React Concurrent Transitions: スムーズな状態変更の実装

React 18で導入されたReact Concurrent Transitionsは、状態の更新を管理し、スムーズでレスポンシブなユーザーエクスペリエンスを保証する上で大きな進歩を遂げました。この機能を使用すると、開発者は状態の更新を「緊急」と「トランジション」のタイプに分類できます。これにより、Reactは（入力などの）緊急タスクを優先し、重要度の低いトランジション（検索結果の表示など）を延期できます。このアプローチにより、メインスレッドのブロックを防ぎ、特に複雑なUIインタラクションや頻繁な状態変更を伴うアプリケーションで、知覚されるパフォーマンスを大幅に向上させます。

Concurrent Transitionsの理解

Concurrent Transitions以前は、すべての状態更新が平等に扱われていました。状態の更新に重い計算が含まれている場合、またはカスケード的な再レンダリングがトリガーされた場合、メインスレッドをブロックし、ユーザーインターフェイスに目に見えるラグやジャンクが発生する可能性がありました。Concurrent Transitionsは、特定の状態更新を非緊急のトランジションとしてマークできるようにすることで、この問題を解決します。Reactは、より緊急の更新（ユーザー入力など）が発生した場合、これらのトランジションを中断、一時停止、または破棄することもできます。これにより、計算負荷の高い操作中でも、UIはレスポンシブでインタラクティブな状態を維持します。

コアコンセプト: 緊急の更新 vs. トランジションの更新

Concurrent Transitionsの基本的な考え方は、緊急の状態更新と非緊急の状態更新を区別することです。

• 緊急の更新: これらは、ユーザーが入力フィールドへの入力、ボタンのクリック、要素へのホバーなど、すぐに発生することを期待する更新です。これらの更新は、レスポンシブで即時的なユーザーエクスペリエンスを保証するために、常に優先される必要があります。
• トランジションの更新: これらは、即時のユーザーエクスペリエンスにとって重要度が低く、応答性に大きな影響を与えることなく延期できる更新です。例としては、ルート間の移動、検索結果の表示、プログレスバーの更新、リストへのフィルターの適用などがあります。

useTransitionフックの使用

Concurrent Transitionsを実装するための主要なツールは、useTransitionフックです。このフックは、次の2つの値を提供します。

• startTransition: 状態の更新をラップして、トランジションとしてマークする関数。
• isPending: トランジションが現在進行中かどうかを示すブール値。

基本的な使用方法

useTransitionフックの基本的な使用例を次に示します。

            import { useState, useTransition } from 'react';

function MyComponent() {
  const [isPending, startTransition] = useTransition();
  const [filter, setFilter] = useState('');
  const [data, setData] = useState([]);

  const handleChange = (e) => {
    const newFilter = e.target.value;
    setFilter(newFilter);
    startTransition(() => {
      // Simulate a slow data fetching operation
      setTimeout(() => {
        const filteredData = fetchData(newFilter);
        setData(filteredData);
      }, 500);
    });
  };

  return (
    <div>
      <input type="text" value={filter} onChange={handleChange} />
      {isPending ? <p>Loading...</p> : null}
      <ul>
        {data.map((item) => (
          <li key={item.id}>{item.name}</li>
        ))}
      </ul>
    </div>
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

この例では、startTransition関数は、遅いデータフェッチ操作をシミュレートするsetTimeout関数をラップします。これにより、Reactはdata状態の更新がトランジションであり、必要に応じて延期できることを認識します。isPending状態は、トランジションが進行中にロードインジケーターを表示するために使用されます。

useTransitionを使用する利点

• 応答性の向上: 状態の更新をトランジションとしてマークすることで、計算負荷の高い操作中でもUIが応答性を維持することを保証します。
• スムーズなトランジション: より緊急の更新が発生した場合、Reactはトランジションを中断または一時停止できるため、よりスムーズなトランジションとより優れたユーザーエクスペリエンスが実現します。
• ロードインジケーター: isPending状態を使用すると、トランジションが進行中にロードインジケーターを簡単に表示でき、ユーザーに視覚的なフィードバックを提供できます。
• 優先順位付け: トランジションを使用すると、Reactは（ユーザー入力などの）重要な更新を、（複雑なビューのレンダリングなどの）重要度の低い更新よりも優先できます。

