Našumo atskleidimas: išsami pažintis su CSS konteinerio užklausų podėlio valdymo varikliu

CSS konteinerio užklausų (Container Queries) atsiradimas žymi vieną reikšmingiausių pokyčių adaptyvaus dizaino srityje nuo medijos užklausų laikų. Pagaliau išsivadavome iš peržiūros srities (viewport) apribojimų, leisdami komponentams prisitaikyti prie jiems skirtos erdvės. Šis paradigmos pokytis suteikia kūrėjams galią kurti išties modulines, kontekstą suprantančias ir atsparias vartotojo sąsajas. Tačiau su didele galia ateina ir didelė atsakomybė – šiuo atveju, naujas našumo aspektų lygmuo. Kiekvieną kartą pasikeitus konteinerio matmenims, gali būti suaktyvinta užklausų vertinimo kaskada. Be sudėtingos valdymo sistemos, tai galėtų sukelti reikšmingas našumo problemas, maketo trūkčiojimą (layout thrashing) ir lėtą vartotojo patirtį.

Būtent čia į pagalbą ateina naršyklės konteinerio užklausų podėlio valdymo variklis. Šis nepastebimas herojus nenuilstamai dirba užkulisiuose, siekdamas užtikrinti, kad mūsų komponentais pagrįsti dizainai būtų ne tik lankstūs, bet ir neįtikėtinai greiti. Šiame straipsnyje mes pasinersime į šio variklio veikimo subtilybes. Išsiaiškinsime, kodėl jis yra būtinas, kaip jis veikia, kokias podėlio ir jo anuliavimo strategijas naudoja, ir, svarbiausia, kaip jūs, kaip kūrėjas, galite rašyti CSS kodą, kuris bendradarbiautų su šiuo varikliu siekiant maksimalaus našumo.

Našumo iššūkis: kodėl podėlys yra būtinas

Norėdami įvertinti podėlio variklį, pirmiausia turime suprasti problemą, kurią jis sprendžia. Medijos užklausos yra palyginti paprastos našumo požiūriu. Naršyklė jas vertina pagal vieną, globalų kontekstą: peržiūros sritį (viewport). Kai peržiūros sritis keičia dydį, naršyklė iš naujo įvertina medijos užklausas ir pritaiko atitinkamus stilius. Tai įvyksta vieną kartą visam dokumentui.

Konteinerio užklausos yra iš esmės skirtingos ir eksponentiškai sudėtingesnės:

• Vertinimas kiekvienam elementui: Konteinerio užklausa vertinama pagal konkretų konteinerio elementą, o ne globalią peržiūros sritį. Viename tinklalapyje gali būti šimtai ar net tūkstančiai užklausų konteinerių.
• Kelios vertinimo ašys: Užklausos gali būti pagrįstos `width`, `height`, `inline-size`, `block-size`, `aspect-ratio` ir kitomis savybėmis. Kiekvieną iš šių savybių reikia sekti.
• Dinaminiai kontekstai: Konteinerio dydis gali keistis dėl daugybės priežasčių, ne tik dėl paprasto lango dydžio keitimo: CSS animacijų, JavaScript manipuliacijų, turinio pokyčių (pvz., įkeliamo paveikslėlio) ar net kitos konteinerio užklausos pritaikymo tėviniam elementui.

Įsivaizduokite scenarijų be podėlio. Vartotojas tempia skirtuką, kad pakeistų šoninio skydelio dydį. Šis veiksmas per kelias sekundes gali sukelti šimtus dydžio keitimo įvykių. Jei skydelis yra užklausos konteineris, naršyklė turėtų iš naujo įvertinti jo stilius, kurie gali pakeisti jo dydį, sukeldami maketo perskaičiavimą. Šis maketo pakeitimas galėtų paveikti įdėtųjų užklausų konteinerių dydį, priverčiant juos iš naujo įvertinti savo stilius, ir taip toliau. Šis rekursinis, kaskadinis efektas yra tiesus kelias į maketo trūkčiojimą (layout thrashing), kai naršyklė įstringa skaitymo-rašymo operacijų cikle (skaitomas elemento dydis, rašomi nauji stiliai), kas sukelia sustingusius kadrus ir prastą vartotojo patirtį.

