Membuka Performa React: Lingkaran Kerja Fiber, Integrasi Penjadwal, dan Antrian Prioritas

Dalam lanskap pengembangan front-end yang terus berkembang, performa bukan hanya sebuah fitur; ia adalah ekspektasi mendasar. Untuk aplikasi yang digunakan oleh jutaan orang di seluruh dunia, di berbagai perangkat dan kondisi jaringan, mencapai antarmuka pengguna (UI) yang mulus dan responsif adalah hal yang terpenting. React, sebuah pustaka JavaScript terkemuka untuk membangun UI, telah mengalami pergeseran arsitektur yang signifikan untuk mengatasi tantangan ini. Inti dari perbaikan ini terletak pada arsitektur React Fiber, penulisan ulang lengkap dari algoritma rekonsiliasi. Postingan ini akan menggali seluk-beluk lingkaran kerja React Fiber, integrasinya yang mulus dengan penjadwal, dan peran penting antrian prioritas dalam mengatur pengalaman pengguna yang berkinerja tinggi dan lancar untuk audiens global.

Evolusi Rendering React: Dari Stack ke Fiber

Sebelum Fiber, proses rendering React didasarkan pada tumpukan panggilan rekursif. Ketika sebuah komponen diperbarui, React akan melintasi pohon komponen, membangun deskripsi perubahan UI. Proses ini, meskipun efektif untuk banyak aplikasi, memiliki keterbatasan yang signifikan: ia bersifat sinkron dan memblokir. Jika pembaruan besar terjadi atau pohon komponen yang kompleks perlu dirender, thread utama bisa menjadi kewalahan, menyebabkan animasi yang tersendat, interaksi yang tidak responsif, dan pengalaman pengguna yang buruk, terutama pada perangkat yang kurang bertenaga yang umum di banyak pasar global.

Pertimbangkan skenario umum dalam aplikasi e-commerce yang digunakan secara internasional: pengguna berinteraksi dengan filter produk yang kompleks. Dengan rekonsiliasi berbasis stack lama, menerapkan beberapa filter secara bersamaan dapat membekukan UI hingga semua pembaruan selesai. Ini akan membuat frustrasi bagi pengguna mana pun, tetapi sangat berdampak di wilayah di mana konektivitas internet mungkin kurang andal, atau kinerja perangkat menjadi perhatian yang lebih besar.

React Fiber diperkenalkan untuk mengatasi keterbatasan ini dengan mengaktifkan rendering konkuren. Berbeda dengan stack lama, Fiber adalah algoritma rekonsiliasi yang dapat dimasuki ulang, asinkron, dan dapat diinterupsi. Ini berarti bahwa React dapat menjeda rendering, melakukan tugas lain, dan kemudian melanjutkan rendering nanti, semuanya tanpa memblokir thread utama.

Memperkenalkan Node Fiber: Unit Kerja yang Lebih Tangkas

Pada intinya, React Fiber mendefinisikan ulang unit kerja dari sebuah instance komponen menjadi node Fiber. Anggaplah node Fiber sebagai objek JavaScript yang mewakili satu unit pekerjaan yang harus diselesaikan. Setiap komponen dalam aplikasi React Anda memiliki node Fiber yang sesuai. Node-node ini dihubungkan untuk membentuk pohon yang mencerminkan pohon komponen, tetapi dengan properti tambahan yang memfasilitasi model rendering baru.

Properti utama dari node Fiber meliputi:

• Type: Jenis elemen (misalnya, komponen fungsi, komponen kelas, string, elemen DOM).
• Key: Pengidentifikasi unik untuk item daftar, penting untuk pembaruan yang efisien.
• Child: Penunjuk ke node Fiber anak pertama.
• Sibling: Penunjuk ke node Fiber saudara berikutnya.
• Return: Penunjuk ke node Fiber induk.
• MemoizedProps: Props yang digunakan untuk mem-memoize render sebelumnya.
• MemoizedState: State yang digunakan untuk mem-memoize render sebelumnya.
• Alternate: Penunjuk ke node Fiber yang sesuai di pohon lain (baik pohon saat ini atau pohon yang sedang dikerjakan). Ini mendasar untuk cara React bertukar antara status rendering.
• Flags: Masker bit yang menunjukkan jenis pekerjaan yang perlu dilakukan pada node Fiber ini (misalnya, memperbarui props, menambahkan efek, menghapus node).
• Effects: Daftar efek yang terkait dengan node Fiber ini, seperti metode siklus hidup atau hook.

