بازیابی وقفه حلقه کاری React Fiber: یک استراتژی جامع برای ازسرگیری وظایف

React Fiber بازنویسی کاملی از الگوریتم تطبیق (reconciliation) ری‌اکت است. هدف اصلی آن افزایش سازگاری برای حوزه‌هایی مانند انیمیشن، چیدمان و حرکات (gestures) است. یکی از جنبه‌های اصلی Fiber، قابلیت آن برای قطع کردن، متوقف کردن، ازسرگیری و حتی رها کردن کار رندرینگ است. این ویژگی به ری‌اکت اجازه می‌دهد تا پاسخگویی رابط کاربری (UI) را حتی هنگام處理 به‌روزرسانی‌های پیچیده حفظ کند.

درک معماری React Fiber

پیش از پرداختن به وقفه و ازسرگیری، بیایید به طور خلاصه معماری Fiber را مرور کنیم. React Fiber به‌روزرسانی‌ها را به واحدهای کاری کوچک تقسیم می‌کند. هر واحد کاری یک Fiber را نشان می‌دهد که یک شیء جاوااسکریپت مرتبط با یک کامپوننت ری‌اکت است. این Fiberها یک درخت را تشکیل می‌دهند که منعکس‌کننده درخت کامپوننت‌ها است.

فرآیند تطبیق در Fiber به دو فاز تقسیم می‌شود:

• فاز رندر (Render Phase): تعیین می‌کند چه تغییراتی باید در DOM اعمال شود. این فاز ناهمزمان است و می‌تواند قطع شود. این فاز لیست اثرات (effects list) را برای اعمال نهایی ایجاد می‌کند.
• فاز کامیت (Commit Phase): تغییرات را روی DOM اعمال می‌کند. این فاز همزمان است و نمی‌تواند قطع شود. این فاز تضمین می‌کند که DOM به شیوه‌ای سازگار و قابل پیش‌بینی به‌روزرسانی شود.

حلقه کاری و نقش آن در رندرینگ

حلقه کاری (work loop) قلب فرآیند رندرینگ است. این حلقه در درخت Fiber پیمایش می‌کند، هر Fiber را پردازش کرده و تغییرات مورد نیاز را تعیین می‌کند. تابع اصلی حلقه کاری که اغلب به آن `workLoopSync` (همزمان) یا `workLoopConcurrent` (ناهمزمان) گفته می‌شود، تا زمانی که کار دیگری برای انجام وجود نداشته باشد یا یک وظیفه با اولویت بالا آن را قطع کند، به اجرا ادامه می‌دهد.

در تطبیق‌دهنده قدیمی مبتنی بر پشته (Stack reconciler)، فرآیند رندرینگ همزمان بود. اگر یک درخت کامپوننت بزرگ نیاز به به‌روزرسانی داشت، مرورگر تا زمان تکمیل کل به‌روزرسانی مسدود می‌شد. این امر اغلب منجر به یک رابط کاربری یخ‌زده و تجربه کاربری ضعیف می‌شد.

Fiber این مشکل را با اجازه دادن به قطع شدن حلقه کاری حل می‌کند. ری‌اکت به صورت دوره‌ای کنترل را به مرورگر بازمی‌گرداند و به آن اجازه می‌دهد تا ورودی کاربر، انیمیشن‌ها و سایر وظایف با اولویت بالا را مدیریت کند. این کار تضمین می‌کند که رابط کاربری حتی در طول به‌روزرسانی‌های طولانی، پاسخگو باقی بماند.

