React Reconciliation: 성능 최적화를 위한 Virtual DOM

React는 컴포넌트 기반 아키텍처와 선언적 프로그래밍 모델로 프론트엔드 개발에 혁명을 일으켰습니다. React 효율성의 핵심은 Virtual DOM과 Reconciliation이라는 프로세스 사용에 있습니다. 이 기사에서는 React의 Reconciliation 알고리즘, Virtual DOM 최적화 및 React 애플리케이션이 전 세계 사용자를 위해 빠르고 반응성이 뛰어난지 확인하는 실용적인 기술에 대한 포괄적인 탐색을 제공합니다.

Virtual DOM 이해

Virtual DOM은 실제 DOM의 메모리 내 표현입니다. React가 유지 관리하는 사용자 인터페이스의 가벼운 복사본이라고 생각하십시오. React는 실제 DOM(느리고 비용이 많이 듬)을 직접 조작하는 대신 Virtual DOM을 조작합니다. 이 추상화를 통해 React는 변경 사항을 일괄 처리하고 효율적으로 적용할 수 있습니다.

Virtual DOM을 사용하는 이유?

• 성능: 실제 DOM을 직접 조작하면 느릴 수 있습니다. Virtual DOM을 사용하면 React는 실제로 변경된 DOM 부분만 업데이트하여 이러한 작업을 최소화할 수 있습니다.
• 플랫폼 간 호환성: Virtual DOM은 기본 플랫폼을 추상화하여 다양한 브라우저 및 장치에서 일관되게 실행할 수 있는 React 애플리케이션을 더 쉽게 개발할 수 있습니다.
• 간소화된 개발: React의 선언적 접근 방식은 개발자가 UI를 업데이트하는 데 필요한 특정 단계가 아닌 UI의 원하는 상태에 집중할 수 있도록 하여 개발을 간소화합니다.

Reconciliation 프로세스 설명

Reconciliation은 React가 Virtual DOM의 변경 사항을 기반으로 실제 DOM을 업데이트하는 데 사용하는 알고리즘입니다. 컴포넌트의 상태 또는 props가 변경되면 React는 새 Virtual DOM 트리를 만듭니다. 그런 다음 이 새 트리를 이전 트리와 비교하여 실제 DOM을 업데이트하는 데 필요한 최소한의 변경 사항 집합을 결정합니다. 이 프로세스는 전체 DOM을 다시 렌더링하는 것보다 훨씬 효율적입니다.

Reconciliation의 주요 단계:

1. 컴포넌트 업데이트: 컴포넌트의 상태가 변경되면 React는 해당 컴포넌트와 해당 하위 요소의 다시 렌더링을 트리거합니다.
2. Virtual DOM 비교: React는 새 Virtual DOM 트리를 이전 Virtual DOM 트리와 비교합니다.
3. Diffing 알고리즘: React는 diffing 알고리즘을 사용하여 두 트리 간의 차이점을 식별합니다. 이 알고리즘은 프로세스를 가능한 한 효율적으로 만들기 위해 복잡성과 휴리스틱을 가지고 있습니다.
4. DOM 패칭: 차이점을 기반으로 React는 실제 DOM의 필요한 부분만 업데이트합니다.

Diffing 알고리즘의 휴리스틱

React의 diffing 알고리즘은 Reconciliation 프로세스를 최적화하기 위해 몇 가지 주요 가정을 사용합니다.

• 서로 다른 유형의 두 요소는 서로 다른 트리를 생성합니다: 컴포넌트의 루트 요소 유형이 변경되면(예: <div>에서 <span>으로) React는 이전 트리를 언마운트하고 새 트리를 완전히 마운트합니다.
• 개발자는 어떤 하위 요소가 서로 다른 렌더링에서 안정적인지 힌트할 수 있습니다: key prop을 사용하여 개발자는 React가 동일한 기본 데이터에 해당하는 하위 요소를 식별하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 이는 목록 및 기타 동적 콘텐츠를 효율적으로 업데이트하는 데 중요합니다.

