رندر همزمان React: درک و کاهش افت فریم برای عملکرد بهینه

رندر همزمان React یک ویژگی قدرتمند است که برای بهبود پاسخگویی و عملکرد درک شده برنامه های وب طراحی شده است. این به React اجازه می دهد تا به طور همزمان روی چندین کار بدون مسدود کردن رشته اصلی کار کند، که منجر به رابط های کاربری روان تر می شود. با این حال، حتی با رندر همزمان، برنامه ها همچنان می توانند افت فریم را تجربه کنند، که منجر به انیمیشن های ناهموار، تعاملات تاخیری و یک تجربه کاربری ضعیف می شود. این مقاله به بررسی پیچیدگی های رندر همزمان React می پردازد، علل افت فریم را بررسی می کند و استراتژی های عملی برای شناسایی و کاهش این مشکلات ارائه می دهد و از عملکرد بهینه برای مخاطبان جهانی اطمینان می دهد.

درک رندر همزمان React

رندر سنتی React به صورت همزمان عمل می کند، به این معنی که وقتی یک کامپوننت نیاز به به روز رسانی دارد، کل فرآیند رندر تا زمان تکمیل، رشته اصلی را مسدود می کند. این می تواند منجر به تاخیر و عدم پاسخگویی، به ویژه در برنامه های پیچیده با درختان کامپوننت بزرگ شود. رندر همزمان، که در React 18 معرفی شده است، یک رویکرد کارآمدتر را با اجازه دادن به React برای شکستن رندر به وظایف کوچکتر و قابل قطع کردن ارائه می دهد.

مفاهیم کلیدی

• برش زمان: React می تواند کار رندر را به قطعات کوچکتر تقسیم کند و پس از هر قطعه کنترل را به مرورگر بازگرداند. این به مرورگر اجازه می دهد تا کارهای دیگر مانند ورودی کاربر و به روز رسانی انیمیشن را انجام دهد و از مسدود شدن رابط کاربری جلوگیری کند.
• وقفه ها: React می تواند یک فرآیند رندر در حال انجام را در صورت نیاز به انجام یک کار با اولویت بالاتر، مانند تعامل کاربر، قطع کند. این تضمین می کند که برنامه به اقدامات کاربر پاسخگو باقی می ماند.
• Suspense: Suspense به کامپوننت ها اجازه می دهد تا در حین انتظار برای بارگیری داده ها، رندر را "به حالت تعلیق" درآورند. سپس React می تواند یک رابط کاربری جایگزین، مانند یک نشانگر بارگیری، را تا زمانی که داده ها در دسترس باشند، نمایش دهد. این از مسدود شدن رابط کاربری در حین انتظار برای داده ها جلوگیری می کند و عملکرد درک شده را بهبود می بخشد.
• Transitions: Transitions به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا برخی از به روز رسانی ها را به عنوان کم اهمیت تر علامت گذاری کنند. React به روز رسانی های فوری (مانند تعاملات مستقیم کاربر) را بر انتقال ها اولویت می دهد و اطمینان می دهد که برنامه پاسخگو می ماند.

این ویژگی ها به طور جمعی به یک تجربه کاربری روان تر و پاسخگوتر، به ویژه در برنامه هایی با به روز رسانی های مکرر و رابط های کاربری پیچیده کمک می کنند.

افت فریم چیست؟

افت فریم زمانی رخ می دهد که مرورگر قادر به رندر کردن فریم ها با نرخ فریم مورد نظر، معمولاً 60 فریم در ثانیه (FPS) یا بالاتر نباشد. این منجر به لکنت های قابل مشاهده، تاخیر و یک تجربه کاربری ناخوشایند می شود. هر فریم نشان دهنده یک عکس فوری از رابط کاربری در یک لحظه خاص است. اگر مرورگر نتواند صفحه را به اندازه کافی سریع به روز کند، از فریم ها صرف نظر می کند و منجر به این نقص های بصری می شود.

نرخ فریم هدف 60 FPS به بودجه رندر تقریباً 16.67 میلی ثانیه در هر فریم ترجمه می شود. اگر مرورگر بیشتر از این طول بکشد تا یک فریم را رندر کند، یک فریم حذف می شود.