Node Fiber tidak dikelola secara langsung oleh pengumpulan sampah JavaScript dengan cara yang sama seperti instance komponen. Sebaliknya, mereka membentuk daftar tertaut yang dapat dilintasi React secara efisien. Struktur ini memungkinkan React untuk mengelola dan menginterupsi pekerjaan dengan mudah.

Lingkaran Kerja Fiber React: Mengatur Proses Rendering

Inti dari konkurensi React adalah lingkaran kerjanya. Lingkaran ini bertanggung jawab untuk melintasi pohon Fiber, melakukan pekerjaan, dan menerapkan perubahan yang telah selesai ke DOM. Yang membuatnya revolusioner adalah kemampuannya untuk dijeda dan dilanjutkan.

Lingkaran kerja dapat dibagi menjadi dua fase:

1. Fase Render (Pohon yang Sedang Dikerjakan)

Pada fase ini, React melintasi pohon komponen dan melakukan pekerjaan pada node Fiber. Pekerjaan ini dapat meliputi:

• Memanggil fungsi komponen atau metode `render()`.
• Merekonsiliasi props dan state.
• Membuat atau memperbarui node Fiber.
• Mengidentifikasi efek samping (misalnya, `useEffect`, `componentDidMount`).

Selama fase render, React membangun pohon yang sedang dikerjakan. Ini adalah pohon terpisah dari node Fiber yang mewakili status UI yang baru. Yang penting, lingkaran kerja dapat diinterupsi selama fase ini. Jika tugas dengan prioritas lebih tinggi tiba (misalnya, input pengguna), React dapat menjeda pekerjaan rendering saat ini, memproses tugas baru, dan kemudian melanjutkan pekerjaan yang terinterupsi nanti.

Kemampuan interupsi ini sangat penting untuk mencapai pengalaman yang mulus. Bayangkan pengguna mengetik di bilah pencarian di situs web perjalanan internasional. Jika ketukan tombol baru tiba saat React sedang sibuk merender daftar saran, ia dapat menjeda rendering saran, memproses ketukan tombol untuk memperbarui kueri pencarian, dan kemudian melanjutkan rendering saran berdasarkan input baru. Pengguna merasakan respons langsung terhadap ketikan mereka, bukan penundaan.

Lingkaran kerja berulang melalui node Fiber, memeriksa `flags` mereka untuk menentukan pekerjaan apa yang perlu dilakukan. Ia bergerak dari sebuah node Fiber ke anak-anaknya, lalu ke saudara-saudaranya, dan kembali ke induknya, melakukan operasi yang diperlukan. Traversal ini berlanjut hingga semua pekerjaan yang tertunda selesai atau lingkaran kerja diinterupsi.

2. Fase Commit (Menerapkan Perubahan)

Setelah fase render selesai dan React memiliki pohon yang sedang dikerjakan yang stabil, ia memasuki fase commit. Pada fase ini, React melakukan efek samping dan memperbarui DOM yang sebenarnya. Fase ini sinkron dan tidak dapat diinterupsi karena secara langsung memanipulasi UI. React ingin memastikan bahwa ketika ia memperbarui DOM, ia melakukannya dalam satu operasi atomik untuk menghindari keadaan UI yang berkedip atau tidak konsisten.

Selama fase commit, React:

• Menjalankan mutasi DOM (menambah, menghapus, memperbarui elemen).
• Menjalankan efek samping seperti `componentDidMount`, `componentDidUpdate`, dan fungsi pembersihan yang dikembalikan oleh `useEffect`.
• Memperbarui referensi ke node DOM.