Reconciliation 최적화: 모범 사례

React의 Reconciliation 프로세스는 본질적으로 효율적이지만 개발자가 성능을 더욱 최적화하고 특히 인터넷 연결 속도가 느리거나 전 세계 다른 지역의 장치를 사용하는 사용자에게 원활한 사용자 경험을 보장하기 위해 사용할 수 있는 몇 가지 기술이 있습니다.

1. 키를 효과적으로 사용

key prop은 요소 목록을 동적으로 렌더링할 때 필수적입니다. 각 요소에 대한 안정적인 식별자를 React에 제공하여 전체 목록을 불필요하게 다시 렌더링하지 않고 항목을 효율적으로 업데이트, 재정렬 또는 제거할 수 있습니다. 키가 없으면 React는 변경 사항이 있을 때마다 모든 목록 항목을 다시 렌더링해야 하므로 성능에 심각한 영향을 미칩니다.

예:

API에서 가져온 사용자 목록을 고려하십시오.

            const UserList = ({ users }) => {
  return (
    <ul>
      {users.map(user => (
        <li key={user.id}>{user.name}</li>
      ))}
    </ul>
  );
};

            

              
                Copy
              
            
          

이 예에서는 user.id가 키로 사용됩니다. 안정적이고 고유한 식별자를 사용하는 것이 중요합니다. 배열 인덱스를 키로 사용하지 마십시오. 목록이 재정렬될 때 성능 문제가 발생할 수 있습니다.

2. React.memo를 사용하여 불필요한 다시 렌더링 방지

React.memo는 함수형 컴포넌트를 메모이제이션하는 고차 컴포넌트입니다. props가 변경되지 않은 경우 컴포넌트가 다시 렌더링되지 않도록 합니다. 이는 특히 자주 렌더링되는 순수 컴포넌트의 경우 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다.

예:

            import React from 'react';

const MyComponent = React.memo(({ data }) => {
  console.log('MyComponent rendered');
  return <div>{data}</div>;
});

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

이 예에서는 data prop이 변경된 경우에만 MyComponent가 다시 렌더링됩니다. 이는 복잡한 객체를 props로 전달할 때 특히 유용합니다. 그러나 React.memo에서 수행하는 얕은 비교의 오버헤드를 염두에 두십시오. prop 비교가 컴포넌트의 다시 렌더링보다 비용이 많이 드는 경우 유용하지 않을 수 있습니다.

3. useCallback 및 useMemo Hooks 사용

useCallback 및 useMemo hooks는 함수와 복잡한 객체를 하위 컴포넌트에 props로 전달할 때 성능을 최적화하는 데 필수적입니다. 이러한 hooks는 함수 또는 값을 메모이제이션하여 하위 컴포넌트의 불필요한 다시 렌더링을 방지합니다.

useCallback 예:

            import React, { useCallback } from 'react';

const ParentComponent = () => {
  const handleClick = useCallback(() => {
    console.log('Button clicked');
  }, []);

  return <ChildComponent onClick={handleClick} />;
};

const ChildComponent = React.memo(({ onClick }) => {
  console.log('ChildComponent rendered');
  return <button onClick={onClick}>Click me</button>;
});

export default ParentComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

이 예에서는 useCallback이 handleClick 함수를 메모이제이션합니다. useCallback이 없으면 ParentComponent가 렌더링될 때마다 새 함수가 생성되어 props가 논리적으로 변경되지 않은 경우에도 ChildComponent가 다시 렌더링됩니다.

useMemo 예:

            import React, { useMemo } from 'react';

const ParentComponent = ({ data }) => {
  const processedData = useMemo(() => {
    // Perform expensive data processing
    return data.map(item => item * 2);
  }, [data]);

  return <ChildComponent data={processedData} />;
};

export default ParentComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

이 예에서는 useMemo가 비용이 많이 드는 데이터 처리 결과를 메모이제이션합니다. processedData 값은 data prop이 변경될 때만 다시 계산됩니다.

