API زمان‌بند React: تسلط بر اولویت‌بندی وظایف و برش زمانی

در دنیای توسعه وب مدرن، ارائه یک تجربه کاربری یکپارچه و پاسخگو از اهمیت بالایی برخوردار است. React، یک کتابخانه محبوب جاوا اسکریپت برای ساخت رابط‌های کاربری، ابزارهای قدرتمندی برای دستیابی به این هدف ارائه می‌دهد. در میان این ابزارها، API زمان‌بند (Scheduler API) قرار دارد که کنترل دقیقی بر اولویت‌بندی وظایف و برش زمانی فراهم می‌کند. این مقاله به بررسی پیچیدگی‌های API زمان‌بند React می‌پردازد و مفاهیم، مزایا و کاربردهای عملی آن را برای بهینه‌سازی برنامه‌های React شما بررسی می‌کند.

درک نیاز به زمان‌بندی

قبل از پرداختن به جزئیات فنی، درک این موضوع که چرا زمان‌بندی در وهله اول ضروری است، بسیار مهم است. در یک برنامه React معمولی، به‌روزرسانی‌ها اغلب به صورت همزمان پردازش می‌شوند. این بدان معناست که وقتی وضعیت یک کامپوننت تغییر می‌کند، React بلافاصله آن کامپوننت و فرزندانش را دوباره رندر می‌کند. در حالی که این رویکرد برای به‌روزرسانی‌های کوچک به خوبی کار می‌کند، هنگام کار با کامپوننت‌های پیچیده یا وظایف محاسباتی سنگین می‌تواند مشکل‌ساز شود. به‌روزرسانی‌های طولانی‌مدت می‌توانند رشته اصلی را مسدود کرده و منجر به عملکرد کند و تجربه کاربری ناامیدکننده‌ای شوند.

سناریویی را تصور کنید که در آن کاربر در حال تایپ در یک نوار جستجو است در حالی که به طور همزمان یک مجموعه داده بزرگ در حال واکشی و رندر شدن است. بدون زمان‌بندی مناسب، فرآیند رندر ممکن است رشته اصلی را مسدود کند و باعث تأخیرهای قابل توجهی در پاسخگویی نوار جستجو شود. اینجاست که API زمان‌بند به کمک می‌آید و ما را قادر می‌سازد تا وظایف را اولویت‌بندی کنیم و اطمینان حاصل کنیم که رابط کاربری حتی در حین پردازش سنگین، تعاملی باقی می‌ماند.

معرفی API زمان‌بند React

API زمان‌بند React، که با نام APIهای unstable_ نیز شناخته می‌شود، مجموعه‌ای از توابع را فراهم می‌کند که به شما امکان کنترل اجرای وظایف در برنامه React خود را می‌دهد. مفهوم کلیدی، شکستن به‌روزرسانی‌های بزرگ و همزمان به قطعات کوچک‌تر و ناهمزمان است. این به مرورگر اجازه می‌دهد تا وظایف دیگر مانند رسیدگی به ورودی کاربر یا رندر انیمیشن‌ها را در بین این قطعات انجام دهد و تجربه کاربری پاسخ‌گوتری را تضمین کند.

نکته مهم: همانطور که از نامش پیداست، APIهای unstable_ در معرض تغییر هستند. همیشه برای به‌روزترین اطلاعات به مستندات رسمی React مراجعه کنید.

مفاهیم کلیدی:

• وظایف (Tasks): واحدهای مجزای کاری را نشان می‌دهند که باید انجام شوند، مانند رندر یک کامپوننت یا به‌روزرسانی DOM.
• اولویت‌ها (Priorities): تخصیص سطح اهمیت به هر وظیفه، که بر ترتیب اجرای آن‌ها تأثیر می‌گذارد.
• برش زمانی (Time Slicing): تقسیم وظایف طولانی‌مدت به قطعات کوچک‌تر که می‌توانند در چندین فریم اجرا شوند و از مسدود شدن رشته اصلی جلوگیری می‌کنند.
• زمان‌بندها (Schedulers): مکانیزم‌هایی برای مدیریت و اجرای وظایف بر اساس اولویت‌ها و محدودیت‌های زمانی آن‌ها.

