Reactの自動バッチ処理：パフォーマンス向上のための状態更新の最適化

Reactのパフォーマンスは、スムーズでレスポンシブなユーザーインターフェースを作成するために非常に重要です。パフォーマンスを向上させるために導入された重要な機能の1つは、自動バッチ処理です。この最適化手法は、複数の状態更新を自動的に1つの再レンダリングにグループ化し、大幅なパフォーマンス向上につながります。これは、頻繁な状態変更を伴う複雑なアプリケーションで特に重要です。

Reactの自動バッチ処理とは？

Reactの文脈におけるバッチ処理とは、複数の状態更新を1つの更新にグループ化するプロセスです。React 18より前は、バッチ処理はReactイベントハンドラー内で発生する更新にのみ適用されていました。setTimeout、Promise、またはネイティブイベントハンドラー内など、イベントハンドラー外の更新はバッチ処理されませんでした。これにより、不要な再レンダリングとパフォーマンスのボトルネックが発生する可能性がありました。

React 18では、この最適化を発生場所に関係なく、すべての状態更新に拡張する自動バッチ処理が導入されました。つまり、状態更新がReactイベントハンドラー内、setTimeoutコールバック内、またはPromiseの解決内で行われるかどうかにかかわらず、Reactはそれらを自動的に1つの再レンダリングにまとめてバッチ処理します。

自動バッチ処理が重要な理由

自動バッチ処理には、いくつかの重要な利点があります。

• パフォーマンスの向上：再レンダリングの回数を減らすことで、Reactの自動バッチ処理は、ブラウザがDOMを更新するために必要な作業量を最小限に抑え、より高速でレスポンシブなユーザーインターフェースにつながります。
• レンダリングのオーバーヘッドの削減：各再レンダリングでは、Reactが仮想DOMを実際のDOMと比較し、必要な変更を適用します。バッチ処理は、比較回数を減らすことで、このオーバーヘッドを削減します。
• 一貫性のない状態の防止：バッチ処理により、コンポーネントは最終的な一貫性のある状態でのみ再レンダリングされ、中間または一時的な状態がユーザーに表示されるのを防ぎます。

自動バッチ処理の仕組み

Reactは、現在の実行コンテキストの終了まで状態更新の実行を遅らせることにより、自動バッチ処理を実現します。これにより、Reactはそのコンテキスト中に発生したすべての状態更新を収集し、それらを1つの更新にまとめてバッチ処理できます。

この簡略化された例を考えてみましょう。

            function ExampleComponent() {
  const [count1, setCount1] = useState(0);
  const [count2, setCount2] = useState(0);

  function handleClick() {
    setTimeout(() => {
      setCount1(count1 + 1);
      setCount2(count2 + 1);
    }, 0);
  }

  return (
    <div>
      <p>Count 1: {count1}</p>
      <p>Count 2: {count2}</p>
      <button onClick={handleClick}>Increment</button>
    </div>
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

React 18より前は、ボタンをクリックすると、setCount1とsetCount2に対してそれぞれ1回ずつ、2回の再レンダリングが発生していました。React 18の自動バッチ処理では、両方の状態更新がまとめてバッチ処理され、再レンダリングは1回のみになります。

自動バッチ処理の動作例

1. 非同期更新

APIからデータをフェッチするなどの非同期操作では、操作が完了した後に状態を更新することがよくあります。自動バッチ処理により、これらの状態更新は、非同期コールバック内で発生する場合でも、まとめてバッチ処理されます。

            function DataFetchingComponent() {
  const [data, setData] = useState(null);
  const [loading, setLoading] = useState(true);

  useEffect(() => {
    async function fetchData() {
      try {
        const response = await fetch('https://api.example.com/data');
        const jsonData = await response.json();
        setData(jsonData);
        setLoading(false);
      } catch (error) {
        console.error('Error fetching data:', error);
        setLoading(false);
      }
    }

    fetchData();
  }, []);

  if (loading) {
    return <p>Loading...</p>;
  }

  return <div>Data: {JSON.stringify(data)}</div>;
}

            

              
                Copy
              
            
          

この例では、setDataとsetLoadingの両方が非同期のfetchData関数内で呼び出されます。Reactはこれらの更新をまとめてバッチ処理し、データのフェッチとロード状態の更新が完了すると、1回の再レンダリングが行われます。

2. Promise

非同期更新と同様に、PromiseはPromiseが解決または拒否されたときに状態を更新することがよくあります。自動バッチ処理により、これらの状態更新もまとめてバッチ処理されます。

            function PromiseComponent() {
  const [result, setResult] = useState(null);
  const [error, setError] = useState(null);

  useEffect(() => {
    const myPromise = new Promise((resolve, reject) => {
      setTimeout(() => {
        const success = Math.random() > 0.5;
        if (success) {
          resolve('Promise resolved!');
        } else {
          reject('Promise rejected!');
        }
      }, 1000);
    });

    myPromise
      .then((value) => {
        setResult(value);
        setError(null);
      })
      .catch((err) => {
        setError(err);
        setResult(null);
      });
  }, []);

  if (error) {
    return <p>Error: {error}</p>;
  }

  if (result) {
    return <p>Result: {result}</p>;
  }

  return <p>Loading...</p>;
}

            

              
                Copy
              
            
          

この場合、成功するとsetResultとsetError(null)が呼び出され、失敗するとsetErrorとsetResult(null)が呼び出されます。いずれにせよ、自動バッチ処理はこれらを1回の再レンダリングに結合します。

