React lygiagretaus atvaizdavimo planuoklės įvaldymas: kadro laiko biudžeto valdymas

Nuolat besikeičiančiame žiniatinklio kūrimo pasaulyje, sklandžios ir jautrios vartotojo patirties (UX) užtikrinimas yra svarbiausias. Vartotojai visame pasaulyje tikisi, kad programos bus greitos, sklandžios ir interaktyvios, nepriklausomai nuo jų įrenginio, tinklo sąlygų ar UI sudėtingumo. Šiuolaikinės JavaScript karkasai, ypač React, padarė didelę pažangą sprendžiant šiuos reikalavimus. React gebėjimo tai pasiekti esmė yra jo sudėtinga lygiagretaus atvaizdavimo planuoklė, galingas mechanizmas, leidžiantis protingiau valdyti atvaizdavimo darbus ir, kas svarbiausia, jo kadro laiko biudžetą.

Šis išsamus vadovas gilinsis į React lygiagretaus atvaizdavimo planuoklės subtilybes, ypatingą dėmesį skiriant tam, kaip ji valdo kadro laiko biudžetus. Išnagrinėsime pagrindinius principus, sprendžiamus iššūkius ir praktines strategijas kūrėjams, kaip pasinaudoti šia funkcija kuriant labai našias ir globaliai prieinamas programas.

Kadro laiko biudžeto valdymo būtinybė

Prieš pradedant gilintis į specifinę React implementaciją, svarbu suprasti, kodėl kadro laiko biudžeto valdymas yra toks kritiškai svarbus šiuolaikinėms žiniatinklio programoms. „Kadro“ sąvoka reiškia vieną ekrano atnaujinimą. Daugumoje ekranų tai vyksta 60 kartų per sekundę, o tai reiškia, kad kiekvienam kadrui atvaizduoti skirta maždaug 16,67 milisekundžių (ms). Tai dažnai vadinama 16 ms biudžetu.

Jei žiniatinklio programai kadro atvaizdavimas trunka ilgiau nei šis biudžetas, naršyklė „praleis“ tą kadrą, o tai sukels trūkčiojančią, netolygią ar nereaguojančią vartotojo sąsają. Tai iškart pastebima ir erzina vartotojus, ypač interaktyviuose komponentuose, tokiuose kaip animacijos, slinkimas ar formų įvestys.

Iššūkiai tradiciniame atvaizdavime:

• Ilgai trunkančios užduotys: Prieš lygiagretaus atvaizdavimo erą, React (ir daugelis kitų karkasų) veikė vienoje, sinchroninėje gijoje. Jei komponento atvaizdavimas užtrukdavo per ilgai, jis blokuodavo pagrindinę giją, neleisdamas apdoroti vartotojo sąveikų (pvz., paspaudimų ar rašymo), kol atvaizdavimas nebus baigtas.
• Nenuspėjamas našumas: Atvaizdavimo našumas galėjo būti labai nenuspėjamas. Nedidelis duomenų ar UI sudėtingumo pokytis galėjo lemti labai skirtingus atvaizdavimo laikus, todėl buvo sunku užtikrinti sklandžią patirtį.
• Prioritetų trūkumas: Visos atvaizdavimo užduotys buvo traktuojamos kaip vienodai svarbios. Nebuvo įgimto mechanizmo, leidžiančio teikti pirmenybę skubiems atnaujinimams (pvz., vartotojo įvestis) prieš mažiau svarbius (pvz., duomenų gavimas fone).

Šie iššūkiai sustiprėja globaliame kontekste. Vartotojai, pasiekiantys programas iš regionų su mažiau patikima interneto infrastruktūra ar senesniais įrenginiais, susiduria su dar didesnėmis kliūtimis. Blogai valdomas kadro laiko biudžetas gali padaryti programą praktiškai nenaudojamą didelei pasaulinės vartotojų bazės daliai.

Pristatome React lygiagretų atvaizdavimą

React lygiagretus režimas (dabar numatytasis React 18) iš esmės pakeitė tai, kaip React atvaizduoja programas. Pagrindinė idėja yra leisti React pertraukti, sustabdyti ir tęsti atvaizdavimą. Tai pasiekiama per naują planuoklę, kuri žino apie naršyklės atvaizdavimo procesą ir gali atitinkamai nustatyti užduočių prioritetus.

