React useInsertionEffect: CSS-in-JSライブラリのパフォーマンス最適化

ReactのuseInsertionEffectは、特定のパフォーマンスボトルネック、特にCSS-in-JSライブラリを扱う際に発生する問題に対処するために設計された比較的新しいフックです。この記事では、useInsertionEffectの目的、仕組み、そしてCSS-in-JSライブラリを最適化してパフォーマンスを向上させ、レイアウトスラッシングを削減する方法について包括的に解説します。ここに記載されている情報は、パフォーマンスが重要視されるアプリケーションに取り組んでいる、あるいはWebアプリケーションの体感パフォーマンスを向上させたいと考えているすべてのReact開発者にとって重要です。

問題の理解：CSS-in-JSとレイアウトスラッシング

CSS-in-JSライブラリは、JavaScriptコード内でCSSスタイルを管理するための強力な方法を提供します。人気のある例としては、以下のようなものがあります：

• styled-components
• Emotion
• stitches

これらのライブラリは通常、コンポーネントのpropsやstateに基づいてCSSルールを動的に生成することで機能します。このアプローチは優れた柔軟性と構成可能性を提供しますが、注意深く扱わないとパフォーマンスの問題を引き起こす可能性があります。主な懸念事項はレイアウトスラッシングです。

レイアウトスラッシングとは？

レイアウトスラッシングは、ブラウザが単一フレーム内でレイアウト（ページ上の要素の位置とサイズ）を複数回再計算させられるときに発生します。これは、JavaScriptコードが以下の動作を行うときに起こります：

1. DOMを変更する。
2. 直後にレイアウト情報（例：offsetWidth, offsetHeight, getBoundingClientRect）を要求する。
3. すると、ブラウザはレイアウトを再計算する。

このシーケンスが同じフレーム内で繰り返し発生すると、ブラウザはレイアウトの再計算にかなりの時間を費やし、以下のようなパフォーマンス問題につながります：

• 遅いレンダリング
• カクつくアニメーション
• 劣悪なユーザーエクスペリエンス

CSS-in-JSライブラリは、ReactがコンポーネントのDOM構造を更新した後にDOMにCSSルールを注入することが多いため、レイアウトスラッシングの一因となる可能性があります。これにより、特にスタイルが要素のサイズや位置に影響を与える場合に、レイアウトの再計算がトリガーされることがあります。以前は、ライブラリはスタイルを追加するためにuseEffectを使用することが多く、これはブラウザがすでにペイントした後に行われていました。しかし今、私たちはより良いツールを持っています。

useInsertionEffectの紹介

useInsertionEffectは、この特定のパフォーマンス問題に対処するために設計されたReactフックです。これにより、ブラウザがペイントする前、かつDOMが更新された後にコードを実行できます。これはCSS-in-JSライブラリにとって非常に重要です。なぜなら、ブラウザが最初のレイアウト計算を行う前にCSSルールを注入できるため、レイアウトスラッシングを最小限に抑えることができるからです。これはuseLayoutEffectのより専門的なバージョンと考えることができます。

useInsertionEffectの主な特徴：

• ペイント前に実行： このエフェクトはブラウザが画面をペイントする前に実行されます。
• 限定的なスコープ： 主にスタイルの注入を目的としており、指定されたスコープ外でのDOMの変更は、予期しない結果や問題を引き起こす可能性があります。
• DOM変更後に実行： このエフェクトはReactによってDOMが変更された後に実行されます。
• サーバーサイドレンダリング（SSR）: サーバーサイドレンダリング中にはサーバー上で実行されません。これは、サーバーサイドレンダリングにはペイントやレイアウト計算が含まれないためです。

useInsertionEffectの仕組み

useInsertionEffectがどのようにパフォーマンスに貢献するかを理解するためには、Reactのレンダリングライフサイクルを理解することが不可欠です。以下に簡単な概要を示します：

1. レンダーフェーズ： Reactはコンポーネントのstateとpropsに基づいてDOMにどのような変更が必要かを判断します。
2. コミットフェーズ： ReactはDOMに変更を適用します。
3. ブラウザのペイント： ブラウザはレイアウトを計算し、画面をペイントします。