اولویت‌های وظایف: سلسله مراتبی از اهمیت

API زمان‌بند چندین سطح اولویت را تعریف می‌کند که می‌توانید به وظایف خود اختصاص دهید. این اولویت‌ها ترتیب اجرای وظایف توسط زمان‌بند را تعیین می‌کنند. React ثابت‌های اولویت از پیش تعریف شده‌ای را ارائه می‌دهد که می‌توانید از آن‌ها استفاده کنید:

• ImmediatePriority: بالاترین اولویت. وظایف با این اولویت بلافاصله اجرا می‌شوند. برای به‌روزرسانی‌های حیاتی که مستقیماً بر تعامل کاربر تأثیر می‌گذارند، با احتیاط استفاده کنید.
• UserBlockingPriority: برای وظایفی استفاده می‌شود که مستقیماً بر تعامل فعلی کاربر تأثیر می‌گذارند، مانند پاسخ به ورودی صفحه کلید یا کلیک‌های ماوس. باید در سریع‌ترین زمان ممکن تکمیل شوند.
• NormalPriority: اولویت پیش‌فرض برای اکثر به‌روزرسانی‌ها. مناسب برای وظایفی که مهم هستند اما نیازی به اجرای فوری ندارند.
• LowPriority: برای وظایفی استفاده می‌شود که اهمیت کمتری دارند و می‌توانند بدون تأثیر قابل توجهی بر تجربه کاربری به تعویق بیفتند. نمونه‌ها شامل به‌روزرسانی تحلیل‌ها یا پیش‌واکشی داده‌ها است.
• IdlePriority: پایین‌ترین اولویت. وظایف با این اولویت فقط زمانی اجرا می‌شوند که مرورگر بیکار باشد، و این اطمینان را می‌دهد که با وظایف مهم‌تر تداخلی ندارند.

انتخاب سطح اولویت مناسب برای بهینه‌سازی عملکرد بسیار مهم است. استفاده بیش از حد از اولویت‌های بالا می‌تواند هدف زمان‌بندی را از بین ببرد، در حالی که استفاده از اولویت‌های پایین برای وظایف حیاتی می‌تواند منجر به تأخیر و تجربه کاربری ضعیف شود.

مثال: اولویت‌بندی ورودی کاربر

سناریویی را در نظر بگیرید که در آن یک نوار جستجو و یک مصورسازی داده پیچیده دارید. شما می‌خواهید اطمینان حاصل کنید که نوار جستجو حتی زمانی که مصورسازی در حال به‌روزرسانی است، پاسخگو باقی بماند. شما می‌توانید با اختصاص اولویت بالاتر به به‌روزرسانی نوار جستجو و اولویت پایین‌تر به به‌روزرسانی مصورسازی به این هدف دست یابید.

import { unstable_scheduleCallback as scheduleCallback, unstable_UserBlockingPriority as UserBlockingPriority, unstable_NormalPriority as NormalPriority } from 'scheduler';

function updateSearchTerm(searchTerm) {
  scheduleCallback(UserBlockingPriority, () => {
    // به‌روزرسانی عبارت جستجو در state
    setSearchTerm(searchTerm);
  });
}

function updateVisualizationData(data) {
  scheduleCallback(NormalPriority, () => {
    // به‌روزرسانی داده‌های مصورسازی
    setVisualizationData(data);
  });
}

در این مثال، تابع updateSearchTerm، که ورودی کاربر را مدیریت می‌کند، با UserBlockingPriority زمان‌بندی شده است، که تضمین می‌کند قبل از تابع updateVisualizationData که با NormalPriority زمان‌بندی شده است، اجرا شود.

برش زمانی: شکستن وظایف طولانی‌مدت

برش زمانی تکنیکی است که شامل شکستن وظایف طولانی‌مدت به قطعات کوچک‌تر است که می‌توانند در چندین فریم اجرا شوند. این کار از مسدود شدن رشته اصلی برای مدت طولانی جلوگیری می‌کند و به مرورگر اجازه می‌دهد تا وظایف دیگر مانند ورودی کاربر و انیمیشن‌ها را روان‌تر مدیریت کند.