4. ShouldComponentUpdate 구현(클래스 컴포넌트용)

클래스 컴포넌트의 경우 shouldComponentUpdate 라이프사이클 메서드를 사용하여 컴포넌트가 다시 렌더링되어야 하는 시기를 제어할 수 있습니다. 이 메서드를 사용하면 현재 및 다음 props와 상태를 수동으로 비교하고 컴포넌트를 업데이트해야 하는 경우 true를 반환하고 그렇지 않은 경우 false를 반환할 수 있습니다.

예:

            import React from 'react';

class MyComponent extends React.Component {
  shouldComponentUpdate(nextProps, nextState) {
    // Compare props and state to determine if an update is needed
    if (nextProps.data !== this.props.data) {
      return true;
    }
    return false;
  }

  render() {
    console.log('MyComponent rendered');
    return <div>{this.props.data}</div>;
  }
}

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

그러나 일반적으로 더 나은 성능과 가독성을 위해 hooks(React.memo, useCallback, useMemo)가 있는 함수형 컴포넌트를 사용하는 것이 좋습니다.

5. 렌더링에서 인라인 함수 정의 방지

렌더링 메서드 내에서 직접 함수를 정의하면 렌더링될 때마다 새 함수 인스턴스가 생성됩니다. 이로 인해 하위 컴포넌트가 불필요하게 다시 렌더링될 수 있습니다. props가 항상 다른 것으로 간주되기 때문입니다.

나쁜 습관:

            const MyComponent = () => {
  return <button onClick={() => console.log('Clicked')}>Click me</button>;
};

            

              
                Copy
              
            
          

좋은 습관:

            import React, { useCallback } from 'react';

const MyComponent = () => {
  const handleClick = useCallback(() => {
    console.log('Clicked');
  }, []);

  return <button onClick={handleClick}>Click me</button>;
};

            

              
                Copy
              
            
          

6. 상태 업데이트 일괄 처리

React는 여러 상태 업데이트를 단일 렌더링 주기로 일괄 처리합니다. 이렇게 하면 DOM 업데이트 수를 줄여 성능을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 경우에 따라 ReactDOM.flushSync를 사용하여 상태 업데이트를 명시적으로 일괄 처리해야 할 수 있습니다(특정 시나리오에서 일괄 처리의 이점을 무효화할 수 있으므로 주의해서 사용하십시오).

7. 변경 불가능한 데이터 구조 사용

변경 불가능한 데이터 구조를 사용하면 props와 상태의 변경 사항을 감지하는 프로세스를 단순화할 수 있습니다. 변경 불가능한 데이터 구조는 변경 사항이 기존 객체를 수정하는 대신 새 객체를 생성하도록 보장합니다. 이렇게 하면 객체의 동일성을 비교하고 불필요한 다시 렌더링을 방지하는 것이 더 쉬워집니다.

Immutable.js 또는 Immer와 같은 라이브러리는 변경 불가능한 데이터 구조를 효과적으로 사용하는 데 도움이 될 수 있습니다.

8. 코드 분할

코드 분할은 애플리케이션을 요청 시 로드할 수 있는 더 작은 청크로 분할하는 기술입니다. 이렇게 하면 초기 로드 시간이 줄어들고 특히 네트워크 연결 속도가 느린 사용자의 경우 애플리케이션의 전체 성능이 향상됩니다. React는 React.lazy 및 Suspense 컴포넌트를 사용하여 코드 분할에 대한 기본 제공 지원을 제공합니다.

