Time Slicing nella Concurrent Mode di React: Allocazione del Budget di Tempo di Rendering

La Concurrent Mode di React è una funzionalità rivoluzionaria che sblocca un nuovo livello di reattività e prestazioni nelle applicazioni React. Al centro della Concurrent Mode si trova il concetto di time slicing, che consente a React di suddividere le attività di rendering di lunga durata in blocchi più piccoli e gestibili. Questo post del blog approfondirà le complessità del time slicing, la sua allocazione del budget di tempo di rendering e come contribuisce a una user experience notevolmente migliorata.

Comprendere la Necessità della Concurrent Mode

Il React tradizionale opera in modo sincrono. Quando un componente si aggiorna, React blocca il thread principale fino a quando l'intero albero dei componenti non viene ri-renderizzato. Ciò può portare a ritardi evidenti, specialmente in applicazioni complesse con numerosi componenti o logiche di rendering computazionalmente intensive. Questi ritardi possono manifestarsi come:

• Animazioni a scatti: Le animazioni appaiono discontinue e irregolari a causa del blocco del browser durante il rendering.
• UI non reattiva: L'applicazione non risponde all'input dell'utente (clic, battiture) mentre React sta eseguendo il rendering.
• Scarse prestazioni percepite: Gli utenti percepiscono l'applicazione come lenta e farraginosa, anche se il recupero dei dati sottostante è veloce.

La Concurrent Mode affronta questi problemi consentendo a React di lavorare in modo asincrono, permettendogli di intercalare le attività di rendering con altre operazioni, come la gestione dell'input dell'utente o l'aggiornamento dell'interfaccia utente. Il time slicing è un meccanismo chiave che rende ciò possibile.

Cos'è il Time Slicing?

Il time slicing, noto anche come multitasking cooperativo, è una tecnica in cui un'attività di lunga durata viene suddivisa in unità di lavoro più piccole. L'architettura Fiber di React, che costituisce il fondamento della Concurrent Mode, consente a React di mettere in pausa, riprendere e persino abbandonare il lavoro di rendering secondo necessità. Invece di bloccare il thread principale per l'intera durata di un aggiornamento del rendering, React può cedere periodicamente il controllo al browser, consentendogli di gestire altri eventi e mantenere un'interfaccia utente reattiva.

Pensala in questo modo: immagina di dipingere un grande murale. Invece di provare a dipingere l'intero murale in un'unica sessione continua, lo dividi in sezioni più piccole e lavori su ciascuna sezione per un breve periodo di tempo. Questo ti permette di fare delle pause, rispondere alle domande dei passanti e assicurarti che il murale proceda senza intoppi e senza sopraffarti. Allo stesso modo, React divide le attività di rendering in "fette" (slice) più piccole e le intercala con altre attività del browser.

Allocazione del Budget di Tempo di Rendering

Un aspetto cruciale del time slicing è l'allocazione di un budget di tempo di rendering. Questo si riferisce alla quantità di tempo che React è autorizzato a impiegare per il rendering prima di cedere nuovamente il controllo al browser. Il browser ha quindi l'opportunità di gestire l'input dell'utente, aggiornare lo schermo ed eseguire altre attività. Dopo che il browser ha avuto il suo turno, React può riprendere il rendering da dove si era interrotto, utilizzando un'altra fetta del suo budget di tempo allocato.

Il budget di tempo specifico allocato a React è determinato dal browser e dalle risorse disponibili. React mira a essere un "buon cittadino" ed evitare di monopolizzare il thread principale, garantendo che il browser rimanga reattivo alle interazioni dell'utente.

Come React Gestisce il Budget di Tempo

React utilizza l'API `requestIdleCallback` (o un polyfill simile per i browser meno recenti) per pianificare il lavoro di rendering. `requestIdleCallback` consente a React di eseguire attività in background quando il browser è inattivo (idle), il che significa che non è impegnato a gestire l'input dell'utente o a eseguire altre operazioni critiche. La callback fornita a `requestIdleCallback` riceve un oggetto `deadline`, che indica la quantità di tempo rimanente nel periodo di inattività corrente. React utilizza questa deadline per determinare quanto lavoro di rendering può eseguire prima di cedere nuovamente il controllo al browser.

