React planuoklės darbo ciklo optimizavimas: maksimalus užduočių vykdymo efektyvumas

React planuoklė (Scheduler) yra esminis komponentas, kuris valdo ir nustato atnaujinimų prioritetus, siekiant užtikrinti sklandžias ir jautrias vartotojo sąsajas. Supratimas, kaip veikia planuoklės darbo ciklas, ir efektyvių optimizavimo metodų taikymas yra gyvybiškai svarbus kuriant didelio našumo React programas. Šiame išsamiame vadove nagrinėjama React planuoklė, jos darbo ciklas ir strategijos, kaip maksimaliai padidinti užduočių vykdymo efektyvumą.

Suprantant React planuoklę

React planuoklė, taip pat žinoma kaip Fiber architektūra, yra pagrindinis React mechanizmas atnaujinimams valdyti ir prioritetams nustatyti. Prieš Fiber, React naudojo sinchroninį sutaikymo procesą, kuris galėjo blokuoti pagrindinę giją ir sukelti trūkčiojančią vartotojo patirtį, ypač sudėtingose programose. Planuoklė įveda lygiagretumą, leidžiantį React suskaidyti atvaizdavimo darbą į mažesnius, pertraukiamus vienetus.

Pagrindinės React planuoklės sąvokos:

• Fiber: Fiber reiškia darbo vienetą. Kiekvienas React komponento egzempliorius turi atitinkamą Fiber mazgą, kuriame saugoma informacija apie komponentą, jo būseną ir ryšį su kitais medžio komponentais.
• Darbo ciklas: Darbo ciklas yra pagrindinis mechanizmas, kuris iteruoja per Fiber medį, atlieka atnaujinimus ir atvaizduoja pakeitimus DOM.
• Prioritetų nustatymas: Planuoklė nustato skirtingų tipų atnaujinimų prioritetus pagal jų skubumą, užtikrindama, kad aukšto prioriteto užduotys (pvz., vartotojo sąveikos) būtų apdorojamos greitai.
• Lygiagretumas: React gali pertraukti, pristabdyti arba atnaujinti atvaizdavimo darbą, leisdamas naršyklei tvarkyti kitas užduotis (pvz., vartotojo įvestį ar animacijas), neblokuojant pagrindinės gijos.

React planuoklės darbo ciklas: išsami apžvalga

Darbo ciklas yra React planuoklės širdis. Jis atsakingas už Fiber medžio perėjimą, atnaujinimų apdorojimą ir pakeitimų atvaizdavimą DOM. Supratimas, kaip veikia darbo ciklas, yra būtinas norint nustatyti galimas našumo problemas ir įgyvendinti optimizavimo strategijas.

Darbo ciklo fazės

Darbo ciklas susideda iš dviejų pagrindinių fazių:

1. Atvaizdavimo fazė (Render Phase): Atvaizdavimo fazėje React pereina per Fiber medį ir nustato, kokius pakeitimus reikia atlikti DOM. Ši fazė taip pat žinoma kaip „sutaikymo“ (reconciliation) fazė.
   • Darbo pradžia (Begin Work): React pradeda nuo šakninio Fiber mazgo ir rekursyviai leidžiasi medžiu žemyn, lygindamas dabartinį Fiber su ankstesniu Fiber (jei toks egzistuoja). Šis procesas nustato, ar komponentą reikia atnaujinti.
   • Darbo pabaiga (Complete Work): Kai React grįžta medžiu aukštyn, jis apskaičiuoja atnaujinimų poveikį ir paruošia pakeitimus, kurie bus pritaikyti DOM.
2. Pateikimo fazė (Commit Phase): Pateikimo fazėje React pritaiko pakeitimus DOM ir iškviečia gyvavimo ciklo metodus.
   • Prieš mutaciją: React paleidžia gyvavimo ciklo metodus, tokius kaip `getSnapshotBeforeUpdate`.
   • Mutacija: React atnaujina DOM mazgus, pridėdamas, pašalindamas arba modifikuodamas elementus.
   • Išdėstymas (Layout): React paleidžia gyvavimo ciklo metodus, tokius kaip `componentDidMount` ir `componentDidUpdate`. Jis taip pat atnaujina `refs` ir planuoja išdėstymo efektus.

