React planuoklės bendradarbiaujantis daugiafunkciškumas: užduočių atidavimo strategijos įvaldymas

Šiuolaikinio žiniatinklio kūrimo srityje sklandžios ir greitai reaguojančios vartotojo patirties užtikrinimas yra svarbiausias dalykas. Vartotojai tikisi, kad programos akimirksniu reaguos į jų veiksmus, net kai fone vyksta sudėtingos operacijos. Šis lūkestis labai apsunkina JavaScript vienagiję prigimtį. Tradiciniai metodai dažnai sukelia vartotojo sąsajos (UI) sustingimą arba lėtumą, kai skaičiavimams imlios užduotys blokuoja pagrindinę giją. Būtent čia nepakeičiama tampa bendradarbiaujančio daugiafunkciškumo koncepcija, o ypač užduočių atidavimo strategija tokiose sistemose kaip React planuoklė.

React vidinė planuoklė atlieka lemiamą vaidmenį valdant, kaip atnaujinimai pritaikomi vartotojo sąsajai. Ilgą laiką React atvaizdavimas buvo iš esmės sinchroniškas. Nors tai buvo efektyvu mažesnėms programoms, su sudėtingesniais scenarijais kildavo problemų. React 18 ir jo lygiagretaus atvaizdavimo galimybių pristatymas atnešė paradigmos pokytį. Šio pokyčio pagrindas – sudėtinga planuoklė, kuri naudoja bendradarbiaujantį daugiafunkciškumą, kad atvaizdavimo darbus suskaidytų į mažesnius, valdomus gabalus. Šiame tinklaraščio įraše gilinsimės į React planuoklės bendradarbiaujantį daugiafunkciškumą, ypatingą dėmesį skirdami jos užduočių atidavimo strategijai, aiškindami, kaip ji veikia ir kaip kūrėjai gali ja pasinaudoti kurdami našesnes ir labiau reaguojančias programas pasauliniu mastu.

JavaScript vienagijės prigimties ir blokavimo problemos supratimas

Prieš gilinantis į React planuoklę, svarbu suprasti pagrindinį iššūkį: JavaScript vykdymo modelį. JavaScript daugumoje naršyklių aplinkų veikia vienoje gijoje. Tai reiškia, kad vienu metu gali būti vykdoma tik viena operacija. Nors tai supaprastina kai kuriuos kūrimo aspektus, tai kelia didelę problemą vartotojo sąsajai intensyvioms programoms. Kai ilgai trunkanti užduotis, tokia kaip sudėtingas duomenų apdorojimas, sunkūs skaičiavimai ar didelė DOM manipuliacija, užima pagrindinę giją, ji neleidžia vykdyti kitų svarbių operacijų. Šios blokuojamos operacijos apima:

• Reagavimą į vartotojo įvestį (paspaudimus, spausdinimą, slinkimą)
• Animacijų vykdymą
• Kitų JavaScript užduočių vykdymą, įskaitant UI atnaujinimus
• Tinklo užklausų tvarkymą

Šio blokavimo elgesio pasekmė – prasta vartotojo patirtis. Vartotojai gali matyti sustingusią sąsają, vėluojančius atsakymus ar trūkčiojančias animacijas, o tai sukelia nusivylimą ir norą išeiti. Tai dažnai vadinama „blokavimo problema“.

Tradicinio sinchroninio atvaizdavimo apribojimai

Prieš lygiagretaus React erą, atvaizdavimo atnaujinimai paprastai buvo sinchroniški. Kai komponento būsena ar savybės (props) pasikeisdavo, React nedelsdamas atvaizduodavo tą komponentą ir jo vaikus. Jei šis atvaizdavimo procesas apimdavo didelį darbo kiekį, jis galėjo blokuoti pagrindinę giją, sukeldamas anksčiau minėtas našumo problemas. Įsivaizduokite sudėtingą sąrašo atvaizdavimo operaciją ar tankią duomenų vizualizaciją, kuri užtrunka šimtus milisekundžių. Per šį laiką vartotojo veiksmai būtų ignoruojami, sukuriant nereaguojančią programą.