Pagrindinės sąvokos:

• Laiko skaidymas (Time Slicing): Planuoklė suskaido dideles, sinchronines atvaizdavimo užduotis į mažesnes dalis. Šios dalys gali būti vykdomos per kelis kadrus, leidžiant React grąžinti valdymą naršyklei tarp dalių. Tai užtikrina, kad pagrindinė gija lieka prieinama svarbioms užduotims, tokioms kaip vartotojo sąveikos ir įvykių tvarkymas.
• Pakartotinis įėjimas (Re-entrancy): React dabar gali sustabdyti atvaizdavimą komponento gyvavimo ciklo viduryje ir tęsti jį vėliau, galbūt kitokia tvarka ar po to, kai buvo baigtos kitos užduotys. Tai yra labai svarbu norint perskirstyti skirtingų tipų atnaujinimus.
• Prioritetai: Planuoklė priskiria prioritetus skirtingoms atvaizdavimo užduotims. Pavyzdžiui, skubūs atnaujinimai (pvz., rašymas įvesties lauke) gauna aukštesnį prioritetą nei mažiau skubūs (pvz., sąrašo, gauto iš API, atnaujinimas).

Savo esme, lygiagretus atvaizdavimas yra susijęs su kadro laiko biudžeto valdymu, protingai planuojant ir skaidant darbą.

React planuoklė: lygiagretaus atvaizdavimo variklis

React planuoklė yra lygiagretaus atvaizdavimo dirigentas. Ji yra atsakinga už sprendimą, kada atvaizduoti, ką atvaizduoti ir kaip suskaidyti darbą, kad tilptų į kadro laiko biudžetą. Ji sąveikauja su naršyklės requestIdleCallback ir requestAnimationFrame API, kad efektyviai planuotų užduotis.

Kaip tai veikia:

1. Užduočių eilė: Planuoklė palaiko užduočių (pvz., komponentų atnaujinimų, įvykių tvarkytojų) eilę.
2. Prioritetų lygiai: Kiekvienai užduočiai priskiriamas prioriteto lygis. React turi diskrečių prioritetų lygių sistemą, nuo aukščiausio (pvz., vartotojo įvestis) iki žemiausio (pvz., foninis duomenų gavimas).
3. Planavimo sprendimai: Kai naršyklė yra laisva (t. y. turi laiko kadro biudžete), planuoklė paima aukščiausio prioriteto užduotį iš eilės ir suplanuoja ją vykdyti.
4. Laiko skaidymas veiksme: Jei užduotis yra per didelė, kad būtų baigta per likusį dabartinio kadro laiką, planuoklė ją „suskaido“. Ji atlieka dalį darbo, tada grąžina valdymą naršyklei, suplanuodama likusį darbą ateities kadrui.
5. Pertraukimas ir atnaujinimas: Jei aukštesnio prioriteto užduotis atsiranda, kol apdorojama žemesnio prioriteto užduotis, planuoklė gali pertraukti žemesnio prioriteto užduotį, apdoroti aukštesnio prioriteto užduotį ir vėliau atnaujinti pertrauktą užduotį.

Šis dinamiškas planavimas leidžia React užtikrinti, kad svarbiausi atnaujinimai būtų apdoroti pirmiausia, neleidžiant blokuoti pagrindinės gijos ir išlaikant UI jautrumą.

Kadro laiko biudžeto valdymas praktikoje

Pagrindinis planuoklės tikslas yra užtikrinti, kad atvaizdavimo darbas neviršytų turimo kadro laiko. Tai apima keletą pagrindinių strategijų:

1. Darbo skaidymas laike

Kai React reikia atlikti didelę atvaizdavimo operaciją, pavyzdžiui, atvaizduoti didelį komponentų medį ar apdoroti sudėtingą būsenos atnaujinimą, įsikiša planuoklė. Užuot atlikusi visą operaciją vienu metu (kas galėtų užtrukti daug milisekundžių ir viršyti 16 ms biudžetą), ji suskaido darbą į mažesnius vienetus.

Pavyzdys: Įsivaizduokite didelį elementų sąrašą, kurį reikia atvaizduoti. Sinchroniniame modelyje React bandytų atvaizduoti visus elementus iš karto. Jei tai užtrunka 50 ms, UI tuo metu sustingsta. Naudojant laiko skaidymą, React gali atvaizduoti pirmuosius 10 elementų, tada nusileisti. Kitame kadre ji atvaizduoja kitus 10 ir taip toliau. Tai reiškia, kad vartotojas mato, kaip sąrašas atsiranda palaipsniui, tačiau UI išlieka jautri viso proceso metu.

