React Concurrent Mode：中断可能なレンダリングでよりスムーズなユーザーエクスペリエンスを実現

Reactは、動的でインタラクティブなユーザーインターフェースを構築するための定番ライブラリとなっています。アプリケーションが複雑化するにつれて、応答性を維持し、シームレスなユーザーエクスペリエンスを提供することはますます困難になります。React Concurrent Modeは、中断可能なレンダリングを可能にすることでこれらの課題に対処する一連の新機能であり、Reactがメインスレッドをブロックすることなく複数のタスクを同時に処理できるようにします。

Concurrent Modeとは何か？

Concurrent Modeは、オンにするだけの単純なスイッチではありません。Reactが更新とレンダリングを処理する方法における根本的な変化です。これは、タスクの優先順位付けと長時間実行されるレンダーの中断という概念を導入し、UIの応答性を維持します。熟練した指揮者がオーケストラを率いるように、さまざまな楽器（タスク）を管理し、調和のとれた演奏（ユーザーエクスペリエンス）を保証するようなものだと考えてください。

従来、Reactは同期的なレンダリングモデルを使用していました。更新が発生すると、Reactはメインスレッドをブロックし、DOMへの変更を計算してUIを更新しました。これは、特に複雑なコンポーネントや頻繁な更新があるアプリケーションでは、顕著な遅延を引き起こす可能性がありました。一方、Concurrent Modeでは、Reactが優先度に基づいてレンダリングタスクを一時停止、再開、さらには破棄することができます。これにより、キーボード入力やボタンクリックなど、ユーザーインタラクションに直接影響するタスクに高い優先順位が与えられます。

Concurrent Modeの主要概念

Concurrent Modeがどのように機能するかを理解するためには、以下の主要な概念に精通することが重要です。

1. React Fiber

Fiberは、Concurrent Modeを可能にするReactの内部アーキテクチャです。これはReactのコアアルゴリズムの再実装です。コンポーネントツリーを再帰的に走査して同期的にDOMを更新する代わりに、Fiberはレンダリングプロセスを一時停止、再開、または破棄できる小さな作業単位に分割します。各作業単位はFiberノードで表され、コンポーネント、そのprops、およびそのstateに関する情報を保持します。

Fiberは、Reactの内部プロジェクト管理システムのようなものだと考えてください。各レンダリングタスクの進捗を追跡し、優先度と利用可能なリソースに基づいてReactがタスクを切り替えることを可能にします。

2. スケジューリングと優先順位付け

Concurrent Modeは、Reactがさまざまな種類の更新に優先順位を付けることを可能にする、洗練されたスケジューリングメカニズムを導入しています。更新は次のように分類できます。

• 緊急の更新：これらは、ユーザー入力やアニメーションなど、即時の注意を必要とする更新です。Reactは、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これらの更新を優先します。
• 通常の更新：これらの更新はそれほど重要ではなく、ユーザーエクスペリエンスに大きな影響を与えることなく延期できます。例としては、データフェッチやバックグラウンド更新などがあります。
• 低優先度の更新：これらの更新は最も重要度が低く、さらに長期間遅延させることができます。例としては、現在画面に表示されていないグラフの更新などが挙げられます。

Reactはこの優先順位付けを使用して、メインスレッドのブロックを最小限に抑える方法で更新をスケジュールします。高優先度の更新と低優先度の更新を交互に実行することで、スムーズで応答性の高いUIの印象を与えます。

3. 中断可能なレンダリング

これはConcurrent Modeの中核です。中断可能なレンダリングにより、より優先度の高い更新が入ってきた場合に、Reactがレンダリングタスクを一時停止できます。Reactはその後、より優先度の高いタスクに切り替えてそれを完了させ、元のレンダリングタスクを再開することができます。これにより、長時間実行されるレンダーがメインスレッドをブロックし、UIが応答しなくなるのを防ぎます。

大きなドキュメントを編集していると想像してみてください。Concurrent Modeを使用すると、突然ページをスクロールしたりボタンをクリックしたりする必要がある場合、Reactはドキュメントの編集プロセスを一時停止し、スクロールやボタンクリックを処理してから、目立った遅延なくドキュメントの編集を再開できます。これは、ユーザーのインタラクションに応答する前に編集プロセスを完了させる必要があった従来の同期レンダリングモデルからの大幅な改善です。

4. タイムスライシング

タイムスライシングは、Concurrent Modeが長時間実行されるレンダリングタスクをより小さな作業チャンクに分割するために使用する技術です。各作業チャンクは短いタイムスライス内で実行され、Reactが定期的にメインスレッドに制御を戻すことを可能にします。これにより、単一のレンダリングタスクが長時間メインスレッドをブロックするのを防ぎ、UIの応答性を維持します。

