بخش‌بندی زمانی در React: تسلط بر اولویت رندرینگ برای بهبود تجربه کاربری

در دنیای توسعه وب مدرن، ارائه یک تجربه کاربری (UX) روان و پاسخ‌گو از اهمیت بالایی برخوردار است. با پیچیده‌تر شدن برنامه‌های React، اطمینان از عملکرد بهینه به طور فزاینده‌ای چالش‌برانگیز می‌شود. بخش‌بندی زمانی در React (React Time Slicing)، یکی از ویژگی‌های کلیدی در حالت همزمان (Concurrent Mode) React، راه‌حلی قدرتمند برای مدیریت اولویت رندرینگ و جلوگیری از قفل شدن رابط کاربری (UI) ارائه می‌دهد که منجر به بهبود چشمگیر UX می‌شود.

بخش‌بندی زمانی در React چیست؟

بخش‌بندی زمانی در React یک ویژگی است که به React اجازه می‌دهد کار رندرینگ را به قطعات کوچک‌تر و قابل توقف تقسیم کند. به جای مسدود کردن ترد اصلی (main thread) با یک وظیفه رندرینگ طولانی و یکپارچه، React می‌تواند مکث کند، کنترل را به مرورگر برای رسیدگی به ورودی کاربر یا سایر وظایف حیاتی بازگرداند و سپس رندرینگ را ادامه دهد. این کار از unresponsive شدن مرورگر جلوگیری می‌کند و تجربه‌ای روان‌تر و تعاملی‌تر را برای کاربر تضمین می‌کند.

این فرآیند را مانند آماده کردن یک وعده غذایی بزرگ و پیچیده در نظر بگیرید. به جای تلاش برای پختن همه چیز به یکباره، ممکن است سبزیجات را خرد کنید، سس‌ها را آماده کنید و اجزای مختلف را جداگانه بپزید و در نهایت آنها را مونتاژ کنید. بخش‌بندی زمانی به React اجازه می‌دهد کار مشابهی را با رندرینگ انجام دهد و به‌روزرسانی‌های بزرگ UI را به قطعات کوچک‌تر و قابل مدیریت تقسیم کند.

چرا بخش‌بندی زمانی مهم است؟

مزیت اصلی بخش‌بندی زمانی، بهبود پاسخ‌گویی است، به خصوص در برنامه‌هایی با رابط‌های کاربری پیچیده یا به‌روزرسانی‌های مکرر داده‌ها. در ادامه به مزایای کلیدی آن می‌پردازیم:

• تجربه کاربری بهبود یافته: با جلوگیری از مسدود شدن مرورگر، بخش‌بندی زمانی تضمین می‌کند که UI به تعاملات کاربر پاسخ‌گو باقی بماند. این به معنای انیمیشن‌های روان‌تر، زمان پاسخ‌دهی سریع‌تر به کلیک‌ها و ورودی‌های صفحه کلید و در کل یک تجربه کاربری لذت‌بخش‌تر است.
• عملکرد بهبود یافته: اگرچه بخش‌بندی زمانی لزوماً رندرینگ را از نظر زمان کل سریع‌تر نمی‌کند، اما آن را روان‌تر و قابل پیش‌بینی‌تر می‌سازد. این امر به ویژه در دستگاه‌هایی با قدرت پردازش محدود اهمیت دارد.
• مدیریت بهتر منابع: بخش‌بندی زمانی به مرورگر اجازه می‌دهد منابع را به طور مؤثرتری تخصیص دهد و از انحصار CPU توسط وظایف طولانی و کاهش سرعت سایر فرآیندها جلوگیری می‌کند.
• اولویت‌بندی به‌روزرسانی‌ها: بخش‌بندی زمانی React را قادر می‌سازد تا به‌روزرسانی‌های مهم، مانند موارد مربوط به ورودی کاربر را نسبت به وظایف پس‌زمینه کم‌اهمیت‌تر در اولویت قرار دهد. این تضمین می‌کند که UI به سرعت به اقدامات کاربر پاسخ می‌دهد، حتی زمانی که به‌روزرسانی‌های دیگر در حال انجام هستند.