Planuoklė nuolat stebi praėjusį laiką. Jei ji nustato, kad artėja prie kadro biudžeto pabaigos, ji sustabdys dabartinį darbą ir suplanuos likusią dalį kitai galimai progai.

2. Atnaujinimų prioritetizavimas

React planuoklė priskiria skirtingus prioritetų lygius įvairių tipų atnaujinimams. Tai leidžia jai atidėti mažiau svarbius darbus vardan svarbesnių atnaujinimų.

Prioritetų lygiai (konceptualūs):

• `Immediate` (Aukščiausias): Dalykams, tokiems kaip vartotojo įvestis, kuri reikalauja momentinio atsako.
• `UserBlocking` (Aukštas): Kritiniams UI atnaujinimams, kurių vartotojas laukia, pvz., atsirandančiam modaliniam langui ar formos pateikimo patvirtinimui.
• `Normal` (Vidutinis): Mažiau kritiniams atnaujinimams, pvz., sąrašo elementų, kurie nėra iškart matomi, atvaizdavimui.
• `Low` (Žemas): Foninėms užduotims, tokioms kaip duomenų gavimas, kuris tiesiogiai neveikia tiesioginės vartotojo sąveikos.
• `Offscreen` (Žemiausias): Komponentams, kurie šiuo metu vartotojui nematomi.

Kai įvyksta aukšto prioriteto atnaujinimas (pvz., vartotojas paspaudžia mygtuką), planuoklė nedelsdama pertraukia bet kokį žemesnio prioriteto darbą, kuris gali būti vykdomas. Tai užtikrina, kad UI akimirksniu reaguoja į vartotojo veiksmus, kas yra labai svarbu programoms, naudojamoms įvairių gyventojų su skirtingais tinklo greičiais ir įrenginių pajėgumais.

3. Lygiagretaus atvaizdavimo funkcijos ir jų poveikis

React 18 pristatė keletą funkcijų, kurios išnaudoja lygiagretaus atvaizdavimo ir jo kadro laiko biudžeto valdymo galimybes:

• startTransition: Ši API leidžia pažymėti tam tikrus būsenos atnaujinimus kaip „perėjimus“. Perėjimai yra neskubūs atnaujinimai, kurie neturi blokuoti UI. Tai puikiai tinka operacijoms, tokioms kaip didelio sąrašo filtravimas ar naršymas tarp puslapių, kur trumpas UI atnaujinimo vėlavimas yra priimtinas. Planuoklė teiks pirmenybę UI jautrumo palaikymui ir atvaizduos perėjimo atnaujinimą fone.
• useDeferredValue: Panašiai kaip startTransition, useDeferredValue leidžia atidėti dalies UI atnaujinimą. Tai naudinga brangiems skaičiavimams ar atvaizdavimui, kuris gali būti atidėtas neigiamai nepaveikiant vartotojo patirties. Pavyzdžiui, jei vartotojas rašo paieškos laukelyje, galite atidėti paieškos rezultatų atvaizdavimą, kol vartotojas baigs rašyti arba įvyks trumpa pauzė.
• Automatinis grupavimas (Automatic Batching): Ankstesnėse React versijose keli būsenos atnaujinimai įvykio tvarkytojuje buvo grupuojami. Tačiau atnaujinimai iš pažadų, laiko atidėjimų ar natūralių įvykių tvarkytojų nebuvo grupuojami. React 18 automatiškai grupuoja visus būsenos atnaujinimus, nepriklausomai nuo jų kilmės, žymiai sumažindamas peratvaizdavimų skaičių ir pagerindamas našumą. Tai netiesiogiai padeda su kadro laiko biudžetu, mažinant bendrą atvaizdavimo darbą.

Šios funkcijos keičia žaidimo taisykles kuriant pasaulines programas. Vartotojas mažo pralaidumo regione gali patirti sklandesnį naršymą ir sąveiką, nes planuoklė protingai valdo, kada ir kaip taikomi atnaujinimai.

Strategijos, kaip optimizuoti jūsų programėlę naudojant lygiagretų atvaizdavimą

Nors React planuoklė atlieka didžiąją dalį sunkaus darbo, kūrėjai gali ir turėtų taikyti strategijas, kad dar labiau optimizuotų savo programas ir užtikrintų, jog jos gerai veiktų visame pasaulyje.

1. Nustatykite ir išskirkite brangius skaičiavimus

Pirmas žingsnis yra nustatyti komponentus ar operacijas, kurios yra skaičiavimo požiūriu brangios. Įrankiai, tokie kaip React DevTools Profiler, yra neįkainojami nustatant našumo problemas.

