React istodobno prikazivanje: Otključavanje performansi s Fiber arhitekturom i analizom radnog ciklusa

React, dominantna sila u razvoju sučelja, kontinuirano se razvija kako bi zadovoljio zahtjeve sve složenijih i interaktivnijih korisničkih sučelja. Jedno od najznačajnijih napredaka u ovom razvoju je istodobno prikazivanje (Concurrent Rendering), uvedeno s Reactom 16. Ovaj pomak paradigme temeljito je promijenio način na koji React upravlja ažuriranjima i prikazuje komponente, otključavajući značajna poboljšanja performansi i omogućujući responsivnija korisnička iskustva. Ovaj članak zaranja u temeljne koncepte istodobnog prikazivanja, istražujući Fiber arhitekturu i radni ciklus, te pružajući uvid u to kako ovi mehanizmi doprinose glađim, učinkovitijim React aplikacijama.

Razumijevanje potrebe za istodobnim prikazivanjem

Prije istodobnog prikazivanja, React je radio na sinkroni način. Kada bi došlo do ažuriranja (npr. promjena stanja, ažuriranje svojstava), React bi započeo prikazivanje cijelog stabla komponenti u jednoj, neprekinutoj operaciji. Ovo sinkrono prikazivanje moglo je dovesti do uskih grla u performansama, posebno pri radu s velikim stablima komponenti ili računski skupim operacijama. Tijekom tih razdoblja prikazivanja, preglednik bi postao neodzivan, što je rezultiralo trzajnim i frustrirajućim korisničkim iskustvom. Ovo se često naziva "blokiranjem glavne niti".

Zamislite scenarij u kojem korisnik piše u polje za tekst. Ako je komponenta odgovorna za prikazivanje upisanog teksta dio velikog, složenog stabla komponenti, svaki pritisak tipke mogao bi pokrenuti ponovno prikazivanje koje blokira glavnu nit. To bi rezultiralo primjetnim kašnjenjem i lošim korisničkim iskustvom.

Istodobno prikazivanje rješava ovaj problem dopuštajući Reactu da razbije zadatke prikazivanja na manje, upravljive jedinice posla. Ove jedinice mogu se prioritetizirati, pauzirati i nastaviti po potrebi, dopuštajući Reactu da prekida zadatke prikazivanja s drugim pregledničkim operacijama, poput rukovanja korisničkim unosom ili mrežnim zahtjevima. Ovaj pristup sprječava da glavna nit bude blokirana dulje vrijeme, što rezultira responsivnijim i fluidnijim korisničkim iskustvom. Mislite na to kao na multitasking za Reactov proces prikazivanja.

Uvođenje Fiber arhitekture

U srcu istodobnog prikazivanja leži Fiber arhitektura. Fiber predstavlja potpunu ponovnu implementaciju Reactovog internog algoritma za usklađivanje. Za razliku od prethodnog sinkronog procesa usklađivanja, Fiber uvodi sofisticiraniji i granularniji pristup upravljanju ažuriranjima i prikazivanju komponenti.

Što je Fiber?

Fiber se konceptualno može shvatiti kao virtualna reprezentacija instance komponente. Svaka komponenta u vašoj React aplikaciji povezana je s odgovarajućim Fiber čvorom. Ovi Fiber čvorovi čine strukturu stabla koja odražava stablo komponenti. Svaki Fiber čvor drži informacije o komponenti, njenim svojstvima (props), njenoj djeci i njenom trenutnom stanju. Ključno, također drži informacije o poslu koji treba obaviti za tu komponentu.

Ključna svojstva Fiber čvora uključuju:

• type: Tip komponente (npr. div, MyComponent).
• key: Jedinstveni ključ dodijeljen komponenti (koristi se za učinkovito usklađivanje).
• props: Svojstva (props) proslijeđena komponenti.
• child: Pokazivač na Fiber čvor koji predstavlja prvo dijete komponente.
• sibling: Pokazivač na Fiber čvor koji predstavlja sljedećeg brata komponente.
• return: Pokazivač na Fiber čvor koji predstavlja roditelja komponente.
• stateNode: Referenca na stvarnu instancu komponente (npr. DOM čvor za host komponente, instanca klase komponente).
• alternate: Pokazivač na Fiber čvor koji predstavlja prethodnu verziju komponente.
• effectTag: Zastavica koja označava vrstu ažuriranja potrebnog za komponentu (npr. postavljanje, ažuriranje, brisanje).

