Architecture React Fiber : Comprendre le processus de réconciliation

React a révolutionné le développement front-end avec son architecture basée sur les composants et son modèle de programmation déclaratif. Au cœur de l'efficacité de React se trouve son processus de réconciliation – le mécanisme par lequel React met à jour le DOM réel pour refléter les changements dans l'arborescence des composants. Ce processus a connu une évolution significative, aboutissant à l'architecture Fiber. Cet article offre une compréhension complète de React Fiber et de son impact sur la réconciliation.

Qu'est-ce que la réconciliation ?

La réconciliation est l'algorithme que React utilise pour comparer l'ancien DOM virtuel avec le nouveau DOM virtuel et déterminer l'ensemble minimal de changements nécessaires pour mettre à jour le DOM réel. Le DOM virtuel est une représentation en mémoire de l'interface utilisateur. Lorsque l'état d'un composant change, React crée une nouvelle arborescence de DOM virtuel. Au lieu de manipuler directement le DOM réel, ce qui est un processus lent, React compare la nouvelle arborescence du DOM virtuel avec la précédente et identifie les différences. Ce processus est appelé diffing.

Le processus de réconciliation est guidé par deux hypothèses principales :

• Les éléments de types différents produiront des arborescences différentes.
• Le développeur peut indiquer quels éléments enfants peuvent rester stables entre différents rendus grâce à une prop key.

La réconciliation traditionnelle (avant Fiber)

Dans l'implémentation initiale de React, le processus de réconciliation était synchrone et indivisible. Cela signifiait qu'une fois que React commençait le processus de comparaison du DOM virtuel et de mise à jour du DOM réel, il ne pouvait pas être interrompu. Cela pouvait entraîner des problèmes de performance, en particulier dans les applications complexes avec de grandes arborescences de composants. Si une mise à jour de composant prenait beaucoup de temps, le navigateur devenait non réactif, ce qui entraînait une mauvaise expérience utilisateur. C'est ce que l'on appelle souvent le problème du "jank".

Imaginez un site e-commerce complexe affichant un catalogue de produits. Si un utilisateur interagit avec un filtre, déclenchant un nouveau rendu du catalogue, le processus de réconciliation synchrone pourrait bloquer le thread principal, rendant l'interface utilisateur non réactive jusqu'à ce que l'ensemble du catalogue soit à nouveau rendu. Cela pourrait prendre plusieurs secondes, causant de la frustration pour l'utilisateur.

Présentation de React Fiber

React Fiber est une réécriture complète de l'algorithme de réconciliation de React, introduit dans React 16. Son objectif principal est d'améliorer la réactivité et la performance perçue des applications React, en particulier dans des scénarios complexes. Fiber y parvient en décomposant le processus de réconciliation en unités de travail plus petites et interruptibles.

Les concepts clés derrière React Fiber sont :

• Fibres (Fibers) : Une fibre est un objet JavaScript qui représente une unité de travail. Elle contient des informations sur un composant, ses entrées et ses sorties. Chaque composant React a une fibre correspondante.
• WorkLoop : Une 'work loop' (boucle de travail) est une boucle qui parcourt l'arbre des fibres et effectue le travail nécessaire pour chaque fibre.
• Planification (Scheduling) : Le planificateur (scheduler) décide quand démarrer, mettre en pause, reprendre ou abandonner une unité de travail en fonction de sa priorité.

Avantages de l'architecture Fiber

L'architecture Fiber offre plusieurs avantages significatifs :

• Réconciliation interruptible : Fiber permet à React de mettre en pause et de reprendre le processus de réconciliation, empêchant les tâches de longue durée de bloquer le thread principal. Cela garantit que l'interface utilisateur reste réactive, même lors de mises à jour complexes.
• Mises à jour basées sur la priorité : Fiber permet à React de prioriser différents types de mises à jour. Par exemple, les interactions de l'utilisateur, comme la saisie au clavier ou le clic, peuvent recevoir une priorité plus élevée que les tâches en arrière-plan, comme la récupération de données. Cela garantit que les mises à jour les plus importantes sont traitées en premier.
• Rendu asynchrone : Fiber permet à React d'effectuer le rendu de manière asynchrone. Cela signifie que React peut commencer à rendre un composant puis faire une pause pour permettre au navigateur de gérer d'autres tâches, telles que les entrées utilisateur ou les animations. Cela améliore la performance globale et la réactivité de l'application.
• Meilleure gestion des erreurs : Fiber offre une meilleure gestion des erreurs pendant le processus de réconciliation. Si une erreur se produit pendant le rendu, React peut se rétablir plus gracieusement et empêcher l'application entière de planter.