Kodėl bendradarbiaujantis daugiafunkciškumas yra sprendimas

Bendradarbiaujantis daugiafunkciškumas – tai sistema, kurioje užduotys savanoriškai atiduoda procesoriaus (CPU) kontrolę kitoms užduotims. Skirtingai nuo išstumiančiojo daugiafunkciškumo (naudojamo operacinėse sistemose, kur OS gali bet kada pertraukti užduotį), bendradarbiaujantis daugiafunkciškumas remiasi pačiomis užduotimis, kurios nusprendžia, kada sustoti ir leisti veikti kitoms. JavaScript ir React kontekste tai reiškia, kad ilgą atvaizdavimo užduotį galima suskaidyti į mažesnius gabalus, ir, atlikus vieną gabalą, ji gali „atiduoti“ kontrolę atgal įvykių ciklui, leisdama apdoroti kitas užduotis (pvz., vartotojo įvestį ar animacijas). React planuoklė įgyvendina sudėtingą bendradarbiaujančio daugiafunkciškumo formą, kad tai pasiektų.

React planuoklės bendradarbiaujantis daugiafunkciškumas ir planuoklės vaidmuo

React planuoklė yra vidinė React biblioteka, atsakinga už užduočių prioritetų nustatymą ir organizavimą. Tai yra variklis, slypintis už React 18 lygiagrečių funkcijų. Pagrindinis jos tikslas – užtikrinti, kad vartotojo sąsaja išliktų reaguojanti, protingai planuojant atvaizdavimo darbus. Ji tai pasiekia:

• Prioritetų nustatymas: Planuoklė priskiria prioritetus skirtingoms užduotims. Pavyzdžiui, tiesioginis vartotojo veiksmas (pvz., rašymas įvesties laukelyje) turi aukštesnį prioritetą nei foninis duomenų gavimas.
• Darbo skaidymas: Užuot atlikusi didelę atvaizdavimo užduotį iš karto, planuoklė ją suskaido į mažesnius, nepriklausomus darbo vienetus.
• Pertraukimas ir atnaujinimas: Planuoklė gali pertraukti atvaizdavimo užduotį, jei atsiranda aukštesnio prioriteto užduotis, o vėliau atnaujinti pertrauktą užduotį.
• Užduočių atidavimas: Tai yra pagrindinis mechanizmas, leidžiantis bendradarbiaujantį daugiafunkciškumą. Atlikusi nedidelį darbo vienetą, užduotis gali atiduoti kontrolę atgal planuoklei, kuri tada nusprendžia, ką daryti toliau.

Įvykių ciklas ir jo sąveika su planuokle

Norint suprasti, kaip veikia planuoklė, būtina suvokti JavaScript įvykių ciklą. Įvykių ciklas nuolat tikrina pranešimų eilę. Radus pranešimą (atspindintį įvykį ar užduotį), jis apdorojamas. Jei užduoties (pvz., React atvaizdavimo) apdorojimas trunka ilgai, jis gali blokuoti įvykių ciklą, neleidžiant apdoroti kitų pranešimų. React planuoklė veikia kartu su įvykių ciklu. Kai atvaizdavimo užduotis yra suskaidoma, apdorojama kiekviena jos dalis. Jei užduoties dalis baigiama, planuoklė gali paprašyti naršyklės suplanuoti kitos dalies vykdymą tinkamu laiku, dažnai po dabartinio įvykių ciklo takto pabaigos, bet prieš tai, kai naršyklei reikės piešti ekraną. Tai leidžia per tą laiką apdoroti kitus eilėje esančius įvykius.