従来、CSS-in-JSライブラリはuseEffectやuseLayoutEffectを使用してスタイルを注入していました。useEffectはブラウザがペイントした後に実行されるため、スタイルが適用されていないコンテンツが一瞬表示される（FOUC）現象や、レイアウトスラッシングの可能性があります。useLayoutEffectはブラウザがペイントする前、かつDOMの変更後に実行されます。useLayoutEffectはスタイル注入においてuseEffectよりも一般的に優れていますが、DOMが更新された後、かつ最初のペイントの前にブラウザにレイアウトの再計算を強制するため、依然としてレイアウトスラッシングの一因となる可能性があります。

useInsertionEffectは、ブラウザがペイントする前、DOMの変更後、そしてuseLayoutEffectの前に実行されることでこの問題を解決します。これにより、CSS-in-JSライブラリはブラウザが最初のレイアウト計算を行う前にスタイルを注入でき、その後の再計算の必要性を最小限に抑えることができます。

実践例：CSS-in-JSコンポーネントの最適化

my-css-in-jsという架空のCSS-in-JSライブラリを使用した簡単な例を考えてみましょう。このライブラリは、DOMにCSSルールを注入するinjectStylesという関数を提供します。

単純な実装（useEffectを使用）：

            
import React, { useEffect } from 'react';
import { injectStyles } from 'my-css-in-js';

const MyComponent = ({ color }) => {
  useEffect(() => {
    const styles = `
      .my-component {
        color: ${color};
        font-size: 16px;
      }
    `;
    injectStyles(styles);
  }, [color]);

  return <div className="my-component">Hello, world!</div>;
};

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

この実装ではuseEffectを使用してスタイルを注入しています。これは機能しますが、FOUCやレイアウトスラッシングの可能性につながる可能性があります。

最適化された実装（useInsertionEffectを使用）：

            
import React, { useInsertionEffect } from 'react';
import { injectStyles } from 'my-css-in-js';

const MyComponent = ({ color }) => {
  useInsertionEffect(() => {
    const styles = `
      .my-component {
        color: ${color};
        font-size: 16px;
      }
    `;
    injectStyles(styles);
  }, [color]);

  return <div className="my-component">Hello, world!</div>;
};

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

useInsertionEffectに切り替えることで、スタイルがブラウザのペイント前に注入されることを保証し、レイアウトスラッシングの可能性を低減します。

ベストプラクティスと考慮事項

useInsertionEffectを使用する際には、以下のベストプラクティスと考慮事項を心に留めておいてください：

• スタイル注入に特化して使用する： useInsertionEffectは主にスタイルの注入のために設計されています。他の種類の副作用に使用すると、予期しない動作につながる可能性があるため避けてください。
• 副作用を最小限に抑える： useInsertionEffect内のコードは、できるだけ最小限かつ効率的に保ちます。レンダリングプロセスを遅くする可能性のある複雑な計算やDOM操作は避けてください。
• 実行順序を理解する： useInsertionEffectはuseLayoutEffectの前に実行されることを認識しておいてください。これらのエフェクト間に依存関係がある場合、これは重要になることがあります。
• 徹底的にテストする： コンポーネントを徹底的にテストし、useInsertionEffectが正しくスタイルを注入し、パフォーマンスの低下を引き起こしていないことを確認してください。
• パフォーマンスを測定する： ブラウザの開発者ツールを使用して、useInsertionEffectのパフォーマンスへの影響を測定します。useInsertionEffectの有無でコンポーネントのパフォーマンスを比較し、それが利点をもたらしていることを確認してください。
• サードパーティライブラリに注意する： サードパーティのCSS-in-JSライブラリを使用する場合、それらが内部で既にuseInsertionEffectを利用しているか確認してください。もし利用している場合、自分のコンポーネントで直接使用する必要はないかもしれません。

実世界の例とユースケース

前の例では基本的なユースケースを示しましたが、useInsertionEffectはより複雑なシナリオで特に有益です。以下にいくつかの実世界の例とユースケースを挙げます：

• 動的テーマ： アプリケーションで動的なテーマを実装する場合、useInsertionEffectを使用して、ブラウザがペイントする前にテーマ固有のスタイルを注入できます。これにより、テーマがレイアウトシフトを引き起こすことなくスムーズに適用されます。
• コンポーネントライブラリ： コンポーネントライブラリを構築している場合、useInsertionEffectを使用すると、異なるアプリケーションでコンポーネントが使用される際のパフォーマンスを向上させることができます。スタイルを効率的に注入することで、アプリケーション全体のパフォーマンスへの影響を最小限に抑えることができます。
• 複雑なレイアウト： ダッシュボードやデータ可視化など、複雑なレイアウトを持つアプリケーションでは、useInsertionEffectは頻繁なスタイル更新によって引き起こされるレイアウトスラッシングを削減するのに役立ちます。

