React Concurrent Modeスケジューラーの統合：タスクキューの調整

React Concurrent Modeは、Reactアプリケーションがアップデートとレンダリングを処理する方法に大きな変化をもたらします。その中心にあるのは、複雑なアプリケーションでもスムーズで応答性の高いユーザーエクスペリエンスを保証するために、タスクを管理し、優先順位を付ける高度なスケジューラーです。この記事では、React Concurrent Modeスケジューラーの内部動作を調査し、タスクキューがどのように調整され、さまざまな種類のアップデートがどのように優先順位付けされるかに焦点を当てます。

ReactのConcurrent Modeについて

タスクキューの調整の詳細に入る前に、Concurrent Modeとは何か、そしてなぜそれが重要なのかを簡単に振り返りましょう。Concurrent Modeを使用すると、Reactはレンダリングタスクをより小さく、中断可能なユニットに分割できます。これは、実行時間の長いアップデートがメインスレッドをブロックせず、ブラウザがフリーズするのを防ぎ、ユーザーインタラクションが応答性を維持することを意味します。主な機能は次のとおりです。

• 中断可能なレンダリング：Reactは、優先度に基づいてレンダリングタスクを一時停止、再開、または破棄できます。
• タイムスライシング：大規模なアップデートはより小さなチャンクに分割され、ブラウザは合間に他のタスクを処理できます。
• Suspense：非同期データフェッチを処理し、データのロード中にプレースホルダーをレンダリングするメカニズム。

スケジューラーの役割

スケジューラーの主な責任：

• タスクの優先順位付け：さまざまなアップデートの緊急度を判断します。
• タスクキューの管理：保留中のアップデートのキューを維持します。
• 実行制御：タスクの開始、一時停止、再開、または破棄のタイミングを決定します。
• ブラウザへの譲歩：ブラウザに制御を解放して、ユーザー入力やその他の重要なタスクを処理できるようにします。

タスクキューの調整の詳細

タスクキューの種類：

Reactは、さまざまな種類のアップデートに異なる優先度レベルを使用します。これらの優先度レベルの特定の数と名前は、Reactのバージョンによってわずかに異なる場合がありますが、一般的な原則は同じです。一般的な内訳は次のとおりです。

• 即時優先度：ユーザー入力の処理や重要なイベントへの応答など、できるだけ早く完了する必要があるタスクに使用されます。これらのタスクは、現在実行中のタスクを中断します。
• ユーザーブロッキング優先度：ユーザーエクスペリエンスに直接影響するタスクに使用されます。たとえば、ユーザーインタラクションに応じたUIの更新（入力フィールドへの入力など）です。これらのタスクも比較的優先度が高くなっています。
• 通常優先度：ネットワークリクエストやその他の非同期操作に基づいてUIを更新するなど、重要ではあるが時間的に重要なタスクではないタスクに使用されます。
• 低優先度：重要度が低く、必要に応じて延期できるタスクに使用されます。たとえば、バックグラウンドアップデートや分析トラッキングなどです。
• アイドル優先度：リソースのプリロードや実行時間の長い計算の実行など、ブラウザがアイドル状態のときに実行できるタスクに使用されます。

特定のアクションから優先度レベルへのマッピングは、応答性の高いUIを維持するために重要です。たとえば、直接的なユーザー入力は常に最高の優先度で処理され、ユーザーに即座にフィードバックを提供します。一方、ログタスクは安全にアイドル状態に延期できます。

例：ユーザー入力の優先順位付け

ユーザーが入力フィールドに入力しているシナリオを考えてみましょう。キーストロークごとにコンポーネントの状態が更新され、それによって再レンダリングがトリガーされます。Concurrent Modeでは、これらのアップデートは入力フィールドがリアルタイムで更新されるように、高い優先度（ユーザーブロッキング）が割り当てられます。一方、APIからのデータのフェッチなど、重要度の低いタスクには、より低い優先度（通常または低）が割り当てられ、ユーザーが入力を完了するまで延期される場合があります。

            
function MyInput() {
 const [value, setValue] = React.useState('');

 const handleChange = (event) => {
 setValue(event.target.value);
 };

 return (
  <input type="text" value={value} onChange={handleChange} />
 );
}

            

              
                Copy
              
            
          

この簡単な例では、ユーザー入力によってトリガーされるhandleChange関数は、Reactのスケジューラーによって自動的に優先順位が付けられます。Reactはイベントソースに基づいて優先順位付けを暗黙的に処理し、スムーズなユーザーエクスペリエンスを保証します。