Lygiagretaus atvaizdavimo paaiškinimas

Lygiagretus atvaizdavimas yra React gebėjimas atvaizduoti kelis komponentus lygiagrečiai arba pertraukti atvaizdavimą. Tai nereiškia, kad veikia kelios gijos; tai reiškia, kad viena gija valdoma efektyviau. Su lygiagrečiu atvaizdavimu:

• React gali pradėti atvaizduoti komponentų medį.
• Jei atsiranda aukštesnio prioriteto atnaujinimas (pvz., vartotojas spusteli kitą mygtuką), React gali sustabdyti dabartinį atvaizdavimą, apdoroti naują atnaujinimą, o tada atnaujinti ankstesnį atvaizdavimą.
• Tai neleidžia vartotojo sąsajai sustingti, užtikrinant, kad vartotojo veiksmai visada būtų apdorojami greitai.

Planuoklė yra šio lygiagretumo dirigentas. Ji nusprendžia, kada atvaizduoti, kada sustoti ir kada atnaujinti, viskas remiantis prioritetais ir turimais laiko „gabalais“.

Užduočių atidavimo strategija: bendradarbiaujančio daugiafunkciškumo šerdis

Užduočių atidavimo strategija yra mechanizmas, kuriuo JavaScript užduotis, ypač React planuoklės valdoma atvaizdavimo užduotis, savanoriškai atsisako kontrolės. Tai yra bendradarbiaujančio daugiafunkciškumo kertinis akmuo šiame kontekste. Kai React atlieka potencialiai ilgai trunkančią atvaizdavimo operaciją, ji to nedaro vienu monolitiniu bloku. Vietoj to, ji suskaido darbą į mažesnius vienetus. Atlikusi kiekvieną vienetą, ji patikrina, ar turi „laiko“ tęsti, ar turėtų sustoti ir leisti veikti kitoms užduotims. Būtent šiame patikrinime atsiranda atidavimas.

Kaip atidavimas veikia iš vidaus

Aukštu lygmeniu, kai React planuoklė apdoroja atvaizdavimą, ji gali atlikti darbo vienetą, tada patikrinti sąlygą. Ši sąlyga dažnai apima naršyklės paklausimą, kiek laiko praėjo nuo paskutinio kadro atvaizdavimo arba ar įvyko kokių nors skubių atnaujinimų. Jei dabartinei užduočiai skirtas laiko gabalas buvo viršytas arba jei laukia aukštesnio prioriteto užduotis, planuoklė atiduos kontrolę.

Senesnėse JavaScript aplinkose tai galėjo būti daroma naudojant `setTimeout(..., 0)` arba `requestIdleCallback`. React planuoklė naudoja sudėtingesnius mechanizmus, dažnai apimančius `requestAnimationFrame` ir kruopštų laiko planavimą, kad efektyviai atiduotų ir atnaujintų darbą, nebūtinai grąžindama kontrolę į pagrindinį naršyklės įvykių ciklą taip, kad visiškai sustabdytų progresą. Ji gali suplanuoti kitą darbo dalį vykdyti kitame galimame animacijos kadre arba laisvu momentu.

Funkcija `shouldYield` (konceptuali)

Nors kūrėjai tiesiogiai nekviečia `shouldYield()` funkcijos savo programos kode, tai yra konceptualus sprendimų priėmimo proceso planuoklėje atvaizdavimas. Atlikusi darbo vienetą (pvz., atvaizdavus nedidelę komponentų medžio dalį), planuoklė viduje klausia: „Ar turėčiau dabar atiduoti kontrolę?“ Šis sprendimas grindžiamas:

• Laiko gabalai: Ar dabartinė užduotis viršijo jai skirtą laiko biudžetą šiam kadrui?
• Užduoties prioritetas: Ar yra laukiančių aukštesnio prioriteto užduočių, kurioms reikia neatidėliotino dėmesio?
• Naršyklės būsena: Ar naršyklė užsiėmusi kitomis svarbiomis operacijomis, pavyzdžiui, piešimu?