API زمان‌بند تابع unstable_shouldYield را فراهم می‌کند که به شما امکان می‌دهد تعیین کنید آیا وظیفه فعلی باید به مرورگر اجازه دهد یا خیر. این تابع در صورتی که مرورگر نیاز به انجام وظایف دیگری مانند رسیدگی به ورودی کاربر یا به‌روزرسانی نمایشگر داشته باشد، true برمی‌گرداند. با فراخوانی دوره‌ای unstable_shouldYield در وظایف طولانی‌مدت خود، می‌توانید اطمینان حاصل کنید که مرورگر پاسخگو باقی می‌ماند.

مثال: رندر کردن یک لیست بزرگ

سناریویی را در نظر بگیرید که در آن نیاز به رندر کردن لیست بزرگی از آیتم‌ها دارید. رندر کردن کل لیست در یک به‌روزرسانی همزمان می‌تواند رشته اصلی را مسدود کرده و باعث مشکلات عملکردی شود. شما می‌توانید از برش زمانی برای شکستن فرآیند رندر به قطعات کوچک‌تر استفاده کنید و به مرورگر اجازه دهید پاسخگو باقی بماند.

import { unstable_scheduleCallback as scheduleCallback, unstable_NormalPriority as NormalPriority, unstable_shouldYield as shouldYield } from 'scheduler';

function renderListItems(items) {
  scheduleCallback(NormalPriority, () => {
    let i = 0;
    while (i < items.length) {
      // رندر کردن یک دسته کوچک از آیتم‌ها
      for (let j = 0; j < 10 && i < items.length; j++) {
        renderListItem(items[i]);
        i++;
      }

      // بررسی اینکه آیا باید به مرورگر اجازه دهیم یا خیر
      if (shouldYield()) {
        return () => renderListItems(items.slice(i)); // زمان‌بندی مجدد آیتم‌های باقیمانده
      }
    }
  });
}

در این مثال، تابع renderListItems هر بار یک دسته ۱۰ تایی از آیتم‌ها را رندر می‌کند. پس از رندر هر دسته، shouldYield را فراخوانی می‌کند تا بررسی کند آیا مرورگر نیاز به انجام وظایف دیگری دارد یا خیر. اگر shouldYield مقدار true را برگرداند، تابع خود را با آیتم‌های باقیمانده مجدداً زمان‌بندی می‌کند. این به مرورگر اجازه می‌دهد تا وظایف دیگر مانند رسیدگی به ورودی کاربر یا رندر انیمیشن‌ها را در بین این قطعات انجام دهد و تجربه کاربری پاسخ‌گوتری را تضمین کند.

کاربردهای عملی و مثال‌ها

API زمان‌بند React می‌تواند در طیف گسترده‌ای از سناریوها برای بهبود عملکرد و پاسخگویی برنامه به کار رود. در اینجا چند مثال آورده شده است:

• مصورسازی داده: اولویت‌بندی تعاملات کاربر بر رندر داده‌های پیچیده.
• اسکرول بی‌نهایت: بارگیری و رندر محتوا به صورت قطعه‌ای همزمان با اسکرول کاربر، برای جلوگیری از مسدود شدن رشته اصلی.
• وظایف پس‌زمینه: انجام وظایف غیرحیاتی مانند پیش‌واکشی داده‌ها یا به‌روزرسانی‌های تحلیلی با اولویت پایین، برای اطمینان از عدم تداخل با تعاملات کاربر.
• انیمیشن‌ها: تضمین انیمیشن‌های روان با اولویت‌بندی به‌روزرسانی‌های انیمیشن بر سایر وظایف.
• به‌روزرسانی‌های زنده: مدیریت جریان‌های داده ورودی و اولویت‌بندی به‌روزرسانی‌ها بر اساس اهمیت آن‌ها.

مثال: پیاده‌سازی یک نوار جستجوی Debounced

Debouncing تکنیکی است که برای محدود کردن نرخ اجرای یک تابع استفاده می‌شود. این امر به ویژه برای رسیدگی به ورودی کاربر، مانند جستجوها، مفید است، جایی که شما نمی‌خواهید تابع جستجو را با هر بار فشردن کلید اجرا کنید. API زمان‌بند می‌تواند برای پیاده‌سازی یک نوار جستجوی debounced استفاده شود که ورودی کاربر را اولویت‌بندی کرده و از درخواست‌های جستجوی غیرضروری جلوگیری می‌کند.