Atvaizdavimo fazę gali pertraukti planuoklė, jei atsiranda aukštesnio prioriteto užduotis. Tačiau pateikimo fazė yra sinchroninė ir negali būti pertraukta.

Prioritetų nustatymas ir planavimas

React naudoja prioritetu pagrįstą planavimo algoritmą, kad nustatytų atnaujinimų apdorojimo tvarką. Atnaujinimams priskiriami skirtingi prioritetai pagal jų skubumą.

Įprasti prioritetų lygiai apima:

• Momentinis prioritetas (Immediate Priority): Naudojamas skubiems atnaujinimams, kuriuos reikia apdoroti nedelsiant, pavyzdžiui, vartotojo įvestis (pvz., teksto įvedimas laukelyje).
• Vartotoją blokuojantis prioritetas (User Blocking Priority): Naudojamas atnaujinimams, kurie blokuoja vartotojo sąveiką, pavyzdžiui, animacijos ar perėjimai.
• Normalus prioritetas (Normal Priority): Naudojamas daugumai atnaujinimų, pavyzdžiui, naujo turinio atvaizdavimui ar duomenų atnaujinimui.
• Žemas prioritetas (Low Priority): Naudojamas nekritiniams atnaujinimams, pavyzdžiui, foninėms užduotims ar analitikai.
• Laisvos eigos prioritetas (Idle Priority): Naudojamas atnaujinimams, kuriuos galima atidėti, kol naršyklė bus laisva, pavyzdžiui, išankstiniam duomenų gavimui ar sudėtingiems skaičiavimams.

React naudoja `requestIdleCallback` API (arba polifilą), kad suplanuotų žemo prioriteto užduotis, leisdamas naršyklei optimizuoti našumą ir išvengti pagrindinės gijos blokavimo.

Optimizavimo metodai efektyviam užduočių vykdymui

React planuoklės darbo ciklo optimizavimas apima darbo, kurį reikia atlikti atvaizdavimo fazės metu, kiekio sumažinimą ir užtikrinimą, kad atnaujinimų prioritetai būtų nustatyti teisingai. Štai keletas metodų, kaip pagerinti užduočių vykdymo efektyvumą:

1. Memoizacija

Memoizacija yra galingas optimizavimo metodas, apimantis brangių funkcijų iškvietimų rezultatų kešavimą ir kešuoto rezultato grąžinimą, kai vėl pasitaiko tie patys įvesties duomenys. React'e memoizacija gali būti taikoma tiek komponentams, tiek reikšmėms.

`React.memo`

`React.memo` yra aukštesnės eilės komponentas, kuris memoizuoja funkcinį komponentą. Jis neleidžia komponentui iš naujo atvaizduotis, jei jo savybės (props) nepasikeitė. Pagal numatytuosius nustatymus `React.memo` atlieka seklų savybių palyginimą. Taip pat galite pateikti pasirinktinę palyginimo funkciją kaip antrąjį argumentą `React.memo`.

Pavyzdys:

import React from 'react';

const MyComponent = React.memo(function MyComponent(props) {
  // Component logic
  return (
    <div>
      {props.value}
    </div>
  );
});

export default MyComponent;

`useMemo`

`useMemo` yra „kabliukas“ (hook), kuris memoizuoja reikšmę. Jis priima funkciją, kuri apskaičiuoja reikšmę, ir priklausomybių masyvą. Funkcija iš naujo vykdoma tik tada, kai pasikeičia viena iš priklausomybių. Tai naudinga memoizuojant brangius skaičiavimus ar kuriant stabilias nuorodas.

Pavyzdys:

import React, { useMemo } from 'react';

function MyComponent(props) {
  const expensiveValue = useMemo(() => {
    // Perform an expensive calculation
    return computeExpensiveValue(props.data);
  }, [props.data]);

  return (
    <div>
      {expensiveValue}
    </div>
  );
}

`useCallback`

`useCallback` yra „kabliukas“ (hook), kuris memoizuoja funkciją. Jis priima funkciją ir priklausomybių masyvą. Funkcija iš naujo sukuriama tik tada, kai pasikeičia viena iš priklausomybių. Tai naudinga perduodant atgalinio iškvietimo funkcijas (callbacks) vaikiniams komponentams, kurie naudoja `React.memo`.