例：useInsertionEffectを使用した動的テーマ

ユーザーがライトテーマとダークテーマを切り替えられるアプリケーションを考えてみましょう。テーマのスタイルは別のCSSファイルで定義され、useInsertionEffectを使用してDOMに注入されます。

            
import React, { useInsertionEffect, useState } from 'react';
import { injectStyles } from 'my-css-in-js';

const themes = {
  light: `
    body {
      background-color: #fff;
      color: #000;
    }
  `,
  dark: `
    body {
      background-color: #000;
      color: #fff;
    }
  `,
};

const ThemeSwitcher = () => {
  const [theme, setTheme] = useState('light');

  useInsertionEffect(() => {
    injectStyles(themes[theme]);
  }, [theme]);

  const toggleTheme = () => {
    setTheme(theme === 'light' ? 'dark' : 'light');
  };

  return (
    <div>
      <button onClick={toggleTheme}>Toggle Theme</button>
      <p>Current Theme: {theme}</p>
    </div>
  );
};

export default ThemeSwitcher;

            

              
                Copy
              
            
          

この例では、useInsertionEffectはテーマのスタイルがブラウザのペイント前に注入されることを保証し、目立ったレイアウトシフトなしでスムーズなテーマ切り替えを実現します。

useInsertionEffectを使用すべきでない場合

useInsertionEffectはCSS-in-JSライブラリを最適化するための貴重なツールですが、それが必要ない、または不適切な場合を認識することも重要です：

• シンプルなアプリケーション： スタイリングが最小限であったり、スタイルの更新が頻繁でないシンプルなアプリケーションでは、useInsertionEffectのパフォーマンス上の利点はごくわずかかもしれません。
• ライブラリが既に最適化を処理している場合： 多くの現代的なCSS-in-JSライブラリは、内部で既にuseInsertionEffectを使用しているか、他の最適化技術を導入しています。これらの場合、自分のコンポーネントで直接使用する必要はないかもしれません。
• スタイル関連以外の副作用： useInsertionEffectはスタイル注入に特化して設計されています。他の種類の副作用に使用すると、予期しない動作につながる可能性があるため避けてください。
• サーバーサイドレンダリング： このエフェクトは、ペイントが行われないため、サーバーサイドレンダリング中には実行されません。

useInsertionEffectの代替案

useInsertionEffectは強力なツールですが、CSS-in-JSライブラリを最適化するために検討できる他のアプローチもあります：

• CSSモジュール： CSSモジュールは、CSSルールをコンポーネントにローカルにスコープする方法を提供し、グローバルな名前空間の衝突を避けます。CSS-in-JSライブラリほどの動的なスタイリングは提供しませんが、よりシンプルなスタイリングのニーズには良い代替手段となり得ます。
• アトミックCSS： アトミックCSS（ユーティリティファーストCSSとしても知られる）は、要素をスタイリングするために組み合わせることができる、小さく単一目的のCSSクラスを作成することを含みます。このアプローチは、より効率的なCSSとコードの重複削減につながる可能性があります。
• 最適化されたCSS-in-JSライブラリ： いくつかのCSS-in-JSライブラリはパフォーマンスを念頭に置いて設計されており、CSSの抽出やコード分割などの組み込みの最適化技術を提供しています。パフォーマンス要件に合ったライブラリを調査し、選択してください。

結論

useInsertionEffectは、ReactアプリケーションでCSS-in-JSライブラリを最適化し、レイアウトスラッシングを最小限に抑えるための貴重なツールです。その仕組みと使用すべき場合を理解することで、Webアプリケーションのパフォーマンスとユーザーエクスペリエンスを向上させることができます。スタイル注入に特化して使用し、副作用を最小限に抑え、コンポーネントを徹底的にテストすることを忘れないでください。慎重な計画と実装により、useInsertionEffectは、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提供する高性能なReactアプリケーションを構築するのに役立ちます。

この記事で議論された技術を慎重に検討することで、CSS-in-JSライブラリに関連する課題に効果的に対処し、あなたのReactアプリケーションが世界中のユーザーにスムーズで、レスポンシブで、パフォーマンスの高い体験を提供できるようにすることができます。