React-sovinnon: Virtuaalisen DOMin optimointi suorituskyvyn parantamiseksi

React on mullistanut front-end-kehityksen komponenttipohjaisella arkkitehtuurillaan ja deklaratiivisella ohjelmointimallillaan. Reactin tehokkuuden keskiössä on sen virtuaalisen DOMin käyttö ja prosessi nimeltä Sovinto. Tämä artikkeli tarjoaa kattavan tarkastelun Reactin sovintoritmillistä, virtuaalisen DOMin optimoinneista ja käytännön tekniikoista, joilla varmistat, että React-sovelluksesi ovat nopeita ja reagoivia globaalille yleisölle.

Virtuaalisen DOMin ymmärtäminen

Virtuaalinen DOM on todellisen DOMin muistissa oleva esitys. Ajattele sitä kevyenä kopiona käyttöliittymästä, jota React ylläpitää. Sen sijaan, että manipuloitaisiin suoraan todellista DOMia (mikä on hidasta ja kallista), React manipuloit virtuaalista DOMia. Tämä abstraktio mahdollistaa Reactin erien tekemisen ja niiden tehokkaan soveltamisen.

Miksi käyttää virtuaalista DOMia?

• Suorituskyky: Todellisen DOMin suora manipulointi voi olla hidasta. Virtuaalinen DOM mahdollistaa Reactin minimoimaan nämä operaatiot päivittämällä vain ne DOMin osat, jotka ovat todella muuttuneet.
• Alustariippumattomuus: Virtuaalinen DOM abstrahoi taustalla olevan alustan, mikä helpottaa React-sovellusten kehittämistä, jotka voivat toimia eri selaimissa ja laitteissa johdonmukaisesti.
• Yksinkertaistettu kehitys: Reactin deklaratiivinen lähestymistapa yksinkertaistaa kehitystä antamalla kehittäjien keskittyä käyttöliittymän haluttuun tilaan sen sijaan, että keskittyisivät sen päivittämiseen tarvittaviin vaiheisiin.

Sovintoprosessi selitetty

Sovinto on algoritmi, jota React käyttää päivittämään todellista DOMia virtuaalisen DOMin muutosten perusteella. Kun komponentin tila tai propseja muuttuu, React luo uuden virtuaalisen DOM-puun. Se vertaa sitten tätä uutta puuta edelliseen puuhun määrittääkseen minimimäärän muutoksia, joita tarvitaan todellisen DOMin päivittämiseen. Tämä prosessi on huomattavasti tehokkaampi kuin koko DOMin uudelleen renderöinti.

Sovinnon keskeiset vaiheet:

1. Komponenttipäivitykset: Kun komponentin tila muuttuu, React käynnistää kyseisen komponentin ja sen lasten uudelleen renderöinnin.
2. Virtuaalisen DOMin vertailu: React vertaa uutta virtuaalista DOM-puuta edelliseen virtuaaliseen DOM-puuhun.
3. Diff-algoritmi: React käyttää diff-algoritmia tunnistaakseen erot kahden puun välillä. Tällä algoritmilla on monimutkaisuuksia ja heuristiikkaa prosessin tekemiseksi mahdollisimman tehokkaaksi.
4. DOMin paikkaaminen: Diffin perusteella React päivittää vain todellisen DOMin tarvittavat osat.

Diff-algoritmin heuristiikat

Reactin diff-algoritmi käyttää muutamaa keskeistä oletusta optimoidakseen sovintoprosessia:

• Kahden erityyppisen elementin on tuotettava erilaiset puut: Jos komponentin juurielementin tyyppi muuttuu (esim. <div>:stä <span>:iin), React poistaa vanhan puun ja kiinnittää uuden puun kokonaan.
• Kehittäjä voi vihjailla, mitkä alielementit voivat olla vakaita eri renderöinneissä: Käyttämällä key-propsiä kehittäjät voivat auttaa Reactia tunnistamaan, mitkä alielementit vastaavat samoja taustalla olevia tietoja. Tämä on ratkaisevan tärkeää listojen ja muun dynaamisen sisällön tehokkaassa päivittämisessä.