Pavyzdys:

import React, { useCallback } from 'react';

function MyComponent(props) {
  const handleClick = useCallback(() => {
    // Handle click event
    console.log('Clicked!');
  }, []);

  return (
    <button onClick={handleClick}>
      Click Me
    </button>
  );
}

2. Virtualizacija

Virtualizacija (taip pat žinoma kaip langavimas, angl. windowing) yra technika, skirta efektyviai atvaizduoti didelius sąrašus ar lenteles. Vietoj to, kad būtų atvaizduojami visi elementai iš karto, virtualizacija atvaizduoja tik tuos elementus, kurie šiuo metu matomi peržiūros srityje. Vartotojui slenkant, atvaizduojami nauji elementai, o seni pašalinami.

Keletas bibliotekų teikia virtualizacijos komponentus React'ui, įskaitant:

• `react-window`: Lengvasvorė biblioteka didelių sąrašų ir lentelių atvaizdavimui.
• `react-virtualized`: Išsamesnė biblioteka su plačiu virtualizacijos komponentų asortimentu.

Pavyzdys naudojant `react-window`:

import React from 'react';
import { FixedSizeList } from 'react-window';

const Row = ({ index, style }) => (
  <div style={style}>
    Row {index}
  </div>
);

function MyListComponent(props) {
  return (
    <FixedSizeList
      height={400}
      width={300}
      itemSize={30}
      itemCount={props.items.length}
    >
      {Row}
    </FixedSizeList>
  );
}

3. Kodo skaidymas

Kodo skaidymas (angl. Code splitting) yra technika, skirta jūsų programą suskaidyti į mažesnius gabalėlius, kuriuos galima įkelti pagal poreikį. Tai sumažina pradinį įkėlimo laiką ir pagerina bendrą jūsų programos našumą.

React suteikia keletą būdų kodo skaidymui įgyvendinti:

• `React.lazy` ir `Suspense`: `React.lazy` leidžia dinamiškai importuoti komponentus, o `Suspense` leidžia rodyti atsarginę vartotojo sąsają, kol komponentas yra įkeliamas.
• Dinaminiai importai: Galite naudoti dinaminius importus (`import()`), kad įkeltumėte modulius pagal poreikį.

Pavyzdys naudojant `React.lazy` ir `Suspense`:

import React, { lazy, Suspense } from 'react';

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

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

4. Debouncing ir Throttling

Debouncing ir throttling yra technikos, skirtos apriboti funkcijos vykdymo dažnį. Tai gali būti naudinga gerinant našumą įvykių apdorojimo funkcijoms, kurios dažnai suveikia, pavyzdžiui, slinkties ar dydžio keitimo įvykiams.

• Debouncing: Atideda funkcijos vykdymą, kol praeis tam tikras laiko tarpas nuo paskutinio funkcijos iškvietimo.
• Throttling: Apriboja funkcijos vykdymo dažnį. Funkcija vykdoma tik vieną kartą per nurodytą laiko intervalą.

Pavyzdys naudojant `lodash` biblioteką debouncing'ui:

import React, { useState, useEffect } from 'react';
import { debounce } from 'lodash';

function MyComponent() {
  const [value, setValue] = useState('');

  const handleChange = (event) => {
    setValue(event.target.value);
  };

  const debouncedHandleChange = debounce(handleChange, 300);

  useEffect(() => {
    return () => {
      debouncedHandleChange.cancel();
    };
  }, [debouncedHandleChange]);

  return (
    <input type="text" onChange={debouncedHandleChange} />
  );
}

5. Nereikalingų pervaizdavimų vengimas

Viena iš dažniausių našumo problemų React programose yra nereikalingi pervaizdavimai (re-renders). Keletas strategijų gali padėti sumažinti šiuos nereikalingus pervaizdavimus:

• Nekeičiamos duomenų struktūros: Nekeičiamų duomenų struktūrų naudojimas užtikrina, kad duomenų pakeitimai sukuria naujus objektus, o ne modifikuoja esamus. Tai palengvina pakeitimų aptikimą ir padeda išvengti nereikalingų pervaizdavimų. Bibliotekos, tokios kaip Immutable.js ir Immer, gali padėti tai pasiekti.
• Grynieji komponentai (Pure Components): Klasės komponentai gali paveldėti iš `React.PureComponent`, kuris atlieka seklų savybių (props) ir būsenos (state) palyginimą prieš pervaizdavimą. Tai panašu į `React.memo` funkciniams komponentams.
• Tinkamai „raktais“ pažymėti sąrašai: Atvaizduojant elementų sąrašus, užtikrinkite, kad kiekvienas elementas turėtų unikalų ir stabilų raktą (key). Tai padeda React efektyviai atnaujinti sąrašą, kai elementai yra pridedami, šalinami ar pertvarkomi.
• Vengimas tiesiogiai aprašytų funkcijų ir objektų kaip savybių: Naujų funkcijų ar objektų kūrimas tiesiogiai komponento `render` metode sukels vaikinio komponento pervaizdavimą, net jei duomenys nepasikeitė. Naudokite `useCallback` ir `useMemo`, kad to išvengtumėte.

6. Efektyvus įvykių apdorojimas

Optimizuokite įvykių apdorojimą, sumažindami darbą, atliekamą įvykių apdorojimo funkcijose. Venkite sudėtingų skaičiavimų ar DOM manipuliacijų tiesiogiai įvykių apdorojimo funkcijose. Vietoj to, atidėkite šias užduotis asinchroninėms operacijoms arba naudokite „web workers“ skaičiavimams imlioms užduotims.

7. Profiliavimas ir našumo stebėjimas

Reguliariai profiliuokite savo React programą, kad nustatytumėte našumo problemas ir optimizavimo sritis. React DevTools suteikia galingas profiliavimo galimybes, kurios leidžia tikrinti komponentų atvaizdavimo laikus, nustatyti nereikalingus pervaizdavimus ir analizuoti iškvietimų dėklą (call stack). Naudokite našumo stebėjimo įrankius, kad stebėtumėte pagrindinius našumo rodiklius produkcinėje aplinkoje ir nustatytumėte galimas problemas, kol jos nepaveikė vartotojų.

Realaus pasaulio pavyzdžiai ir atvejo analizės

Panagrinėkime keletą realaus pasaulio pavyzdžių, kaip šie optimizavimo metodai gali būti taikomi:

• El. prekybos produktų sąrašas: El. prekybos svetainė, rodanti didelį produktų sąrašą, gali pasinaudoti virtualizacija, kad pagerintų slinkties našumą. Produktų komponentų memoizavimas taip pat gali užkirsti kelią nereikalingiems pervaizdavimams, kai keičiasi tik kiekis ar krepšelio būsena.
• Interaktyvi prietaisų skydelis: Prietaisų skydelis su keliomis interaktyviomis diagramomis ir valdikliais gali naudoti kodo skaidymą, kad pagal poreikį įkeltų tik būtinus komponentus. Vartotojo įvesties įvykių „debouncing“ gali užkirsti kelią pernelyg dideliems atnaujinimams ir pagerinti reakcijos laiką.
• Socialinės medijos srautas: Socialinės medijos srautas, rodantis didelį įrašų srautą, gali naudoti virtualizaciją, kad atvaizduotų tik matomus įrašus. Įrašų komponentų memoizavimas ir paveikslėlių įkėlimo optimizavimas gali dar labiau pagerinti našumą.

Išvada

React planuoklės darbo ciklo optimizavimas yra būtinas kuriant didelio našumo React programas. Suprasdami, kaip veikia planuoklė, ir taikydami tokius metodus kaip memoizacija, virtualizacija, kodo skaidymas, „debouncing“ ir kruopščios atvaizdavimo strategijos, galite žymiai pagerinti užduočių vykdymo efektyvumą ir sukurti sklandesnę, jautresnę vartotojo patirtį. Nepamirškite reguliariai profiliuoti savo programos, kad nustatytumėte našumo problemas ir nuolat tobulintumėte savo optimizavimo strategijas.

Įgyvendindami šias geriausias praktikas, programuotojai gali kurti efektyvesnes ir našesnes React programas, kurios suteikia geresnę vartotojo patirtį įvairiuose įrenginiuose ir tinklo sąlygomis, galiausiai didindamos vartotojų įsitraukimą ir pasitenkinimą.

Papildomi ištekliai

• React našumo optimizavimo dokumentacija
• react-window biblioteka
• Preact (alternatyvi React biblioteka)