Fiber stablo

Fiber stablo je trajna podatkovna struktura koja predstavlja trenutno stanje korisničkog sučelja aplikacije. Kada se dogodi ažuriranje, React u pozadini stvara novo Fiber stablo, predstavljajući željeno stanje korisničkog sučelja nakon ažuriranja. Ovo novo stablo naziva se "stablo u izradi" (work-in-progress tree). Jednom kada je stablo u izradi dovršeno, React ga zamjenjuje s trenutnim stablom, čineći promjene vidljivima korisniku.

Ovaj pristup dvostrukog stabla omogućuje Reactu da izvršava ažuriranja prikazivanja na način koji ne blokira. Trenutno stablo ostaje vidljivo korisniku dok se stablo u izradi konstruira u pozadini. Ovo sprječava zamrzavanje ili neodzivnost korisničkog sučelja tijekom ažuriranja.

Prednosti Fiber arhitekture

• Prekidno prikazivanje: Fiber omogućuje Reactu da pauzira i nastavi zadatke prikazivanja, dopuštajući mu da prioritetizira korisničke interakcije i spriječi blokiranje glavne niti.
• Inkrementalno prikazivanje: Fiber omogućuje Reactu da razbije ažuriranja prikazivanja na manje jedinice posla, koje se mogu obrađivati inkrementalno tijekom vremena.
• Prioritetizacija: Fiber omogućuje Reactu da prioritetizira različite vrste ažuriranja, osiguravajući da se kritična ažuriranja (npr. korisnički unos) obrađuju prije manje važnih ažuriranja (npr. dohvaćanje podataka u pozadini).
• Poboljšano rukovanje greškama: Fiber olakšava rukovanje greškama tijekom prikazivanja, jer omogućuje Reactu da se vrati na prethodno stabilno stanje ako se pojavi greška.

Radni ciklus: Kako Fiber omogućuje istodobnost

Radni ciklus je motor koji pokreće istodobno prikazivanje. To je rekurzivna funkcija koja prolazi kroz Fiber stablo, obavljajući posao na svakom Fiber čvoru i inkrementalno ažurirajući korisničko sučelje. Radni ciklus je odgovoran za sljedeće zadatke:

• Odabir sljedećeg Fiber čvora za obradu.
• Obavljanje posla na Fiber čvoru (npr. izračunavanje novog stanja, uspoređivanje svojstava, prikazivanje komponente).
• Ažuriranje Fiber stabla s rezultatima posla.
• Zakazivanje daljnjeg posla koji treba obaviti.

Faze radnog ciklusa

Radni ciklus sastoji se od dvije glavne faze:

1. Faza prikazivanja (poznata i kao Faza usklađivanja): Ova faza je odgovorna za izgradnju stabla Fiber u izradi. Tijekom ove faze, React prolazi kroz Fiber stablo, uspoređujući trenutno stablo s željenim stanjem i određujući koje promjene treba napraviti. Ova faza je asinkrona i prekidna. Ona određuje što *treba* promijeniti u DOM-u.
2. Faza obavijesti (Commit Phase): Ova faza je odgovorna za primjenu promjena na stvarni DOM. Tijekom ove faze, React ažurira DOM čvorove, dodaje nove čvorove i uklanja stare čvorove. Ova faza je sinkrona i neprekidna. Ona *stvarno* mijenja DOM.

Kako radni ciklus omogućuje istodobnost

Ključ istodobnog prikazivanja leži u činjenici da je Faza prikazivanja asinkrona i prekidna. To znači da React može pauzirati Fazu prikazivanja u bilo kojem trenutku kako bi pregledniku omogućio rukovanje drugim zadacima, kao što su korisnički unos ili mrežni zahtjevi. Kada je preglednik neaktivan, React može nastaviti Fazu prikazivanja tamo gdje je stao.

Ova sposobnost pauziranja i nastavka Faze prikazivanja omogućuje Reactu da prekida zadatke prikazivanja s drugim pregledničkim operacijama, sprječavajući blokiranje glavne niti i osiguravajući responsivnije korisničko iskustvo. Faza obavijesti, s druge strane, mora biti sinkrona kako bi se osigurala konzistentnost korisničkog sučelja. Međutim, Faza obavijesti obično je puno brža od Faze prikazivanja, tako da obično ne uzrokuje usko grlo u performansama.

Prioritetizacija u radnom ciklusu

React koristi algoritam zakazivanja temeljen na prioritetima kako bi odredio koje Fiber čvorove treba obraditi prvo. Ovaj algoritam dodjeljuje razinu prioriteta svakom ažuriranju na temelju njegove važnosti. Na primjer, ažuriranja pokrenuta korisničkim unosom obično imaju dodijeljen viši prioritet od ažuriranja pokrenutih dohvaćanjem podataka u pozadini.