예:

            import React, { Suspense } from 'react';

const MyComponent = React.lazy(() => import('./MyComponent'));

const App = () => {
  return (
    <Suspense fallback={<div>Loading...</div>}>
      <MyComponent />
    </Suspense>
  );
};

            

              
                Copy
              
            
          

9. 이미지 최적화

이미지 최적화는 모든 웹 애플리케이션의 성능을 향상시키는 데 매우 중요합니다. 큰 이미지는 로드 시간을 크게 늘리고 특히 인터넷 인프라가 제한된 지역의 사용자의 경우 과도한 대역폭을 소비할 수 있습니다. 다음은 몇 가지 이미지 최적화 기술입니다.

• 이미지 압축: TinyPNG 또는 ImageOptim과 같은 도구를 사용하여 품질을 저하시키지 않고 이미지를 압축합니다.
• 올바른 형식 사용: 이미지 콘텐츠에 따라 적절한 이미지 형식을 선택합니다. JPEG는 사진에 적합하고 PNG는 투명도가 있는 그래픽에 더 적합합니다. WebP는 JPEG 및 PNG에 비해 뛰어난 압축 및 품질을 제공합니다.
• 반응형 이미지 사용: 사용자의 화면 크기 및 장치에 따라 다른 이미지 크기를 제공합니다. <picture> 요소와 <img> 요소의 srcset 속성을 사용하여 반응형 이미지를 구현할 수 있습니다.
• 이미지 지연 로드: 이미지가 뷰포트에 표시될 때만 이미지를 로드합니다. 이렇게 하면 초기 로드 시간이 줄어들고 애플리케이션의 인지된 성능이 향상됩니다. react-lazyload와 같은 라이브러리를 사용하면 지연 로드 구현을 간소화할 수 있습니다.

10. 서버 측 렌더링(SSR)

서버 측 렌더링(SSR)은 서버에서 React 애플리케이션을 렌더링하고 미리 렌더링된 HTML을 클라이언트에 보내는 것을 포함합니다. 이렇게 하면 초기 로드 시간과 검색 엔진 최적화(SEO)가 향상될 수 있으며, 특히 더 넓은 전 세계 사용자에게 도달하는 데 유용합니다.

Next.js 및 Gatsby와 같은 프레임워크는 SSR에 대한 기본 제공 지원을 제공하고 구현을 더 쉽게 만듭니다.

11. 캐싱 전략

캐싱 전략을 구현하면 서버에 대한 요청 수를 줄여 React 애플리케이션의 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다. 캐싱은 다음을 포함하여 다양한 수준에서 구현할 수 있습니다.

• 브라우저 캐싱: 브라우저에 이미지, CSS 및 JavaScript 파일과 같은 정적 자산을 캐시하도록 지시하도록 HTTP 헤더를 구성합니다.
• 서비스 워커 캐싱: 서비스 워커를 사용하여 API 응답 및 기타 동적 데이터를 캐시합니다.
• 서버 측 캐싱: 서버에서 캐싱 메커니즘을 구현하여 데이터베이스의 부하를 줄이고 응답 시간을 개선합니다.

12. 모니터링 및 프로파일링

React 애플리케이션을 정기적으로 모니터링하고 프로파일링하면 성능 병목 현상과 개선 영역을 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다. React Profiler, Chrome DevTools 및 Lighthouse와 같은 도구를 사용하여 애플리케이션의 성능을 분석하고 느린 컴포넌트 또는 비효율적인 코드를 식별합니다.

결론

React의 Reconciliation 프로세스 및 Virtual DOM은 고성능 웹 애플리케이션을 구축하기 위한 강력한 기반을 제공합니다. 기본 메커니즘을 이해하고 이 기사에서 설명한 최적화 기술을 적용함으로써 개발자는 빠르고 반응성이 뛰어나며 전 세계 사용자에게 훌륭한 사용자 경험을 제공하는 React 애플리케이션을 만들 수 있습니다. 개선 영역을 식별하고 진화함에 따라 최적의 성능을 유지할 수 있도록 애플리케이션을 지속적으로 프로파일링하고 모니터링하는 것을 잊지 마십시오.