React automatinis atminties valdymas: šiukšlių rinkimo optimizavimas

React, JavaScript biblioteka vartotojo sąsajoms kurti, tapo nepaprastai populiari dėl savo komponentais grįstos architektūros ir efektyvių atnaujinimo mechanizmų. Tačiau, kaip ir bet kuri JavaScript pagrindu sukurta programa, „React“ programos priklauso automatiniam atminties valdymui, daugiausia per šiukšlių rinkimą. Suprasti, kaip veikia šis procesas ir kaip jį optimizuoti, yra labai svarbu kuriant našias ir jautrias „React“ programas, nepriklausomai nuo jūsų buvimo vietos ar išsilavinimo. Šis tinklaraščio įrašas siekia pateikti išsamų vadovą apie „React“ automatinį atminties valdymą ir šiukšlių rinkimo optimizavimą, apimantį įvairius aspektus nuo pagrindų iki pažangių metodų.

Automatini atminties valdymo ir šiukšlių rinkimo supratimas

Tokiose kalbose kaip C ar C++, programinės įrangos kūrėjai yra atsakingi už atminties skyrimą ir atlaisvinimą rankiniu būdu. Tai suteikia detalų valdymą, bet taip pat kelia riziką atminties nutekėjimui (nesugebėjimui atlaisvinti nenaudojamos atminties) ir neteisingiems rodikliams (bandymas pasiekti jau atlaisvintą atmintį), o tai gali sukelti programos avarijas ir našumo pablogėjimą. JavaScript, taigi ir React, naudoja automatinį atminties valdymą, o tai reiškia, kad JavaScript variklis (pvz., „Chrome“ V8, „Firefox“ „SpiderMonkey“) automatiškai tvarko atminties skyrimą ir atlaisvinimą.

Šio automatinio proceso pagrindas yra šiukšlių rinkimas (GC). Šiukšlių rinkėjas periodiškai nustato ir atgauna atmintį, kuri nebėra pasiekiama arba nenaudojama programos. Tai atlaisvina atmintį, kad ją galėtų naudoti kitos programos dalys. Bendras procesas apima šiuos veiksmus:

• Žymėjimas: Šiukšlių rinkėjas nustato visus „pasiekiamus“ objektus. Tai objektai, tiesiogiai ar netiesiogiai susieti su pasauline sritimi, aktyvių funkcijų iškvietimų eilėmis ir kitais aktyviais objektais.
• Šlavimas: Šiukšlių rinkėjas nustato visus „nepasiekiamus“ objektus (šiukšles) – tuos, kurie nebėra susieti. Tada šiukšlių rinkėjas atlaisvina tuos objektus užimančią atmintį.
• Kompaktavimas (pasirinktinai): Šiukšlių rinkėjas gali kompaktuoti likusius pasiekiamus objektus, kad sumažintų atminties fragmentaciją.

Yra įvairių šiukšlių rinkimo algoritmų, tokių kaip žymėjimo ir šlavimo algoritmas, generacinio šiukšlių rinkimas ir kiti. Konkretus JavaScript variklio naudojamas algoritmas yra implementacijos detalė, tačiau bendras nenaudojamos atminties nustatymo ir atgavimo principas išlieka toks pat.

JavaScript variklių (V8, SpiderMonkey) vaidmuo

React tiesiogiai nevaldo šiukšlių rinkimo; ji remiasi pagrindiniu JavaScript varikliu vartotojo naršyklėje arba „Node.js“ aplinkoje. Dažniausi „JavaScript“ varikliai apima:

• V8 (Chrome, Edge, Node.js): V8 žinomas dėl savo našumo ir pažangių šiukšlių rinkimo metodų. Jis naudoja generacinį šiukšlių rinkėją, kuris skirsto krūvą į du pagrindinius generavimus: jaunąjį generavimą (kur trumpalaikiai objektai dažnai renkami) ir senąjį generavimą (kur yra ilgalaikiai objektai).
• SpiderMonkey (Firefox): SpiderMonkey yra dar vienas aukštos kokybės variklis, naudojantis panašų metodą su generaciniu šiukšlių rinkėju.
• JavaScriptCore (Safari): Naudojamas „Safari“ ir dažnai „iOS“ įrenginiuose, „JavaScriptCore“ turi savo optimizuotus šiukšlių rinkimo strategijas.