علل افت فریم در برنامه های React

چندین عامل می توانند در افت فریم در برنامه های React نقش داشته باشند، حتی هنگام استفاده از رندر همزمان:

• به روز رسانی های پیچیده کامپوننت: درختان کامپوننت بزرگ و پیچیده می توانند زمان قابل توجهی را برای رندر شدن صرف کنند و از بودجه فریم موجود فراتر روند.
• محاسبات پرهزینه: انجام وظایف محاسباتی سنگین، مانند تبدیل داده های پیچیده یا پردازش تصویر، در فرآیند رندر می تواند رشته اصلی را مسدود کند.
• دستکاری غیربهینه DOM: دستکاری مکرر یا ناکارآمد DOM می تواند یک گلوگاه عملکرد باشد. دستکاری مستقیم DOM در خارج از چرخه رندر React نیز می تواند منجر به ناسازگاری ها و مشکلات عملکرد شود.
• رندر مجدد بیش از حد: رندر مجدد غیرضروری کامپوننت می تواند کار رندر اضافی را تحریک کند و احتمال افت فریم را افزایش دهد. این اغلب ناشی از استفاده نادرست از `React.memo`، `useMemo`، `useCallback` یا آرایه های وابستگی نادرست در هوک های `useEffect` است.
• وظایف طولانی مدت در رشته اصلی: کد JavaScript که رشته اصلی را برای مدت طولانی مسدود می کند، مانند درخواست های شبکه یا عملیات همزمان، می تواند باعث شود مرورگر فریم ها را از دست بدهد.
• کتابخانه های شخص ثالث: کتابخانه های شخص ثالث ناکارآمد یا با بهینه سازی ضعیف می توانند گلوگاه های عملکرد را معرفی کرده و به افت فریم کمک کنند.
• محدودیت های مرورگر: برخی از ویژگی ها یا محدودیت های مرورگر، مانند جمع آوری زباله ناکارآمد یا محاسبات کند CSS، می توانند بر عملکرد رندر نیز تأثیر بگذارند. این می تواند در مرورگرها و دستگاه های مختلف متفاوت باشد.
• محدودیت های دستگاه: برنامه ها ممکن است به طور کامل روی دستگاه های سطح بالا عمل کنند، اما از افت فریم در دستگاه های قدیمی تر یا کم قدرت تر رنج می برند. بهینه سازی برای طیف وسیعی از قابلیت های دستگاه را در نظر بگیرید.

شناسایی افت فریم: ابزارها و تکنیک ها

اولین قدم در رسیدگی به افت فریم، شناسایی حضور آن و درک علل ریشه ای آن است. چندین ابزار و تکنیک می توانند در این زمینه کمک کنند:

React Profiler

React Profiler، که در React DevTools موجود است، یک ابزار قدرتمند برای تجزیه و تحلیل عملکرد کامپوننت های React است. این به شما امکان می دهد عملکرد رندر را ضبط کنید و کامپوننت هایی را که طولانی ترین زمان را برای رندر شدن می گیرند، شناسایی کنید.

استفاده از React Profiler:

1. React DevTools را در مرورگر خود باز کنید.
2. تب "Profiler" را انتخاب کنید.
3. روی دکمه "Record" کلیک کنید تا نمایه سازی شروع شود.
4. برای فعال کردن فرآیند رندر که می خواهید تجزیه و تحلیل کنید، با برنامه خود تعامل داشته باشید.
5. روی دکمه "Stop" کلیک کنید تا نمایه سازی متوقف شود.
6. داده های ضبط شده را تجزیه و تحلیل کنید تا گلوگاه های عملکرد را شناسایی کنید. به نماهای "ranked" و "flamegraph" توجه کنید.

