پروفایلر حالت همزمان React Fiber: تجسم عملکرد رندر

React Fiber، که در React 16 معرفی شد، روشی را که React به‌روزرسانی‌های DOM را مدیریت می‌کند، متحول کرد. حالت همزمان، که بر روی Fiber ساخته شده است، قابلیت‌های قدرتمندی را برای ساخت رابط‌های کاربری بسیار پاسخگو باز می‌کند. با این حال، درک و بهینه‌سازی عملکرد در حالت همزمان نیازمند ابزارهای تخصصی است. اینجاست که پروفایلر حالت همزمان React Fiber وارد عمل می‌شود.

React Fiber چیست؟

قبل از ورود به پروفایلر، بیایید به طور خلاصه React Fiber را مرور کنیم. به طور سنتی، React از یک فرآیند تطبیق همزمان (synchronous reconciliation) استفاده می‌کرد. هنگامی که وضعیت یک کامپوننت تغییر می‌کرد، React بلافاصله کل درخت کامپوننت را دوباره رندر می‌کرد، که می‌توانست نخ اصلی را مسدود کرده و منجر به رابط‌های کاربری ناهموار، به ویژه برای برنامه‌های پیچیده شود. Fiber با معرفی یک الگوریتم تطبیق ناهمزمان و قابل قطع (asynchronous, interruptible) به این محدودیت رسیدگی کرد.

مزایای کلیدی Fiber عبارتند از:

• اولویت‌بندی: Fiber به React اجازه می‌دهد تا به‌روزرسانی‌ها را بر اساس اهمیت آن‌ها اولویت‌بندی کند. به‌روزرسانی‌های حیاتی (مانند ورودی کاربر) می‌توانند بلافاصله پردازش شوند، در حالی که به‌روزرسانی‌های کمتر فوری (مانند واکشی داده در پس‌زمینه) می‌توانند به تعویق بیفتند.
• قابلیت قطع: React می‌تواند کار رندر را در صورت نیاز متوقف، از سر بگیرد یا رها کند، و از مسدود شدن رابط کاربری توسط وظایف طولانی مدت جلوگیری می‌کند.
• رندر افزایشی: Fiber کار رندر را به واحدهای کاری کوچک‌تر تقسیم می‌کند و به React اجازه می‌دهد DOM را در قطعات کوچک‌تر به‌روزرسانی کند و عملکرد درک شده را بهبود بخشد.

درک حالت همزمان

حالت همزمان بر روی Fiber ساخته شده است تا ویژگی‌های پیشرفته‌ای را برای ساخت برنامه‌های پاسخگوتر و تعاملی‌تر باز کند. این حالت APIها و استراتژی‌های رندر جدیدی را معرفی می‌کند که به React اجازه می‌دهد:

• API Transition: به شما امکان می‌دهد به‌روزرسانی‌ها را به عنوان transition علامت‌گذاری کنید، که نشان می‌دهد ممکن است زمان بیشتری برای رندر شدن بدون مسدود کردن رابط کاربری طول بکشد. این به React اجازه می‌دهد تا تعاملات کاربر را اولویت‌بندی کند در حالی که به تدریج بخش‌های کمتر حیاتی صفحه را به‌روزرسانی می‌کند.
• Suspense: به شما امکان می‌دهد وضعیت‌های بارگذاری را برای واکشی داده و تقسیم کد به طور موثر مدیریت کنید. می‌توانید رابط کاربری جایگزین (مانند اسپینر، نگهدارنده مکان) را در حالی که داده‌ها در حال بارگیری هستند نمایش دهید و تجربه کاربری را بهبود بخشید.
• رندر Offscreen: به شما امکان می‌دهد کامپوننت‌ها را در پس‌زمینه رندر کنید، بنابراین آماده نمایش فوری در صورت نیاز هستند.

معرفی پروفایلر حالت همزمان React Fiber

پروفایلر حالت همزمان React Fiber ابزاری قدرتمند برای تجسم و تجزیه و تحلیل عملکرد رندر برنامه‌های React، به ویژه آنهایی که از حالت همزمان استفاده می‌کنند، است. این ابزار در افزونه مرورگر React DevTools ادغام شده است و بینش‌های دقیقی در مورد چگونگی رندر شدن کامپوننت‌های شما توسط React ارائه می‌دهد.