Radni ciklus uvijek prvo obrađuje Fiber čvorove s najvišim prioritetom. Ovo osigurava da se kritična ažuriranja obrađuju brzo, pružajući responsivno korisničko iskustvo. Manje važna ažuriranja obrađuju se u pozadini kada je preglednik neaktivan.

Ovaj sustav prioriteta ključan je za održavanje glatkog korisničkog iskustva, posebno u složenim aplikacijama s brojnim istodobnim ažuriranjima. Razmotrite scenarij u kojem korisnik piše u traku za pretraživanje dok aplikacija istovremeno dohvaća i prikazuje popis predloženih pojmova za pretraživanje. Ažuriranja povezana s korisnikovim pisanjem trebala bi imati prioritet kako bi se osiguralo da traka za unos ostane responsivna, dok se ažuriranja povezana s predloženim pojmovima za pretraživanje mogu obraditi u pozadini.

Praktični primjeri istodobnog prikazivanja na djelu

Ispitajmo nekoliko praktičnih primjera kako istodobno prikazivanje može poboljšati performanse i korisničko iskustvo React aplikacija.

1. Debouncing korisničkog unosa

Razmotrite traku za pretraživanje koja prikazuje rezultate pretraživanja dok korisnik piše. Bez istodobnog prikazivanja, svaki pritisak tipke mogao bi pokrenuti ponovno prikazivanje cijelog popisa rezultata pretraživanja, što dovodi do problema s performansama i trzajnog korisničkog iskustva.

S istodobnim prikazivanjem, možemo koristiti debouncing kako bismo odgodili prikazivanje rezultata pretraživanja dok korisnik ne prestane pisati na kratko vrijeme. Ovo omogućuje Reactu da prioritetizira korisnički unos i spriječi neodzivnost korisničkog sučelja.

Evo pojednostavljenog primjera:

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

function SearchBar() {
 const [searchTerm, setSearchTerm] = useState('');

 const debouncedSearch = useCallback(
 debounce((value) => {
 // Ovdje izvršite logiku pretraživanja
 console.log('Pretražujem:', value);
 }, 300),
 []
 );

 const handleChange = (event) => {
 const value = event.target.value;
 setSearchTerm(value);
 debouncedSearch(value);
 };

 return (
 
 );
}

// Funkcija za debouncing
function debounce(func, delay) {
 let timeout;
 return function(...args) {
 const context = this;
 clearTimeout(timeout);
 timeout = setTimeout(() => func.apply(context, args), delay);
 };
}

export default SearchBar;

U ovom primjeru, funkcija debounce odgađa izvršavanje logike pretraživanja dok korisnik ne prestane pisati 300 milisekundi. Ovo osigurava da se rezultati pretraživanja prikazuju samo kada je to potrebno, poboljšavajući performanse aplikacije.

2. Lijeno učitavanje slika

Učitavanje velikih slika može značajno utjecati na vrijeme početnog učitavanja web stranice. S istodobnim prikazivanjem, možemo koristiti lijeno učitavanje (lazy loading) kako bismo odgodili učitavanje slika dok ne postanu vidljive u vidnom polju.

Ova tehnika može značajno poboljšati percipirane performanse aplikacije, jer korisnik ne mora čekati da se sve slike učitaju prije nego što počne komunicirati sa stranicom.

Evo pojednostavljenog primjera korištenjem biblioteke react-lazyload:

import React from 'react';
import LazyLoad from 'react-lazyload';

function ImageComponent({ src, alt }) {
 return (
 Učitavam...
}>
 
 
 );
}

export default ImageComponent;

U ovom primjeru, komponenta LazyLoad odgađa učitavanje slike dok ne postane vidljiva u vidnom polju. Svojstvo placeholder omogućuje nam prikazivanje pokazatelja učitavanja dok se slika učitava.

3. Suspense za dohvaćanje podataka

React Suspense omogućuje vam da "suspendirate" prikazivanje komponente dok čekate da se podaci učitaju. Ovo je posebno korisno za scenarije dohvaćanja podataka, gdje želite prikazati pokazatelj učitavanja dok čekate podatke iz API-ja.

Suspense se besprijekorno integrira s istodobnim prikazivanjem, omogućujući Reactu da prioritetizira učitavanje podataka i spriječi neodzivnost korisničkog sučelja.

Evo pojednostavljenog primjera:

import React, { Suspense } from 'react';

// Lažna funkcija za dohvaćanje podataka koja vraća Promise
const fetchData = () => {
 return new Promise(resolve => {
 setTimeout(() => {
 resolve({ data: 'Podaci učitani!' });
 }, 2000);
 });
};

// React komponenta koja koristi Suspense
function MyComponent() {
 const resource = fetchData();
 return (
 Učitavam...