„JavaScript“ variklio našumo charakteristikos, įskaitant šiukšlių rinkimo pauzes, gali žymiai paveikti „React“ programos jautrumą. Šių pauzių trukmė ir dažnumas yra kritiniai. „React“ komponentų optimizavimas ir atminties naudojimo mažinimas padeda sumažinti krūvį šiukšlių rinkėjui, užtikrinant sklandesnę vartotojo patirtį.

Dažnos atminties nutekėjimo priežastys „React“ programose

Nors „JavaScript“ automatinis atminties valdymas supaprastina kūrimą, „React“ programose vis tiek gali atsirasti atminties nutekėjimų. Atminties nutekėjimai atsiranda, kai objektai nebereikalingi, bet lieka pasiekiami šiukšlių rinkėjui, trukdant jų atlaisvinimui. Štai dažnos atminties nutekėjimo priežastys:

• Nepanaikinti įvykių klausytojai: Pridedant įvykių klausytojus (pvz., `window.addEventListener`) komponentui ir nepašalinus jų, kai komponentas išmontuojamas, yra dažna nutekėjimo priežastis. Jei įvykių klausytojas turi nuorodą į komponentą ar jo duomenis, komponentas negali būti surinktas šiukšlių rinkėjo.
• Neišvalyti laikmačiai ir intervalai: Panašiai kaip įvykių klausytojai, naudojant `setTimeout`, `setInterval` arba `requestAnimationFrame` nepašalinus jų, kai komponentas išmontuojamas, gali atsirasti atminties nutekėjimų. Šie laikmačiai saugo nuorodas į komponentą, neleisdami jo surinkti šiukšlių rinkėjui.
• Uždarymai (Closures): Uždarymai gali išsaugoti nuorodas į kintamuosius savo leksinėje srityje, net ir po to, kai išorinė funkcija baigė vykdymą. Jei uždarymas užfiksuoja komponento duomenis, komponentas gali nebūti surinktas šiukšlių rinkėjo.
• Cirkuliarinės nuorodos: Jei du objektai laiko nuorodas vienas į kitą, sukuriama cirkuliarinė nuoroda. Net jei jokie objektai nėra tiesiogiai susieti su kitais, šiukšlių rinkėjui gali būti sunku nustatyti, ar jie yra šiukšlės, ir jis gali juos pasilaikyti.
• Didelės duomenų struktūros: Per didelių duomenų struktūrų saugojimas komponentų būsenoje arba propuose gali sukelti atminties išeikvojimą.
• Neteisingas `useMemo` ir `useCallback` naudojimas: Nors šie kabliukai skirti optimizavimui, netinkamai juos naudojant gali atsirasti nereikalingas objektų kūrimas arba neleisti objektams būti surinktiems šiukšlių rinkėjo, jei jie neteisingai užfiksuoja priklausomybes.
• Netinkamas DOM manipuliavimas: Rankinis DOM elementų kūrimas arba tiesioginis DOM modifikavimas „React“ komponente gali sukelti atminties nutekėjimų, jei tai nėra atliekama atsargiai, ypač jei sukuriami elementai, kurie nėra išvalyti.

Šios problemos yra aktualios nepriklausomai nuo jūsų regiono. Atminties nutekėjimai gali paveikti vartotojus visame pasaulyje, sukeldami lėtesnį našumą ir pablogėjusią vartotojo patirtį. Šių galimų problemų sprendimas prisideda prie geresnės vartotojo patirties visiems.