Praktinė įžvalga: Nustačius, apsvarstykite galimybę memoizuoti brangius skaičiavimus naudojant React.memo komponentams arba useMemo reikšmėms. Tačiau būkite apdairūs; per didelis memoizavimas taip pat gali sukelti papildomų išlaidų.

2. Tinkamai naudokite startTransition ir useDeferredValue

Šios lygiagretaus atvaizdavimo funkcijos yra geriausi jūsų draugai valdant nekritinius atnaujinimus.

Pavyzdys: Apsvarstykite prietaisų skydelį su daugybe valdiklių. Jei vartotojas filtruoja lentelę viename valdiklyje, ši filtravimo operacija gali būti intensyvi skaičiavimo požiūriu. Užuot blokavę visą prietaisų skydelį, apgaubkite būsenos atnaujinimą, kuris sukelia filtravimą, startTransition. Tai užtikrina, kad vartotojas vis dar gali sąveikauti su kitais valdikliais, kol lentelė filtruojama.

Pavyzdys (globalus kontekstas): Tarptautinė elektroninės prekybos svetainė gali turėti produktų sąrašo puslapį, kuriame filtrų taikymas gali užtrukti. Naudojant startTransition filtro atnaujinimui užtikrinama, kad kiti UI elementai, tokie kaip naršymas ar „pridėti į krepšelį“ mygtukai, išliktų jautrūs, suteikiant geresnę patirtį vartotojams su lėtesniu ryšiu ar mažiau galingais įrenginiais.

3. Komponentai turi būti maži ir tiksliniai

Mažesnius, labiau tikslinius komponentus planuoklei lengviau valdyti. Kai komponentas yra mažas, jo atvaizdavimo laikas paprastai yra trumpesnis, todėl jį lengviau sutalpinti į kadro biudžetą.

Praktinė įžvalga: Suskaidykite didelius, sudėtingus komponentus į mažesnius, daugkartinio naudojimo komponentus. Tai ne tik pagerina našumą, bet ir padidina kodo palaikomumą bei pakartotinį naudojimą visoje jūsų pasaulinėje kūrėjų komandoje.

4. Optimizuokite duomenų gavimą ir būsenos valdymą

Tai, kaip gaunate ir valdote duomenis, gali ženkliai paveikti atvaizdavimo našumą. Neefektyvus duomenų gavimas gali lemti nereikalingus peratvaizdavimus arba didelio duomenų kiekio apdorojimą vienu metu.

Praktinė įžvalga: Įgyvendinkite efektyvias duomenų gavimo strategijas, tokias kaip puslapiavimas, vėluojantis įkėlimas (lazy loading) ir duomenų normalizavimas. Bibliotekos, tokios kaip React Query ar Apollo Client, gali padėti efektyviai valdyti serverio būseną, sumažinant naštą jūsų komponentams ir planuoklei.

5. Kodo skaidymas ir vėluojantis įkėlimas

Didelėms programoms, ypač toms, kurios skirtos pasaulinei auditorijai, kur pralaidumas gali būti apribojimas, kodo skaidymas ir vėluojantis įkėlimas (lazy loading) yra būtini. Tai užtikrina, kad vartotojai atsisiunčia tik tą JavaScript kodą, kurio jiems reikia dabartiniam vaizdui.

Pavyzdys: Sudėtingas ataskaitų įrankis gali turėti daug skirtingų modulių. Naudodami React.lazy ir Suspense, galite įkelti šiuos modulius pagal poreikį. Tai sumažina pradinį įkėlimo laiką ir leidžia planuoklei sutelkti dėmesį į matomų programos dalių atvaizdavimą pirmiausia.

6. Profiliavimas ir iteracinis optimizavimas

Našumo optimizavimas yra nuolatinis procesas. Reguliariai profiliuokite savo programą, ypač po naujų funkcijų įdiegimo ar didelių pakeitimų.

Praktinė įžvalga: Naudokite React DevTools Profiler gamybinėse versijose (arba testavimo aplinkoje, kuri imituoja gamybinę) norėdami nustatyti našumo regresijas. Susikoncentruokite į tai, kur praleidžiamas laikas atvaizdavimo metu ir kaip planuoklė valdo tas užduotis.

Globalūs aspektai ir geriausios praktikos

Kuriant programas pasaulinei auditorijai, kadro laiko biudžeto valdymas tampa dar svarbesnis. Vartotojų aplinkų įvairovė reikalauja aktyvaus požiūrio į našumą.