協調スケジューリング

Reactのスケジューラーは、協調スケジューリングと呼ばれる手法を採用しています。これは、各タスクが定期的に制御をスケジューラーに返す責任があり、より優先度の高いタスクがあるかどうかを確認し、現在のタスクを中断する可能性があることを意味します。この譲歩は、requestIdleCallbackやsetTimeoutなどの手法を通じて実現され、Reactがメインスレッドをブロックせずにバックグラウンドで作業をスケジュールできるようにします。

ただし、これらのブラウザAPIを直接使用することは、通常、Reactの内部実装によって抽象化されます。開発者は通常、手動で制御を譲歩する必要はありません。ReactのFiberアーキテクチャとスケジューラーは、実行される作業の性質に基づいて、これを自動的に処理します。

リコンシリエーションとFiberツリー

スケジューラーは、ReactのリコンシリエーションアルゴリズムとFiberツリーと密接に連携します。アップデートがトリガーされると、ReactはUIの目的の状態を表す新しいFiberツリーを作成します。次に、リコンシリエーションアルゴリズムは、新しいFiberツリーを既存のFiberツリーと比較して、更新する必要があるコンポーネントを判断します。このプロセスも中断可能です。Reactはいつでもリコンシリエーションを一時停止し、後で再開できるため、スケジューラーは他のタスクに優先順位を付けることができます。

タスクキューの調整の実例

タスクキューの調整が実際のReactアプリケーションでどのように機能するかについて、いくつかの実例を見てみましょう。

例1：Suspenseを使用した遅延データロード

リモートAPIからデータをフェッチしているシナリオを考えてみましょう。React Suspenseを使用すると、データのロード中にフォールバックUIを表示できます。データフェッチ操作自体には、通常または低優先度が割り当てられる場合がありますが、フォールバックUIのレンダリングには、ユーザーに即座にフィードバックを提供するために、より高い優先度が割り当てられます。

            
import React, { Suspense } from 'react';

const fetchData = () => {
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      resolve('Data loaded!');
    }, 2000);
  });
};

const Resource = React.createContext(null);

const createResource = () => {
  let status = 'pending';
  let result;
  let suspender = fetchData().then(
    (r) => {
      status = 'success';
      result = r;
    },
    (e) => {
      status = 'error';
      result = e;
    }
  );

  return {
    read() {
      if (status === 'pending') {
        throw suspender;
      } else if (status === 'error') {
        throw result;
      } else if (status === 'success') {
        return result;
      }
    },
  };
};

const DataComponent = () => {
  const resource = React.useContext(Resource);
  const data = resource.read();
  return <p>{data}</p>;
};

function MyComponent() {
  const resource = createResource();

  return (
    <Resource.Provider value={resource}>
      <Suspense fallback=<p>Loading data...</p>>
        <DataComponent />
      </Suspense>
    </Resource.Provider>
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

この例では、<Suspense fallback=<p>Loading data...</p>>コンポーネントは、fetchDataプロミスが保留中の間、「Loading data...」メッセージを表示します。スケジューラーは、このフォールバックをすぐに表示することを優先し、空白の画面よりも優れたユーザーエクスペリエンスを提供します。データがロードされると、<DataComponent />がレンダリングされます。

例2：useDeferredValueを使用した入力のデバウンス

もう1つの一般的なシナリオは、過剰な再レンダリングを避けるために入力をデバウンスすることです。ReactのuseDeferredValueフックを使用すると、アップデートを緊急度の低い優先度に延期できます。これは、ユーザーの入力に基づいてUIを更新する場合に役立ちますが、キーストロークごとに再レンダリングをトリガーしたくない場合にも役立ちます。

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

function MyComponent() {
 const [value, setValue] = useState('');
 const deferredValue = useDeferredValue(value);

 const handleChange = (event) => {
  setValue(event.target.value);
 };

 return (
  <div>
  <input type="text" value={value} onChange={handleChange} />
  <p>Value: {deferredValue}</p>
  </div>
 );
}

            

              
                Copy
              
            
          

この例では、deferredValueは実際のvalueよりもわずかに遅れます。これは、UIの更新頻度が少なくなり、再レンダリングの数が減り、パフォーマンスが向上することを意味します。入力フィールドはvalue状態を直接更新するため、実際の入力は応答性が高く感じられますが、その状態変化の下流の影響は延期されます。

例3：useTransitionを使用した状態アップデートのバッチ処理

ReactのuseTransitionフックを使用すると、状態アップデートをバッチ処理できます。トランジションは、特定の状態アップデートを緊急ではないものとしてマークし、Reactがそれらを延期してメインスレッドをブロックしないようにする方法です。これは、複数の状態変数を含む複雑なアップデートを処理する場合に特に役立ちます。