Ecco un'illustrazione semplificata di come React potrebbe gestire il budget di tempo:

1. React pianifica il lavoro di rendering utilizzando `requestIdleCallback`.
2. Quando `requestIdleCallback` viene eseguito, React riceve un oggetto `deadline`.
3. React inizia il rendering dei componenti.
4. Mentre esegue il rendering, React controlla l'oggetto `deadline` per vedere quanto tempo rimane.
5. Se React esaurisce il tempo (cioè, la deadline è raggiunta), mette in pausa il rendering e cede il controllo al browser.
6. Il browser gestisce l'input dell'utente, aggiorna lo schermo, ecc.
7. Quando il browser è di nuovo inattivo, React riprende il rendering da dove si era interrotto, utilizzando un'altra fetta del suo budget di tempo allocato.
8. Questo processo continua fino a quando tutti i componenti non sono stati renderizzati.

Vantaggi del Time Slicing

Il time slicing offre diversi vantaggi significativi per le applicazioni React:

• Migliore Reattività: Suddividendo le attività di rendering in blocchi più piccoli e intercalandole con altre operazioni, il time slicing impedisce all'interfaccia utente di diventare non reattiva durante aggiornamenti di lunga durata. Gli utenti possono continuare a interagire con l'applicazione senza problemi, anche mentre React esegue il rendering in background.
• Migliori Prestazioni Percepite: Anche se il tempo di rendering totale rimane lo stesso, il time slicing può far sembrare l'applicazione molto più veloce. Permettendo al browser di aggiornare lo schermo più frequentemente, React può fornire un feedback visivo all'utente più rapidamente, creando l'illusione di un'applicazione più reattiva.
• Migliore User Experience: La combinazione di una migliore reattività e di migliori prestazioni percepite porta a una user experience significativamente superiore. È meno probabile che gli utenti provino frustrazione o fastidio a causa di ritardi o mancate risposte.
• Prioritizzazione degli Aggiornamenti Importanti: La Concurrent Mode consente a React di dare la priorità agli aggiornamenti importanti, come quelli relativi all'input dell'utente. Ciò garantisce che l'interfaccia utente rimanga reattiva alle interazioni dell'utente, anche quando sono in corso altri aggiornamenti meno critici.

Come Sfruttare il Time Slicing nelle Tue Applicazioni React

Per sfruttare il time slicing, è necessario abilitare la Concurrent Mode nella tua applicazione React. Questo può essere fatto utilizzando le API appropriate per creare una root:

Per React 18 e versioni successive:

            import { createRoot } from 'react-dom/client';

const container = document.getElementById('root');
const root = createRoot(container); // Create a root
root.render(<App />);

            

              
                Copy
              
            
          

Per React 17 e versioni precedenti (utilizzando l'entry point `react-dom/unstable_concurrentMode`):

            import ReactDOM from 'react-dom';

ReactDOM.unstable_createRoot(document.getElementById('root')).render(<App />);

            

              
                Copy
              
            
          

Una volta abilitata la Concurrent Mode, React applicherà automaticamente il time slicing agli aggiornamenti di rendering. Tuttavia, ci sono alcuni passaggi aggiuntivi che puoi intraprendere per ottimizzare ulteriormente la tua applicazione per la Concurrent Mode:

1. Abbraccia Suspense

Suspense è un componente integrato di React che consente di gestire con eleganza le operazioni asincrone, come il recupero dei dati. Quando un componente avvolto in Suspense tenta di renderizzare dati non ancora disponibili, Suspense sospenderà il processo di rendering e visualizzerà un'interfaccia utente di fallback (ad es. uno spinner di caricamento). Una volta che i dati saranno disponibili, Suspense riprenderà automaticamente il rendering del componente.

Suspense funziona perfettamente con la Concurrent Mode, consentendo a React di dare la priorità al rendering di altre parti dell'applicazione mentre attende il caricamento dei dati. Ciò può migliorare significativamente la user experience impedendo il blocco dell'intera interfaccia utente durante l'attesa dei dati.

