ארכיטקטורת React Fiber: הבנת תהליך הפיוס

React חולל מהפכה בפיתוח front-end עם הארכיטקטורה המבוססת רכיבים שלו ומודל התכנות הדקלרטיבי שלו. בלב היעילות של React נמצא תהליך הפיוס שלו – המנגנון שבאמצעותו React מעדכן את ה-DOM האמיתי כדי לשקף שינויים בעץ הרכיבים. תהליך זה עבר אבולוציה משמעותית, שהגיעה לשיאה בארכיטקטורת Fiber. מאמר זה מספק הבנה מקיפה של React Fiber והשפעתה על הפיוס.

מהו פיוס?

פיוס הוא האלגוריתם ש-React משתמש בו כדי להשוות את ה-DOM הוירטואלי הקודם עם ה-DOM הוירטואלי החדש ולקבוע את קבוצת השינויים המינימלית הנדרשת לעדכון ה-DOM בפועל. ה-DOM הוירטואלי הוא ייצוג של ממשק המשתמש המאוחסן בזיכרון. כאשר המצב של רכיב משתנה, React יוצר עץ DOM וירטואלי חדש. במקום לתפעל ישירות את ה-DOM האמיתי, שהוא תהליך איטי, React משווה את עץ ה-DOM הוירטואלי החדש עם הקודם ומזהה את ההבדלים. תהליך זה נקרא diffing.

תהליך הפיוס מונחה על ידי שתי הנחות עיקריות:

• אלמנטים מסוגים שונים ייצרו עצים שונים.
• המפתח יכול לרמוז לאילו מרכיבי ילדים עשויים להיות יציבים על פני עיבודים שונים באמצעות ה-prop key.

פיוס מסורתי (לפני Fiber)

ביישום הראשוני של React, תהליך הפיוס היה סינכרוני ובלתי ניתן לחלוקה. המשמעות היא שברגע ש-React התחיל את תהליך השוואת ה-DOM הוירטואלי ועדכון ה-DOM בפועל, לא ניתן היה להפריע לו. זה עלול להוביל לבעיות ביצועים, במיוחד ביישומים מורכבים עם עצי רכיבים גדולים. אם עדכון רכיב לקח זמן רב, הדפדפן הפך ללא תגובה, וכתוצאה מכך חווית משתמש גרועה. זה מכונה לעתים קרובות בעיית ה"ג'אנק".

דמיינו אתר מסחר אלקטרוני מורכב המציג קטלוג מוצרים. אם משתמש מקיים אינטראקציה עם מסנן, מה שמפעיל עיבוד מחדש של הקטלוג, תהליך הפיוס הסינכרוני עשוי לחסום את השרשור הראשי, ולהפוך את ממשק המשתמש ללא תגובה עד שהקטלוג כולו יעובד מחדש. זה עלול לקחת מספר שניות, ולגרום לתסכול עבור המשתמש.

הצגת React Fiber

React Fiber הוא כתיבה מחדש מלאה של אלגוריתם הפיוס של React, שהוצג ב-React 16. מטרתו העיקרית היא לשפר את התגובתיות ואת הביצועים הנתפסים של יישומי React, במיוחד בתרחישים מורכבים. Fiber משיגה זאת על ידי פירוק תהליך הפיוס ליחידות עבודה קטנות יותר, הניתנות להפרעה.

המושגים העיקריים מאחורי React Fiber הם:

• Fibers: Fiber הוא אובייקט JavaScript המייצג יחידת עבודה. הוא מחזיק במידע על רכיב, הקלט שלו והפלט שלו. לכל רכיב React יש Fiber תואם.
• WorkLoop: Work loop הוא לולאה שמבצעת איטרציות על פני עץ ה-Fiber ומבצעת את העבודה הדרושה עבור כל Fiber.
• תזמון: המתזמן מחליט מתי להתחיל, להשהות, לחדש או לנטוש יחידת עבודה על סמך עדיפות.

היתרונות של ארכיטקטורת Fiber

ארכיטקטורת Fiber מספקת מספר יתרונות משמעותיים:

• פיוס הניתן להפרעה: Fiber מאפשרת ל-React להשהות ולחדש את תהליך הפיוס, ולמנוע ממשימות ארוכות לחסום את השרשור הראשי. זה מבטיח שממשק המשתמש יישאר מגיב, גם במהלך עדכונים מורכבים.
• עדכונים מבוססי עדיפות: Fiber מאפשרת ל-React לתעדף סוגים שונים של עדכונים. לדוגמה, אינטראקציות משתמשים, כגון הקלדה או לחיצה, יכולות לקבל עדיפות גבוהה יותר על פני משימות רקע, כגון אחזור נתונים. זה מבטיח שהעדכונים החשובים ביותר יעובדו ראשונים.
• עיבוד אסינכרוני: Fiber מאפשרת ל-React לבצע עיבוד בצורה אסינכרונית. משמעות הדבר היא ש-React יכולה להתחיל לעבד רכיב ולאחר מכן להשהות כדי לאפשר לדפדפן לטפל במשימות אחרות, כגון קלט משתמש או אנימציות. זה משפר את הביצועים הכוללים ואת התגובתיות של היישום.
• טיפול שגיאות משופר: Fiber מספק טיפול שגיאות טוב יותר במהלך תהליך הפיוס. אם מתרחשת שגיאה במהלך העיבוד, React יכולה להתאושש בצורה חלקה יותר ולמנוע מהיישום כולו לקרוס.

דמיינו יישום עריכת מסמכים שיתופי. עם Fiber, ניתן לעבד עריכות שבוצעו על ידי משתמשים שונים עם עדיפויות משתנות. הקלדה בזמן אמת מהמשתמש הנוכחי מקבלת את העדיפות הגבוהה ביותר, מה שמבטיח משוב מיידי. עדכונים ממשתמשים אחרים, או שמירה אוטומטית ברקע, ניתנים לעיבוד עם עדיפות נמוכה יותר, תוך מזעור שיבוש לחוויית המשתמש הפעיל.

הבנת מבנה ה-Fiber

כל רכיב React מיוצג על ידי צומת Fiber. צומת ה-Fiber מכיל מידע על סוג הרכיב, ה-props שלו, המצב שלו והיחסים שלו לצמתי Fiber אחרים בעץ. להלן כמה מאפיינים חשובים של צומת Fiber:

• type: סוג הרכיב (למשל, רכיב פונקציה, רכיב מחלקה, אלמנט DOM).
• key: ה-prop key הועבר לרכיב.
• props: ה-props הועברו לרכיב.
• stateNode: המופע של הרכיב (עבור רכיבי מחלקה) או null (עבור רכיבי פונקציה).
• child: מצביע לצומת Fiber הילד הראשון.
• sibling: מצביע לצומת Fiber האח הבא.
• return: מצביע לצומת Fiber האב.
• alternate: מצביע לצומת Fiber המייצג את המצב הקודם של הרכיב.
• effectTag: דגל המציין את סוג העדכון שצריך לבצע ב-DOM.

המאפיין alternate חשוב במיוחד. הוא מאפשר ל-React לעקוב אחר המצבים הקודמים והנוכחיים של הרכיב. במהלך תהליך הפיוס, React משווה את צומת ה-Fiber הנוכחי עם ה-alternate שלו כדי לקבוע את השינויים שיש לבצע ב-DOM.

האלגוריתם של WorkLoop

ה-work loop הוא הליבה של ארכיטקטורת Fiber. הוא אחראי על מעבר על עץ ה-Fiber וביצוע העבודה הדרושה עבור כל Fiber. ה-work loop מיושם כפונקציה רקורסיבית המעבדת Fibers אחד בכל פעם.

ה-work loop מורכב משני שלבים עיקריים:

• שלב העיבוד: במהלך שלב העיבוד, React עובר על עץ ה-Fiber וקובע את השינויים שיש לבצע ב-DOM. שלב זה ניתן להפרעה, כלומר React יכולה להשהות ולחדש אותו בכל עת.
• שלב המחויבות: במהלך שלב המחויבות, React מיישמת את השינויים ב-DOM. שלב זה אינו ניתן להפרעה, כלומר React חייבת להשלימו ברגע שהוא התחיל.

שלב העיבוד בפירוט

את שלב העיבוד ניתן לחלק עוד לשני שלבים משניים:

• beginWork: הפונקציה beginWork אחראית על עיבוד צומת ה-Fiber הנוכחי ויצירת צמתי Fiber ילדים. היא קובעת האם יש לעדכן את הרכיב, ואם כן, יוצרת צמתי Fiber חדשים עבור ילדיו.
• completeWork: הפונקציה completeWork אחראית על עיבוד צומת ה-Fiber הנוכחי לאחר שילדיו עובדו. היא מעדכנת את ה-DOM ומחשבת את הפריסה של הרכיב.

הפונקציה beginWork מבצעת את המשימות הבאות:

1. בודקת אם יש לעדכן את הרכיב.
2. אם יש לעדכן את הרכיב, היא משווה את ה-props והמצב החדשים עם ה-props והמצב הקודמים כדי לקבוע את השינויים שיש לבצע.
3. יוצרת צמתי Fiber חדשים עבור ילדי הרכיב.
4. מגדירה את המאפיין effectTag בצומת ה-Fiber כדי לציין את סוג העדכון שיש לבצע ב-DOM.