Podėlio valdymo variklis yra pagrindinė naršyklės apsauga nuo šio chaoso. Jo tikslas yra atlikti brangų užklausos vertinimo darbą tik tada, kai tai absoliučiai būtina, ir kuo dažniau pakartotinai naudoti ankstesnių vertinimų rezultatus.

Naršyklės viduje: užklausų podėlio variklio anatomija

Nors tikslios įgyvendinimo detalės gali skirtis tarp naršyklių variklių, tokių kaip „Blink“ („Chrome“, „Edge“), „Gecko“ („Firefox“) ir „WebKit“ („Safari“), pagrindiniai podėlio valdymo variklio principai yra koncepciškai panašūs. Tai sudėtinga sistema, skirta efektyviai saugoti ir gauti užklausų vertinimo rezultatus.

1. Pagrindiniai komponentai

Variklį galime suskirstyti į kelis loginius komponentus:

• Užklausų analizatorius ir normalizatorius: Kai naršyklė pirmą kartą analizuoja CSS, ji nuskaito visas `@container` taisykles. Ji ne tik saugo jas kaip gryną tekstą. Ji išanalizuoja jas į struktūrizuotą, optimizuotą formatą (abstraktų sintaksės medį ar panašią reprezentaciją). Ši normalizuota forma leidžia vėliau greičiau palyginti ir apdoroti. Pavyzdžiui, `(min-width: 300.0px)` ir `(min-width: 300px)` būtų normalizuoti į tą pačią vidinę reprezentaciją.
• Podėlio saugykla: Tai variklio širdis. Tai duomenų struktūra, greičiausiai kelių lygių maišos lentelė (hash map) ar panaši didelio našumo paieškos lentelė, kurioje saugomi rezultatai. Supaprastintas mintinis modelis galėtų atrodyti taip: `Map>`. Išorinė lentelė yra raktinama pačiu konteinerio elementu. Vidinė lentelė yra raktinama pagal užklausos savybes (pvz., `inline-size`), o reikšmė yra loginė (boolean) reikšmė, nurodanti, ar sąlyga buvo patenkinta.
• Anuliavimo sistema: Tai, be abejonės, svarbiausia ir sudėtingiausia variklio dalis. Podėlis yra naudingas tik tada, kai žinai, kada jo duomenys pasenę. Anuliavimo sistema yra atsakinga už visų priklausomybių, galinčių paveikti užklausos rezultatą, sekimą ir podėlio pažymėjimą pakartotiniam vertinimui, kai viena iš jų pasikeičia.

2. Podėlio raktas: kas daro užklausos rezultatą unikaliu?

Norėdamas išsaugoti rezultatą podėlyje, variklis turi turėti unikalų raktą. Šį raktą sudaro keli veiksniai:

• Konteinerio elementas: Konkretus DOM mazgas, kuris yra užklausos konteineris.
• Užklausos sąlyga: Normalizuota pačios užklausos reprezentacija (pvz., `inline-size > 400px`).
• Atitinkamas konteinerio dydis: Konkreti matmens reikšmė, pagal kurią buvo atlikta užklausa vertinimo metu. Užklausai `(inline-size > 400px)`, podėlis išsaugotų rezultatą kartu su `inline-size` reikšme, kuriai jis buvo apskaičiuotas.

Išsaugant tai podėlyje, jei naršyklei reikia įvertinti tą pačią užklausą tam pačiam konteineriui ir konteinerio `inline-size` nepasikeitė, ji gali akimirksniu gauti rezultatą, nevykdydama palyginimo logikos iš naujo.