با پروفایلر، می‌توانید:

• شناسایی کامپوننت‌های کند: کامپوننت‌هایی را که بیشترین زمان را برای رندر صرف می‌کنند، شناسایی کنید.
• تجزیه و تحلیل الگوهای رندر: درک کنید که React چگونه به‌روزرسانی‌ها را اولویت‌بندی و زمان‌بندی می‌کند.
• بهینه‌سازی عملکرد: گلوگاه‌های عملکرد را شناسایی و برطرف کنید تا پاسخگویی بهبود یابد.

راه‌اندازی پروفایلر

برای استفاده از پروفایلر حالت همزمان React Fiber، به موارد زیر نیاز دارید:

1. React DevTools: افزونه مرورگر React DevTools را برای Chrome، Firefox یا Edge نصب کنید.
2. React 16.4+: اطمینان حاصل کنید که برنامه React شما از نسخه 16.4 یا بالاتر React (ترجیحاً آخرین نسخه) استفاده می‌کند.
3. حالت توسعه: پروفایلر عمدتاً برای استفاده در حالت توسعه طراحی شده است. اگرچه می‌توانید بیلد‌های تولید را پروفایل کنید، نتایج ممکن است جزئیات و دقت کمتری داشته باشند.

استفاده از پروفایلر

پس از راه‌اندازی پروفایلر، مراحل زیر را برای تجزیه و تحلیل عملکرد برنامه خود دنبال کنید:

1. React DevTools را باز کنید: ابزارهای توسعه‌دهنده مرورگر خود را باز کرده و تب "Profiler" را انتخاب کنید.
2. شروع ضبط: برای شروع پروفایل برنامه خود، روی دکمه "Record" کلیک کنید.
3. با برنامه خود تعامل داشته باشید: از برنامه خود به گونه‌ای استفاده کنید که کاربر معمولی استفاده می‌کند. اقدامات مختلف را فعال کنید، بین صفحات پیمایش کنید و با کامپوننت‌های مختلف تعامل داشته باشید.
4. پایان ضبط: برای پایان دادن به جلسه پروفایل، روی دکمه "Stop" کلیک کنید.
5. نتایج را تجزیه و تحلیل کنید: پروفایلر تصویری از عملکرد رندر برنامه شما نمایش خواهد داد.

تجسم‌های پروفایلر

پروفایلر چندین تجسم را برای کمک به درک شما از عملکرد رندر برنامه ارائه می‌دهد:

نمودار شعله‌ای (Flame Chart)

نمودار شعله‌ای تجسم اصلی در پروفایلر است. این یک نمایش سلسله مراتبی از درخت کامپوننت شما را نمایش می‌دهد، که در آن هر میله نشان‌دهنده یک کامپوننت و زمان رندر آن است. عرض میله متناسب با مقدار زمانی است که برای رندر آن کامپوننت صرف شده است. کامپوننت‌های بالاتر در نمودار، کامپوننت‌های والد هستند و کامپوننت‌های پایین‌تر، کامپوننت‌های فرزند هستند. این باعث می‌شود تا مجموع زمان صرف شده در هر بخش از درخت کامپوننت را به راحتی مشاهده کنید و کامپوننت‌هایی را که بیشترین زمان را برای رندر صرف می‌کنند، به سرعت شناسایی کنید.

تفسیر نمودار شعله‌ای:

• میله‌های عریض: نشان‌دهنده کامپوننت‌هایی است که زمان قابل توجهی را برای رندر صرف می‌کنند. اینها نواحی بالقوه برای بهینه‌سازی هستند.
• درختان عمیق: ممکن است نشان‌دهنده تودرتویی بیش از حد یا رندرهای مجدد غیرضروری باشد.
• فاصله‌ها: ممکن است نشان‌دهنده زمان صرف شده برای انتظار داده‌ها یا سایر عملیات ناهمزمان باشد.

نمودار رتبه‌بندی شده (Ranked Chart)

نمودار رتبه‌بندی شده لیستی از کامپوننت‌ها را بر اساس کل زمان رندر آنها مرتب شده نمایش می‌دهد. این یک نمای کلی سریع از کامپوننت‌هایی که بیشترین سهم را در سربار عملکرد برنامه شما دارند، ارائه می‌دهد. این یک نقطه شروع خوب برای شناسایی کامپوننت‌هایی است که نیاز به بهینه‌سازی دارند.