Priemonės ir metodai atminties nutekėjimo aptikimui ir optimizavimui

Laimei, yra keletas įrankių ir metodų, kurie gali padėti aptikti ir ištaisyti atminties nutekėjimus bei optimizuoti atminties naudojimą „React“ programose:

• Naršyklės kūrėjo įrankiai: Integruoti kūrėjo įrankiai „Chrome“, „Firefox“ ir kitose naršyklėse yra neįkainojami. Jie siūlo atminties profiliavimo įrankius, leidžiančius:
  • Atlikti krūvos momentines nuotraukas: Užfiksuokite „JavaScript“ krūvos būseną konkrečiu laiko momentu. Palyginkite krūvos momentines nuotraukas, kad nustatytumėte kaupiamus objektus.
  • Įrašyti laiko juostos profilius: Stebėkite atminties skyrimą ir atlaisvinimą laikui bėgant. Nustatykite atminties nutekėjimus ir našumo trukdžius.
  • Stebėti atminties naudojimą: Stebėkite programos atminties naudojimą laikui bėgant, kad nustatytumėte modelius ir tobulintinas sritis.

  Procesas paprastai apima kūrėjo įrankių atidarymą (paprastai spustelėjus dešiniuoju pelės mygtuku ir pasirinkus „Inspect“ arba naudojant klaviatūros spartaką, pvz., F12), naršant į „Memory“ arba „Performance“ skirtuką ir atliekant momentines nuotraukas ar įrašus. Tada įrankiai leidžia detaliau peržiūrėti konkrečius objektus ir jų ryšius.

• React DevTools: „React DevTools“ naršyklės plėtinys suteikia vertingų įžvalgų apie komponentų medį, įskaitant tai, kaip komponentai atvaizduojami, bei jų propus ir būseną. Nors tiesiogiai neskirta atminties profiliavimui, ji yra naudinga suprantant komponentų ryšius, o tai gali padėti diagnozuojant su atmintimi susijusias problemas.
• Atminties profiliavimo bibliotekos ir paketai: Keletas bibliotekų ir paketų gali padėti automatizuoti atminties nutekėjimo aptikimą arba suteikti pažangesnes profiliavimo funkcijas. Pavyzdžiai apima:
  • `why-did-you-render`: Ši biblioteka padeda nustatyti nereikalingus „React“ komponentų atnaujinimus, kurie gali turėti įtakos našumui ir potencialiai pabloginti atminties problemas.
  • `react-perf-tool`: Siūlo našumo metrikas ir analizę, susijusią su atvaizdavimo laikais ir komponentų atnaujinimais.
  • `memory-leak-finder` arba panašūs įrankiai: Kai kurios bibliotekos specialiai sprendžia atminties nutekėjimo aptikimą, stebėdamos objektų nuorodas ir ieškodamos galimų nutekėjimų.
• Kodų peržiūra ir geriausios praktikos: Kodų peržiūros yra kritinės. Reguliarus kodų peržiūrėjimas gali užkirsti kelią atminties nutekėjimui ir pagerinti kodų kokybę. Nuosekliai laikykitės šių geriausių praktikų:
• Panaikinti įvykių klausytojus: Kai komponentas išmontuojamas `useEffect`, grąžinkite valymo funkciją, kad pašalintumėte įvykių klausytojus, pridėtus komponento montavimo metu. Pavyzdys:

              
      useEffect(() => {
          const handleResize = () => { /* ... */ };
          window.addEventListener('resize', handleResize);
          return () => {
              window.removeEventListener('resize', handleResize);
          };
      }, []);
      
              
  
                
                  Copy
                
              
            

• Išvalyti laikmačius: Naudokite valymo funkciją `useEffect` norėdami išvalyti laikmačius naudodami `clearInterval` arba `clearTimeout`. Pavyzdys:

              
      useEffect(() => {
          const timerId = setInterval(() => { /* ... */ }, 1000);
          return () => {
              clearInterval(timerId);
          };
      }, []);
      
              
  
                
                  Copy
                
              
            