3. Anuliavimo ciklas: kada išmesti podėlį

Podėlio anuliavimas yra sudėtingoji dalis. Variklis turi būti konservatyvus; geriau neteisingai anuliuoti ir perskaičiuoti, nei pateikti pasenusį rezultatą, kuris sukeltų vizualines klaidas. Anuliavimą paprastai sukelia:

• Geometrijos pokyčiai: Bet koks konteinerio pločio, aukščio, vidinės paraštės (padding), rėmelio (border) ar kitų dėžutės modelio savybių pasikeitimas anuliuos podėlį dydžiu pagrįstoms užklausoms. Tai yra dažniausias trigeris.
• DOM mutacijos: Jei užklausos konteineris yra pridedamas, pašalinamas ar perkeliamas DOM'e, susiję podėlio įrašai yra išvalomi.
• Stiliaus pokyčiai: Jei konteineriui pridedama klasė, kuri keičia jo dydį veikiančią savybę (pvz., `font-size` automatiškai dydį keičiančiame konteineryje arba `display`), podėlis anuliuojamas. Naršyklės stiliaus variklis pažymi elementą kaip reikalaujantį stiliaus perskaičiavimo, o tai savo ruožtu duoda signalą užklausų varikliui.
• `container-type` arba `container-name` pokyčiai: Jei pakeičiamos savybės, kurios nustato elementą kaip konteinerį, pasikeičia visas užklausos pagrindas, ir podėlis turi būti išvalytas.

Kaip naršyklių varikliai optimizuoja visą procesą

Be paprasto podėlio naudojimo, naršyklių varikliai taiko keletą pažangių strategijų, siekdami sumažinti konteinerio užklausų poveikį našumui. Šios optimizacijos yra glaudžiai integruotos į naršyklės atvaizdavimo konvejerį (Stilius -> Maketas -> Piešimas -> Kompozicija).

Kritinis CSS izoliavimo (Containment) vaidmuo

Savybė `container-type` yra ne tik trigeris užklausos konteineriui sukurti; tai galingas našumo primityvas. Kai nustatote `container-type: inline-size;`, jūs netiesiogiai pritaikote elemento maketo ir stiliaus izoliavimą (`contain: layout style`).

Tai yra esminė užuomina naršyklės atvaizdavimo varikliui:

• `contain: layout` nurodo naršyklei, kad šio elemento vidinis maketas neturi įtakos nieko, kas yra už jo ribų, geometrijai. Tai leidžia naršyklei izoliuoti maketo skaičiavimus. Jei vidinis elementas konteineryje pakeičia dydį, naršyklė žino, kad jai nereikia perskaičiuoti viso puslapio maketo, o tik paties konteinerio.
• `contain: style` nurodo naršyklei, kad stiliaus savybės, galinčios turėti poveikį už elemento ribų (pvz., CSS skaitikliai), yra apribotos šiuo elementu.

Sukurdami šią izoliavimo ribą, jūs suteikiate podėlio valdymo varikliui aiškiai apibrėžtą, izoliuotą submedį, kurį reikia valdyti. Jis žino, kad pokyčiai už konteinerio ribų nepaveiks konteinerio užklausų rezultatų (nebent jie pakeistų paties konteinerio matmenis), ir atvirkščiai. Tai dramatiškai sumažina galimų podėlio anuliavimų ir perskaičiavimų apimtį, todėl tai yra vienas svarbiausių našumo svertų, prieinamų kūrėjams.

Grupiniai vertinimai ir atvaizdavimo kadras

Naršyklės yra pakankamai protingos, kad nevertintų užklausų iš naujo po kiekvieno pikselio pasikeitimo keičiant dydį. Operacijos yra grupuojamos ir sinchronizuojamos su ekrano atnaujinimo dažniu (paprastai 60 kartų per sekundę). Užklausų pervertinimas yra susietas su pagrindiniu naršyklės atvaizdavimo ciklu.