وقفه: چه زمانی و چرا اتفاق می‌افتد؟

حلقه کاری می‌تواند به دلایل مختلفی قطع شود:

• به‌روزرسانی‌های با اولویت بالا: تعاملات کاربر، مانند کلیک‌ها و فشردن کلیدها، با اولویت بالا در نظر گرفته می‌شوند. اگر یک به‌روزرسانی با اولویت بالا در حین اجرای حلقه کاری رخ دهد، ری‌اکت وظیفه فعلی را قطع کرده و تعامل کاربر را در اولویت قرار می‌دهد.
• پایان برش زمانی (Time Slice): ری‌اکت از یک زمان‌بند برای مدیریت اجرای وظایف استفاده می‌کند. به هر وظیفه یک برش زمانی برای اجرا داده می‌شود. اگر وظیفه از برش زمانی خود فراتر رود، ری‌اکت آن را قطع کرده و کنترل را به مرورگر بازمی‌گرداند.
• زمان‌بندی مرورگر: مرورگرهای مدرن نیز مکانیسم‌های زمان‌بندی خود را دارند. ری‌اکت برای اطمینان از عملکرد بهینه باید با زمان‌بند مرورگر همکاری کند.

سناریویی را تصور کنید: کاربری در حال تایپ در یک فیلد ورودی است در حالی که یک مجموعه داده بزرگ در حال رندر شدن است. بدون وقفه، فرآیند رندرینگ ممکن است رابط کاربری را مسدود کرده و باعث شود فیلد ورودی پاسخگو نباشد. با قابلیت‌های وقفه Fiber، ری‌اکت می‌تواند فرآیند رندرینگ را متوقف کرده، ورودی کاربر را مدیریت کند و سپس رندرینگ را از سر بگیرد.

استراتژی ازسرگیری وظیفه: چگونه ری‌اکت از جایی که متوقف شده بود، ادامه می‌دهد

وقتی حلقه کاری قطع می‌شود، ری‌اکت به مکانیزمی برای ازسرگیری وظیفه در زمان بعد نیاز دارد. اینجاست که استراتژی ازسرگیری وظیفه وارد عمل می‌شود. ری‌اکت با دقت پیشرفت خود را ردیابی کرده و اطلاعات لازم را برای ادامه دادن از جایی که متوقف شده بود، ذخیره می‌کند.

در اینجا خلاصه‌ای از جنبه‌های کلیدی استراتژی ازسرگیری آمده است:

۱. درخت Fiber به عنوان یک ساختار داده پایدار

درخت Fiber به گونه‌ای طراحی شده که یک ساختار داده پایدار باشد. این بدان معناست که وقتی یک به‌روزرسانی رخ می‌دهد، ری‌اکت درخت موجود را مستقیماً تغییر نمی‌دهد. در عوض، یک درخت جدید ایجاد می‌کند که تغییرات را منعکس می‌کند. درخت قدیمی تا زمانی که درخت جدید برای اعمال (commit) در DOM آماده شود، حفظ می‌شود.

این ساختار داده پایدار به ری‌اکت اجازه می‌دهد تا با خیال راحت حلقه کاری را بدون از دست دادن پیشرفت قطع کند. اگر حلقه کاری قطع شود، ری‌اکت می‌تواند به سادگی درخت جدید نیمه‌کاره را دور انداخته و هر زمان که آماده بود، از درخت قدیمی ادامه دهد.

۲. اشاره‌گرهای `finishedWork` و `nextUnitOfWork`

ری‌اکت در طول فرآیند رندرینگ دو اشاره‌گر مهم را نگهداری می‌کند:

• `nextUnitOfWork`: به Fiber بعدی که باید پردازش شود، اشاره می‌کند. این اشاره‌گر با پیشرفت حلقه کاری به‌روزرسانی می‌شود.
• `finishedWork`: به ریشه کار تکمیل شده اشاره می‌کند. پس از تکمیل هر fiber، به لیست اثرات (effect list) اضافه می‌شود.

هنگامی که حلقه کاری قطع می‌شود، اشاره‌گر `nextUnitOfWork` کلید ازسرگیری وظیفه را در خود دارد. ری‌اکت می‌تواند از این اشاره‌گر برای شروع پردازش درخت Fiber از نقطه‌ای که متوقف شده بود، استفاده کند.

۳. ذخیره و بازیابی کانتکست (Context)

در طول فرآیند رندرینگ، ری‌اکت یک شیء کانتکست را نگهداری می‌کند که حاوی اطلاعاتی درباره محیط رندرینگ فعلی است. این کانتکست شامل مواردی مانند تم فعلی، زبان (locale) و سایر تنظیمات پیکربندی است.