• Venkite uždarymų su nereikalingomis priklausomybėmis: Atkreipkite dėmesį į tai, kokie kintamieji yra užfiksuoti uždarymų. Venkite fiksuoti didelius objektus ar nereikalingus kintamuosius, ypač įvykių tvarkytuvus.
• Strategiškai naudokite `useMemo` ir `useCallback`: Naudokite šiuos kabliukus brangiems skaičiavimams ar funkcijų apibrėžimams, kurie yra priklausomi nuo vaiko komponentų, memoizuoti, tik kai tai būtina, ir atidžiai atsižvelgdami į jų priklausomybes. Venkite per ankstyvo optimizavimo suprasdami, kada jie tikrai naudingi.
• Optimizuokite duomenų struktūras: Naudokite duomenų struktūras, kurios yra efektyvios numatytoms operacijoms. Apsvarstykite nepagrindinių duomenų struktūrų naudojimą, kad išvengtumėte netikėtų pakeitimų.
• Sumažinkite didelius objektus būsenoje ir propuose: Saugokite tik reikiamus duomenis komponentų būsenoje ir propuose. Jei komponentui reikia rodyti didelį duomenų rinkinį, apsvarstykite puslapiavimo arba virtualizavimo metodus, kurie vienu metu krauna tik matomą duomenų pogrupį.
• Našumo testavimas: Reguliariai atlikite našumo testavimą, pageidautina su automatizuotais įrankiais, kad stebėtumėte atminties naudojimą ir nustatytumėte bet kokius našumo regresijas po kodų pakeitimų.

Konkrečios „React“ komponentų optimizavimo strategijos

Be atminties nutekėjimų prevencijos, kelios strategijos gali pagerinti atminties efektyvumą ir sumažinti šiukšlių rinkimo slėgį jūsų „React“ komponentuose:

• Komponentų memoizacija: Naudokite `React.memo`, kad memoizuotumėte funkcinės komponentus. Tai neleidžia pakartotinai atvaizduoti, jei komponento propai nepasikeitė. Tai žymiai sumažina nereikalingus komponentų pakartotinus atvaizdavimus ir susijusį atminties skyrimą.

              
    const MyComponent = React.memo(function MyComponent(props) { /* ... */ });
    
              
  
                
                  Copy
                
              
            

• Funkcijų propų memoizacija su `useCallback`: Naudokite `useCallback`, kad memoizuotumėte funkcijų propus, perduodamus vaiko komponentams. Tai užtikrina, kad vaiko komponentai pakartotinai atvaizduojami tik tada, kai pasikeičia funkcijos priklausomybės.

              
    const handleClick = useCallback(() => { /* ... */ }, [dependency1, dependency2]);
    
              
  
                
                  Copy
                
              
            

• Reikšmių memoizacija su `useMemo`: Naudokite `useMemo`, kad memoizuotumėte brangius skaičiavimus ir neleistumėte pakartotinių skaičiavimų, jei priklausomybės lieka nepakeistos. Būkite atsargūs naudodami `useMemo`, kad išvengtumėte per didelės memoizacijos, jei nereikia. Tai gali pridėti papildomų išlaidų.

              
    const calculatedValue = useMemo(() => { /* Expensive calculation */ }, [dependency1, dependency2]);
    
              
  
                
                  Copy
                
              
            

• Atvaizdavimo našumo optimizavimas su `useMemo` ir `useCallback`: Atsargiai apsvarstykite, kada naudoti `useMemo` ir `useCallback`. Venkite jų per didelio naudojimo, nes jie taip pat prideda papildomų išlaidų, ypač komponentui, turinčiam daug būsenos pakeitimų.
• Kodų skaidymas ir tingus įkėlimas: Įkelkite komponentus ir kodų modulius tik tada, kai jie reikalingi. Kodų skaidymas ir tingus įkėlimas sumažina pradinį paketų dydį ir atminties naudojimą, pagerina pradinius įkėlimo laikus ir jautrumą. „React“ siūlo integruotus sprendimus su `React.lazy` ir ``. Apsvarstykite dinaminio `import()` pareiškimo naudojimą, kad įkeltumėte programos dalis pagal poreikį.

              
     const MyComponent = React.lazy(() => import('./MyComponent'));
     
     function App() {
         return (
             Loading...

  }> ); }
  Copy