Kai įvyksta pakeitimas, galintis paveikti konteinerio dydį, naršyklė ne iš karto viską sustabdo ir perskaičiuoja. Vietoj to, ji pažymi tą DOM medžio dalį kaip „nešvarią“ (dirty). Vėliau, kai ateina laikas atvaizduoti kitą kadrą (paprastai valdomą per `requestAnimationFrame`), naršyklė peržiūri medį, perskaičiuoja visų „nešvarių“ elementų stilius, iš naujo įvertina visas konteinerio užklausas, kurių konteineriai pasikeitė, atlieka maketavimą ir tada nupiešia rezultatą. Šis grupavimas apsaugo variklį nuo perkrovos dėl didelio dažnio įvykių, tokių kaip pelės tempimas.

Vertinimo medžio apgenėjimas

Naršyklė išnaudoja DOM medžio struktūrą savo naudai. Kai konteinerio dydis pasikeičia, varikliui reikia iš naujo įvertinti tik to konteinerio ir jo palikuonių užklausas. Jam nereikia tikrinti jo broliškų elementų (siblings) ar protėvių (ancestors). Šis vertinimo medžio „apgenėjimas“ reiškia, kad mažas, lokalizuotas pakeitimas giliai įdėtame komponente nesukels viso puslapio perskaičiavimo, o tai yra būtina našumui sudėtingose programose.

Praktinės optimizavimo strategijos kūrėjams

Suprasti vidinius podėlio variklio mechanizmus yra įdomu, tačiau tikroji vertė slypi žinojime, kaip rašyti kodą, kuris veiktų kartu su juo, o ne prieš jį. Štai veiksmingos strategijos, kaip užtikrinti, kad jūsų konteinerio užklausos būtų kuo našesnės.

1. Būkite konkretūs su `container-type`

Tai yra pati paveikiausia optimizacija, kurią galite atlikti. Venkite bendrinio `container-type: size;`, nebent jums tikrai reikia pateikti užklausą pagal plotį ir aukštį.

• Jei jūsų komponento dizainas reaguoja tik į pločio pokyčius, visada naudokite `container-type: inline-size;`.
• Jei jis reaguoja tik į aukštį, naudokite `container-type: block-size;`.

Kodėl tai svarbu? Nurodydami `inline-size`, jūs pranešate podėlio varikliui, kad jam reikia sekti tik konteinerio pločio pokyčius. Jis gali visiškai ignoruoti aukščio pokyčius podėlio anuliavimo tikslais. Tai perpus sumažina priklausomybių, kurias variklis turi stebėti, skaičių, taip sumažinant pervertinimų dažnumą. Komponentui, esančiam vertikaliame slinkties konteineryje, kurio aukštis gali dažnai keistis, bet plotis yra stabilus, tai yra didžiulis našumo laimėjimas.

Pavyzdys:

Mažiau našus (seka plotį ir aukštį):

            .card {
  container-type: size;
  container-name: card-container;
}
            

              
                Copy
              
            
          

Našesnis (seka tik plotį):

            .card {
  container-type: inline-size;
  container-name: card-container;
}
            

              
                Copy
              
            
          

2. Naudokite aiškų CSS izoliavimą

Nors `container-type` suteikia tam tikrą izoliavimą netiesiogiai, jūs galite ir turėtumėte plačiau taikyti jį naudodami savybę `contain` bet kuriam sudėtingam komponentui, net jei jis pats nėra užklausos konteineris.

Jei turite savarankišką valdiklį (pvz., kalendorių, akcijų grafiką ar interaktyvų žemėlapį), kurio vidiniai maketo pokyčiai nepaveiks likusio puslapio, duokite naršyklei didelę našumo užuominą:

            .complex-widget {
  contain: layout style;
}
            

              
                Copy
              
            
          

Tai nurodo naršyklei sukurti našumo ribą aplink valdiklį. Tai izoliuoja atvaizdavimo skaičiavimus, o tai netiesiogiai padeda konteinerio užklausų varikliui užtikrinant, kad pokyčiai valdiklio viduje be reikalo nesukeltų podėlio anuliavimo protėvių konteineriams.