Setelah fase commit, pohon yang sedang dikerjakan menjadi pohon saat ini, dan proses dapat dimulai lagi untuk pembaruan berikutnya.

Peran Penjadwal: Memprioritaskan dan Menjadwalkan Pekerjaan

Sifat lingkaran kerja Fiber yang dapat diinterupsi tidak akan terlalu berguna tanpa mekanisme untuk memutuskan kapan melakukan pekerjaan dan pekerjaan mana yang harus dilakukan terlebih dahulu. Di sinilah Penjadwal React berperan.

Penjadwal adalah pustaka terpisah tingkat rendah yang digunakan React untuk mengelola eksekusi pekerjaannya. Tanggung jawab utamanya adalah:

• Menjadwalkan pekerjaan: Menentukan kapan harus memulai atau melanjutkan tugas rendering.
• Memprioritaskan pekerjaan: Menetapkan prioritas pada tugas yang berbeda, memastikan bahwa pembaruan penting ditangani dengan segera.
• Berkolaborasi dengan browser: Menghindari pemblokiran thread utama dan memungkinkan browser untuk melakukan tugas-tugas penting seperti melukis dan menangani input pengguna.

Penjadwal bekerja dengan mengembalikan kontrol kembali ke browser secara berkala, memungkinkannya untuk menjalankan tugas lain. Kemudian meminta untuk melanjutkan pekerjaannya ketika browser menganggur atau ketika tugas dengan prioritas lebih tinggi perlu diproses.

Multitasking kooperatif ini sangat penting untuk membangun aplikasi yang responsif, terutama untuk audiens global di mana latensi jaringan dan kemampuan perangkat dapat sangat bervariasi. Pengguna di wilayah dengan internet yang lebih lambat mungkin mengalami aplikasi yang terasa lamban jika rendering React sepenuhnya memonopoli thread utama browser. Penjadwal, dengan mengembalikan, memastikan bahwa bahkan selama rendering yang berat, browser masih dapat merespons interaksi pengguna atau merender bagian UI yang penting, memberikan kinerja yang dirasakan jauh lebih lancar.

Antrian Prioritas: Tulang Punggung Rendering Konkuren

Bagaimana penjadwal memutuskan pekerjaan apa yang harus dilakukan terlebih dahulu? Di sinilah antrian prioritas menjadi sangat diperlukan. React mengklasifikasikan berbagai jenis pembaruan berdasarkan urgensinya, menetapkan tingkat prioritas untuk masing-masing.

Penjadwal memelihara antrian tugas yang tertunda, diurutkan berdasarkan prioritasnya. Ketika tiba waktunya untuk melakukan pekerjaan, penjadwal memilih tugas dengan prioritas tertinggi dari antrian.

Berikut adalah rincian tipikal tingkat prioritas (meskipun detail implementasi yang tepat dapat berkembang):

• Prioritas Segera: Untuk pembaruan mendesak yang tidak boleh ditunda, seperti merespons input pengguna (misalnya, mengetik di bidang teks). Ini biasanya ditangani secara sinkron atau dengan urgensi yang sangat tinggi.
• Prioritas Pemblokiran Pengguna: Untuk pembaruan yang mencegah interaksi pengguna, seperti menampilkan dialog modal atau menu dropdown. Ini perlu dirender dengan cepat untuk menghindari pemblokiran pengguna.
• Prioritas Normal: Untuk pembaruan umum yang tidak memiliki dampak segera pada interaksi pengguna, seperti mengambil data dan merender daftar.
• Prioritas Rendah: Untuk pembaruan non-kritis yang dapat ditunda, seperti peristiwa analitik atau komputasi latar belakang.
• Prioritas Offscreen: Untuk komponen yang saat ini tidak terlihat di layar (misalnya, daftar di luar layar, tab tersembunyi). Ini dapat dirender dengan prioritas terendah atau bahkan dilewati jika perlu.

Penjadwal menggunakan prioritas ini untuk memutuskan kapan harus menginterupsi pekerjaan yang ada dan kapan harus melanjutkannya. Misalnya, jika pengguna mengetik ke dalam bidang input (prioritas segera) saat React sedang merender daftar hasil pencarian yang besar (prioritas normal), penjadwal akan menjeda rendering daftar, memproses peristiwa input, dan kemudian melanjutkan rendering daftar, berpotensi dengan data yang diperbarui berdasarkan input baru.