استفاده از نمودار رتبه‌بندی شده:

• بر روی کامپوننت‌های بالای لیست تمرکز کنید، زیرا آنها از نظر عملکرد حیاتی‌ترین هستند.
• زمان رندر کامپوننت‌های مختلف را مقایسه کنید تا کامپوننت‌های نامتناسب کند را شناسایی کنید.

نمودار کامپوننت (Component Chart)

نمودار کامپوننت نمای دقیقی از تاریخچه رندر یک کامپوننت واحد را نمایش می‌دهد. این نشان می‌دهد که چگونه زمان رندر کامپوننت در طول زمان تغییر می‌کند و به شما امکان می‌دهد الگوها و ارتباطات با تعاملات خاص کاربر یا تغییرات داده را شناسایی کنید.

تجزیه و تحلیل نمودار کامپوننت:

• به دنبال جهش در زمان رندر باشید، که ممکن است نشان‌دهنده گلوگاه‌های عملکرد باشد.
• زمان رندر را با اقدامات خاص کاربر یا به‌روزرسانی‌های داده مرتبط کنید.
• زمان رندر نسخه‌های مختلف کامپوننت را مقایسه کنید تا پیشرفت‌های عملکرد را پیگیری کنید.

تعاملات (Interactions)

نمای تعاملات لحظاتی را برجسته می‌کند که تعاملات کاربر باعث فعال شدن به‌روزرسانی‌ها شده است. این به ویژه در حالت همزمان برای درک اینکه چگونه React کار مربوط به ورودی کاربر را اولویت‌بندی می‌کند، مفید است.

تکنیک‌های بهینه‌سازی عملکرد

پس از شناسایی گلوگاه‌های عملکرد با استفاده از پروفایلر، می‌توانید از تکنیک‌های بهینه‌سازی مختلفی برای بهبود پاسخگویی برنامه خود استفاده کنید. در اینجا برخی از استراتژی‌های رایج آورده شده است:

۱. Memoization (بهینه‌سازی حافظه)

Memoization یک تکنیک قدرتمند برای جلوگیری از رندرهای مجدد غیرضروری است. این شامل ذخیره کردن نتایج محاسبات پرهزینه و استفاده مجدد از آنها هنگام ارائه ورودی‌های یکسان است. در React، می‌توانید از React.memo برای کامپوننت‌های تابعی و shouldComponentUpdate (یا PureComponent) برای کامپوننت‌های کلاسی برای پیاده‌سازی Memoization استفاده کنید.

مثال (React.memo):

const MyComponent = React.memo(function MyComponent(props) {
  // ... منطق رندر ...
});

مثال (shouldComponentUpdate):

class MyComponent extends React.Component {
  shouldComponentUpdate(nextProps, nextState) {
    // props و state را برای تعیین اینکه آیا رندر مجدد لازم است مقایسه کنید
    return nextProps.data !== this.props.data;
  }

  render() {
    // ... منطق رندر ...
  }
}

ملاحظات بین‌المللی: هنگام Memoize کردن کامپوننت‌هایی که محتوای محلی (مانند تاریخ‌ها، اعداد، متن) را نمایش می‌دهند، اطمینان حاصل کنید که کلید Memoization شامل اطلاعات محلی باشد. در غیر این صورت، ممکن است کامپوننت هنگام تغییر محلی دوباره رندر نشود.

۲. تقسیم کد (Code Splitting)

تقسیم کد شامل تقسیم کد برنامه شما به بسته‌های کوچک‌تر است که می‌توانند بر حسب تقاضا بارگیری شوند. این زمان بارگذاری اولیه را کاهش داده و عملکرد درک شده را بهبود می‌بخشد. React چندین مکانیزم برای تقسیم کد، از جمله import های پویا و React.lazy را فراهم می‌کند.

مثال (React.lazy):

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

function MyParentComponent() {
  return (
    در حال بارگیری...
}>
      
    
  );
}

بهینه‌سازی سراسری: تقسیم کد می‌تواند به ویژه برای برنامه‌هایی با پایگاه کد بزرگ یا آنهایی که از چندین زبان یا منطقه پشتیبانی می‌کنند، مفید باشد. با تقسیم کد بر اساس زبان یا منطقه، می‌توانید حجم دانلود را برای کاربران در مکان‌های خاص کاهش دهید.

