React Fiber Arhitektura: Razumijevanje Procesa Usklađivanja

React je revolucionirao front-end razvoj svojom arhitekturom temeljenom na komponentama i deklarativnim programskim modelom. U srcu Reactove učinkovitosti leži njegov proces usklađivanja – mehanizam kojim React ažurira stvarni DOM kako bi odražavao promjene u stablu komponenti. Ovaj je proces doživio značajnu evoluciju, kulminirajući u Fiber arhitekturi. Ovaj članak pruža sveobuhvatno razumijevanje React Fibera i njegovog utjecaja na usklađivanje.

Što je Usklađivanje?

Usklađivanje je algoritam koji React koristi za usporedbu prethodnog virtualnog DOM-a s novim virtualnim DOM-om i određivanje minimalnog skupa promjena potrebnih za ažuriranje stvarnog DOM-a. Virtualni DOM je in-memory reprezentacija korisničkog sučelja. Kada se stanje komponente promijeni, React stvara novo stablo virtualnog DOM-a. Umjesto izravnog manipuliranja stvarnim DOM-om, što je spor proces, React uspoređuje novo stablo virtualnog DOM-a s prethodnim i identificira razlike. Ovaj se proces naziva diffing.

Proces usklađivanja vođen je dvjema glavnim pretpostavkama:

• Elementi različitih tipova proizvest će različita stabla.
• Programer može dati naznaku koji bi dječji elementi mogli biti stabilni tijekom različitih renderiranja pomoću key propa.

Tradicionalno Usklađivanje (Prije Fibera)

U početnoj implementaciji Reacta, proces usklađivanja bio je sinkron i nedjeljiv. To je značilo da, jednom kada React započne proces usporedbe virtualnog DOM-a i ažuriranja stvarnog DOM-a, nije ga se moglo prekinuti. To je moglo dovesti do problema s performansama, posebno u složenim aplikacijama s velikim stablima komponenti. Ako ažuriranje komponente traje dugo, preglednik bi postao neodgovarajući, što bi rezultiralo lošim korisničkim iskustvom. To se često naziva problem "trzanje".

Zamislite složenu web stranicu e-trgovine koja prikazuje katalog proizvoda. Ako korisnik komunicira s filtrom, pokrećući ponovno renderiranje kataloga, sinkroni proces usklađivanja mogao bi blokirati glavnu nit, čineći korisničko sučelje neodgovarajućim dok se cijeli katalog ne ponovno renderira. To bi moglo potrajati nekoliko sekundi, uzrokujući frustraciju korisniku.

Uvod u React Fiber

React Fiber je potpuno prepisivanje Reactovog algoritma usklađivanja, uvedenog u React 16. Njegov primarni cilj je poboljšati odzivnost i percipirane performanse React aplikacija, posebno u složenim scenarijima. Fiber to postiže razbijanjem procesa usklađivanja u manje, prekidive jedinice rada.

Ključni koncepti iza React Fibera su:

• Fiberi: Fiber je JavaScript objekt koji predstavlja jedinicu rada. Sadrži informacije o komponenti, njenom ulazu i njenom izlazu. Svaka React komponenta ima odgovarajući fiber.
• WorkLoop: Work loop je petlja koja iterira kroz stablo fibera i obavlja potreban rad za svaki fiber.
• Raspoređivanje: Raspoređivač odlučuje kada započeti, pauzirati, nastaviti ili napustiti jedinicu rada na temelju prioriteta.

Prednosti Fiber Arhitekture

Fiber arhitektura pruža nekoliko značajnih prednosti:

• Prekidivo Usklađivanje: Fiber omogućuje Reactu da pauzira i nastavi proces usklađivanja, sprječavajući dugotrajne zadatke da blokiraju glavnu nit. To osigurava da korisničko sučelje ostane odzivno, čak i tijekom složenih ažuriranja.
• Ažuriranja Temeljena na Prioritetu: Fiber omogućuje Reactu da odredi prioritet različitim vrstama ažuriranja. Na primjer, interakcije korisnika, poput tipkanja ili klikanja, mogu se dati veći prioritet od pozadinskih zadataka, poput dohvaćanja podataka. To osigurava da se prvo obrađuju najvažnija ažuriranja.
• Asinkrono Renderiranje: Fiber omogućuje Reactu da izvodi renderiranje asinkrono. To znači da React može započeti renderiranje komponente i zatim pauzirati kako bi preglednik obradio druge zadatke, poput unosa korisnika ili animacija. To poboljšava ukupne performanse i odzivnost aplikacije.
• Poboljšano Rukovanje Pogreškama: Fiber pruža bolje rukovanje pogreškama tijekom procesa usklađivanja. Ako se tijekom renderiranja dogodi pogreška, React se može oporaviti elegantnije i spriječiti rušenje cijele aplikacije.

Razmotrite aplikaciju za zajedničko uređivanje dokumenata. S Fiberom, izmjene koje su napravili različiti korisnici mogu se obraditi s različitim prioritetima. Tipkanje u stvarnom vremenu od strane trenutnog korisnika dobiva najveći prioritet, osiguravajući neposrednu povratnu informaciju. Ažuriranja od drugih korisnika ili pozadinsko automatsko spremanje mogu se obraditi s nižim prioritetom, minimizirajući ometanje iskustva aktivnog korisnika.

Razumijevanje Fiber Strukture

Svaka React komponenta predstavljena je Fiber čvorom. Fiber čvor sadrži informacije o tipu komponente, propovima, stanju i njenim odnosima s drugim Fiber čvorovima u stablu. Evo nekoliko važnih svojstava Fiber čvora:

• type: Tip komponente (npr., funkcijska komponenta, klasna komponenta, DOM element).
• key: Key prop proslijeđen komponenti.
• props: Propovi proslijeđeni komponenti.
• stateNode: Instanca komponente (za klasne komponente) ili null (za funkcijske komponente).
• child: Pokazivač na prvi dječji Fiber čvor.
• sibling: Pokazivač na sljedeći sestrinski Fiber čvor.
• return: Pokazivač na roditeljski Fiber čvor.
• alternate: Pokazivač na Fiber čvor koji predstavlja prethodno stanje komponente.
• effectTag: Zastava koja označava tip ažuriranja koji se treba izvršiti na DOM-u.

alternate svojstvo je posebno važno. Omogućuje Reactu da prati prethodno i trenutno stanje komponente. Tijekom procesa usklađivanja, React uspoređuje trenutni Fiber čvor sa svojim alternate kako bi utvrdio promjene koje je potrebno izvršiti na DOM-u.

WorkLoop Algoritam

Work loop je jezgra Fiber arhitekture. Odgovoran je za prelazak preko stabla fibera i obavljanje potrebnog rada za svaki fiber. Work loop implementiran je kao rekurzivna funkcija koja obrađuje fibere jedan po jedan.

Work loop sastoji se od dvije glavne faze:

• Faza Renderiranja: Tijekom faze renderiranja, React prelazi preko stabla fibera i utvrđuje promjene koje je potrebno izvršiti na DOM-u. Ova je faza prekidiva, što znači da je React može pauzirati i nastaviti u bilo kojem trenutku.
• Faza Commit: Tijekom faze commit, React primjenjuje promjene na DOM. Ova faza nije prekidiva, što znači da je React mora dovršiti jednom kad je započeo.

Faza Renderiranja Detaljno

Faza renderiranja može se dalje podijeliti u dvije podfaze:

• beginWork: Funkcija beginWork odgovorna je za obradu trenutnog Fiber čvora i stvaranje dječjih Fiber čvorova. Određuje treba li komponentu ažurirati i, ako je tako, stvara nove Fiber čvorove za svoju djecu.
• completeWork: Funkcija completeWork odgovorna je za obradu trenutnog Fiber čvora nakon što su njegova djeca obrađena. Ažurira DOM i izračunava izgled komponente.

Funkcija beginWork obavlja sljedeće zadatke:

1. Provjerava treba li komponentu ažurirati.
2. Ako komponentu treba ažurirati, uspoređuje nove propove i stanje s prethodnim propovima i stanjem kako bi utvrdio promjene koje je potrebno izvršiti.
3. Stvara nove Fiber čvorove za djecu komponente.
4. Postavlja effectTag svojstvo na Fiber čvor kako bi označilo tip ažuriranja koji se treba izvršiti na DOM-u.