درک React Fiber و حالت همزمان (Concurrent Mode)

بخش‌بندی زمانی عمیقاً با معماری Fiber و حالت همزمان React در هم تنیده است. برای درک کامل این مفهوم، درک این فناوری‌های زیربنایی ضروری است.

React Fiber

React Fiber بازنویسی کامل الگوریتم تطبیق (reconciliation) React است که برای بهبود عملکرد و فعال کردن ویژگی‌های جدیدی مانند بخش‌بندی زمانی طراحی شده است. نوآوری کلیدی Fiber، توانایی تقسیم کار رندرینگ به واحدهای کوچک‌تری به نام "فایبر" (fiber) است. هر فایبر نماینده یک بخش از UI، مانند یک کامپوننت یا یک گره DOM است. Fiber به React اجازه می‌دهد تا کار روی بخش‌های مختلف UI را متوقف، از سر گرفته و اولویت‌بندی کند و بدین ترتیب بخش‌بندی زمانی را امکان‌پذیر می‌سازد.

حالت همزمان (Concurrent Mode)

حالت همزمان مجموعه‌ای از ویژگی‌های جدید در React است که قابلیت‌های پیشرفته‌ای از جمله بخش‌بندی زمانی، Suspense و Transitions را فعال می‌کند. این حالت به React اجازه می‌دهد تا به طور همزمان روی چندین نسخه از UI کار کند و رندرینگ ناهمزمان (asynchronous) و اولویت‌بندی به‌روزرسانی‌ها را ممکن می‌سازد. حالت همزمان به طور پیش‌فرض فعال نیست و نیاز به فعال‌سازی دستی دارد.

پیاده‌سازی بخش‌بندی زمانی در React

برای بهره‌مندی از بخش‌بندی زمانی، باید از حالت همزمان React استفاده کنید. در ادامه نحوه فعال‌سازی و پیاده‌سازی بخش‌بندی زمانی در برنامه شما آمده است:

فعال‌سازی حالت همزمان

نحوه فعال‌سازی حالت همزمان بستگی به روش رندر کردن برنامه React شما دارد.

• برای برنامه‌های جدید: به جای ReactDOM.render از createRoot در فایل index.js یا نقطه ورود اصلی برنامه خود استفاده کنید.
• برای برنامه‌های موجود: مهاجرت به createRoot ممکن است نیازمند برنامه‌ریزی و تست دقیق برای اطمینان از سازگاری با کامپوننت‌های موجود باشد.

مثال استفاده از createRoot:

import React from 'react';
import { createRoot } from 'react-dom/client';
import App from './App';

const container = document.getElementById('root');
const root = createRoot(container); // createRoot(container!) اگر از TypeScript استفاده می‌کنید
root.render();

با استفاده از createRoot، شما حالت همزمان را فعال کرده و بخش‌بندی زمانی را امکان‌پذیر می‌سازید. با این حال، فعال کردن حالت همزمان تنها قدم اول است. شما همچنین باید کد خود را به گونه‌ای ساختار دهید که از قابلیت‌های آن بهره‌مند شوید.

استفاده از useDeferredValue برای به‌روزرسانی‌های غیرحیاتی

هوک useDeferredValue به شما اجازه می‌دهد به‌روزرسانی بخش‌های کم‌اهمیت‌تر UI را به تعویق بیندازید. این برای عناصری مفید است که نیازی به به‌روزرسانی فوری در پاسخ به ورودی کاربر ندارند، مانند نتایج جستجو یا محتوای ثانویه.

مثال:

import React, { useState, useDeferredValue } from 'react';

function SearchResults({ query }) {
  // به‌روزرسانی نتایج جستجو را به مدت ۵۰۰ میلی‌ثانیه به تعویق می‌اندازد
  const deferredQuery = useDeferredValue(query, { timeoutMs: 500 });

  // دریافت نتایج جستجو بر اساس کوئری به تعویق افتاده
  const results = useSearchResults(deferredQuery);

  return (
    

      {results.map(result => (
        
{result.title}
      ))}
    
  );
}

function SearchBar() {
  const [query, setQuery] = useState('');

  return (
    

       setQuery(e.target.value)}
      />
      
    
  );
}

function useSearchResults(query) {
  const [results, setResults] = useState([]);