ابزارهای توسعه دهنده مرورگر

ابزارهای توسعه دهنده مرورگر ویژگی های مختلفی را برای تجزیه و تحلیل عملکرد وب ارائه می دهند، از جمله:

• تب Performance: تب Performance به شما امکان می دهد یک جدول زمانی از فعالیت مرورگر، از جمله رندر، اسکریپت و درخواست های شبکه را ضبط کنید. این به شناسایی وظایف طولانی مدت و گلوگاه های عملکرد در خارج از React کمک می کند.
• Frames Per Second (FPS) Meter: FPS meter یک نشانه实时 از نرخ فریم ارائه می دهد. کاهش FPS نشان دهنده افت فریم بالقوه است.
• تب Rendering: تب Rendering (در Chrome DevTools) به شما امکان می دهد نواحی از صفحه را که در حال رنگ آمیزی مجدد هستند برجسته کنید، تغییرات طرح بندی را شناسایی کنید و سایر مسائل مربوط به عملکرد رندر را شناسایی کنید. ویژگی هایی مانند "Paint flashing" و "Layout Shift Regions" می توانند بسیار مفید باشند.

ابزارهای نظارت بر عملکرد

چندین ابزار نظارت بر عملکرد شخص ثالث می توانند بینشی در مورد عملکرد برنامه شما در سناریوهای دنیای واقعی ارائه دهند. این ابزارها اغلب ویژگی هایی مانند:

• Real User Monitoring (RUM): جمع آوری داده های عملکرد از کاربران واقعی، ارائه یک نمایش دقیق تر از تجربه کاربر.
• Error Tracking: شناسایی و ردیابی خطاهای JavaScript که ممکن است بر عملکرد تأثیر بگذارند.
• Performance Alerts: تنظیم هشدارها برای اطلاع رسانی در صورت تجاوز معیارهای عملکرد از آستانه های از پیش تعریف شده.

نمونه هایی از ابزارهای نظارت بر عملکرد عبارتند از New Relic، Sentry و Datadog.

مثال: استفاده از React Profiler برای شناسایی یک گلوگاه

تصور کنید یک کامپوننت پیچیده دارید که یک لیست بزرگ از موارد را رندر می کند. کاربران گزارش می دهند که پیمایش در این لیست احساس ناهمواری و عدم پاسخگویی دارد.

1. از React Profiler برای ضبط یک جلسه هنگام پیمایش در لیست استفاده کنید.
2. نمودار رتبه بندی شده در Profiler را تجزیه و تحلیل کنید. متوجه می شوید که یک کامپوننت خاص، `ListItem`، به طور مداوم زمان زیادی را برای رندر شدن برای هر مورد در لیست صرف می کند.
3. کد کامپوننت `ListItem` را بررسی کنید. متوجه می شوید که یک محاسبه گران قیمت را در هر رندر انجام می دهد، حتی اگر داده ها تغییر نکرده باشند.

این تجزیه و تحلیل شما را به یک منطقه خاص از کد خود که نیاز به بهینه سازی دارد، هدایت می کند. در این مورد، ممکن است از `useMemo` برای memoize کردن محاسبه گران قیمت استفاده کنید و از اجرای مجدد غیرضروری آن جلوگیری کنید.

استراتژی هایی برای کاهش افت فریم

هنگامی که علل افت فریم را شناسایی کردید، می توانید استراتژی های مختلفی را برای کاهش این مشکلات و بهبود عملکرد پیاده سازی کنید:

1. بهینه سازی به روز رسانی های کامپوننت

• Memoization: از `React.memo`، `useMemo` و `useCallback` برای جلوگیری از رندر مجدد غیرضروری کامپوننت ها و محاسبات گران قیمت استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که آرایه های وابستگی شما به درستی مشخص شده اند تا از رفتار غیرمنتظره جلوگیری شود.
• Virtualization: برای لیست ها یا جداول بزرگ، از کتابخانه های مجازی سازی مانند `react-window` یا `react-virtualized` برای رندر کردن فقط موارد قابل مشاهده استفاده کنید. این به طور قابل توجهی میزان دستکاری DOM مورد نیاز را کاهش می دهد.
• Code Splitting: برنامه خود را به قطعات کوچکتر تقسیم کنید که می توانند در صورت تقاضا بارگیری شوند. این زمان بارگیری اولیه را کاهش می دهد و پاسخگویی برنامه را بهبود می بخشد. از React.lazy و Suspense برای تقسیم کد در سطح کامپوننت و ابزارهایی مانند Webpack یا Parcel برای تقسیم کد مبتنی بر مسیر استفاده کنید.
• Immutability: از ساختارهای داده تغییرناپذیر برای جلوگیری از جهش های تصادفی که می توانند رندر مجدد غیرضروری را تحریک کنند، استفاده کنید. کتابخانه هایی مانند Immer می توانند به ساده سازی کار با داده های تغییرناپذیر کمک کنند.