Prenons l'exemple d'une application d'édition de documents collaborative. Avec Fiber, les modifications apportées par différents utilisateurs peuvent être traitées avec des priorités variables. La saisie en temps réel de l'utilisateur actuel obtient la plus haute priorité, garantissant un retour immédiat. Les mises à jour d'autres utilisateurs, ou la sauvegarde automatique en arrière-plan, peuvent être traitées avec une priorité plus faible, minimisant les perturbations pour l'expérience de l'utilisateur actif.

Comprendre la structure d'une fibre

Chaque composant React est représenté par un nœud Fiber. Le nœud Fiber contient des informations sur le type du composant, ses props, son état et ses relations avec les autres nœuds Fiber de l'arborescence. Voici quelques propriétés importantes d'un nœud Fiber :

• type : Le type du composant (par exemple, un composant fonctionnel, un composant de classe, un élément DOM).
• key : La prop key passée au composant.
• props : Les props passées au composant.
• stateNode : L'instance du composant (pour les composants de classe) ou null (pour les composants fonctionnels).
• child : Un pointeur vers le premier nœud Fiber enfant.
• sibling : Un pointeur vers le prochain nœud Fiber frère.
• return : Un pointeur vers le nœud Fiber parent.
• alternate : Un pointeur vers le nœud Fiber représentant l'état précédent du composant.
• effectTag : Un drapeau indiquant le type de mise à jour à effectuer sur le DOM.

La propriété alternate est particulièrement importante. Elle permet à React de suivre les états précédent et actuel du composant. Pendant le processus de réconciliation, React compare le nœud Fiber actuel avec son alternate pour déterminer les changements à apporter au DOM.

L'algorithme de la WorkLoop

La 'work loop' est au cœur de l'architecture Fiber. Elle est responsable du parcours de l'arbre des fibres et de l'exécution du travail nécessaire pour chaque fibre. La 'work loop' est implémentée comme une fonction récursive qui traite les fibres une par une.

La 'work loop' se compose de deux phases principales :

• La phase de rendu (Render Phase) : Pendant la phase de rendu, React parcourt l'arbre des fibres et détermine les changements à apporter au DOM. Cette phase est interruptible, ce qui signifie que React peut la mettre en pause et la reprendre à tout moment.
• La phase de commit (Commit Phase) : Pendant la phase de commit, React applique les changements au DOM. Cette phase n'est pas interruptible, ce qui signifie que React doit la terminer une fois qu'elle a commencé.

La phase de rendu en détail

La phase de rendu peut être subdivisée en deux sous-phases :

• beginWork : La fonction beginWork est responsable du traitement du nœud Fiber actuel et de la création des nœuds Fiber enfants. Elle détermine si le composant doit être mis à jour et, si c'est le cas, crée de nouveaux nœuds Fiber pour ses enfants.
• completeWork : La fonction completeWork est responsable du traitement du nœud Fiber actuel après que ses enfants ont été traités. Elle met à jour le DOM et calcule la disposition du composant.

La fonction beginWork effectue les tâches suivantes :

1. Vérifie si le composant doit être mis à jour.
2. Si le composant doit être mis à jour, elle compare les nouvelles props et le nouvel état avec les props et l'état précédents pour déterminer les changements à effectuer.
3. Crée de nouveaux nœuds Fiber pour les enfants du composant.
4. Définit la propriété effectTag sur le nœud Fiber pour indiquer le type de mise à jour à effectuer sur le DOM.