Funkcija completeWork obavlja sljedeće zadatke:

1. Ažurira DOM s promjenama koje su utvrđene tijekom funkcije beginWork.
2. Izračunava izgled komponente.
3. Prikuplja nuspojave koje je potrebno izvršiti nakon faze commit.

Faza Commit Detaljno

Faza commit odgovorna je za primjenu promjena na DOM. Ova faza nije prekidiva, što znači da je React mora dovršiti jednom kad je započeo. Faza commit sastoji se od tri podfaze:

• beforeMutation: Ova se faza izvršava prije nego što se DOM mutira. Koristi se za obavljanje zadataka kao što je priprema DOM-a za ažuriranja.
• mutation: Ovo je faza u kojoj se izvode stvarne DOM mutacije. React ažurira DOM na temelju effectTag svojstva Fiber čvorova.
• layout: Ova se faza izvršava nakon što je DOM mutiran. Koristi se za obavljanje zadataka kao što je ažuriranje izgleda komponente i pokretanje metoda životnog ciklusa.

Praktični Primjeri i Isječci Koda

Ilustrirajmo Fiber proces usklađivanja pojednostavljenim primjerom. Razmotrite komponentu koja prikazuje popis stavki:

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

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

); } ```

Kada se items prop promijeni, React treba uskladiti popis i ažurirati DOM u skladu s tim. Evo kako bi Fiber to riješio:

1. Faza Renderiranja: Funkcija beginWork usporedila bi novi items niz s prethodnim items nizom. Utvrdila bi koje su stavke dodane, uklonjene ili ažurirane.
2. Novi Fiber čvorovi bili bi stvoreni za dodane stavke, a effectTag bi bio postavljen da označi da se te stavke moraju umetnuti u DOM.
3. Fiber čvorovi za uklonjene stavke bili bi označeni za brisanje.
4. Fiber čvorovi za ažurirane stavke bili bi ažurirani novim podacima.
5. Faza Commit: Faza commit bi tada primijenila ove promjene na stvarni DOM. Dodane stavke bi bile umetnute, uklonjene stavke bi bile izbrisane, a ažurirane stavke bi bile izmijenjene.

Upotreba key prop je ključna za učinkovito usklađivanje. Bez key prop, React bi morao ponovno renderirati cijeli popis svaki put kada se items niz promijeni. S key prop, React može brzo utvrditi koje su stavke dodane, uklonjene ili ažurirane i ažurirati samo te stavke.

Na primjer, zamislite scenarij u kojem se mijenja redoslijed stavki u košarici za kupnju. Ako svaka stavka ima jedinstveni key (npr. ID proizvoda), React može učinkovito preurediti stavke u DOM-u bez potrebe za ponovnim renderiranjem u cijelosti. To značajno poboljšava performanse, posebno za velike popise.

Raspoređivanje i Prioritizacija

Jedna od ključnih prednosti Fibera je njegova sposobnost raspoređivanja i prioritizacije ažuriranja. React koristi raspoređivač za određivanje kada započeti, pauzirati, nastaviti ili napustiti jedinicu rada na temelju njenog prioriteta. To omogućuje Reactu da odredi prioritet interakcijama korisnika i osigura da korisničko sučelje ostane odzivno, čak i tijekom složenih ažuriranja.

React pruža nekoliko API-ja za raspoređivanje ažuriranja s različitim prioritetima:

• React.render: Raspoređuje ažuriranje sa zadanim prioritetom.
• ReactDOM.unstable_deferredUpdates: Raspoređuje ažuriranje s nižim prioritetom.
• ReactDOM.unstable_runWithPriority: Omogućuje vam da eksplicitno odredite prioritet ažuriranja.