هنگامی که حلقه کاری قطع می‌شود، ری‌اکت باید کانتکست فعلی را ذخیره کند تا بتواند آن را هنگام ازسرگیری وظیفه بازیابی کند. این کار تضمین می‌کند که فرآیند رندرینگ با تنظیمات صحیح ادامه یابد.

۴. اولویت‌بندی و زمان‌بندی

ری‌اکت از یک زمان‌بند برای مدیریت اجرای وظایف استفاده می‌کند. زمان‌بند بر اساس اهمیت وظایف، به آنها اولویت اختصاص می‌دهد. وظایف با اولویت بالا، مانند تعاملات کاربر، نسبت به وظایف با اولویت پایین، مانند به‌روزرسانی‌های پس‌زمینه، برتری دارند.

هنگامی که حلقه کاری قطع می‌شود، ری‌اکت می‌تواند از زمان‌بند برای تعیین اینکه کدام وظیفه باید ابتدا از سر گرفته شود، استفاده کند. این کار تضمین می‌کند که مهم‌ترین وظایف ابتدا تکمیل شوند و پاسخگویی رابط کاربری حفظ شود.

به عنوان مثال، تصور کنید یک انیمیشن پیچیده در حال اجرا است و کاربر روی یک دکمه کلیک می‌کند. ری‌اکت رندرینگ انیمیشن را قطع کرده، کنترل‌کننده کلیک دکمه را در اولویت قرار می‌دهد و سپس، پس از تکمیل آن، رندرینگ انیمیشن را از جایی که متوقف شده بود، از سر می‌گیرد.

