنها تغییر نکرده‌اند، کمک می‌کند. این برای برنامه‌هایی که به پایگاه کاربری جهانی با شرایط شبکه و قابلیت‌های دستگاه‌های مختلف خدمات ارائه می‌کنند، بسیار مهم است.
• اشکال زدایی رابط‌های کاربری پیچیده: ابزارهایی مانند React Developer Tools در مرورگر شما از ساختار داخلی Fiber برای تجسم درخت کامپوننت، شناسایی props، حالت و گلوگاه‌های عملکرد استفاده می‌کنند. دانستن نحوه پیمایش Fiber از درخت به شما کمک می‌کند تا این ابزارها را به طور موثرتری تفسیر کنید. به عنوان مثال، اگر می‌بینید یک کامپوننت به طور غیرمنتظره‌ای دوباره رندر می‌شود، درک جریان از والد به فرزند و خواهر و برادر می‌تواند به شناسایی علت کمک کند.
• بهره‌گیری از ویژگی‌های همزمان: ویژگی‌هایی مانند startTransition و useDeferredValue بر اساس ماهیت قابل وقفه Fiber ساخته شده‌اند. درک پیمایش درخت زیربنایی به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا این ویژگی‌ها را به طور موثر پیاده‌سازی کنند تا تجربه کاربری را با حفظ پاسخگویی UI حتی در طول واکشی داده‌های بزرگ یا محاسبات پیچیده بهبود بخشند. یک داشبورد بی‌درنگ را تصور کنید که توسط تحلیلگران مالی در مناطق زمانی مختلف استفاده می‌شود. حفظ پاسخگویی چنین برنامه‌ای بسیار مهم است.
• هوک‌های سفارشی و کامپوننت‌های مرتبه بالاتر (HOCs): هنگام ساخت منطق قابل استفاده مجدد با هوک‌های سفارشی یا HOCs، درک جامد از نحوه تعامل آنها با درخت Fiber و تأثیر بر پیمایش می‌تواند به کد تمیزتر و کارآمدتر منجر شود. به عنوان مثال، یک هوک سفارشی که یک درخواست API را مدیریت می‌کند، ممکن است نیاز داشته باشد که از زمان پردازش یا حذف گره Fiber مرتبط با آن آگاه باشد.
• مدیریت حالت و API Context: منطق پیمایش Fiber برای نحوه انتشار به‌روزرسانی‌های context از طریق درخت ضروری است. هنگامی که یک مقدار context تغییر می‌کند، React درخت را به سمت پایین پیمایش می‌کند تا کامپوننت‌هایی را که آن context را مصرف می‌کنند پیدا کند و آنها را دوباره رندر می‌کند. درک این موضوع به مدیریت موثر حالت جهانی برای برنامه‌های بزرگ، مانند یک پلتفرم تجارت الکترونیک بین‌المللی، کمک می‌کند.

چالش‌های رایج و نحوه اجتناب از آنها

در حالی که Fiber مزایای قابل توجهی را ارائه می‌دهد، سوء تفاهم در مورد مکانیک آن می‌تواند منجر به چالش‌های رایج شود:

• رندرهای مجدد غیر ضروری: یک مشکل متداول این است که یک کامپوننت زمانی دوباره رندر می‌شود که props یا حالت آن در واقع به روشی معنادار تغییر نکرده باشد. این اغلب ناشی از انتقال مستقیم اشیاء جدید یا لیترال‌های آرایه به عنوان props است، که Fiber آن را به عنوان یک تغییر می‌بیند، حتی اگر محتوا یکسان باشد. راه‌حل‌ها شامل حفظ کردن (React.memo، useMemo، useCallback) یا اطمینان از برابری ارجاعی است.
• استفاده بیش از حد از اثرات جانبی: قرار دادن اثرات جانبی در متدهای چرخه حیات اشتباه یا مدیریت نادرست وابستگی‌ها در useEffect می‌تواند منجر به اشکالات یا مشکلات عملکردی شود. پیمایش لیست اثر Fiber به دسته‌ای کردن این موارد کمک می‌کند، اما پیاده‌سازی نادرست همچنان می‌تواند مشکلاتی ایجاد کند. همیشه اطمینان حاصل کنید که وابستگی‌های اثر شما درست هستند.
• نادیده گرفتن کلیدها در لیست‌ها: در حالی که با Fiber جدید نیست، اهمیت کلیدهای پایدار و منحصر به فرد برای آیتم‌های لیست تقویت شده است. کلیدها به React کمک می‌کنند تا آیتم‌ها را در یک لیست به طور موثر به‌روزرسانی، درج و حذف کند و آنها را در رندرهای مختلف مطابقت دهد. بدون آنها، React ممکن است کل لیست‌ها را به طور غیرضروری دوباره رندر کند، که بر عملکرد، به ویژه برای مجموعه‌داده‌های بزرگی که معمولاً در برنامه‌های جهانی مانند فیدهای محتوا یا کاتالوگ‌های محصول یافت می‌شود، تأثیر می‌گذارد.
• سوء تفاهم در مورد مفاهیم حالت همزمان: اگرچه کاملاً پیمایش درخت نیست، ویژگی‌هایی مانند useTransition به توانایی Fiber برای وقفه و اولویت‌بندی متکی هستند. توسعه‌دهندگان ممکن است به‌روزرسانی‌های فوری را برای کارهای به تعویق افتاده به اشتباه فرض کنند، اگر درک نکنند که Fiber رندر و اولویت‌بندی را مدیریت می‌کند، نه لزوماً اجرای فوری.