3. ネイティブイベントハンドラー

Reactの合成イベントハンドラーではなく、ネイティブイベントハンドラー（addEventListenerなど）を使用する必要がある場合があります。自動バッチ処理は、これらの場合にも機能します。

            function NativeEventHandlerComponent() {
  const [scrollPosition, setScrollPosition] = useState(0);

  useEffect(() => {
    function handleScroll() {
      setScrollPosition(window.scrollY);
    }

    window.addEventListener('scroll', handleScroll);

    return () => {
      window.removeEventListener('scroll', handleScroll);
    };
  }, []);

  return <p>Scroll Position: {scrollPosition}</p>;
}

            

              
                Copy
              
            
          

setScrollPositionがネイティブイベントハンドラー内で呼び出された場合でも、Reactは更新をまとめてバッチ処理し、ユーザーがスクロールしたときに過剰な再レンダリングを防ぎます。

自動バッチ処理のオプトアウト

まれに、自動バッチ処理をオプトアウトしたい場合があります。たとえば、UIがすぐに更新されるように、同期更新を強制したい場合があります。Reactは、この目的のためにflushSync APIを提供します。

注意：flushSyncの使用は控えめにしてください。パフォーマンスに悪影響を与える可能性があります。可能な限り自動バッチ処理に依存するのが最善です。

            import { flushSync } from 'react-dom';

function ExampleComponent() {
  const [count, setCount] = useState(0);

  function handleClick() {
    flushSync(() => {
      setCount(count + 1);
    });
  }

  return (<button onClick={handleClick}>Increment</button>);
}

            

              
                Copy
              
            
          

この例では、flushSyncはReactに状態をすぐに更新し、コンポーネントを再レンダリングするように強制し、自動バッチ処理をバイパスします。

状態更新を最適化するためのベストプラクティス

自動バッチ処理は大幅なパフォーマンス向上をもたらしますが、状態更新を最適化するためのベストプラクティスに従うことが重要です。

• 関数型更新の使用：前の状態に基づいて状態を更新する場合は、古い状態に関する問題を回避するために、関数型更新（つまり、状態セッターに関数を渡す）を使用します。
• 不要な状態更新の回避：必要な場合にのみ状態を更新します。同じ値で状態を更新することは避けてください。
• コンポーネントのメモ化：React.memoを使用してコンポーネントをメモ化し、不要な再レンダリングを防ぎます。
• `useCallback`と`useMemo`の使用：子コンポーネントが不必要に再レンダリングされないように、propsとして渡される関数と値をメモ化します。
• `shouldComponentUpdate`による再レンダリングの最適化（クラスコンポーネント）：関数型コンポーネントとフックがより一般的になりましたが、古いクラスベースのコンポーネントを使用している場合は、propsと状態の変更に基づいてコンポーネントが再レンダリングされるタイミングを制御するために、shouldComponentUpdateを実装します。
• アプリケーションのプロファイリング：React DevToolsを使用してアプリケーションをプロファイリングし、パフォーマンスのボトルネックを特定します。
• 不変性の考慮：特にオブジェクトや配列を扱う場合は、状態を不変として扱います。データを直接変更するのではなく、データの新しいコピーを作成します。これにより、変更の検出がより効率的になります。

自動バッチ処理とグローバルな考慮事項

自動バッチ処理は、Reactのコアなパフォーマンス最適化機能であるため、ユーザーの場所、ネットワーク速度、またはデバイスに関係なく、アプリケーション全体にメリットをもたらします。ただし、その影響は、インターネット接続が遅い場合や、デバイスの性能が低い場合に顕著になる可能性があります。国際的なユーザーに向けては、以下の点に注意してください。

• ネットワーク遅延：ネットワーク遅延が大きい地域では、再レンダリングの回数を減らすことで、アプリケーションの知覚される応答性を大幅に向上させることができます。自動バッチ処理は、ネットワーク遅延の影響を最小限に抑えるのに役立ちます。
• デバイスの性能：国によって、ユーザーが使用するデバイスの処理能力が異なる場合があります。自動バッチ処理は、リソースが限られているローエンドデバイスでも、よりスムーズなエクスペリエンスを保証するのに役立ちます。
• 複雑なアプリケーション：複雑なUIと頻繁なデータ更新を伴うアプリケーションは、ユーザーの地理的な場所に関係なく、自動バッチ処理から最大の恩恵を受けます。
• アクセシビリティ：パフォーマンスの向上は、アクセシビリティの向上につながります。よりスムーズで応答性の高いインターフェースは、支援技術に依存している障害のあるユーザーにとってメリットがあります。

結論

Reactの自動バッチ処理は、Reactアプリケーションのパフォーマンスを大幅に向上させることができる強力な最適化手法です。複数の状態更新を自動的に1つの再レンダリングにグループ化することで、レンダリングのオーバーヘッドを削減し、一貫性のない状態を防ぎ、よりスムーズでレスポンシブなユーザーエクスペリエンスにつながります。自動バッチ処理の仕組みを理解し、状態更新を最適化するためのベストプラクティスに従うことで、世界中のユーザーに優れたユーザーエクスペリエンスを提供する高性能なReactアプリケーションを構築できます。React DevToolsなどのツールを活用することで、多様なグローバル環境におけるアプリケーションのパフォーマンスプロファイルをさらに改良および最適化できます。