مثال کد: نمایش وقفه و ازسرگیری

در حالی که پیاده‌سازی داخلی پیچیده است، بیایید این مفهوم را با یک مثال ساده‌سازی شده نشان دهیم:

```javascript let nextUnitOfWork = null; let shouldYield = false; // شبیه‌سازی بازگرداندن کنترل به مرورگر function performWork(fiber) { // ... پردازش فایبر ... if (shouldYield) { // کار را متوقف کرده و برای ازسرگیری در آینده زمان‌بندی کنید requestIdleCallback(() => { nextUnitOfWork = fiber; // ذخیره فایبر فعلی workLoop(); }); return; } // ... ادامه به فایبر بعدی ... nextUnitOfWork = fiber.child || fiber.sibling || fiber.return; if (nextUnitOfWork) { performWork(nextUnitOfWork); } } function workLoop() { while (nextUnitOfWork && !shouldYield) { nextUnitOfWork = performWork(nextUnitOfWork); } } // شروع کار اولیه nextUnitOfWork = rootFiber; workLoop(); ```

در این مثال ساده‌سازی شده، `shouldYield` یک وقفه را شبیه‌سازی می‌کند. `requestIdleCallback` تابع `workLoop` را برای ازسرگیری در آینده زمان‌بندی می‌کند، که به طور موثر استراتژی ازسرگیری را نشان می‌دهد.

مزایای وقفه و ازسرگیری

استراتژی وقفه و ازسرگیری در React Fiber چندین مزیت قابل توجه را فراهم می‌کند:

• بهبود پاسخگویی رابط کاربری: با اجازه دادن به قطع شدن حلقه کاری، ری‌اکت می‌تواند تضمین کند که رابط کاربری حتی در طول به‌روزرسانی‌های طولانی، پاسخگو باقی بماند.
• تجربه کاربری بهتر: یک رابط کاربری پاسخگو منجر به تجربه کاربری بهتری می‌شود، زیرا کاربران می‌توانند بدون تجربه تأخیر یا یخ‌زدگی با برنامه تعامل داشته باشند.
• عملکرد بهبود یافته: ری‌اکت می‌تواند فرآیند رندرینگ را با اولویت‌بندی وظایف مهم و به تعویق انداختن وظایف کم‌اهمیت‌تر، بهینه کند.
• پشتیبانی از رندرینگ همزمان (Concurrent Rendering): وقفه و ازسرگیری برای رندرینگ همزمان ضروری هستند، که به ری‌اکت اجازه می‌دهد چندین وظیفه رندرینگ را به طور همزمان انجام دهد.

مثال‌های عملی در زمینه‌های مختلف

در اینجا چند مثال عملی از نحوه بهره‌مندی زمینه‌های مختلف برنامه از وقفه و ازسرگیری React Fiber آورده شده است:

• پلتفرم تجارت الکترونیک (دسترسی جهانی): یک پلتفرم تجارت الکترونیک جهانی با لیست محصولات پیچیده را تصور کنید. هنگامی که کاربران در حال مرور هستند، React Fiber تجربه اسکرول روان را تضمین می‌کند، حتی زمانی که تصاویر و سایر کامپوننت‌ها به صورت تنبل (lazy load) بارگذاری می‌شوند. وقفه امکان اولویت‌بندی تعاملات کاربر مانند افزودن آیتم‌ها به سبد خرید را فراهم می‌کند و از یخ زدن UI بدون توجه به مکان و سرعت اینترنت کاربر جلوگیری می‌کند.
• تجسم داده‌های تعاملی (تحقیقات علمی - همکاری بین‌المللی): در تحقیقات علمی، تجسم داده‌های پیچیده رایج است. React Fiber به دانشمندان اجازه می‌دهد تا با این تجسم‌ها به صورت بی‌درنگ تعامل داشته باشند، بزرگنمایی، جابجایی و فیلتر کردن داده‌ها را بدون تأخیر انجام دهند. استراتژی وقفه و ازسرگیری تضمین می‌کند که تعاملات نسبت به رندر کردن نقاط داده جدید اولویت دارند و کاوش روان را ترویج می‌دهد.
• ابزار همکاری بی‌درنگ (تیم‌های جهانی): برای تیم‌های جهانی که روی اسناد یا طرح‌ها همکاری می‌کنند، به‌روزرسانی‌های بی‌درنگ حیاتی است. React Fiber به کاربران اجازه می‌دهد تا به طور یکپارچه اسناد را تایپ و ویرایش کنند، حتی زمانی که سایر کاربران به طور همزمان در حال ایجاد تغییرات هستند. سیستم ورودی کاربر، مانند ضربات کلید، را در اولویت قرار می‌دهد و حس پاسخگویی را برای همه شرکت‌کنندگان، صرف نظر از تأخیر شبکه آنها، حفظ می‌کند.