3. Atsargiai su DOM mutacijomis

Dinamiškas užklausų konteinerių pridėjimas ir šalinimas yra brangi operacija. Kiekvieną kartą, kai konteineris įterpiamas į DOM, naršyklė turi:

1. Atpažinti jį kaip konteinerį.
2. Atlikti pradinį stiliaus ir maketo patikrinimą, kad nustatytų jo dydį.
3. Įvertinti visas atitinkamas užklausas pagal jį.
4. Užpildyti jo podėlį.

Jei jūsų programoje yra sąrašų, kuriuose elementai dažnai pridedami ar šalinami (pvz., tiesioginė naujienų srautas ar virtualizuotas sąrašas), stenkitės nepaversti kiekvieno sąrašo elemento užklausos konteineriu. Vietoj to, apsvarstykite galimybę tėvinį elementą paversti užklausos konteineriu ir vaikams naudoti standartines CSS technikas, tokias kaip Flexbox ar Grid. Jei elementai privalo būti konteineriais, naudokite technikas, tokias kaip dokumento fragmentai, kad sugrupuotumėte DOM įterpimus į vieną operaciją.

4. Naudokite „Debounce“ JavaScript valdomiems dydžio keitimams

Kai konteinerio dydis valdomas JavaScript, pavyzdžiui, tempiamu skirtuku ar keičiamo dydžio modaliniu langu, galite lengvai užtvindyti naršyklę šimtais dydžio pakeitimų per sekundę. Tai perkraus užklausų podėlio variklį.

Sprendimas yra naudoti debounce dydžio keitimo logikai. Užuot atnaujinę dydį po kiekvieno `mousemove` įvykio, naudokite debounce funkciją, kad užtikrintumėte, jog dydis bus pritaikytas tik tada, kai vartotojas trumpam nustos tempti (pvz., 100 ms). Tai sujungia įvykių audrą į vieną, valdomą atnaujinimą, suteikiant podėlio varikliui galimybę atlikti savo darbą vieną kartą, o ne šimtus kartų.

Koncepcinis JavaScript pavyzdys:

            function debounce(func, delay) {
  let timeoutId;
  return function(...args) {
    clearTimeout(timeoutId);
    timeoutId = setTimeout(() => {
      func.apply(this, args);
    }, delay);
  };
}

const splitter = document.querySelector('.splitter');
const panel = document.querySelector('.panel');

const applyResize = (newWidth) => {
  panel.style.width = `${newWidth}px`;
  // This change will trigger container query evaluation
};

const debouncedResize = debounce(applyResize, 100);

splitter.addEventListener('drag', (event) => {
  // On every drag event, we call the debounced function
  debouncedResize(event.newWidth);
});
            

              
                Copy
              
            
          

5. Išlaikykite užklausų sąlygas paprastas

Nors šiuolaikiniai naršyklių varikliai yra neįtikėtinai greiti analizuojant ir vertinant CSS, paprastumas visada yra dorybė. Užklausa, tokia kaip `(min-width: 30em) and (max-width: 60em)`, varikliui yra triviali. Tačiau itin sudėtinga loginė logika su daug `and`, `or` ir `not` sąlygų gali pridėti šiek tiek papildomų išlaidų analizei ir vertinimui. Nors tai yra mikrooptimizacija, komponente, kuris puslapyje atvaizduojamas tūkstančius kartų, šios mažos išlaidos gali susidėti. Siekite paprasčiausios užklausos, kuri tiksliai apibūdina būseną, kurią norite pasiekti.

Užklausų našumo stebėjimas ir derinimas

Jums nereikia dirbti aklai. Šiuolaikiniai naršyklių kūrėjų įrankiai suteikia įžvalgų apie jūsų konteinerio užklausų našumą.