Sovinnon optimointi: Parhaat käytännöt

1. Avaimien tehokas käyttö

key-prop on välttämätön renderöitäessä elementtilistoja dynaamisesti. Se tarjoaa Reactille vakaan tunnisteen jokaiselle elementille, jolloin se voi tehokkaasti päivittää, uudelleen järjestää tai poistaa kohteita ilman, että koko luetteloa renderöidään tarpeettomasti uudelleen. Ilman avaimia React joutuu renderöimään kaikki luettelon kohteet uudelleen kaikilla muutoksilla, mikä vaikuttaa vakavasti suorituskykyyn.

Esimerkki:

Harkitse API:sta haettujen käyttäjien luetteloa:

            const UserList = ({ users }) => {
  return (
    <ul>
      {users.map(user => (
        <li key={user.id}>{user.name}</li>
      ))}
    </ul>
  );
};

            

              
                Copy
              
            
          

Tässä esimerkissä user.id käytetään avaimena. On ratkaisevan tärkeää käyttää vakaata ja ainutlaatuista tunnusta. Vältä taulukon indeksin käyttämistä avaimena, koska tämä voi johtaa suorituskykyongelmiin, kun luetteloa järjestetään uudelleen.

2. Tarpeettoman uudelleenrenderöinnin estäminen React.memolla

React.memo on korkeamman asteen komponentti, joka muistuttaa funktionaaliset komponentit. Se estää komponenttia uudelleen renderöimästä, jos sen propseja ei ole muutettu. Tämä voi parantaa merkittävästi suorituskykyä, erityisesti puhtaille komponenteille, jotka renderöidään usein.

Esimerkki:

            import React from 'react';

const MyComponent = React.memo(({ data }) => {
  console.log('MyComponent rendered');
  return <div>{data}</div>;
});

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

Tässä esimerkissä MyComponent renderöidään uudelleen vain, jos data-prop muuttuu. Tämä on erityisen hyödyllistä, kun välitetään monimutkaisia objekteja propseina. Ole kuitenkin tietoinen React.memon suorittamasta pinnallisesta vertailusta. Jos propin vertailu on kalliimpaa kuin komponentin uudelleen renderöinti, siitä ei välttämättä ole hyötyä.

3. useCallback- ja useMemo-koukkujen käyttö

useCallback- ja useMemo-koukut ovat välttämättömiä suorituskyvyn optimoimiseksi, kun funktioita ja monimutkaisia objekteja välitetään propseina alikomponenteille. Nämä koukut muistavat funktion tai arvon, mikä estää alikomponenttien tarpeettoman uudelleenrenderöinnin.

useCallback-esimerkki:

            import React, { useCallback } from 'react';

const ParentComponent = () => {
  const handleClick = useCallback(() => {
    console.log('Button clicked');
  }, []);

  return <ChildComponent onClick={handleClick} />;
};

const ChildComponent = React.memo(({ onClick }) => {
  console.log('ChildComponent rendered');
  return <button onClick={onClick}>Click me</button>;
});

export default ParentComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

Tässä esimerkissä useCallback muistaa handleClick-funktion. Ilman useCallbackia luotaisiin uusi funktio jokaisella ParentComponent-renderöinnillä, mikä aiheuttaisi ChildComponentin uudelleen renderöinnin, vaikka sen propseja ei olisi loogisesti muutettu.

useMemo-esimerkki:

            import React, { useMemo } from 'react';

const ParentComponent = ({ data }) => {
  const processedData = useMemo(() => {
    // Perform expensive data processing
    return data.map(item => item * 2);
  }, [data]);

  return <ChildComponent data={processedData} />;
};

export default ParentComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

Tässä esimerkissä useMemo muistaa kalliin tietojenkäsittelyn tuloksen. processedData-arvo lasketaan uudelleen vain, kun data-prop muuttuu.