הפונקציה completeWork מבצעת את המשימות הבאות:

1. מעדכנת את ה-DOM עם השינויים שנקבעו במהלך הפונקציה beginWork.
2. מחשבת את הפריסה של הרכיב.
3. אוספת את תופעות הלוואי שצריך לבצע לאחר שלב המחויבות.

שלב המחויבות בפירוט

שלב המחויבות אחראי על יישום השינויים ב-DOM. שלב זה אינו ניתן להפרעה, כלומר React חייבת להשלימו ברגע שהוא התחיל. שלב המחויבות מורכב משלושה שלבים משניים:

• beforeMutation: שלב זה מבוצע לפני שה-DOM עובר מוטציה. הוא משמש לביצוע משימות כגון הכנת ה-DOM לעדכונים.
• mutation: שלב זה הוא המקום שבו מוטציות ה-DOM בפועל מבוצעות. React מעדכנת את ה-DOM בהתבסס על המאפיין effectTag של צמתי ה-Fiber.
• layout: שלב זה מבוצע לאחר שה-DOM עבר מוטציה. הוא משמש לביצוע משימות כגון עדכון הפריסה של הרכיב והפעלת שיטות מחזור חיים.

דוגמאות מעשיות וקטעי קוד

בואו נמחיש את תהליך הפיוס של Fiber בדוגמה פשוטה. דמיינו רכיב שמציג רשימה של פריטים:

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

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

); } ```

כאשר ה-prop items משתנה, React צריך לפייס את הרשימה ולעדכן את ה-DOM בהתאם. הנה כיצד Fiber תטפל בזה:

1. שלב עיבוד: הפונקציה beginWork תשווה את מערך ה-items החדש עם מערך ה-items הקודם. היא תזהה אילו פריטים נוספו, הוסרו או עודכנו.
2. צמתי Fiber חדשים ייווצרו עבור הפריטים שנוספו, וה-effectTag יוגדר כדי לציין שפריטים אלה צריכים להיות מוכנסו ל-DOM.
3. צמתי Fiber עבור הפריטים שהוסרו יסומנו למחיקה.
4. צמתי Fiber עבור הפריטים המעודכנים יעודכנו בנתונים החדשים.
5. שלב המחויבות: שלב ה-commit יחיל אז את השינויים הללו על ה-DOM בפועל. הפריטים שנוספו יוכנסו, הפריטים שהוסרו יימחקו והפריטים המעודכנים ישונו.

השימוש ב-prop key חיוני לפיוס יעיל. ללא ה-prop key, React תצטרך לעבד מחדש את כל הרשימה בכל פעם שמערך ה-items משתנה. עם ה-prop key, React יכולה לזהות במהירות אילו פריטים נוספו, הוסרו או עודכנו, ולעדכן רק את הפריטים האלה.

לדוגמה, דמיינו תרחיש שבו הסדר של פריטים בעגלת קניות משתנה. אם לכל פריט יש key ייחודי (למשל, מזהה המוצר), React יכולה לסדר מחדש ביעילות את הפריטים ב-DOM מבלי שתצטרך לעבד אותם מחדש לחלוטין. זה משפר משמעותית את הביצועים, במיוחד עבור רשימות גדולות.

תזמון ותעדוף

אחד היתרונות המרכזיים של Fiber הוא היכולת שלו לתזמן ולתעדף עדכונים. React משתמשת במתזמן כדי לקבוע מתי להתחיל, להשהות, לחדש או לנטוש יחידת עבודה על סמך העדיפות שלה. זה מאפשר ל-React לתעדף אינטראקציות משתמש ולהבטיח שממשק המשתמש יישאר מגיב, גם במהלך עדכונים מורכבים.

React מספקת מספר ממשקי API לתזמון עדכונים עם עדיפויות שונות:

• React.render: מתזמן עדכון עם העדיפות המוגדרת כברירת מחדל.
• ReactDOM.unstable_deferredUpdates: מתזמן עדכון עם עדיפות נמוכה יותר.
• ReactDOM.unstable_runWithPriority: מאפשר לציין במפורש את העדיפות של עדכון.