  React.useEffect(() => {
    // شبیه‌سازی دریافت نتایج جستجو از یک API
    const timeoutId = setTimeout(() => {
      const fakeResults = Array.from({ length: 5 }, (_, i) => ({
        id: i,
        title: `نتیجه برای "${query}" ${i + 1}`
      }));
      setResults(fakeResults);
    }, 200);

    return () => clearTimeout(timeoutId);
  }, [query]);

  return results;
}

export default SearchBar;

در این مثال، هوک useDeferredValue به‌روزرسانی نتایج جستجو را تا زمانی که React فرصت رسیدگی به به‌روزرسانی‌های حیاتی‌تر مانند تایپ کردن در نوار جستجو را داشته باشد، به تأخیر می‌اندازد. UI پاسخ‌گو باقی می‌ماند، حتی زمانی که دریافت و رندر نتایج جستجو کمی طول می‌کشد. پارامتر timeoutMs حداکثر تأخیر را کنترل می‌کند؛ اگر مقدار جدیدتری قبل از اتمام زمان‌بندی در دسترس قرار گیرد، مقدار به تعویق افتاده بلافاصله به‌روز می‌شود. تنظیم این مقدار می‌تواند تعادل بین پاسخ‌گویی و به‌روز بودن را به خوبی تنظیم کند.

استفاده از useTransition برای انتقال‌های UI

هوک useTransition به شما اجازه می‌دهد به‌روزرسانی‌های UI را به عنوان انتقال (transition) علامت‌گذاری کنید، که به React می‌گوید آنها را با فوریت کمتری نسبت به سایر به‌روزرسانی‌ها اولویت‌بندی کند. این برای تغییراتی مفید است که نیازی به بازتاب فوری ندارند، مانند پیمایش بین مسیرها یا به‌روزرسانی عناصر غیرحیاتی UI.

مثال:

import React, { useState, useTransition } from 'react';

function MyComponent() {
  const [isPending, startTransition] = useTransition();
  const [data, setData] = useState(null);

  const handleClick = () => {
    startTransition(() => {
      // شبیه‌سازی دریافت داده از یک API
      setTimeout(() => {
        setData({ value: 'داده‌های جدید' });
      }, 1000);
    });
  };

  return (
    

      
        {isPending ? 'در حال بارگذاری...' : 'بارگذاری داده‌ها'}
      
      {data && 
داده: {data.value}
}
    
  );
}

export default MyComponent;

در این مثال، هوک useTransition فرآیند بارگذاری داده را به عنوان یک انتقال علامت‌گذاری می‌کند. React به‌روزرسانی‌های دیگر، مانند ورودی کاربر، را بر فرآیند بارگذاری داده اولویت می‌دهد. فلگ isPending نشان می‌دهد که آیا انتقال در حال انجام است، و به شما اجازه می‌دهد یک نشانگر بارگذاری نمایش دهید.

بهترین شیوه‌ها برای بخش‌بندی زمانی

برای استفاده مؤثر از بخش‌بندی زمانی، این بهترین شیوه‌ها را در نظر بگیرید:

• شناسایی گلوگاه‌ها: از React Profiler برای شناسایی کامپوننت‌هایی که باعث مشکلات عملکردی می‌شوند، استفاده کنید. ابتدا بر بهینه‌سازی این کامپوننت‌ها تمرکز کنید.
• اولویت‌بندی به‌روزرسانی‌ها: با دقت در نظر بگیرید که کدام به‌روزرسانی‌ها باید فوری باشند و کدام‌ها می‌توانند به تعویق بیفتند یا به عنوان انتقال در نظر گرفته شوند.
• اجتناب از رندرهای غیرضروری: از React.memo، useMemo و useCallback برای جلوگیری از رندرهای مجدد غیرضروری استفاده کنید.
• بهینه‌سازی ساختارهای داده: از ساختارهای داده کارآمد برای به حداقل رساندن زمان صرف شده برای پردازش داده در حین رندرینگ استفاده کنید.
• بارگذاری تنبل (Lazy Load) منابع: از React.lazy برای بارگذاری کامپوننت‌ها فقط در صورت نیاز استفاده کنید. استفاده از Suspense را برای نمایش یک UI جایگزین در حین بارگذاری کامپوننت‌ها در نظر بگیرید.
• تست کامل: برنامه خود را بر روی دستگاه‌ها و مرورگرهای مختلف تست کنید تا اطمینان حاصل شود که بخش‌بندی زمانی به درستی کار می‌کند. به عملکرد در دستگاه‌های کم‌قدرت توجه ویژه‌ای داشته باشید.
• نظارت بر عملکرد: به طور مداوم عملکرد برنامه خود را نظارت کرده و در صورت نیاز تنظیمات را انجام دهید.