۳. مجازی‌سازی (Virtualization)

مجازی‌سازی یک تکنیک برای رندر کارآمد لیست‌ها یا جداول بزرگ است. این شامل رندر کردن فقط مواردی است که در حال حاضر در نمای قابل مشاهده هستند، به جای رندر کردن کل لیست به طور همزمان. این می‌تواند عملکرد را به طور قابل توجهی برای برنامه‌هایی که مجموعه داده‌های بزرگ را نمایش می‌دهند، بهبود بخشد.

کتابخانه‌هایی مانند react-window و react-virtualized کامپوننت‌هایی را برای پیاده‌سازی مجازی‌سازی در برنامه‌های React ارائه می‌دهند.

۴. Debouncing و Throttling

Debouncing و Throttling تکنیک‌هایی برای محدود کردن سرعت اجرای توابع هستند. Debouncing اجرای یک تابع را تا زمانی که پس از یک دوره عدم فعالیت مشخص به تاخیر می‌اندازد. Throttling یک تابع را حداکثر یک بار در یک بازه زمانی معین اجرا می‌کند. این تکنیک‌ها می‌توانند برای جلوگیری از رندرهای مجدد بیش از حد در پاسخ به ورودی‌های مکرر کاربر یا تغییرات داده استفاده شوند.

مثال (Debouncing):

import { debounce } from 'lodash';

function MyComponent() {
  const handleInputChange = debounce((value) => {
    // عملیات پرهزینه را اینجا انجام دهید
    console.log('مقدار ورودی:', value);
  }, 300);

  return (
     handleInputChange(e.target.value)} />
  );
}

مثال (Throttling):

import { throttle } from 'lodash';

function MyComponent() {
  const handleScroll = throttle(() => {
    // عملیات پرهزینه را اینجا انجام دهید
    console.log('در حال اسکرول...');
  }, 200);

  useEffect(() => {
    window.addEventListener('scroll', handleScroll);
    return () => window.removeEventListener('scroll', handleScroll);
  }, [handleScroll]);

  return (
    
برای فعال کردن تابع محدود شده اسکرول کنید
  );
}

۵. بهینه‌سازی واکشی داده

واکشی داده ناکارآمد می‌تواند منبع اصلی گلوگاه‌های عملکرد باشد. این استراتژی‌ها را در نظر بگیرید:

• از یک مکانیزم کش استفاده کنید: داده‌های پرکاربرد را کش کنید تا از درخواست‌های شبکه تکراری جلوگیری شود.
• فقط داده‌های مورد نیاز خود را واکشی کنید: از واکشی بیش از حد داده‌هایی که توسط کامپوننت استفاده نمی‌شوند، خودداری کنید. GraphQL می‌تواند در اینجا مفید باشد.
• نقاط پایانی API را بهینه کنید: با تیم بک‌اند خود برای بهینه‌سازی نقاط پایانی API برای عملکرد همکاری کنید.
• از Suspense برای واکشی داده استفاده کنید: از React Suspense برای مدیریت موثر وضعیت‌های بارگذاری بهره ببرید.

۶. از به‌روزرسانی‌های وضعیت غیرضروری خودداری کنید

وضعیت کامپوننت خود را با دقت مدیریت کنید. وضعیت را فقط در صورت لزوم به‌روزرسانی کنید و از به‌روزرسانی وضعیت با همان مقدار خودداری کنید. از ساختارهای داده نامتغیر (immutable) برای ساده‌سازی مدیریت وضعیت و جلوگیری از تغییرات تصادفی استفاده کنید.

۷. بهینه‌سازی تصاویر و دارایی‌ها

تصاویر بزرگ و سایر دارایی‌ها می‌توانند به طور قابل توجهی بر زمان بارگذاری صفحه تأثیر بگذارند. تصاویر خود را با موارد زیر بهینه کنید:

• فشرده‌سازی تصاویر: از ابزارهایی مانند ImageOptim یا TinyPNG برای کاهش اندازه فایل تصاویر استفاده کنید.
• استفاده از فرمت‌های تصویری مناسب: از WebP برای فشرده‌سازی و کیفیت برتر نسبت به JPEG یا PNG استفاده کنید.
• بارگذاری تنبل تصاویر: تصاویر را فقط زمانی بارگیری کنید که در نمای قابل مشاهده باشند.
• استفاده از شبکه تحویل محتوا (CDN): دارایی‌های خود را در چندین سرور توزیع کنید تا سرعت دانلود را برای کاربران در سراسر جهان بهبود بخشید.