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

function MyComponent() {
 const [isPending, startTransition] = useTransition();
 const [count, setCount] = useState(0);

 const handleClick = () => {
  startTransition(() => {
  setCount(c => c + 1);
  });
 };

 return (
  <div>
  <button onClick={handleClick}>Increment</button>
  <p>Count: {count}</p>
  {isPending ? <p>Updating...</p> : null}
  </div>
 );
}

            

              
                Copy
              
            
          

この例では、setCountアップデートはstartTransitionブロックでラップされています。これは、アップデートを緊急ではないトランジションとして扱うようにReactに指示します。isPending状態変数は、トランジションが進行中の間、ローディングインジケーターを表示するために使用できます。

アプリケーションの応答性の最適化

効果的なタスクキューの調整は、Reactアプリケーションの応答性を最適化するために重要です。留意すべきベストプラクティスを次に示します。

• ユーザーインタラクションの優先順位付け：ユーザーインタラクションによってトリガーされるアップデートが常に最高の優先度になるようにします。
• 重要でないアップデートの延期：重要度の低いアップデートを優先度の低いキューに延期して、メインスレッドのブロックを回避します。
• データフェッチにSuspenseを使用する：React Suspenseを活用して非同期データフェッチを処理し、データのロード中にフォールバックUIを表示します。
• 入力のデバウンス：useDeferredValueを使用して入力をデバウンスし、過剰な再レンダリングを回避します。
• 状態アップデートのバッチ処理：useTransitionを使用して状態アップデートをバッチ処理し、メインスレッドのブロックを回避します。
• 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。
• コンポーネントの最適化：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回避します。
• コード分割：コード分割を使用して、アプリケーションの初期ロード時間を短縮します。
• 画像の最適化：画像の最適化：画像サイズを縮小し、読み込み速度を向上させます。これは、ネットワーク遅延が大きくなる可能性のあるグローバルに分散されたアプリケーションでは特に重要です。
• サーバーサイドレンダリング（SSR）または静的サイト生成（SSG）を検討する：コンテンツの多いアプリケーションの場合、SSRまたはSSGにより、初期ロード時間とSEOを改善できます。

グローバルな考慮事項

グローバルオーディエンス向けのReactアプリケーションを開発する場合、ネットワーク遅延、デバイスの機能、言語サポートなどの要素を考慮することが重要です。グローバルオーディエンス向けにアプリケーションを最適化するためのヒントを次に示します。

• コンテンツ配信ネットワーク（CDN）：CDNを使用して、アプリケーションのアセットを世界中のサーバーに配信します。これにより、さまざまな地理的地域のユーザーの遅延を大幅に短縮できます。
• アダプティブローディング：アダプティブローディング戦略を実装して、ユーザーのネットワーク接続とデバイスの機能に基づいてさまざまなアセットを提供します。
• 国際化（i18n）：i18nライブラリを使用して、複数の言語と地域バリエーションをサポートします。
• ローカリゼーション（l10n）：ローカライズされた日付、時刻、通貨形式を提供して、アプリケーションをさまざまなロケールに適合させます。
• アクセシビリティ（a11y）：WCAGガイドラインに従って、アプリケーションが障害のあるユーザーにとってアクセス可能であることを確認します。これには、画像の代替テキストの提供、セマンティックHTMLの使用、キーボードナビゲーションの確保が含まれます。
• ローエンドデバイス向けに最適化：古いデバイスまたは低電力デバイスのユーザーに注意してください。JavaScriptの実行時間を最小限に抑え、アセットのサイズを縮小します。
• さまざまな地域でテストする：BrowserStackやSauce Labsなどのツールを使用して、さまざまな地理的地域およびさまざまなデバイスでアプリケーションをテストします。
• 適切なデータ形式を使用する：日付と数値を処理する場合は、地域ごとのさまざまな規則に注意してください。date-fnsやNumeral.jsなどのライブラリを使用して、ユーザーのロケールに従ってデータをフォーマットします。

結論

React Concurrent Modeのスケジューラーとその高度なタスクキューの調整メカニズムは、応答性が高く、パフォーマンスの高いReactアプリケーションを構築するために不可欠です。スケジューラーがタスクに優先順位を付け、さまざまな種類のアップデートを管理する方法を理解することで、開発者はアプリケーションを最適化して、世界中のユーザーにスムーズで楽しいユーザーエクスペリエンスを提供できます。Suspense、useDeferredValue、useTransitionなどの機能を活用することで、アプリケーションの応答性を微調整し、低速なデバイスやネットワークでも優れたエクスペリエンスを提供できます。

Reactが進化し続けるにつれて、Concurrent Modeはフレームワークにさらに統合される可能性が高く、React開発者が習得することがますます重要な概念になります。