• اپلیکیشن رسانه اجتماعی (پایگاه کاربری متنوع): یک اپلیکیشن رسانه اجتماعی که یک فید با تصاویر، ویدئوها و متن را رندر می‌کند، سود زیادی می‌برد. React Fiber امکان اسکرول روان در فید را فراهم می‌کند و رندر محتوایی که در حال حاضر برای کاربر قابل مشاهده است را در اولویت قرار می‌دهد. هنگامی که کاربر با یک پست تعامل می‌کند، مانند لایک کردن یا کامنت گذاشتن، ری‌اکت رندر فید را قطع کرده و تعامل را فوراً مدیریت می‌کند و تجربه‌ای روان را برای همه کاربران ارائه می‌دهد.

بهینه‌سازی برای وقفه و ازسرگیری

در حالی که React Fiber وقفه و ازسرگیری را به طور خودکار مدیریت می‌کند، چندین کار وجود دارد که می‌توانید برای بهینه‌سازی برنامه خود برای این ویژگی انجام دهید:

• به حداقل رساندن منطق رندرینگ پیچیده: کامپوننت‌های بزرگ را به کامپوننت‌های کوچکتر و قابل مدیریت‌تر تقسیم کنید. این کار میزان کاری را که باید در یک واحد زمانی انجام شود کاهش می‌دهد و قطع و ازسرگیری وظیفه را برای ری‌اکت آسان‌تر می‌کند.
• استفاده از تکنیک‌های مموایزیشن (Memoization): از `React.memo`، `useMemo` و `useCallback` برای جلوگیری از رندرهای مجدد غیر ضروری استفاده کنید. این کار میزان کاری را که باید در طول فرآیند رندرینگ انجام شود، کاهش می‌دهد.
• بهینه‌سازی ساختارهای داده: از ساختارهای داده و الگوریتم‌های کارآمد برای به حداقل رساندن زمان صرف شده برای پردازش داده‌ها استفاده کنید.
• بارگذاری تنبل (Lazy Load) کامپوننت‌ها: از `React.lazy` برای بارگذاری کامپوننت‌ها فقط در صورت نیاز استفاده کنید. این کار زمان بارگذاری اولیه را کاهش داده و عملکرد کلی برنامه را بهبود می‌بخشد.
• استفاده از Web Workers: برای وظایف محاسباتی سنگین، استفاده از وب ورکرها را برای انتقال کار به یک رشته جداگانه در نظر بگیرید. این کار از مسدود شدن رشته اصلی جلوگیری کرده و پاسخگویی رابط کاربری را بهبود می‌بخشد.

اشتباهات رایج و نحوه اجتناب از آنها

در حالی که وقفه و ازسرگیری React Fiber مزایای قابل توجهی ارائه می‌دهد، برخی از اشتباهات رایج می‌توانند اثربخشی آنها را مختل کنند:

• به‌روزرسانی‌های غیرضروری State: ایجاد به‌روزرسانی‌های مکرر state در کامپوننت‌ها می‌تواند منجر به رندرهای مجدد بیش از حد شود. اطمینان حاصل کنید که کامپوننت‌ها فقط در صورت لزوم به‌روزرسانی می‌شوند. از ابزارهایی مانند React Profiler برای شناسایی به‌روزرسانی‌های غیرضروری استفاده کنید.
• درخت‌های کامپوننت پیچیده: درخت‌های کامپوننت با عمق زیاد می‌توانند زمان مورد نیاز برای تطبیق را افزایش دهند. در صورت امکان، درخت را به ساختارهای مسطح‌تر بازسازی کنید تا عملکرد بهبود یابد.
• عملیات همزمان طولانی‌مدت: از انجام عملیات همزمان طولانی‌مدت، مانند محاسبات پیچیده یا درخواست‌های شبکه، در فاز رندر خودداری کنید. این کار می‌تواند رشته اصلی را مسدود کرده و مزایای Fiber را خنثی کند. از عملیات ناهمزمان (مانند `async/await`، `Promise`) استفاده کنید و چنین عملیاتی را به فاز کامیت یا رشته‌های پس‌زمینه با استفاده از Web Workers منتقل کنید.
• نادیده گرفتن اولویت‌های کامپوننت: عدم تخصیص صحیح اولویت‌ها به به‌روزرسانی‌های کامپوننت می‌تواند منجر به پاسخگویی ضعیف UI شود. از ویژگی‌هایی مانند `useTransition` برای علامت‌گذاری به‌روزرسانی‌های کم‌اهمیت‌تر استفاده کنید تا ری‌اکت بتواند تعاملات کاربر را در اولویت قرار دهد.

نتیجه‌گیری: پذیرش قدرت وقفه و ازسرگیری

استراتژی وقفه و ازسرگیری حلقه کاری React Fiber ابزاری قدرتمند برای ساخت رابط‌های کاربری با عملکرد بالا و پاسخگو است. با درک نحوه عملکرد این مکانیزم و پیروی از بهترین شیوه‌های ذکر شده در این مقاله، می‌توانید برنامه‌هایی ایجاد کنید که تجربه کاربری روان و جذابی را حتی در محیط‌های پیچیده و پرتقاضا ارائه می‌دهند.

با پذیرش وقفه و ازسرگیری، ری‌اکت به توسعه‌دهندگان این قدرت را می‌دهد که برنامه‌هایی واقعاً در سطح جهانی بسازند که بتوانند تعاملات متنوع کاربر و پیچیدگی‌های داده را با سهولت و زیبایی مدیریت کنند و تجربه‌ای مثبت را برای کاربران در سراسر جهان تضمین کنند.