高度なユースケースと考慮事項

useTransitionの基本的な使用法は簡単ですが、覚えておくべき高度なユースケースと考慮事項がいくつかあります。

Suspenseとの統合

Concurrent TransitionsはReact Suspenseとシームレスに連携し、トランジション中のロード状態とエラーを優雅に処理できます。トランジションを使用するコンポーネントを<Suspense>境界内にラップして、トランジションが進行中にフォールバックUIを表示できます。このアプローチは、トランジション中にリモートAPIからデータをフェッチする場合に特に役立ちます。

            import { Suspense, useTransition, lazy } from 'react';

const MySlowComponent = lazy(() => import('./MySlowComponent'));

function MyComponent() {
  const [isPending, startTransition] = useTransition();
  const [showComponent, setShowComponent] = useState(false);

  const handleClick = () => {
    startTransition(() => {
      setShowComponent(true);
    });
  };

  return (
    <div>
      <button onClick={handleClick} disabled={isPending}>
        {isPending ? 'Loading...' : 'Load Component'}
      </button>
      <Suspense fallback={<p>Loading Component...</p>}>
        {showComponent ? <MySlowComponent /> : null}
      </Suspense>
    </div>
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

この例では、MySlowComponentはReact.lazyを使用して遅延ロードされます。ユーザーがボタンをクリックすると、startTransitionが使用されてshowComponent状態が更新されます。コンポーネントのロード中、<Suspense>境界は「Loading Component...」フォールバックを表示します。コンポーネントがロードされると、<Suspense>境界内でレンダリングされます。これにより、ユーザーにスムーズでシームレスなロードエクスペリエンスが提供されます。

中断と中止の処理

より優先度の高い更新が発生した場合、Reactはトランジションを中断または中止する可能性があります。予期しない動作を避けるために、これらの割り込みを適切に処理することが重要です。たとえば、トランジションにリモートAPIからのデータのフェッチが含まれている場合、トランジションが中断された場合にリクエストをキャンセルする必要があります。

中断を処理するには、isPending状態を使用してトランジションが進行中かどうかを追跡し、早期にfalseになった場合適切なアクションを実行します。また、AbortController APIを使用して、保留中のリクエストをキャンセルすることもできます。

トランジションのパフォーマンスの最適化

Concurrent Transitionsはパフォーマンスを大幅に向上させることができますが、トランジションができるだけ効率的になるようにコードを最適化することが重要です。いくつかのヒントを次に示します。

• 状態の更新を最小限に抑える: トランジション中に不要な状態の更新を避けてください。目的の結果を達成するために絶対に必要状態のみを更新してください。
• レンダリングの最適化: メモ化や仮想化などの手法を使用して、レンダリングのパフォーマンスを最適化します。
• デバウンスとスロットリング: デバウンスとスロットリングを使用して、トランジション中の状態更新の頻度を減らします。
• ブロッキング操作の回避: トランジション中に、（同期I/Oなどの）ブロッキング操作の実行を避けてください。代わりに非同期操作を使用してください。

国際化に関する考慮事項

国際的なオーディエンスを持つアプリケーションを開発する場合、Concurrent Transitionsがさまざまな地域やネットワーク条件でのユーザーエクスペリエンスにどのように影響するかを考慮することが重要です。

• ネットワーク速度のばらつき: 世界のさまざまな地域のユーザーは、ネットワーク速度が大きく異なる場合があります。アプリケーションが遅いネットワーク接続を適切に処理し、トランジション中に適切なフィードバックをユーザーに提供するようにしてください。たとえば、帯域幅が制限されている地域のユーザーは、ロードインジケーターがより長く表示される場合があります。
• ローカライズされたコンテンツのロード: トランジション中にローカライズされたコンテンツをロードする場合は、ユーザーのロケールに最も関連性の高いコンテンツを優先します。コンテンツ配信ネットワーク（CDN）を使用して、ユーザーの地理的に近いサーバーからローカライズされたコンテンツを配信することを検討してください。
• アクセシビリティ: ロードインジケーターとフォールバックUIが、障害を持つユーザーがアクセスできるようにしてください。ARIA属性を使用して、ロード状態に関するセマンティック情報を提供し、UIが支援技術で使用できることを確認します。
• RTL言語: アプリケーションが右から左（RTL）言語をサポートしている場合は、ロードインジケーターとアニメーションがRTLレイアウト用に適切にミラーリングされていることを確認します。