2. کاهش محاسبات پرهزینه

• Debouncing and Throttling: از debouncing و throttling برای محدود کردن فرکانس عملیات گران قیمت، مانند مدیریت کننده های رویداد یا تماس های API استفاده کنید. این از غرق شدن برنامه در به روز رسانی های مکرر جلوگیری می کند.
• Web Workers: وظایف محاسباتی سنگین را به Web Workers منتقل کنید، که در یک رشته جداگانه اجرا می شوند و رشته اصلی را مسدود نمی کنند. این به رابط کاربری اجازه می دهد تا در حین انجام وظایف پس زمینه پاسخگو باقی بماند.
• Caching: داده هایی را که مکرراً به آنها دسترسی پیدا می کنید، ذخیره کنید تا از محاسبه مجدد آنها در هر رندر جلوگیری کنید. از حافظه های پنهان درون حافظه یا فضای ذخیره سازی محلی برای ذخیره داده هایی که اغلب تغییر نمی کنند استفاده کنید.

3. بهینه سازی دستکاری DOM

• به حداقل رساندن دستکاری مستقیم DOM: از دستکاری مستقیم DOM در خارج از چرخه رندر React خودداری کنید. اجازه دهید React در صورت امکان به روز رسانی های DOM را انجام دهد تا از سازگاری و کارایی اطمینان حاصل شود.
• Batch Updates: از `ReactDOM.flushSync` (به ندرت و با دقت استفاده کنید!) برای دسته بندی چندین به روز رسانی در یک رندر استفاده کنید. این می تواند عملکرد را هنگام ایجاد چندین تغییر DOM به طور همزمان بهبود بخشد.

4. مدیریت وظایف طولانی مدت

• عملیات ناهمزمان: از عملیات ناهمزمان، مانند `async/await` و Promises، برای جلوگیری از مسدود کردن رشته اصلی استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که درخواست های شبکه و سایر عملیات I/O به صورت ناهمزمان انجام می شوند.
• RequestAnimationFrame: از `requestAnimationFrame` برای زمان بندی انیمیشن ها و سایر به روز رسانی های بصری استفاده کنید. این تضمین می کند که به روز رسانی ها با نرخ تازه سازی مرورگر همگام شده اند و منجر به انیمیشن های روان تری می شوند.

5. بهینه سازی کتابخانه های شخص ثالث

• انتخاب دقیق کتابخانه ها: کتابخانه های شخص ثالث را انتخاب کنید که به خوبی بهینه شده اند و به دلیل عملکرد خود شناخته شده اند. از کتابخانه هایی که متورم هستند یا سابقه مشکلات عملکرد دارند، خودداری کنید.
• بارگیری تنبل کتابخانه ها: کتابخانه های شخص ثالث را در صورت تقاضا بارگیری کنید، نه اینکه همه آنها را از قبل بارگیری کنید. این زمان بارگیری اولیه را کاهش می دهد و عملکرد کلی برنامه را بهبود می بخشد.
• به روز رسانی منظم کتابخانه ها: کتابخانه های شخص ثالث خود را به روز نگه دارید تا از پیشرفت های عملکرد و رفع اشکال بهره مند شوید.