مفاهیم پیشرفته: داخلی Fiber و اشکال زدایی

برای کسانی که می‌خواهند عمیق‌تر کاوش کنند، درک داخلی‌های خاص Fiber می‌تواند بسیار مفید باشد:

• درخت `workInProgress`: React یک درخت Fiber جدید به نام درخت workInProgress در طول فرآیند آشتی ایجاد می‌کند. این درخت به تدریج ساخته و به‌روزرسانی می‌شود. گره‌های Fiber واقعی در این فاز جهش می‌یابند. پس از تکمیل آشتی، اشاره‌گرهای درخت فعلی به‌روزرسانی می‌شوند تا به درخت workInProgress جدید اشاره کنند و آن را به درخت فعلی تبدیل کنند.
• پرچم‌های آشتی (effectTag): این برچسب‌ها روی هر گره Fiber نشانگرهای مهمی از آنچه باید انجام شود هستند. برچسب‌هایی مانند Placement، Update، Deletion، ContentReset، Callback و غیره، فاز commit را در مورد عملیات DOM خاص مورد نیاز مطلع می‌کنند.
• پروفایل‌سازی با React DevTools: React DevTools profiler یک ابزار باارزش است. این ابزار، زمان صرف شده برای رندر کردن هر کامپوننت را تجسم می‌کند و برجسته می‌کند که کدام کامپوننت‌ها دوباره رندر شده‌اند و چرا. با مشاهده نمودار شعله و نمودار رتبه‌بندی شده، می‌توانید ببینید که چگونه Fiber درخت را پیمایش می‌کند و گلوگاه‌های عملکرد کجا قرار دارند. به عنوان مثال، شناسایی یک کامپوننت که مکرراً و بدون دلیل مشخص رندر می‌شود، اغلب به یک مشکل عدم پایداری prop اشاره دارد.

نتیجه‌گیری: تسلط بر React Fiber برای موفقیت جهانی

React Fiber نشان‌دهنده جهشی قابل توجه به جلو در توانایی React برای مدیریت رابط‌های کاربری پیچیده به طور کارآمد است. ساختار داخلی آن، مبتنی بر گره‌های Fiber قابل تغییر و یک نمایش لیست پیوندی انعطاف‌پذیر از سلسله مراتب کامپوننت، رندر قابل وقفه، اولویت‌بندی و دسته‌بندی اثرات جانبی را ممکن می‌سازد. برای توسعه‌دهندگان در سراسر جهان، درک ظرافت‌های پیمایش درخت Fiber صرفاً در مورد درک عملکردهای داخلی نیست. این در مورد ساخت برنامه‌های پاسخگوتر، کارآمدتر و قابل نگهداری بیشتر است که کاربران را در سراسر مناظر فناوری متنوع و مکان‌های جغرافیایی خوشحال می‌کند.

با درک اشاره‌گرهای child، sibling و return، حلقه کار و لیست اثر، شما یک ابزار قدرتمند برای اشکال زدایی، بهینه‌سازی و بهره‌گیری از پیشرفته‌ترین ویژگی‌های React به دست می‌آورید. همانطور که به ساخت برنامه‌های پیچیده برای مخاطبان جهانی ادامه می‌دهید، یک بنیاد محکم در معماری React Fiber بدون شک یک تمایز کلیدی خواهد بود و شما را قادر می‌سازد تا تجربیات کاربری یکپارچه و جذابی را ایجاد کنید، صرف نظر از اینکه کاربران شما کجا هستند.

بینش‌های عملی:

• اولویت‌بندی حفظ حافظه: برای کامپوننت‌هایی که به‌روزرسانی‌های مکرر prop دریافت می‌کنند، به‌ویژه آنهایی که شامل اشیاء یا آرایه‌های پیچیده هستند، React.memo و useMemo/useCallback را پیاده‌سازی کنید تا از رندرهای مجدد غیرضروری ناشی از نابرابری ارجاعی جلوگیری کنید.
• مدیریت کلیدها بسیار مهم است: همیشه کلیدهای پایدار و منحصر به فرد را هنگام رندر کردن لیست کامپوننت‌ها ارائه دهید. این برای به‌روزرسانی‌های کارآمد درخت Fiber اساسی است.
• وابستگی‌های اثر را درک کنید: وابستگی‌ها را در useEffect، useLayoutEffect و useCallback با دقت مدیریت کنید تا اطمینان حاصل شود که اثرات جانبی فقط در صورت لزوم اجرا می‌شوند و منطق پاکسازی به درستی اجرا می‌شود.
• از پروفایل‌کننده استفاده کنید: به طور منظم از پروفایل‌کننده React DevTools برای شناسایی گلوگاه‌های عملکرد استفاده کنید. نمودار شعله را تجزیه و تحلیل کنید تا الگوهای رندر مجدد و تأثیر props و حالت را بر پیمایش درخت کامپوننت خود درک کنید.
• ویژگی‌های همزمان را متفکرانه در آغوش بگیرید: هنگام برخورد با به‌روزرسانی‌های غیر بحرانی، startTransition و useDeferredValue را برای حفظ پاسخگویی UI، به ویژه برای کاربران بین‌المللی که ممکن است تأخیر بیشتری را تجربه کنند، بررسی کنید.

با درونی کردن این اصول، خود را برای ساخت برنامه‌های React در سطح جهانی که در سراسر جهان عملکرد فوق‌العاده‌ای دارند، مجهز می‌کنید.