Esempio:

            import React, { Suspense } from 'react';

const ProfileDetails = React.lazy(() => import('./ProfileDetails')); // Carica il componente in modo lazy

function MyComponent() {
 return (
 <Suspense fallback={<div>Caricamento profilo...</div>}>
 <ProfileDetails />
 </Suspense>
 );
}

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

In questo esempio, il componente `ProfileDetails` viene caricato in modo lazy utilizzando `React.lazy`. Ciò significa che il componente verrà caricato solo quando sarà effettivamente necessario. Il componente `Suspense` avvolge `ProfileDetails` e visualizza un messaggio di caricamento mentre il componente viene caricato. Ciò impedisce il blocco dell'intera applicazione durante l'attesa del caricamento del componente.

2. Usa le Transizioni (Transitions)

Le Transizioni (Transitions) sono un meccanismo per contrassegnare gli aggiornamenti come non urgenti. Quando si avvolge un aggiornamento in `useTransition`, React darà la priorità agli aggiornamenti urgenti (come quelli relativi all'input dell'utente) rispetto all'aggiornamento della transizione. Ciò consente di posticipare gli aggiornamenti non critici fino a quando il browser non avrà il tempo di elaborarli senza bloccare l'interfaccia utente.

Le transizioni sono particolarmente utili per gli aggiornamenti che possono innescare un rendering computazionalmente intensivo, come il filtraggio di un lungo elenco o l'aggiornamento di un grafico complesso. Contrassegnando questi aggiornamenti come non urgenti, puoi garantire che l'interfaccia utente rimanga reattiva alle interazioni dell'utente, anche mentre gli aggiornamenti sono in corso.

Esempio:

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

function MyComponent() {
 const [query, setQuery] = useState('');
 const [list, setList] = useState(initialList);
 const [isPending, startTransition] = useTransition();

 const handleChange = (e) => {
 const newQuery = e.target.value;
 setQuery(newQuery);

 startTransition(() => {
 // Filtra l'elenco in base alla query
 setList(initialList.filter(item => item.toLowerCase().includes(newQuery.toLowerCase())));
 });
 };

 return (
 <div>
 <input type="text" value={query} onChange={handleChange} />
 {isPending ? <p>Filtraggio...</p> : null}
 <ul>
 {list.map(item => (<li key={item}>{item}</li>))}
 </ul>
 </div>
 );
}

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

In questo esempio, la funzione `handleChange` filtra un elenco in base all'input dell'utente. La funzione `startTransition` viene utilizzata per avvolgere la chiamata a `setList`, contrassegnando l'aggiornamento come non urgente. Ciò consente a React di dare la priorità ad altri aggiornamenti, come l'aggiornamento del campo di input, rispetto al filtraggio dell'elenco. La variabile di stato `isPending` indica se la transizione è attualmente in corso, consentendo di visualizzare un indicatore di caricamento.

3. Ottimizza il Rendering dei Componenti

Anche con il time slicing, è comunque importante ottimizzare il rendering dei componenti per ridurre al minimo la quantità di lavoro che React deve eseguire. Alcune strategie per ottimizzare il rendering dei componenti includono:

• Memoization: Usa `React.memo` o `useMemo` per evitare che i componenti vengano ri-renderizzati inutilmente.
• Code Splitting: Suddividi la tua applicazione in blocchi più piccoli e caricali su richiesta utilizzando `React.lazy` e `Suspense`.
• Virtualizzazione: Usa librerie come `react-window` o `react-virtualized` per renderizzare in modo efficiente elenchi e tabelle di grandi dimensioni.
• Strutture Dati Efficienti: Usa strutture dati efficienti (ad es. Mappe, Set) per migliorare le prestazioni delle operazioni di manipolazione dei dati.

4. Esegui il Profiling della Tua Applicazione

Usa il React Profiler per identificare i colli di bottiglia delle prestazioni nella tua applicazione. Il Profiler ti consente di registrare il tempo di rendering di ogni componente e di identificare le aree in cui è possibile migliorare le prestazioni.