6. در نظر گرفتن قابلیت های دستگاه و شرایط شبکه

• Adaptive Rendering: تکنیک های رندر تطبیقی را برای تنظیم پیچیدگی رابط کاربری بر اساس قابلیت های دستگاه و شرایط شبکه پیاده سازی کنید. به عنوان مثال، ممکن است وضوح تصاویر را کاهش دهید یا انیمیشن ها را روی دستگاه های کم مصرف ساده کنید.
• Network Optimization: درخواست های شبکه برنامه خود را برای کاهش تأخیر و بهبود زمان بارگیری بهینه کنید. از تکنیک هایی مانند شبکه های تحویل محتوا (CDN)، بهینه سازی تصویر و ذخیره سازی HTTP استفاده کنید.
• Progressive Enhancement: برنامه خود را با در نظر گرفتن بهبود تدریجی بسازید و اطمینان حاصل کنید که سطح اساسی عملکرد را حتی در دستگاه های قدیمی تر یا کم توان تر ارائه می دهد.

مثال: بهینه سازی یک کامپوننت لیست کند

بیایید دوباره به مثال یک کامپوننت لیست کند برگردیم. پس از شناسایی کامپوننت `ListItem` به عنوان یک گلوگاه، می توانید بهینه سازی های زیر را اعمال کنید:

1. Memoize کردن کامپوننت `ListItem`: از `React.memo` برای جلوگیری از رندر مجدد زمانی که داده های مورد تغییر نکرده اند استفاده کنید.
2. Memoize کردن محاسبه گران قیمت: از `useMemo` برای ذخیره نتیجه محاسبه گران قیمت استفاده کنید.
3. مجازی سازی لیست: از `react-window` یا `react-virtualized` برای رندر کردن فقط موارد قابل مشاهده استفاده کنید.

با پیاده سازی این بهینه سازی ها، می توانید به طور قابل توجهی عملکرد کامپوننت لیست را بهبود بخشید و افت فریم را کاهش دهید.

ملاحظات جهانی

هنگام بهینه سازی برنامه های React برای مخاطبان جهانی، توجه به عواملی مانند تأخیر شبکه، قابلیت های دستگاه و بومی سازی زبان ضروری است.

• تأخیر شبکه: کاربران در نقاط مختلف جهان ممکن است تأخیرهای شبکه متفاوتی را تجربه کنند. از CDN ها برای توزیع دارایی های برنامه خود در سطح جهانی و کاهش تأخیر استفاده کنید.
• قابلیت های دستگاه: کاربران ممکن است از دستگاه های مختلفی از جمله تلفن های هوشمند و تبلت های قدیمی تر با قدرت پردازش محدود به برنامه شما دسترسی داشته باشند. برنامه خود را برای طیف وسیعی از قابلیت های دستگاه بهینه کنید.
• بومی سازی زبان: اطمینان حاصل کنید که برنامه شما به درستی برای زبان ها و مناطق مختلف بومی سازی شده است. این شامل ترجمه متن، قالب بندی تاریخ ها و اعداد و سازگاری رابط کاربری برای سازگاری با جهت های نوشتن مختلف است.

نتیجه گیری

افت فریم می تواند به طور قابل توجهی بر تجربه کاربری برنامه های React تأثیر بگذارد. با درک علل افت فریم و پیاده سازی استراتژی های تشریح شده در این مقاله، می توانید برنامه های خود را برای عملکرد روان و پاسخگو، حتی با رندر همزمان، بهینه کنید. نمایه سازی منظم برنامه، نظارت بر معیارهای عملکرد و تطبیق استراتژی های بهینه سازی خود بر اساس داده های دنیای واقعی برای حفظ عملکرد بهینه در طول زمان بسیار مهم است. به یاد داشته باشید که مخاطبان جهانی را در نظر بگیرید و برای شرایط مختلف شبکه و قابلیت های دستگاه بهینه سازی کنید.

با تمرکز بر بهینه سازی به روز رسانی های کامپوننت، کاهش محاسبات پرهزینه، بهینه سازی دستکاری DOM، مدیریت وظایف طولانی مدت، بهینه سازی کتابخانه های شخص ثالث و در نظر گرفتن قابلیت های دستگاه و شرایط شبکه، می توانید یک تجربه کاربری برتر را به کاربران در سراسر جهان ارائه دهید. موفق باشید در بهینه سازی!