多くの計算を必要とする複雑なデータ可視化を考えてみましょう。タイムスライシングを使用すると、Reactはその可視化を小さなチャンクに分割し、各チャンクを別々のタイムスライスでレンダリングできます。これにより、可視化がメインスレッドをブロックするのを防ぎ、可視化がレンダリングされている間もユーザーがUIと対話できるようになります。

5. Suspense

Suspenseは、データフェッチなどの非同期操作を宣言的な方法で処理するためのメカニズムです。これにより、非同期コンポーネントを<Suspense>境界でラップし、データがフェッチされている間に表示されるフォールバックUIを指定できます。データが利用可能になると、Reactは自動的にコンポーネントをデータと共にレンダリングします。SuspenseはConcurrent Modeとシームレスに統合され、データがバックグラウンドでフェッチされている間にReactがフォールバックUIのレンダリングを優先することを可能にします。

たとえば、Suspenseを使用して、APIからデータをフェッチしている間にローディングスピナーを表示することができます。データが到着すると、Reactは自動的にローディングスピナーを実際のデータに置き換え、スムーズでシームレスなユーザーエクスペリエンスを提供します。

Concurrent Modeの利点

Concurrent Modeは、Reactアプリケーションにいくつかの重要な利点をもたらします。

• 応答性の向上：Reactが長時間実行されるレンダーを中断し、ユーザーインタラクションを優先できるようにすることで、Concurrent Modeはアプリケーションをより応答性が高く、インタラクティブに感じさせます。
• ユーザーエクスペリエンスの強化：データがフェッチされている間にフォールバックUIを表示し、重要な更新を優先する機能により、よりスムーズでシームレスなユーザーエクスペリエンスが実現します。
• パフォーマンスの向上：Concurrent Modeは必ずしもレンダリングを全体的に高速化するわけではありませんが、作業をより均等に分散させることで、長時間のブロッキング期間を防ぎ、体感パフォーマンスを向上させます。
• 非同期処理の簡素化：Suspenseは非同期操作の処理プロセスを簡素化し、データフェッチに依存する複雑なアプリケーションの構築を容易にします。

Concurrent Modeのユースケース

Concurrent Modeは、特に以下の特徴を持つアプリケーションに有益です。

• 複雑なUI：多数のコンポーネントや複雑なレンダリングロジックを持つアプリケーション。
• 頻繁な更新：リアルタイムダッシュボードやデータ集約型アプリケーションなど、UIの頻繁な更新が必要なアプリケーション。
• 非同期データフェッチ：APIやその他の非同期ソースからのデータフェッチに依存するアプリケーション。
• アニメーション：ユーザーエクスペリエンスを向上させるためにアニメーションを使用するアプリケーション。

以下は、Concurrent Modeが実際のアプリケーションでどのように使用できるかの具体例です。

• Eコマースサイト：商品リストや検索結果の応答性を向上させます。Suspenseを使用して、商品画像や説明がフェッチされている間にローディングインジケーターを表示します。
• ソーシャルメディアプラットフォーム：ユーザーのフィードや通知の更新を優先することで、ユーザーエクスペリエンスを向上させます。Concurrent Modeを使用して、アニメーションやトランジションをスムーズに処理します。
• データ可視化ダッシュボード：複雑なデータ可視化を小さなチャンクに分割し、別々のタイムスライスでレンダリングすることでパフォーマンスを向上させます。
• 共同ドキュメントエディタ：ユーザー入力を優先し、長時間実行される操作がメインスレッドをブロックするのを防ぐことで、応答性の高い編集体験を保証します。

Concurrent Modeを有効にする方法

Concurrent Modeを有効にするには、React 18で導入された新しいルートAPIのいずれかを使用する必要があります。

• createRoot：これは、新しいアプリケーションでConcurrent Modeを有効にするための推奨される方法です。デフォルトでConcurrent Modeを使用するルートを作成します。
• hydrateRoot：これは、サーバーサイドレンダリング（SSR）とハイドレーションに使用されます。アプリケーションを段階的にハイドレートすることができ、初期ロード時間を改善します。

以下はcreateRootの使用例です。

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

const container = document.getElementById('root');
const root = createRoot(container); // ルートを作成します。
root.render(<App />);

注意：Concurrent Modeを使用する場合、ReactDOM.renderはReact 18で非推奨になりました。代わりにcreateRootまたはhydrateRootを使用してください。

Concurrent Modeの採用：段階的なアプローチ

既存のReactアプリケーションをConcurrent Modeに移行するのは、必ずしも簡単なプロセスではありません。多くの場合、慎重な計画と段階的なアプローチが必要です。以下は推奨される戦略です。