Jei atsakymas į bet kurį iš šių klausimų yra „taip“, planuoklė atiduos kontrolę. Tai reiškia, kad ji sustabdys dabartinį atvaizdavimo darbą, leis veikti kitoms užduotims (įskaitant UI atnaujinimus ar vartotojo įvykių tvarkymą), o tada, kai bus tinkama, atnaujins pertrauktą atvaizdavimo darbą nuo tos vietos, kur jis buvo sustabdytas.

Privalumas: neblokuojantys UI atnaujinimai

Pagrindinis užduočių atidavimo strategijos privalumas yra galimybė atlikti UI atnaujinimus neblokuojant pagrindinės gijos. Tai lemia:

• Reaguojančios programos: Vartotojo sąsaja išlieka interaktyvi net ir sudėtingų atvaizdavimo operacijų metu. Vartotojai gali spausti mygtukus, slinkti ir rašyti be vėlavimo.
• Sklandesnės animacijos: Mažesnė tikimybė, kad animacijos trūkčios ar praras kadrus, nes pagrindinė gija nėra nuolat blokuojama.
• Geresnis suvokiamas našumas: Net jei operacija užtrunka tiek pat laiko, jos suskaidymas ir atidavimas leidžia programai *atrodyti* greitesnei ir labiau reaguojančiai.

Praktinės pasekmės ir kaip pasinaudoti užduočių atidavimu

Kaip React kūrėjas, jūs paprastai nerašote aiškių `yield` teiginių. React planuoklė tai tvarko automatiškai, kai naudojate React 18+ ir jo lygiagrečios funkcijos yra įjungtos. Tačiau šios koncepcijos supratimas leidžia jums rašyti kodą, kuris geriau veikia šiame modelyje.

Automatinis atidavimas naudojant lygiagretųjį režimą

Kai pasirenkate lygiagretųjį atvaizdavimą (naudodami React 18+ ir tinkamai sukonfigūruodami `ReactDOM`), React planuoklė perima valdymą. Ji automatiškai suskaido atvaizdavimo darbus ir atiduoda kontrolę, kai reikia. Tai reiškia, kad daugelis bendradarbiaujančio daugiafunkciškumo teikiamų našumo privalumų yra prieinami jums iš karto.

Ilgai trunkančių atvaizdavimo užduočių nustatymas

Nors automatinis atidavimas yra galingas, vis tiek naudinga žinoti, kas *gali* sukelti ilgai trunkančias užduotis. Dažniausiai tai būna:

• Didelių sąrašų atvaizdavimas: Tūkstančių elementų atvaizdavimas gali užtrukti ilgai.
• Sudėtingas sąlyginis atvaizdavimas: Giliai įdėta sąlyginė logika, dėl kurios sukuriama ar sunaikinama daug DOM mazgų.
• Sunkūs skaičiavimai atvaizdavimo funkcijose: Brangių skaičiavimų atlikimas tiesiogiai komponento atvaizdavimo metode.
• Dažni, dideli būsenos atnaujinimai: Greitai besikeičiantys dideli duomenų kiekiai, kurie sukelia platų pakartotinį atvaizdavimą.

Strategijos, kaip optimizuoti ir dirbti su atidavimu

Nors React tvarko atidavimą, jūs galite rašyti savo komponentus taip, kad kuo geriau juo pasinaudotumėte:

1. Virtualizacija dideliems sąrašams: Labai ilgiems sąrašams naudokite bibliotekas, tokias kaip `react-window` ar `react-virtualized`. Šios bibliotekos atvaizduoja tik tuos elementus, kurie šiuo metu matomi ekrane, žymiai sumažindamos React atliekamo darbo kiekį bet kuriuo metu. Tai natūraliai suteikia daugiau galimybių atidavimui.
2. Memoizacija (`React.memo`, `useMemo`, `useCallback`): Užtikrinkite, kad jūsų komponentai ir reikšmės būtų perskaičiuojami tik tada, kai tai būtina. `React.memo` apsaugo nuo nereikalingo funkcinių komponentų pakartotinio atvaizdavimo. `useMemo` kaupia brangius skaičiavimus, o `useCallback` – funkcijų apibrėžimus. Tai sumažina React atliekamo darbo kiekį, todėl atidavimas tampa efektyvesnis.
3. Kodo skaidymas (`React.lazy` ir `Suspense`): Suskaidykite savo programą į mažesnes dalis, kurios įkeliamos pagal poreikį. Tai sumažina pradinį atvaizdavimo krūvį ir leidžia React sutelkti dėmesį į šiuo metu reikalingų UI dalių atvaizdavimą.
4. Vartotojo įvesties delsos (Debouncing) ir ribojimo (Throttling) taikymas: Įvesties laukams, kurie sukelia brangias operacijas (pvz., paieškos pasiūlymus), naudokite delsą arba ribojimą, kad apribotumėte operacijos atlikimo dažnumą. Tai apsaugo nuo atnaujinimų lavinos, kuri galėtų perkrauti planuoklę.
5. Brangių skaičiavimų perkėlimas iš atvaizdavimo: Jei turite skaičiavimams imlių užduočių, apsvarstykite galimybę perkelti jas į įvykių tvarkykles, `useEffect` kabliukus ar net „web workers“. Tai užtikrina, kad pats atvaizdavimo procesas būtų kuo lengvesnis, leidžiantis dažniau atiduoti kontrolę.
6. Atnaujinimų grupavimas (automatinis ir rankinis): React 18 automatiškai grupuoja būsenos atnaujinimus, kurie vyksta įvykių tvarkyklėse ar pažaduose (Promises). Jei reikia rankiniu būdu grupuoti atnaujinimus ne šiuose kontekstuose, galite naudoti `ReactDOM.flushSync()` specifiniams scenarijams, kur būtini nedelsiami, sinchroniški atnaujinimai, tačiau naudokite tai saikingai, nes tai apeina planuoklės atidavimo elgseną.

Pavyzdys: didelės duomenų lentelės optimizavimas

Apsvarstykite programą, rodančią didelę tarptautinių akcijų duomenų lentelę. Be lygiagretumo ir atidavimo, 10 000 eilučių atvaizdavimas galėtų sustingdyti vartotojo sąsają kelioms sekundėms.

Be atidavimo (konceptualiai):

Viena `renderTable` funkcija peržiūri visas 10 000 eilučių, sukuria `` ir `` elementus kiekvienai ir prideda juos prie DOM. Visas šis procesas blokuoja pagrindinę giją, kol bus baigtas.

Su atidavimu (naudojant React 18+ ir geriausias praktikas):

1. Virtualizacija: Naudojama biblioteka, pavyzdžiui, `react-window`. Lentelės komponentas atvaizduoja tik, tarkime, 20 eilučių, matomų ekrane.
2. Planuoklės vaidmuo: Kai vartotojas slenka, matomu tampa naujas eilučių rinkinys. React planuoklė suskaidys šių naujų eilučių atvaizdavimą į mažesnius gabalus.
3. Užduočių atidavimas veiksme: Kai atvaizduojamas kiekvienas mažas eilučių gabalas (pvz., 2-5 eilutės vienu metu), planuoklė patikrina, ar turėtų atiduoti kontrolę. Jei vartotojas slenka greitai, React gali atiduoti kontrolę atvaizdavęs kelias eilutes, leisdamas apdoroti slinkimo įvykį ir suplanuoti kitą eilučių rinkinį atvaizdavimui. Tai užtikrina, kad slinkimas jaučiasi sklandus ir reaguojantis, nors visa lentelė nėra atvaizduojama iš karto.
4. Memoizacija: Atskiros eilutės komponentai gali būti memoizuoti (`React.memo`), kad jei reikia atnaujinti tik vieną eilutę, kitos nebūtų atvaizduojamos iš naujo be reikalo.