„Chrome“ ar „Edge“ kūrėjų įrankių (DevTools) „Performance“ skirtuke galite įrašyti sąveikos (pvz., konteinerio dydžio keitimo) seką. Ieškokite ilgų, violetinių juostų, pažymėtų „Recalculate Style“, ir žalių juostų „Layout“. Jei šios užduotys trunka ilgai (daugiau nei kelias milisekundes) keičiant dydį, tai gali reikšti, kad užklausų vertinimas prisideda prie darbo krūvio. Užvedę pelę ant šių užduočių, galite matyti statistiką apie tai, kiek elementų buvo paveikta. Jei matote, kad po mažo konteinerio dydžio pakeitimo perskaičiuojami tūkstančių elementų stiliai, tai gali būti ženklas, kad trūksta tinkamo CSS izoliavimo.

„Performance monitor“ skydelis yra dar vienas naudingas įrankis. Jis pateikia realaus laiko grafiką apie CPU naudojimą, JS krūvos dydį, DOM mazgus ir, svarbiausia, Maketų / sek. bei Stilių perskaičiavimų / sek.. Jei šie skaičiai dramatiškai šokteli, kai sąveikaujate su komponentu, tai aiškus signalas ištirti jūsų konteinerio užklausų ir izoliavimo strategijas.

Užklausų podėlio ateitis: stiliaus užklausos ir dar daugiau

Kelionė dar nesibaigė. Žiniatinklio platforma vystosi, pristatydama stiliaus užklausas (`@container style(...)`). Šios užklausos leidžia elementui keisti savo stilius, atsižvelgiant į apskaičiuotą tėvinio elemento CSS savybės vertę (pvz., keisti antraštės spalvą, jei tėvinis elementas turi `--theme: dark` kintamąjį).

Stiliaus užklausos kelia visiškai naujus iššūkius podėlio valdymo varikliui. Užuot sekęs tik geometriją, variklis dabar turės sekti apskaičiuotas savavališkų CSS savybių vertes. Priklausomybių grafas tampa daug sudėtingesnis, o podėlio anuliavimo logika turės būti dar labiau ištobulinta. Kai šios funkcijos taps standartu, principai, kuriuos aptarėme – aiškių užuominų teikimas naršyklei per specifiškumą ir izoliavimą – taps dar svarbesni norint išlaikyti našų žiniatinklį.

Išvada: partnerystė našumo labui

CSS konteinerio užklausų podėlio valdymo variklis yra inžinerijos šedevras, kuris leidžia kurti šiuolaikišką, komponentais pagrįstą dizainą dideliu mastu. Jis sklandžiai paverčia deklaratyvią ir kūrėjams draugišką sintaksę į labai optimizuotą, našią realybę, protingai saugodamas rezultatus podėlyje, mažindamas darbą grupavimo būdu ir apgenėdamas vertinimo medį.

Tačiau našumas yra bendra atsakomybė. Variklis geriausiai veikia, kai mes, kaip kūrėjai, suteikiame jam teisingus signalus. Laikydamiesi pagrindinių našaus konteinerio užklausų rašymo principų, galime sukurti tvirtą partnerystę su naršykle.

Atsiminkite šias pagrindines išvadas:

• Būkite konkretūs: Kai tik įmanoma, naudokite `container-type: inline-size` arba `block-size`, o ne `size`.
• Būkite izoliuoti: Naudokite savybę `contain`, kad sukurtumėte našumo ribas aplink sudėtingus komponentus.
• Būkite atidūs: Atsargiai valdykite DOM mutacijas ir naudokite „debounce“ didelio dažnio, JavaScript valdomiems dydžio pokyčiams.

Laikydamiesi šių gairių užtikrinsite, kad jūsų adaptyvūs komponentai būtų ne tik gražiai prisitaikantys, bet ir neįtikėtinai greiti, tausojantys vartotojo įrenginį ir suteikiantys sklandžią patirtį, kurios tikimasi iš šiuolaikinio žiniatinklio.