بهینه‌سازی سراسری: استفاده از CDN که سرورهایی در چندین منطقه جغرافیایی دارد را در نظر بگیرید تا از سرعت دانلود سریع برای کاربران در سراسر جهان اطمینان حاصل کنید. همچنین، هنگام انتخاب تصاویر برای برنامه خود، قوانین کپی‌رایت تصاویر را در کشورهای مختلف در نظر بگیرید.

۸. مدیریت رویداد کارآمد

اطمینان حاصل کنید که مدیریت‌کننده‌های رویداد شما کارآمد هستند و از انجام عملیات پرهزینه در آنها خودداری کنید. در صورت لزوم، مدیریت‌کننده‌های رویداد را Debounce یا Throttle کنید تا از رندرهای بیش از حد جلوگیری شود.

۹. از بیلد‌های تولید استفاده کنید

همیشه بیلد‌های تولید برنامه React خود را مستقر کنید. بیلد‌های تولید برای عملکرد بهینه شده‌اند و معمولاً کوچکتر از بیلد‌های توسعه هستند. از ابزارهایی مانند create-react-app یا Next.js برای ایجاد بیلد‌های تولید استفاده کنید.

۱۰. تجزیه و تحلیل کتابخانه‌های شخص ثالث

کتابخانه‌های شخص ثالث گاهی اوقات می‌توانند گلوگاه‌های عملکرد را معرفی کنند. از پروفایلر برای تجزیه و تحلیل عملکرد وابستگی‌های خود استفاده کنید و هرگونه کتابخانه‌ای را که به مشکلات عملکرد کمک می‌کند، شناسایی کنید. در صورت لزوم، کتابخانه‌های کند را جایگزین یا بهینه کنید.

تکنیک‌های پروفایلینگ پیشرفته

پروفایل کردن بیلد‌های تولید

در حالی که پروفایلر عمدتاً برای حالت توسعه طراحی شده است، شما همچنین می‌توانید بیلد‌های تولید را پروفایل کنید. با این حال، نتایج ممکن است جزئیات و دقت کمتری به دلیل بهینه‌سازی‌های انجام شده در طول فرآیند بیلد داشته باشند. برای پروفایل کردن یک بیلد تولید، باید پروفایلینگ را در پیکربندی بیلد تولید فعال کنید. برای دستورالعمل‌های نحوه انجام این کار به مستندات React مراجعه کنید.

پروفایل کردن تعاملات خاص

برای تمرکز بر تعاملات خاص، می‌توانید پروفایلر را قبل و بعد از آن تعاملات شروع و متوقف کنید. این به شما امکان می‌دهد ویژگی‌های عملکردی آن تعاملات را جدا کرده و هرگونه گلوگاه را شناسایی کنید.

استفاده از API پروفایلر

React یک API پروفایلر ارائه می‌دهد که به شما امکان می‌دهد عملکرد کامپوننت‌های خاص یا بخش‌هایی از کد خود را به صورت برنامه‌نویسی اندازه‌گیری کنید. این می‌تواند برای خودکارسازی تست‌های عملکرد یا جمع‌آوری داده‌های دقیق عملکرد در محیط‌های تولید مفید باشد. برای اطلاعات بیشتر در مورد API پروفایلر به مستندات React مراجعه کنید.

نتیجه‌گیری

پروفایلر حالت همزمان React Fiber ابزاری ارزشمند برای درک و بهینه‌سازی عملکرد رندر برنامه‌های React شما است. با استفاده از پروفایلر برای تجسم گلوگاه‌های رندر، شناسایی کامپوننت‌های کند و تجزیه و تحلیل الگوهای رندر، می‌توانید رابط‌های کاربری سریع‌تر، پاسخگوتر و جذاب‌تری بسازید. به یاد داشته باشید که بینش‌های به دست آمده از پروفایلر را با بهترین شیوه‌ها برای بهینه‌سازی عملکرد React، مانند Memoization، تقسیم کد، مجازی‌سازی و واکشی داده کارآمد، ترکیب کنید. با پذیرش این تکنیک‌ها، می‌توانید تجربه‌های کاربری فوق‌العاده‌ای را به کاربران در سراسر جهان ارائه دهید.