Rezultatas – sklandus slinkimas ir interaktyvi vartotojo sąsaja, demonstruojanti bendradarbiaujančio daugiafunkciškumo ir užduočių atidavimo galią.

Pasauliniai aspektai ir ateities kryptys

Bendradarbiaujančio daugiafunkciškumo ir užduočių atidavimo principai yra universalūs, nepriklausomai nuo vartotojo buvimo vietos ar įrenginio galimybių. Tačiau yra keletas pasaulinių aspektų:

• Skirtingas įrenginių našumas: Vartotojai visame pasaulyje naudoja žiniatinklio programas įvairiausiuose įrenginiuose, nuo aukštos klasės stacionarių kompiuterių iki mažos galios mobiliųjų telefonų. Bendradarbiaujantis daugiafunkciškumas užtikrina, kad programos išliktų reaguojančios net ir mažiau galinguose įrenginiuose, nes darbas yra suskaidomas ir efektyviau paskirstomas.
• Tinklo vėlavimas: Nors užduočių atidavimas pirmiausia sprendžia su procesoriumi susijusias atvaizdavimo užduotis, jo gebėjimas atblokuoti vartotojo sąsają taip pat yra labai svarbus programoms, kurios dažnai gauna duomenis iš geografiškai paskirstytų serverių. Reaguojanti vartotojo sąsaja gali suteikti grįžtamąjį ryšį (pvz., įkėlimo indikatorius), kol vyksta tinklo užklausos, užuot atrodžiusi sustingusi.
• Prieinamumas: Reaguojanti vartotojo sąsaja yra iš prigimties labiau prieinama. Vartotojams su motorikos sutrikimais, kurių sąveikos laikas gali būti ne toks tikslus, bus naudinga programa, kuri nesustingsta ir neignoruoja jų įvesties.

React planuoklės evoliucija

React planuoklė yra nuolat tobulėjanti technologija. Prioritetų nustatymo, galiojimo laiko ir atidavimo koncepcijos yra sudėtingos ir buvo tobulinamos per daugelį iteracijų. Tikėtina, kad ateities React pokyčiai dar labiau pagerins jo planavimo galimybes, galbūt ieškant naujų būdų, kaip panaudoti naršyklės API ar optimizuoti darbo paskirstymą. Perėjimas prie lygiagrečių funkcijų yra React įsipareigojimo spręsti sudėtingus našumo iššūkius pasaulinėms žiniatinklio programoms įrodymas.

Išvada

React planuoklės bendradarbiaujantis daugiafunkciškumas, paremtas jos užduočių atidavimo strategija, yra reikšmingas žingsnis kuriant našias ir reaguojančias žiniatinklio programas. Suskaidydamas dideles atvaizdavimo užduotis ir leisdamas komponentams savanoriškai atiduoti kontrolę, React užtikrina, kad vartotojo sąsaja išliktų interaktyvi ir sklandi net esant dideliam krūviui. Šios strategijos supratimas suteikia kūrėjams galimybę rašyti efektyvesnį kodą, veiksmingai naudoti React lygiagrečias funkcijas ir teikti išskirtinę vartotojo patirtį pasaulinei auditorijai.

Nors jums nereikia valdyti atidavimo rankiniu būdu, jo mechanizmų išmanymas padeda optimizuoti jūsų komponentus ir architektūrą. Taikydami tokias praktikas kaip virtualizacija, memoizacija ir kodo skaidymas, galite išnaudoti visą React planuoklės potencialą, kurdami programas, kurios yra ne tik funkcionalios, bet ir malonios naudoti, nepriklausomai nuo to, kur yra jūsų vartotojai.

React kūrimo ateitis yra lygiagreti, o pagrindinių bendradarbiaujančio daugiafunkciškumo ir užduočių atidavimo principų įvaldymas yra raktas į buvimą žiniatinklio našumo priešakyje.