実践的な例: 実際のシナリオでのConcurrent Transitionsの実装

実際のシナリオでConcurrent Transitionsを使用する方法の実践的な例をいくつか見てみましょう。

例1: デバウンスされた検索バーの実装

Concurrent Transitionsの一般的なユースケースは、デバウンスされた検索バーの実装です。ユーザーが検索バーに入力するときに、不要なAPI呼び出しを避けるために、検索結果をフェッチする前に短い時間待機する必要があります。Concurrent Transitionsを使用してデバウンスされた検索バーを実装する方法を次に示します。

            import { useState, useTransition, useRef, useEffect } from 'react';

function SearchBar() {
  const [isPending, startTransition] = useTransition();
  const [searchTerm, setSearchTerm] = useState('');
  const [searchResults, setSearchResults] = useState([]);
  const timeoutRef = useRef(null);

  const handleChange = (e) => {
    const newSearchTerm = e.target.value;
    setSearchTerm(newSearchTerm);

    if (timeoutRef.current) {
      clearTimeout(timeoutRef.current);
    }

    timeoutRef.current = setTimeout(() => {
      startTransition(() => {
        // Simulate a slow data fetching operation
        setTimeout(() => {
          const results = fetchSearchResults(newSearchTerm);
          setSearchResults(results);
        }, 300);
      });
    }, 300);
  };

  useEffect(() => {
    return () => {
      if (timeoutRef.current) {
        clearTimeout(timeoutRef.current);
      }
    };
  }, []);

  return (
    <div>
      <input
        type="text"
        value={searchTerm}
        onChange={handleChange}
        placeholder="Search..."
      />
      {isPending ? <p>Searching...</p> : null}
      <ul>
        {searchResults.map((result) => (
          <li key={result.id}>{result.name}</li>
        ))}
      </ul>
    </div>
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

この例では、handleChange関数はsetTimeoutを使用して検索クエリをデバウンスします。startTransition関数はデータフェッチ操作をラップするために使用され、検索結果のフェッチ中にUIが応答性を維持するようにします。isPending状態は、検索が進行中にロードインジケーターを表示するために使用されます。

例2: スムーズなルートトランジションの実装

Concurrent Transitionsのもう1つの一般的なユースケースは、スムーズなルートトランジションの実装です。ユーザーがルート間を移動するときに、useTransitionを使用して古いコンテンツをフェードアウトし、新しいコンテンツをフェードインして、視覚的に魅力的なトランジションを作成できます。

            import { useState, useTransition, useEffect } from 'react';
import { BrowserRouter as Router, Route, Link, Routes } from 'react-router-dom';

function Home() {
  return <h2>Home Page</h2>;
}

function About() {
  return <h2>About Page</h2>;
}

function App() {
  const [isPending, startTransition] = useTransition();
  const [location, setLocation] = useState(window.location.pathname);

  useEffect(() => {
    const handleRouteChange = () => {
      startTransition(() => {
        setLocation(window.location.pathname);
      });
    };

    window.addEventListener('popstate', handleRouteChange);
    window.addEventListener('pushstate', handleRouteChange);

    return () => {
      window.removeEventListener('popstate', handleRouteChange);
      window.removeEventListener('pushstate', handleRouteChange);
    };
  }, []);

  return (
    <Router>
      <nav>
        <ul>
          <li>
            <Link to="/">Home</Link>
          </li>
          <li>
            <Link to="/about">About</Link>
          </li>
        </ul>
      </nav>
      <div className={isPending ? 'fade-out' : ''}>
        <Routes>
          <Route path="/" element={<Home />} />
          <Route path="/about" element={<About />} />
        </Routes>
      </div>
    </Router>
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

この例では、ユーザーがルート間を移動するときに、startTransition関数を使用してsetLocation状態の更新をラップします。isPending状態を使用して、コンテンツにfade-outクラスを追加します。これにより、CSSトランジションがトリガーされて古いコンテンツがフェードアウトされます。新しいルートがロードされると、fade-outクラスが削除され、新しいコンテンツがフェードインします。これにより、スムーズで視覚的に魅力的なルートトランジションが作成されます。

フェード効果を処理するには、CSSクラスを定義する必要があります。

            .fade-out {
  opacity: 0;
  transition: opacity 0.3s ease-in-out;
}

            

              
                Copy
              
            
          