import { unstable_scheduleCallback as scheduleCallback, unstable_UserBlockingPriority as UserBlockingPriority, unstable_cancelCallback as cancelCallback } from 'scheduler';
import { useState, useRef, useEffect } from 'react';

function DebouncedSearchBar() {
  const [searchTerm, setSearchTerm] = useState('');
  const [debouncedSearchTerm, setDebouncedSearchTerm] = useState('');
  const scheduledCallbackRef = useRef(null);

  useEffect(() => {
    if (scheduledCallbackRef.current) {
      cancelCallback(scheduledCallbackRef.current);
    }

    scheduledCallbackRef.current = scheduleCallback(UserBlockingPriority, () => {
      setDebouncedSearchTerm(searchTerm);
      scheduledCallbackRef.current = null;
    });

    return () => {
      if (scheduledCallbackRef.current) {
        cancelCallback(scheduledCallbackRef.current);
      }
    };
  }, [searchTerm]);

  // شبیه‌سازی یک تابع جستجو
  useEffect(() => {
    if (debouncedSearchTerm) {
      console.log('Searching for:', debouncedSearchTerm);
      // منطق جستجوی واقعی خود را در اینجا انجام دهید
    }
  }, [debouncedSearchTerm]);

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

export default DebouncedSearchBar;

در این مثال، کامپوننت DebouncedSearchBar از تابع scheduleCallback برای زمان‌بندی تابع جستجو با UserBlockingPriority استفاده می‌کند. تابع cancelCallback برای لغو هر تابع جستجوی زمان‌بندی شده قبلی استفاده می‌شود، که تضمین می‌کند فقط آخرین عبارت جستجو استفاده شود. این کار از درخواست‌های جستجوی غیرضروری جلوگیری کرده و پاسخگویی نوار جستجو را بهبود می‌بخشد.

بهترین شیوه‌ها و ملاحظات

هنگام استفاده از API زمان‌بند React، رعایت این بهترین شیوه‌ها مهم است:

• از سطح اولویت مناسب استفاده کنید: سطح اولویتی را انتخاب کنید که به بهترین شکل اهمیت وظیفه را منعکس کند.
• از استفاده بیش از حد از اولویت‌های بالا خودداری کنید: استفاده بیش از حد از اولویت‌های بالا می‌تواند هدف زمان‌بندی را از بین ببرد.
• وظایف طولانی‌مدت را بشکنید: از برش زمانی برای شکستن وظایف طولانی‌مدت به قطعات کوچک‌تر استفاده کنید.
• عملکرد را نظارت کنید: از ابزارهای نظارت بر عملکرد برای شناسایی مناطقی که زمان‌بندی می‌تواند بهبود یابد، استفاده کنید.
• به طور کامل تست کنید: برنامه خود را به طور کامل تست کنید تا اطمینان حاصل شود که زمان‌بندی همانطور که انتظار می‌رود کار می‌کند.
• به‌روز بمانید: APIهای unstable_ در معرض تغییر هستند، بنابراین از آخرین به‌روزرسانی‌ها مطلع باشید.

آینده زمان‌بندی در React

تیم React به طور مداوم در حال کار بر روی بهبود قابلیت‌های زمان‌بندی React است. حالت همزمان (Concurrent Mode)، که بر روی API زمان‌بند ساخته شده است، با هدف پاسخگوتر و کارآمدتر کردن برنامه‌های React ارائه شده است. با تکامل React، می‌توانیم انتظار داشته باشیم که ویژگی‌های زمان‌بندی پیشرفته‌تر و ابزارهای توسعه‌دهنده بهتری را ببینیم.

نتیجه‌گیری

API زمان‌بند React ابزاری قدرتمند برای بهینه‌سازی عملکرد برنامه‌های React شماست. با درک مفاهیم اولویت‌بندی وظایف و برش زمانی، می‌توانید تجربه کاربری روان‌تر و پاسخ‌گوتری ایجاد کنید. در حالی که APIهای unstable_ ممکن است تغییر کنند، درک مفاهیم اصلی به شما کمک می‌کند تا با تغییرات آینده سازگار شوید و از قدرت قابلیت‌های زمان‌بندی React بهره‌مند شوید. API زمان‌بند را بپذیرید و پتانسیل کامل برنامه‌های React خود را آزاد کنید!