1. Tinklo delsa ir pralaidumas

Vartotojai skirtingose pasaulio dalyse patirs labai skirtingas tinklo sąlygas. Programos, kurios labai priklauso nuo dažno, didelių duomenų perdavimo, veiks prastai mažo pralaidumo regionuose.

Geriausia praktika: Optimizuokite duomenų paketus, naudokite podėliavimo mechanizmus ir apsvarstykite „offline-first“ strategijas, kur tinkama. Užtikrinkite, kad brangūs kliento pusės skaičiavimai būtų efektyviai tvarkomi planuoklės, o ne remiantis nuolatine serverio komunikacija.

2. Įrenginių galimybės

Visame pasaulyje naudojamų įrenginių spektras labai skiriasi – nuo aukščiausios klasės išmaniųjų telefonų ir stalinių kompiuterių iki senesnių, mažiau galingų kompiuterių ir planšečių.

Geriausia praktika: Kurkite atsižvelgdami į sklandų veikimo prastėjimą. Naudokite lygiagretaus atvaizdavimo funkcijas, kad užtikrintumėte, jog net ir mažiau galinguose įrenginiuose programa išliktų naudojama ir jautri. Venkite skaičiavimo požiūriu sunkių animacijų ar efektų, nebent jie yra būtini ir buvo kruopščiai išbandyti dėl našumo įvairiuose įrenginiuose.

3. Internacionalizacija (i18n) ir lokalizacija (l10n)

Nors tai nėra tiesiogiai susiję su planuokle, programos internacionalizavimo ir lokalizavimo procesas gali sukelti našumo problemų. Dideli vertimų failai ar sudėtinga formatavimo logika gali padidinti atvaizdavimo naštą.

Geriausia praktika: Optimizuokite savo i18n/l10n bibliotekas ir užtikrinkite, kad dinamiškai įkeliami vertimai būtų tvarkomi efektyviai. Planuoklė gali padėti atidėdama lokalizuoto turinio atvaizdavimą, jei jis nėra iškart matomas.

4. Testavimas įvairiose aplinkose

Labai svarbu testuoti savo programą aplinkose, kurios imituoja realias pasaulines sąlygas.

Geriausia praktika: Naudokite naršyklės kūrėjų įrankius, kad imituotumėte skirtingas tinklo sąlygas ir įrenginių tipus. Jei įmanoma, atlikite vartotojų testavimą su asmenimis iš įvairių geografinių vietovių ir su skirtingomis aparatinės įrangos konfigūracijomis.

React atvaizdavimo ateitis

React kelionė su lygiagrečiu atvaizdavimu vis dar tęsiasi. Ekosistemai bręstant ir vis daugiau kūrėjų priimant šias naujas paradigmas, galime tikėtis dar sudėtingesnių įrankių ir metodų atvaizdavimo našumui valdyti.

Dėmesys kadro laiko biudžeto valdymui liudija React įsipareigojimą teikti aukštos kokybės vartotojo patirtį visiems vartotojams visur. Suprasdami ir taikydami lygiagretaus atvaizdavimo ir jo planavimo mechanizmų principus, kūrėjai gali kurti programas, kurios yra ne tik turtingos funkcijomis, bet ir išskirtinai našios bei jautrios, nepriklausomai nuo vartotojo vietos ar įrenginio.

Išvada

React lygiagretaus atvaizdavimo planuoklė su savo sudėtingu kadro laiko biudžeto valdymu yra didelis šuolis į priekį kuriant našias žiniatinklio programas. Skaidydamas darbą, nustatydamas atnaujinimų prioritetus ir įgalindamas tokias funkcijas kaip perėjimai ir atidėtos reikšmės, React užtikrina, kad vartotojo sąsaja išliktų jautri net ir sudėtingų atvaizdavimo operacijų metu.

Pasaulinei auditorijai ši technologija yra ne tik optimizavimas; tai būtinybė. Ji panaikina atotrūkį, kurį sukuria skirtingos tinklo sąlygos, įrenginių galimybės ir vartotojų lūkesčiai. Aktyviai naudodami lygiagretaus atvaizdavimo funkcijas, optimizuodami duomenų tvarkymą ir palaikydami našumo dėmesį per profiliavimą ir testavimą, kūrėjai gali sukurti tikrai išskirtines vartotojo patirtis, kurios džiugina vartotojus visame pasaulyje.

React planuoklės įvaldymas yra raktas į visą šiuolaikinio žiniatinklio kūrimo potencialą. Priimkite lygiagretumą ir kurkite programas, kurios yra greitos, sklandžios ir prieinamos visiems.