ملاحظات بین‌المللی‌سازی (i18n)

هنگام پیاده‌سازی بخش‌بندی زمانی در یک برنامه جهانی، تأثیر بین‌المللی‌سازی (i18n) بر عملکرد را در نظر بگیرید. رندر کردن کامپوننت‌ها با زبان‌های مختلف می‌تواند از نظر محاسباتی پرهزینه باشد، به خصوص اگر از قوانین قالب‌بندی پیچیده یا فایل‌های ترجمه بزرگ استفاده می‌کنید.

در اینجا برخی ملاحظات خاص i18n آورده شده است:

• بهینه‌سازی بارگذاری ترجمه‌ها: فایل‌های ترجمه را به صورت ناهمزمان بارگذاری کنید تا از مسدود شدن ترد اصلی جلوگیری شود. برای بارگذاری فقط ترجمه‌های مورد نیاز برای زبان فعلی، از تقسیم کد (code splitting) استفاده کنید.
• استفاده از کتابخانه‌های قالب‌بندی کارآمد: کتابخانه‌های قالب‌بندی i18n را انتخاب کنید که برای عملکرد بهینه شده‌اند. از استفاده از کتابخانه‌هایی که محاسبات غیرضروری انجام می‌دهند یا گره‌های DOM بیش از حد ایجاد می‌کنند، خودداری کنید.
• کش کردن مقادیر قالب‌بندی شده: مقادیر قالب‌بندی شده را کش کنید تا از محاسبه مجدد غیرضروری آنها جلوگیری شود. از useMemo یا تکنیک‌های مشابه برای memoize کردن نتایج توابع قالب‌بندی استفاده کنید.
• تست با زبان‌های مختلف: برنامه خود را با زبان‌های مختلف تست کنید تا اطمینان حاصل شود که بخش‌بندی زمانی در زبان‌ها و مناطق مختلف به طور مؤثر کار می‌کند. به زبان‌هایی با قوانین قالب‌بندی پیچیده یا طرح‌بندی‌های راست به چپ توجه ویژه‌ای داشته باشید.

مثال: بارگذاری ناهمزمان ترجمه

به جای بارگذاری همزمان همه ترجمه‌ها، می‌توانید آنها را بر حسب تقاضا با استفاده از dynamic imports بارگذاری کنید:

import React, { useState, useEffect } from 'react';

function MyComponent() {
  const [translations, setTranslations] = useState(null);

  useEffect(() => {
    async function loadTranslations() {
      try {
        const module = await import(`./translations/${getCurrentLocale()}.json`);
        setTranslations(module.default);
      } catch (error) {
        console.error("خطا در بارگذاری ترجمه‌ها:", error);
      }
    }

    loadTranslations();
  }, []);

  if (!translations) {
    return 
در حال بارگذاری ترجمه‌ها...
;
  }

  return (
    
{translations.greeting}
  );
}

function getCurrentLocale() {
  // منطقی برای تعیین زبان فعلی، به عنوان مثال، از تنظیمات مرورگر یا ترجیحات کاربر
  return 'fa'; // مثال
}

export default MyComponent;

این مثال نحوه بارگذاری ناهمزمان فایل‌های ترجمه را نشان می‌دهد که از مسدود شدن ترد اصلی جلوگیری کرده و پاسخ‌گویی برنامه را بهبود می‌بخشد. مدیریت خطا نیز مهم است؛ بلوک `try...catch` تضمین می‌کند که خطاهای هنگام بارگذاری ترجمه گرفته و ثبت شوند. تابع `getCurrentLocale()` یک جایگزین است؛ شما باید منطق تعیین زبان فعلی را بر اساس نیازمندی‌های برنامه خود پیاده‌سازی کنید.