La fonction completeWork effectue les tâches suivantes :

1. Met à jour le DOM avec les changements qui ont été déterminés pendant la fonction beginWork.
2. Calcule la disposition du composant.
3. Collecte les effets de bord qui doivent être exécutés après la phase de commit.

La phase de commit en détail

La phase de commit est responsable de l'application des changements au DOM. Cette phase n'est pas interruptible, ce qui signifie que React doit la terminer une fois qu'elle a commencé. La phase de commit se compose de trois sous-phases :

• beforeMutation : Cette phase est exécutée avant que le DOM ne soit muté. Elle est utilisée pour effectuer des tâches telles que la préparation du DOM pour les mises à jour.
• mutation : C'est dans cette phase que les mutations réelles du DOM sont effectuées. React met à jour le DOM en se basant sur la propriété effectTag des nœuds Fiber.
• layout : Cette phase est exécutée après que le DOM a été muté. Elle est utilisée pour effectuer des tâches telles que la mise à jour de la disposition du composant et l'exécution des méthodes de cycle de vie.

Exemples pratiques et extraits de code

Illustrons le processus de réconciliation de Fiber avec un exemple simplifié. Considérons un composant qui affiche une liste d'éléments :

```javascript function ItemList({ items }) { return (

{items.map(item => (
• {item.name}
))}

); } ```

Lorsque la prop items change, React doit réconcilier la liste et mettre à jour le DOM en conséquence. Voici comment Fiber gérerait cela :

1. Phase de rendu : La fonction beginWork comparerait le nouveau tableau items avec le tableau items précédent. Elle identifierait quels éléments ont été ajoutés, supprimés ou mis à jour.
2. De nouveaux nœuds Fiber seraient créés pour les éléments ajoutés, et le effectTag serait défini pour indiquer que ces éléments doivent être insérés dans le DOM.
3. Les nœuds Fiber pour les éléments supprimés seraient marqués pour suppression.
4. Les nœuds Fiber pour les éléments mis à jour seraient actualisés avec les nouvelles données.
5. Phase de commit : La phase de commit appliquerait alors ces changements au DOM réel. Les éléments ajoutés seraient insérés, les éléments supprimés seraient effacés, et les éléments mis à jour seraient modifiés.

L'utilisation de la prop key est cruciale pour une réconciliation efficace. Sans la prop key, React devrait refaire le rendu de toute la liste chaque fois que le tableau items change. Avec la prop key, React peut rapidement identifier quels éléments ont été ajoutés, supprimés ou mis à jour, et ne mettre à jour que ces éléments.

Par exemple, imaginez un scénario où l'ordre des articles dans un panier d'achat change. Si chaque article a une key unique (par exemple, l'ID du produit), React peut réorganiser efficacement les éléments dans le DOM sans avoir à les rendre à nouveau entièrement. Cela améliore considérablement les performances, en particulier pour les grandes listes.

Planification et priorisation

L'un des avantages clés de Fiber est sa capacité à planifier et à prioriser les mises à jour. React utilise un planificateur pour déterminer quand démarrer, mettre en pause, reprendre ou abandonner une unité de travail en fonction de sa priorité. Cela permet à React de prioriser les interactions de l'utilisateur et de garantir que l'interface utilisateur reste réactive, même lors de mises à jour complexes.

React fournit plusieurs API pour planifier des mises à jour avec différentes priorités :

• React.render : Planifie une mise à jour avec la priorité par défaut.
• ReactDOM.unstable_deferredUpdates : Planifie une mise à jour avec une priorité plus faible.
• ReactDOM.unstable_runWithPriority : Vous permet de spécifier explicitement la priorité d'une mise à jour.

Par exemple, vous pouvez utiliser ReactDOM.unstable_deferredUpdates pour planifier des mises à jour qui ne sont pas critiques pour l'expérience utilisateur, telles que le suivi analytique ou la récupération de données en arrière-plan.