1. React 18への更新：最初のステップは、アプリケーションをReact 18に更新することです。
2. Concurrent Modeの有効化：createRootまたはhydrateRootを使用してConcurrent Modeを有効にします。
3. 潜在的な問題の特定：React DevTools Profilerを使用して、パフォーマンスのボトルネックや予期しない動作を引き起こしているコンポーネントを特定します。
4. 互換性の問題への対処：一部のサードパーティライブラリや古いReactのパターンは、Concurrent Modeと完全な互換性がない場合があります。これらのライブラリを更新するか、コードをリファクタリングしてこれらの問題に対処する必要があるかもしれません。
5. Suspenseの実装：Suspenseを使用して非同期操作を処理し、ユーザーエクスペリエンスを向上させます。
6. 徹底的なテスト：アプリケーションを徹底的にテストして、Concurrent Modeが期待どおりに機能し、機能やパフォーマンスにリグレッションがないことを確認します。

潜在的な課題と考慮事項

Concurrent Modeは大きな利点を提供しますが、いくつかの潜在的な課題と考慮事項に注意することが重要です。

• 互換性の問題：前述のように、一部のサードパーティライブラリや古いReactのパターンは、Concurrent Modeと完全な互換性がない場合があります。これらのライブラリを更新するか、コードをリファクタリングしてこれらの問題に対処する必要があるかもしれません。これには、特定のライフサイクルメソッドの書き換えや、React 18が提供する新しいAPIの利用が含まれる場合があります。
• コードの複雑さ：Concurrent Modeは、特に非同期操作やSuspenseを扱う際に、コードベースに複雑さを加える可能性があります。基礎となる概念を理解し、Concurrent Modeと互換性のある方法でコードを書くことが重要です。
• デバッグ：Concurrent Modeアプリケーションのデバッグは、従来のReactアプリケーションのデバッグよりも困難になることがあります。React DevTools Profilerは、パフォーマンスのボトルネックを特定し、Concurrent Modeの動作を理解するための貴重なツールです。
• 学習曲線：Concurrent Modeには学習曲線が伴います。開発者は、効果的に使用するために新しい概念とAPIを理解する必要があります。Concurrent Modeとそのベストプラクティスについて学ぶ時間を投資することが不可欠です。
• サーバーサイドレンダリング（SSR）：SSRの設定がConcurrent Modeと互換性があることを確認してください。サーバーレンダリング後にクライアント側でアプリケーションを適切にハイドレートするためには、hydrateRootの使用が重要です。

Concurrent Modeのベストプラクティス

Concurrent Modeを最大限に活用するには、以下のベストプラクティスに従ってください。

• コンポーネントを小さく、焦点を絞る：小さなコンポーネントはレンダリングと更新が容易で、パフォーマンスを向上させることができます。大きなコンポーネントをより小さく、管理しやすい単位に分割してください。
• レンダーでの副作用を避ける：レンダーメソッド内で直接副作用（例：データフェッチ、DOM操作）を実行することは避けてください。副作用にはuseEffectフックを使用します。
• レンダリングパフォーマンスの最適化：メモ化（React.memo）、shouldComponentUpdate、PureComponentなどのテクニックを使用して、不要な再レンダリングを防ぎます。
• 非同期操作にはSuspenseを使用する：非同期コンポーネントを<Suspense>境界でラップして、データがフェッチされている間にフォールバックUIを提供します。
• アプリケーションをプロファイルする：React DevTools Profilerを使用して、パフォーマンスのボトルネックを特定し、コードを最適化します。
• 徹底的なテスト：アプリケーションを徹底的にテストして、Concurrent Modeが期待どおりに機能し、機能やパフォーマンスにリグレッションがないことを確認します。

ReactとConcurrent Modeの未来

Concurrent Modeは、Reactの進化における重要な一歩を表しています。これは、応答性が高くインタラクティブなユーザーインターフェースを構築するための新たな可能性を切り開きます。Reactが進化し続けるにつれて、Concurrent Modeの上にさらに高度な機能や最適化が構築されることが期待できます。Reactは、ラテンアメリカから東南アジアまで、多様なグローバルな文脈でますます使用されています。世界の多くの地域で普及している低性能のデバイスや低速なネットワーク接続でもReactアプリケーションがうまく機能することを保証することが重要です。

Reactのパフォーマンスへのコミットメントと、Concurrent Modeの力を組み合わせることで、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現代的なWebアプリケーションを構築するための魅力的な選択肢となります。より多くの開発者がConcurrent Modeを採用するにつれて、より応答性が高く、パフォーマンスに優れ、ユーザーフレンドリーな新世代のReactアプリケーションが登場することが期待できます。

結論

React Concurrent Modeは、中断可能なレンダリング、更新の優先順位付け、および非同期操作の改善された処理を可能にする強力な機能セットです。Concurrent Modeの主要な概念を理解し、ベストプラクティスに従うことで、Reactの潜在能力を最大限に引き出し、世界中のユーザーにとってよりスムーズで応答性の高いユーザーエクスペリエンスを提供するアプリケーションを構築できます。Concurrent Modeを採用し、ReactでWebの未来を築き始めましょう！