לדוגמה, אתה יכול להשתמש ב-ReactDOM.unstable_deferredUpdates כדי לתזמן עדכונים שאינם קריטיים לחוויית המשתמש, כגון מעקב ניתוח נתונים או אחזור נתונים ברקע.

```javascript ReactDOM.unstable_deferredUpdates(() => { // בצע עדכונים לא קריטיים כאן updateAnalyticsData(); }); ```

טיפול בשגיאות עם Fiber

Fiber מספק טיפול משופר בשגיאות במהלך תהליך הפיוס. כאשר מתרחשת שגיאה במהלך העיבוד, React יכולה לתפוס את השגיאה ולמנוע מהיישום כולו לקרוס. React משתמשת בגבולות שגיאה כדי לטפל בשגיאות בצורה מבוקרת.

גבול שגיאה הוא רכיב שתופס שגיאות JavaScript בכל מקום בעץ רכיבי הילדים שלו, רושם את השגיאות הללו ומציג ממשק משתמש חלופי במקום עץ הרכיבים שהתרסק. גבולות שגיאה תופסים שגיאות במהלך העיבוד, בשיטות מחזור חיים ובבוני העץ כולו מתחתיהם.

```javascript class ErrorBoundary extends React.Component { constructor(props) { super(props); this.state = { hasError: false }; } static getDerivedStateFromError(error) { // עדכן את המצב כך שהעיבוד הבא יציג את ממשק המשתמש החלופי. return { hasError: true }; } componentDidCatch(error, errorInfo) { // אתה יכול גם לרשום את השגיאה לשירות דיווח שגיאות logErrorToMyService(error, errorInfo); } render() { if (this.state.hasError) { // אתה יכול לעבד כל ממשק משתמש חלופי מותאם אישית return

משהו השתבש.

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

אתה יכול להשתמש בגבולות שגיאה כדי לעטוף כל רכיב שעלול לזרוק שגיאה. זה מבטיח שהיישום שלך יישאר יציב גם אם חלק מהרכיבים נכשלים.

```javascript ```

איתור באגים ב-Fiber

איתור באגים ביישומי React המשתמשים ב-Fiber יכול להיות מאתגר, אך ישנם מספר כלים וטכניקות שיכולים לעזור. תוסף הדפדפן React DevTools מספק סט כלים רב עוצמה לבדיקת עץ הרכיבים, פרופיל ביצועים ואיתור שגיאות.

React Profiler מאפשר לך להקליט את הביצועים של היישום שלך ולזהות צווארי בקבוק. אתה יכול להשתמש ב-Profiler כדי לראות כמה זמן לוקח לכל רכיב לעבד ולזהות רכיבים שגורמים לבעיות ביצועים.

ה-React DevTools מספקת גם תצוגת עץ רכיבים המאפשרת לך לבדוק את ה-props, המצב וצומת ה-Fiber של כל רכיב. זה יכול להיות שימושי להבנת האופן שבו עץ הרכיבים בנוי וכיצד תהליך הפיוס עובד.

סיכום

ארכיטקטורת React Fiber מייצגת שיפור משמעותי לעומת תהליך הפיוס המסורתי. על ידי פירוק תהליך הפיוס ליחידות עבודה קטנות יותר, הניתנות להפרעה, Fiber מאפשרת ל-React לשפר את התגובתיות ואת הביצועים הנתפסים של יישומים, במיוחד בתרחישים מורכבים.

הבנת המושגים העיקריים מאחורי Fiber, כגון Fibers, work loops ותזמון, חיונית לבניית יישומי React בעלי ביצועים גבוהים. על ידי מינוף התכונות של Fiber, אתה יכול ליצור ממשקי משתמש מגיבים יותר, גמישים יותר ומספקים חווית משתמש טובה יותר.

כאשר React ממשיכה להתפתח, Fiber תישאר חלק מהותי מהארכיטקטורה שלה. על ידי התעדכנות בפיתוחים האחרונים ב-Fiber, אתה יכול להבטיח שיישומי ה-React שלך מנצלים באופן מלא את היתרונות של הביצועים שהיא מספקת.

הנה כמה נקודות עיקריות:

• React Fiber הוא כתיבה מחדש מלאה של אלגוריתם הפיוס של React.
• Fiber מאפשרת ל-React להשהות ולחדש את תהליך הפיוס, ולמנוע ממשימות ארוכות לחסום את השרשור הראשי.
• Fiber מאפשרת ל-React לתעדף סוגים שונים של עדכונים.
• Fiber מספקת טיפול טוב יותר בשגיאות במהלך תהליך הפיוס.
• ה-prop key חיוני לפיוס יעיל.
• תוסף הדפדפן React DevTools מספק סט כלים רב עוצמה לאיתור באגים ביישומי Fiber.

על ידי אימוץ React Fiber והבנת עקרונותיה, מפתחים ברחבי העולם יכולים לבנות יישומי אינטרנט בעלי ביצועים גבוהים יותר וידידותיים למשתמש, ללא קשר למיקומם או למורכבות הפרויקטים שלהם.