4. ShouldComponentUpdate-käytäntö (luokkakomponenteille)

Luokkakomponenteille voit käyttää elinkaarimenetelmää shouldComponentUpdate hallitaksesi, milloin komponentti tulee renderöidä uudelleen. Tämän menetelmän avulla voit manuaalisesti vertailla nykyisiä ja seuraavia propseja ja tilaa ja palauttaa true, jos komponentti on päivitettävä, tai false muussa tapauksessa.

Esimerkki:

            import React from 'react';

class MyComponent extends React.Component {
  shouldComponentUpdate(nextProps, nextState) {
    // Compare props and state to determine if an update is needed
    if (nextProps.data !== this.props.data) {
      return true;
    }
    return false;
  }

  render() {
    console.log('MyComponent rendered');
    return <div>{this.props.data}</div>;
  }
}

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

On kuitenkin yleisesti suositeltavaa käyttää funktionaalisia komponentteja koukuilla (React.memo, useCallback, useMemo) paremman suorituskyvyn ja luettavuuden vuoksi.

5. Renderöinnin sisäisten funktiomääritelmien välttäminen

Funktioiden määrittäminen suoraan render-metodissa luo uuden funktioinstanssin jokaisella renderöinnillä. Tämä voi johtaa alikomponenttien tarpeettomaan uudelleen renderöintiin, koska propseja pidetään aina erilaisina.

Huono käytäntö:

            const MyComponent = () => {
  return <button onClick={() => console.log('Clicked')}>Click me</button>;
};

            

              
                Copy
              
            
          

Hyvä käytäntö:

            import React, { useCallback } from 'react';

const MyComponent = () => {
  const handleClick = useCallback(() => {
    console.log('Clicked');
  }, []);

  return <button onClick={handleClick}>Click me</button>;
};

            

              
                Copy
              
            
          

6. Tilapäivitysten erien käsittely

React erottelee useita tilapäivityksiä yhdeksi renderöintisykliksi. Tämä voi parantaa suorituskykyä vähentämällä DOM-päivitysten määrää. Joissain tapauksissa saatat kuitenkin joutua käsittelemään tilapäivityksiä nimenomaisesti ReactDOM.flushSyncilla (käytä varoen, koska se voi mitätöidä erän hyödyt tietyissä skenaarioissa).

7. Muuttumattomien tietorakenteiden käyttö

Muuttumattomien tietorakenteiden käyttö voi yksinkertaistaa muutosten havaitsemista propseissa ja tilassa. Muuttumattomat tietorakenteet varmistavat, että muutokset luovat uusia objekteja sen sijaan, että muokkaavat olemassa olevia. Tämä helpottaa objektien vertaamista yhtäsuuruudella ja estää tarpeettoman uudelleen renderöinnin.

Kirjastot, kuten Immutable.js tai Immer, voivat auttaa sinua työskentelemään muuttumattomien tietorakenteiden kanssa tehokkaasti.

8. Koodin jakaminen

Koodin jakaminen on tekniikka, joka sisältää sovelluksen jakamisen pienempiin osiin, jotka voidaan ladata tarvittaessa. Tämä vähentää alkuperäistä latausaikaa ja parantaa sovelluksesi yleistä suorituskykyä, erityisesti käyttäjille, joilla on hitaat verkkoyhteydet, heidän maantieteellisestä sijainnistaan riippumatta. React tarjoaa sisäänrakennetun tuen koodin jakamiselle käyttämällä React.lazy- ja Suspense-komponentteja.