```javascript ReactDOM.unstable_deferredUpdates(() => { // Effectuez ici les mises à jour non critiques updateAnalyticsData(); }); ```

Gestion des erreurs avec Fiber

Fiber offre une meilleure gestion des erreurs pendant le processus de réconciliation. Lorsqu'une erreur se produit pendant le rendu, React peut intercepter l'erreur et empêcher l'application entière de planter. React utilise les 'error boundaries' (périmètres d'erreur) pour gérer les erreurs de manière contrôlée.

Un 'error boundary' est un composant qui intercepte les erreurs JavaScript n'importe où dans son arborescence de composants enfants, journalise ces erreurs et affiche une interface utilisateur de secours à la place de l'arborescence de composants qui a planté. Les 'error boundaries' interceptent les erreurs pendant le rendu, dans les méthodes de cycle de vie et dans les constructeurs de toute l'arborescence située en dessous d'eux.

```javascript class ErrorBoundary extends React.Component { constructor(props) { super(props); this.state = { hasError: false }; } static getDerivedStateFromError(error) { // Mettre à jour l'état pour que le prochain rendu affiche l'interface de secours. return { hasError: true }; } componentDidCatch(error, errorInfo) { // Vous pouvez aussi journaliser l'erreur vers un service de rapport d'erreurs logErrorToMyService(error, errorInfo); } render() { if (this.state.hasError) { // Vous pouvez afficher n'importe quelle interface de secours personnalisée return

Quelque chose s'est mal passé.

; } return this.props.children; } } ```

Vous pouvez utiliser les 'error boundaries' pour envelopper tout composant susceptible de lever une erreur. Cela garantit que votre application reste stable même si certains composants échouent.

```javascript ```

Débogage de Fiber

Le débogage des applications React qui utilisent Fiber peut être complexe, mais il existe plusieurs outils et techniques qui peuvent aider. L'extension de navigateur React DevTools fournit un ensemble d'outils puissants pour inspecter l'arborescence des composants, profiler les performances et déboguer les erreurs.

Le Profiler de React vous permet d'enregistrer les performances de votre application et d'identifier les goulots d'étranglement. Vous pouvez utiliser le Profiler pour voir combien de temps chaque composant met à rendre et identifier les composants qui causent des problèmes de performance.

Les React DevTools fournissent également une vue de l'arborescence des composants qui vous permet d'inspecter les props, l'état et le nœud Fiber de chaque composant. Cela peut être utile pour comprendre comment l'arborescence des composants est structurée et comment le processus de réconciliation fonctionne.

Conclusion

L'architecture React Fiber représente une amélioration significative par rapport au processus de réconciliation traditionnel. En décomposant le processus de réconciliation en unités de travail plus petites et interruptibles, Fiber permet à React d'améliorer la réactivité et la performance perçue des applications, surtout dans des scénarios complexes.

Comprendre les concepts clés derrière Fiber, tels que les fibres, les 'work loops' et la planification, est essentiel pour créer des applications React performantes. En tirant parti des fonctionnalités de Fiber, vous pouvez créer des interfaces utilisateur plus réactives, plus résilientes et qui offrent une meilleure expérience utilisateur.

Alors que React continue d'évoluer, Fiber restera une partie fondamentale de son architecture. En restant à jour avec les derniers développements de Fiber, vous pouvez vous assurer que vos applications React tirent pleinement parti des avantages en termes de performance qu'elle offre.

Voici quelques points clés à retenir :

• React Fiber est une réécriture complète de l'algorithme de réconciliation de React.
• Fiber permet à React de mettre en pause et de reprendre le processus de réconciliation, empêchant les tâches de longue durée de bloquer le thread principal.
• Fiber permet à React de prioriser différents types de mises à jour.
• Fiber offre une meilleure gestion des erreurs pendant le processus de réconciliation.
• La prop key est cruciale pour une réconciliation efficace.
• L'extension de navigateur React DevTools fournit un ensemble d'outils puissants pour déboguer les applications Fiber.

En adoptant React Fiber et en comprenant ses principes, les développeurs du monde entier peuvent construire des applications web plus performantes et conviviales, quel que soit leur emplacement ou la complexité de leurs projets.