Na primjer, možete koristiti ReactDOM.unstable_deferredUpdates za raspoređivanje ažuriranja koja nisu kritična za korisničko iskustvo, kao što je praćenje analitike ili dohvaćanje pozadinskih podataka.

```javascript ReactDOM.unstable_deferredUpdates(() => { // Izvršite nekritična ažuriranja ovdje updateAnalyticsData(); }); ```

Rukovanje Pogreškama s Fiberom

Fiber pruža poboljšano rukovanje pogreškama tijekom procesa usklađivanja. Kada se tijekom renderiranja dogodi pogreška, React može uhvatiti pogrešku i spriječiti rušenje cijele aplikacije. React koristi granice pogrešaka za rukovanje pogreškama na kontroliran način.

Granica pogrešaka je komponenta koja hvata JavaScript pogreške bilo gdje u svom stablu dječjih komponenti, zapisuje te pogreške i prikazuje rezervno korisničko sučelje umjesto srušenog stabla komponenti. Granice pogrešaka hvataju pogreške tijekom renderiranja, u metodama životnog ciklusa i u konstruktorima cijelog stabla ispod njih.

```javascript class ErrorBoundary extends React.Component { constructor(props) { super(props); this.state = { hasError: false }; } static getDerivedStateFromError(error) { // Ažurirajte stanje tako da će sljedeći render prikazati rezervno korisničko sučelje. return { hasError: true }; } componentDidCatch(error, errorInfo) { // Također možete zapisati pogrešku u uslugu izvješćivanja o pogreškama logErrorToMyService(error, errorInfo); } render() { if (this.state.hasError) { // Možete renderirati bilo koje prilagođeno rezervno korisničko sučelje return

Nešto je pošlo po zlu.

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

Možete koristiti granice pogrešaka za omatanje bilo koje komponente koja bi mogla baciti pogrešku. To osigurava da vaša aplikacija ostane stabilna čak i ako neke komponente ne uspiju.

```javascript ```

Debugiranje Fibera

Debugiranje React aplikacija koje koriste Fiber može biti izazovno, ali postoji nekoliko alata i tehnika koje mogu pomoći. Proširenje preglednika React DevTools pruža moćan skup alata za pregled stabla komponenti, profiliranje performansi i debugiranje pogrešaka.

React Profiler vam omogućuje da snimite performanse vaše aplikacije i utvrdite uska grla. Možete koristiti Profiler da vidite koliko dugo traje renderiranje svake komponente i utvrdite komponente koje uzrokuju probleme s performansama.

React DevTools također pruža prikaz stabla komponenti koji vam omogućuje pregled propova, stanja i Fiber čvora svake komponente. To može biti korisno za razumijevanje kako je stablo komponenti strukturirano i kako proces usklađivanja funkcionira.

Zaključak

React Fiber arhitektura predstavlja značajno poboljšanje u odnosu na tradicionalni proces usklađivanja. Razbijanjem procesa usklađivanja u manje, prekidive jedinice rada, Fiber omogućuje Reactu da poboljša odzivnost i percipirane performanse aplikacija, posebno u složenim scenarijima.

Razumijevanje ključnih koncepata iza Fibera, kao što su fiberi, work loops i raspoređivanje, bitno je za izgradnju React aplikacija visokih performansi. Iskorištavanjem značajki Fibera možete stvoriti korisnička sučelja koja su odzivnija, otpornija i pružaju bolje korisničko iskustvo.

Kako se React nastavlja razvijati, Fiber će ostati temeljni dio njegove arhitekture. Praćenjem najnovijih razvoja u Fiberu, možete osigurati da vaše React aplikacije u potpunosti iskorištavaju prednosti performansi koje pruža.

Evo nekoliko ključnih zaključaka:

• React Fiber je potpuno prepisivanje Reactovog algoritma usklađivanja.
• Fiber omogućuje Reactu da pauzira i nastavi proces usklađivanja, sprječavajući dugotrajne zadatke da blokiraju glavnu nit.
• Fiber omogućuje Reactu da odredi prioritet različitim vrstama ažuriranja.
• Fiber pruža bolje rukovanje pogreškama tijekom procesa usklađivanja.
• key prop je ključan za učinkovito usklađivanje.
• Proširenje preglednika React DevTools pruža moćan skup alata za debugiranje Fiber aplikacija.

Prihvaćanjem React Fibera i razumijevanjem njegovih načela, programeri diljem svijeta mogu izgraditi web aplikacije s boljim performansama i lakše za korištenje, bez obzira na njihovu lokaciju ili složenost njihovih projekata.