Esimerkki:

            import React, { Suspense } from 'react';

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

const App = () => {
  return (
    <Suspense fallback={<div>Loading...</div>}>
      <MyComponent />
    </Suspense>
  );
};

            

              
                Copy
              
            
          

9. Kuvien optimointi

Kuvien optimointi on ratkaisevan tärkeää minkä tahansa verkkosovelluksen suorituskyvyn parantamiseksi. Suuret kuvat voivat merkittävästi lisätä latausaikoja ja kuluttaa liikaa kaistanleveyttä, erityisesti käyttäjille alueilla, joilla on rajallinen Internet-infrastruktuuri. Tässä on joitain kuvan optimointitekniikoita:

• Kuvien pakkaaminen: Käytä työkaluja, kuten TinyPNG tai ImageOptim, pakkaaksesi kuvia laadusta tinkimättä.
• Käytä oikeaa muotoa: Valitse sopiva kuvamuoto kuvan sisällön perusteella. JPEG sopii valokuville, kun taas PNG sopii paremmin grafiikoille, joissa on läpinäkyvyys. WebP tarjoaa paremman pakkauksen ja laadun verrattuna JPEG:iin ja PNG:hen.
• Käytä responsiivisia kuvia: Palvele eri kuvakokoja käyttäjän näytön koon ja laitteen mukaan. <picture>-elementti ja <img>-elementin srcset-määrite voidaan ottaa käyttöön responsiivisten kuvien toteuttamiseksi.
• Laajenna kuvia: Lataa kuvat vain silloin, kun ne ovat näkyvissä näkymässä. Tämä vähentää alkuperäistä latausaikaa ja parantaa sovelluksen havaittua suorituskykyä. Kirjastot, kuten react-lazyload, voivat yksinkertaistaa laiska latauksen toteuttamista.

10. Palvelinpuolen renderöinti (SSR)

Palvelinpuolen renderöinti (SSR) sisältää React-sovelluksen renderöinnin palvelimella ja esirenderoitujen HTML:ien lähettämisen asiakkaalle. Tämä voi parantaa alkuperäistä latausaikaa ja hakukoneoptimointia (SEO), mikä on erityisen hyödyllistä tavoitettaessa laajempaa globaalia yleisöä.

Kehykset kuten Next.js ja Gatsby tarjoavat sisäänrakennetun tuen SSR:lle ja helpottavat sen toteuttamista.

11. Välimuististrategiat

Välimuististrategioiden toteuttaminen voi merkittävästi parantaa React-sovellusten suorituskykyä vähentämällä palvelimelle tehtävien pyyntöjen määrää. Välimuistia voidaan toteuttaa eri tasoilla, mukaan lukien:

• Selaimen välimuisti: Määritä HTTP-otsakkeet ohjeistamaan selainta tallentamaan staattiset resurssit, kuten kuvat, CSS- ja JavaScript-tiedostot.
• Service Worker -välimuisti: Käytä service workereita API-vastausten ja muiden dynaamisten tietojen välimuistiin.
• Palvelinpuolen välimuisti: Ota käyttöön välimuistimekanismit palvelimella kuormituksen vähentämiseksi tietokannassa ja vastausaikojen parantamiseksi.

12. Valvonta ja profilointi

React-sovelluksen säännöllinen valvonta ja profilointi voi auttaa sinua tunnistamaan suorituskyvyn pullonkauloja ja parannuskohteita. Käytä työkaluja, kuten React Profiler, Chrome DevTools ja Lighthouse analysoimaan sovelluksesi suorituskykyä ja tunnistamaan hitaat komponentit tai tehottomat koodit.

Johtopäätös

Reactin sovintoprosessi ja virtuaalinen DOM tarjoavat tehokkaan perustan korkean suorituskyvyn verkkosovellusten rakentamiselle. Ymmärtämällä taustalla olevat mekanismit ja soveltamalla tässä artikkelissa käsiteltyjä optimointitekniikoita kehittäjät voivat luoda React-sovelluksia, jotka ovat nopeita, reagoivia ja tarjoavat loistavan käyttökokemuksen käyttäjille ympäri maailmaa. Muista jatkuvasti profiloida ja valvoa sovellustasi tunnistaaksesi parannuskohteita ja varmistaaksesi, että se toimii jatkuvasti optimaalisesti kehittyessään.