نمونه‌هایی از بخش‌بندی زمانی در برنامه‌های کاربردی واقعی

بخش‌بندی زمانی می‌تواند در طیف گسترده‌ای از برنامه‌ها برای بهبود عملکرد و UX به کار رود. در اینجا چند نمونه آورده شده است:

• وب‌سایت‌های تجارت الکترونیک: بهبود پاسخ‌گویی لیست محصولات، نتایج جستجو و فرآیندهای پرداخت.
• پلتفرم‌های رسانه‌های اجتماعی: تضمین اسکرول روان، به‌روزرسانی سریع فیدها و تعاملات پاسخ‌گو با پست‌ها.
• داشبوردهای مصورسازی داده: امکان کاوش تعاملی مجموعه‌های داده بزرگ بدون قفل شدن UI.
• پلتفرم‌های بازی آنلاین: حفظ نرخ فریم ثابت و کنترل‌های پاسخ‌گو برای یک تجربه بازی روان.
• ابزارهای ویرایش مشارکتی: ارائه به‌روزرسانی‌های بلادرنگ و جلوگیری از تأخیر UI در طول جلسات ویرایش مشارکتی.

چالش‌ها و ملاحظات

در حالی که بخش‌بندی زمانی مزایای قابل توجهی ارائه می‌دهد، آگاهی از چالش‌ها و ملاحظات مرتبط با پیاده‌سازی آن ضروری است:

• افزایش پیچیدگی: پیاده‌سازی بخش‌بندی زمانی می‌تواند به پیچیدگی کدبیس شما اضافه کند و نیازمند برنامه‌ریزی و تست دقیق است.
• پتانسیل برای آرتیفکت‌های بصری: در برخی موارد، بخش‌بندی زمانی می‌تواند منجر به آرتیفکت‌های بصری مانند سوسو زدن یا رندرهای ناقص شود. این مشکل را می‌توان با مدیریت دقیق انتقال‌ها و به تعویق انداختن به‌روزرسانی‌های کم‌اهمیت‌تر کاهش داد.
• مشکلات سازگاری: حالت همزمان ممکن است با همه کامپوننت‌ها یا کتابخانه‌های موجود React سازگار نباشد. تست کامل برای اطمینان از سازگاری ضروری است.
• چالش‌های دیباگینگ: دیباگ کردن مشکلات مربوط به بخش‌بندی زمانی می‌تواند چالش‌برانگیزتر از دیباگ کردن کد سنتی React باشد. React DevTools Profiler می‌تواند ابزار ارزشمندی برای شناسایی و حل مشکلات عملکردی باشد.

نتیجه‌گیری

بخش‌بندی زمانی در React یک تکنیک قدرتمند برای مدیریت اولویت رندرینگ و بهبود تجربه کاربری برنامه‌های پیچیده React است. با تقسیم کار رندرینگ به قطعات کوچک‌تر و قابل توقف، بخش‌بندی زمانی از قفل شدن UI جلوگیری کرده و تجربه‌ای روان‌تر و پاسخ‌گوتر را برای کاربر تضمین می‌کند. اگرچه پیاده‌سازی بخش‌بندی زمانی می‌تواند به پیچیدگی کدبیس شما اضافه کند، مزایای آن از نظر عملکرد و UX اغلب ارزش تلاش را دارد. با درک مفاهیم زیربنایی React Fiber و حالت همزمان، و با پیروی از بهترین شیوه‌ها برای پیاده‌سازی، می‌توانید به طور مؤثر از بخش‌بندی زمانی برای ایجاد برنامه‌های React با عملکرد بالا و کاربرپسند که کاربران را در سراسر جهان خوشحال می‌کند، بهره‌مند شوید. به یاد داشته باشید که همیشه برنامه خود را پروفایل کرده و به طور کامل تست کنید تا از عملکرد بهینه و سازگاری در دستگاه‌ها و مرورگرهای مختلف اطمینان حاصل کنید.