Considerazioni e Potenziali Svantaggi

Sebbene la Concurrent Mode e il time slicing offrano vantaggi significativi, ci sono anche alcune considerazioni e potenziali svantaggi da tenere a mente:

• Maggiore Complessità: La Concurrent Mode può aggiungere complessità alla tua applicazione, specialmente se non si ha familiarità con i concetti di programmazione asincrona.
• Problemi di Compatibilità: Alcune librerie e componenti meno recenti potrebbero non essere pienamente compatibili con la Concurrent Mode. Potrebbe essere necessario aggiornare o sostituire queste librerie per garantire che l'applicazione funzioni correttamente.
• Sfide nel Debugging: Il debugging del codice asincrono può essere più impegnativo del debugging del codice sincrono. Potrebbe essere necessario utilizzare strumenti di debugging specializzati per comprendere il flusso di esecuzione nell'applicazione.
• Potenziale per Stuttering (micro-scatti): In rari casi, il time slicing può portare a un leggero effetto di stuttering se React mette costantemente in pausa e riprende il rendering. Questo di solito può essere mitigato ottimizzando il rendering dei componenti e utilizzando le transizioni in modo appropriato.

Esempi del Mondo Reale e Casi d'Uso

Il time slicing è particolarmente vantaggioso nelle applicazioni con le seguenti caratteristiche:

• UI Complesse: Applicazioni con grandi alberi di componenti o logiche di rendering computazionalmente intensive.
• Aggiornamenti Frequenti: Applicazioni che richiedono aggiornamenti frequenti dell'interfaccia utente, come dashboard in tempo reale o visualizzazioni interattive.
• Connessioni di Rete Lente: Applicazioni che devono gestire con eleganza connessioni di rete lente.
• Grandi Set di Dati: Applicazioni che devono visualizzare e manipolare grandi set di dati.

Ecco alcuni esempi specifici di come il time slicing può essere utilizzato in applicazioni reali:

• Siti di e-commerce: Migliorare la reattività degli elenchi di prodotti e dei risultati di ricerca posticipando gli aggiornamenti meno critici.
• Piattaforme di social media: Garantire che l'interfaccia utente rimanga reattiva alle interazioni dell'utente durante il caricamento di nuovi post e commenti.
• Applicazioni di mappatura: Renderizzare mappe complesse e dati geografici in modo fluido, suddividendo le attività di rendering in blocchi più piccoli.
• Dashboard finanziarie: Fornire aggiornamenti in tempo reale dei dati finanziari senza bloccare l'interfaccia utente.
• Strumenti di modifica collaborativa: Consentire a più utenti di modificare documenti contemporaneamente senza subire ritardi o mancate risposte.

Conclusione

La funzionalità di time slicing della Concurrent Mode di React è un potente strumento per migliorare la reattività e le prestazioni percepite delle applicazioni React. Suddividendo le attività di rendering in blocchi più piccoli e intercalandole con altre operazioni, il time slicing impedisce all'interfaccia utente di diventare non reattiva durante aggiornamenti di lunga durata. Abbracciando Suspense, le Transizioni e altre tecniche di ottimizzazione, è possibile sbloccare il pieno potenziale della Concurrent Mode e creare una user experience significativamente migliore.

Sebbene la Concurrent Mode possa aggiungere complessità alla tua applicazione, i vantaggi che offre in termini di prestazioni e user experience valgono ampiamente lo sforzo. Man mano che React continua a evolversi, è probabile che la Concurrent Mode diventi una parte sempre più importante dell'ecosistema React. Comprendere il time slicing e la sua allocazione del budget di tempo di rendering è essenziale per costruire applicazioni React reattive e ad alte prestazioni che offrano una user experience eccellente a un pubblico globale, dalle frenetiche città metropolitane come Tokyo, in Giappone, alle aree remote con larghezza di banda limitata in paesi come la Mongolia. Che i tuoi utenti utilizzino desktop di fascia alta o dispositivi mobili a bassa potenza, la Concurrent Mode può aiutarti a fornire un'esperienza fluida e reattiva.