Contoh Internasional Praktis:

Pertimbangkan alat kolaborasi waktu nyata yang digunakan oleh tim di berbagai benua. Seorang pengguna mungkin sedang mengedit dokumen (prioritas tinggi, pembaruan segera) sementara pengguna lain melihat bagan tersemat besar yang membutuhkan rendering signifikan (prioritas normal). Jika pesan baru tiba dari seorang kolega (prioritas pemblokiran pengguna, karena memerlukan perhatian), penjadwal akan memastikan notifikasi pesan ditampilkan dengan segera, berpotensi menjeda rendering bagan, dan kemudian melanjutkan rendering bagan setelah pesan ditangani.

Prioritisasi canggih ini memastikan bahwa pembaruan penting yang menghadap pengguna selalu diprioritaskan, menghasilkan pengalaman yang lebih responsif dan menyenangkan, terlepas dari lokasi atau perangkat pengguna.

Bagaimana Fiber Terintegrasi dengan Penjadwal

Integrasi antara Fiber dan penjadwal adalah yang memungkinkan React konkuren. Penjadwal menyediakan mekanisme untuk mengembalikan dan melanjutkan tugas, sementara sifat Fiber yang dapat diinterupsi memungkinkan tugas-tugas ini dipecah menjadi unit kerja yang lebih kecil.

Berikut adalah alur sederhana tentang bagaimana mereka berinteraksi:

1. Terjadi pembaruan: State komponen berubah, atau props diperbarui.
2. Penjadwal menjadwalkan pekerjaan: Penjadwal menerima pembaruan dan menetapkannya prioritas. Ia menempatkan node Fiber yang sesuai dengan pembaruan ke dalam antrian prioritas yang sesuai.
3. Penjadwal meminta untuk merender: Ketika thread utama menganggur atau memiliki kapasitas, penjadwal meminta untuk melakukan pekerjaan dengan prioritas tertinggi.
4. Lingkaran kerja Fiber dimulai: Lingkaran kerja React mulai melintasi pohon yang sedang dikerjakan.
5. Pekerjaan dilakukan: Node Fiber diproses, dan perubahan diidentifikasi.
6. Interupsi: Jika tugas dengan prioritas lebih tinggi tersedia (misalnya, input pengguna) atau jika pekerjaan saat ini melebihi anggaran waktu tertentu, penjadwal dapat menginterupsi lingkaran kerja Fiber. Status pohon yang sedang dikerjakan saat ini disimpan.
7. Tugas prioritas lebih tinggi ditangani: Penjadwal memproses tugas prioritas tinggi baru, yang mungkin melibatkan lintasan render baru.
8. Pelanjutan: Setelah tugas prioritas tinggi ditangani, penjadwal dapat melanjutkan lingkaran kerja Fiber yang terinterupsi dari tempat ia berhenti, menggunakan status yang disimpan.
9. Fase commit: Setelah semua pekerjaan yang diprioritaskan selesai dalam fase render, React melakukan fase commit untuk memperbarui DOM.

Interaksi ini memastikan bahwa React dapat secara dinamis menyesuaikan proses renderingnya berdasarkan urgensi pembaruan yang berbeda dan ketersediaan thread utama.

Manfaat Fiber, Penjadwal, dan Antrian Prioritas untuk Aplikasi Global

Perubahan arsitektur yang diperkenalkan dengan Fiber dan penjadwal menawarkan keuntungan signifikan, terutama untuk aplikasi dengan basis pengguna global:

• Responsivitas yang Ditingkatkan: Dengan mencegah thread utama diblokir, aplikasi tetap responsif terhadap interaksi pengguna, bahkan selama tugas rendering yang kompleks. Ini sangat penting bagi pengguna pada perangkat seluler atau dengan koneksi internet yang lebih lambat yang lazim di banyak belahan dunia.
• Pengalaman Pengguna yang Lebih Lancar: Rendering yang dapat diinterupsi berarti bahwa animasi dan transisi dapat lebih lancar, dan pembaruan penting (seperti kesalahan validasi formulir) dapat ditampilkan segera tanpa menunggu tugas lain yang kurang penting selesai.
• Pemanfaatan Sumber Daya yang Lebih Baik: Penjadwal dapat membuat keputusan yang lebih cerdas tentang kapan dan bagaimana merender, yang mengarah pada penggunaan sumber daya perangkat yang lebih efisien, yang penting untuk masa pakai baterai pada perangkat seluler dan kinerja pada perangkat keras yang lebih tua.
• Peningkatan Retensi Pengguna: Aplikasi yang secara konsisten lancar dan responsif membangun kepercayaan dan kepuasan pengguna, yang mengarah pada tingkat retensi yang lebih baik secara global. Aplikasi yang lamban atau tidak responsif dapat dengan cepat menyebabkan pengguna meninggalkannya.
• Skalabilitas untuk UI Kompleks: Seiring pertumbuhan aplikasi dan penggabungan fitur yang lebih dinamis, arsitektur Fiber menyediakan fondasi yang kuat untuk mengelola permintaan rendering yang kompleks tanpa mengorbankan kinerja.

Untuk aplikasi fintech global, misalnya, memastikan pembaruan data pasar waktu nyata ditampilkan secara instan sambil tetap memungkinkan pengguna menavigasi antarmuka tanpa kelambatan sangat penting. Fiber dan mekanisme terkaitnya memungkinkan hal ini.

Konsep Utama yang Perlu Diingat

• Node Fiber: Unit kerja baru yang lebih fleksibel di React, memungkinkan rendering yang dapat diinterupsi.
• Lingkaran Kerja: Proses inti yang melintasi pohon Fiber, melakukan pekerjaan rendering, dan menerapkan perubahan.
• Fase Render: Fase yang dapat diinterupsi di mana React membangun pohon yang sedang dikerjakan.
• Fase Commit: Fase sinkron yang tidak dapat diinterupsi di mana perubahan DOM dan efek samping diterapkan.
• Penjadwal React: Pustaka yang bertanggung jawab untuk mengelola eksekusi tugas React, memprioritaskannya, dan berkolaborasi dengan browser.
• Antrian Prioritas: Struktur data yang digunakan oleh penjadwal untuk mengurutkan tugas berdasarkan urgensinya, memastikan pembaruan penting ditangani terlebih dahulu.
• Rendering Konkuren: Kemampuan React untuk menjeda, melanjutkan, dan memprioritaskan tugas rendering, yang menghasilkan aplikasi yang lebih responsif.

Kesimpulan

React Fiber mewakili lompatan maju yang signifikan dalam cara React menangani rendering. Dengan mengganti rekonsiliasi berbasis stack lama dengan arsitektur Fiber yang dapat diinterupsi dan dapat dimasuki ulang, dan dengan mengintegrasikan dengan penjadwal canggih yang memanfaatkan antrian prioritas, React telah membuka kemampuan rendering konkuren yang sebenarnya. Ini tidak hanya menghasilkan aplikasi yang lebih berkinerja tinggi dan responsif tetapi juga memberikan pengalaman pengguna yang lebih merata untuk audiens global yang beragam, terlepas dari perangkat, kondisi jaringan, atau keahlian teknis mereka. Memahami mekanisme yang mendasarinya sangat penting bagi setiap pengembang yang bertujuan untuk membangun aplikasi berkualitas tinggi, berkinerja tinggi, dan ramah pengguna untuk web modern.

Saat Anda terus membangun dengan React, ingatlah konsep-konsep ini. Mereka adalah pahlawan tanpa tanda jasa di balik pengalaman yang mulus dan tanpa hambatan yang telah kita harapkan dari aplikasi web terkemuka di seluruh dunia. Dengan memanfaatkan kekuatan Fiber, penjadwal, dan prioritisasi cerdas, Anda dapat memastikan aplikasi Anda menyenangkan pengguna di setiap benua.