例3: データ更新よりもユーザー入力を優先する

インタラクティブなアプリケーションでは、重要度の低いデータ更新よりもユーザー入力を優先することが重要です。ユーザーがフォームに入力している間に、バックグラウンドでデータがフェッチされているシナリオを想像してみてください。Concurrent Transitionsを使用すると、データフェッチプロセスが遅くても、入力フィールドが応答性を維持するようにできます。

            import { useState, useTransition } from 'react';

function MyForm() {
  const [isPending, startTransition] = useTransition();
  const [inputValue, setInputValue] = useState('');
  const [data, setData] = useState('');

  const handleInputChange = (e) => {
    setInputValue(e.target.value);
  };

  const handleSubmit = () => {
    startTransition(() => {
      // Simulate data fetching
      setTimeout(() => {
        setData('Data loaded after submission');
      }, 1000);
    });
  };

  return (
    <div>
      <input
        type="text"
        value={inputValue}
        onChange={handleInputChange}
        placeholder="Enter text here"
      />
      <button onClick={handleSubmit} disabled={isPending}>
        {isPending ? 'Submitting...' : 'Submit'}
      </button>
      <p>{data}</p>
    </div>
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

この例では、ユーザーが入力するとhandleInputChange関数がすぐに実行され、応答性の高い入力フィールドが保証されます。データフェッチのシミュレーションをトリガーするhandleSubmit関数は、startTransitionでラップされます。これにより、Reactは入力フィールドの応答性を優先しながら、データ更新を延期できます。isPendingフラグは、送信ボタンを無効にし、「送信中...」メッセージを表示して、進行中のトランジションを示します。

潜在的な課題と落とし穴

Concurrent Transitionsには大きなメリットがありますが、潜在的な課題と落とし穴に注意することが重要です。

• トランジションの過剰な使用: すべての状態更新にトランジションを使用すると、実際にパフォーマンスが低下する可能性があります。本当に非緊急であり、メインスレッドをブロックする可能性がある状態更新にのみトランジションを使用してください。
• 予期しない中断: トランジションは、優先度の高い更新によって中断される可能性があります。コードが中断を適切に処理して、予期しない動作を回避するようにしてください。
• デバッグの複雑さ: Concurrent Transitionsのデバッグは、従来のReactコードのデバッグよりも難しい場合があります。React DevToolsを使用して、トランジションのステータスを検査し、パフォーマンスのボトルネックを特定します。
• 互換性の問題: Concurrent Transitionsは、React 18以降でのみサポートされています。Concurrent Transitionsを使用する前に、アプリケーションがReact 18と互換性があることを確認してください。

Concurrent Transitionsを実装するためのベストプラクティス

Concurrent Transitionsを効果的に実装し、そのメリットを最大化するには、次のベストプラクティスを検討してください。

• 非緊急の更新の特定: トランジションとしてマークすることでメリットが得られる非緊急の状態更新を慎重に特定します。
• useTransitionを賢く使用する: トランジションの過剰な使用を避けてください。パフォーマンスと応答性を向上させるために必要な場合にのみ使用してください。
• 中断を適切に処理する: コードが中断を適切に処理して、予期しない動作を回避するようにしてください。
• トランジションのパフォーマンスを最適化する: トランジションができるだけ効率的になるようにコードを最適化します。
• React DevToolsを使用する: React DevToolsを使用して、トランジションのステータスを検査し、パフォーマンスのボトルネックを特定します。
• 徹底的なテスト: Concurrent Transitionsが期待どおりに機能し、ユーザーエクスペリエンスが向上していることを確認するために、アプリケーションを徹底的にテストします。

結論

React Concurrent Transitionsは、状態の更新を管理し、スムーズでレスポンシブなユーザーエクスペリエンスを保証するための強力なメカニズムを提供します。状態の更新を緊急タイプとトランジションタイプに分類することで、Reactは緊急タスクを優先し、重要度の低いトランジションを延期し、メインスレッドのブロックを防ぎ、知覚されるパフォーマンスを向上させることができます。Concurrent Transitionsのコアコンセプトを理解し、useTransitionフックを効果的に使用し、ベストプラクティスに従うことで、この機能を活用して、高性能でユーザーフレンドリーなReactアプリケーションを作成できます。

Reactが進化し続けるにつれて、Concurrent Transitionsは、複雑でインタラクティブなWebアプリケーションを構築するためのますます重要なツールになることは間違いありません。このテクノロジーを採用することで、開発者は視覚的に魅力的であるだけでなく、ユーザーの場所やデバイスに関係なく、応答性とパフォーマンスの高いエクスペリエンスを作成できます。