JavaScript ietvaru arhitektūra: Virtuālais DOM pret stāvokļa pārvaldību

Nepārtraukti mainīgajā tīmekļa izstrādes pasaulē JavaScript ietvari ir kļuvuši par neaizstājamiem rīkiem sarežģītu un interaktīvu lietotāja saskarņu veidošanai. To pamatā esošās arhitektūras izpratne ir būtiska, lai radītu efektīvas, mērogojamas un uzturamas lietotnes. Šis raksts iedziļinās divos pamatjēdzienos, kas ir daudzu mūsdienu JavaScript ietvaru pamatā: Virtuālais DOM un stāvokļa pārvaldība.

Izpratne par Virtuālo DOM

Kas ir Virtuālais DOM?

Virtuālais DOM (VDOM) ir viegla, atmiņā esoša faktiskā DOM (Document Object Model) reprezentācija. Tā vietā, lai tieši manipulētu ar reālo DOM, kas var būt dārga operācija, tādi ietvari kā React, Vue.js un citi izmanto VDOM kā starpnieku. Izmaiņas vispirms tiek veiktas VDOM, un pēc tam salīdzināšanas (diffing) algoritms salīdzina VDOM ar tā iepriekšējo stāvokli. Šī salīdzināšana identificē minimālo izmaiņu kopumu, kas nepieciešams, lai atjauninātu reālo DOM, tādējādi ievērojami uzlabojot veiktspēju.

Iedomājieties to kā savas tīmekļa vietnes projektu. Jūs varat veikt izmaiņas projektā, neietekmējot faktisko struktūru, līdz esat gatavs ieviest pabeigto dizainu.

Kā darbojas Virtuālais DOM?

1. Sākotnējā renderēšana: Ietvars izveido virtuālā DOM reprezentāciju lietotāja saskarnei, pamatojoties uz lietotnes stāvokli.
2. Stāvokļa izmaiņas: Kad lietotnes stāvoklis mainās (piemēram, lietotāja mijiedarbība, datu atjauninājumi), ietvars izveido jaunu virtuālo DOM, kas atspoguļo šīs izmaiņas.
3. Salīdzināšana (Diffing): Ietvars salīdzina jauno virtuālo DOM ar iepriekšējo, lai identificētu atšķirības.
4. Lāpīšana (Patching): Pamatojoties uz atšķirībām, ietvars efektīvi atjaunina tikai nepieciešamās reālā DOM daļas, samazinot atkārtotu renderēšanu un uzlabojot veiktspēju.

Virtuālā DOM izmantošanas priekšrocības

• Uzlabota veiktspēja: Tiešas DOM manipulācijas samazināšana nodrošina ātrākus atjauninājumus un plūdenāku lietotāja pieredzi.
• Vienkāršota izstrāde: Izstrādātāji var koncentrēties uz lietotnes loģiku, neuztraucoties par tiešas DOM manipulācijas sarežģītību.
• Starpplatformu saderība: VDOM abstrahē pamatā esošo DOM implementāciju, atvieglojot starpplatformu lietotņu veidošanu (piemēram, izmantojot React Native mobilajai izstrādei).
• Testējamība: Virtuālā DOM manipulācijas un salīdzināšanas operācijas ir vieglāk testēt nekā tiešu mijiedarbību ar pārlūka DOM.

Piemēri populāros ietvaros

• React: React bija pionieris Virtuālā DOM izmantošanā un lielā mērā paļaujas uz to efektīviem lietotāja saskarnes atjauninājumiem.
• Vue.js: Arī Vue.js izmanto Virtuālo DOM, lai optimizētu renderēšanas veiktspēju. Tā implementācija ir pazīstama kā īpaši viegla un efektīva.
• Preact: Mazāka, ātrāka alternatīva React, kas izmanto Virtuālā DOM koncepciju uzlabotai veiktspējai.

Izpratne par stāvokļa pārvaldību

Kas ir stāvokļa pārvaldība?

Stāvokļa pārvaldība attiecas uz procesu, kā tiek pārvaldīti dati, kas vada jūsu lietotnes lietotāja saskarni. Sarežģītā lietotnē dati var būt izkaisīti pa dažādiem komponentiem, kas apgrūtina to konsekventu izsekošanu un atjaunināšanu. Efektīva stāvokļa pārvaldība nodrošina centralizētu un paredzamu veidu, kā pārvaldīt šos datus, nodrošinot, ka lietotāja saskarne paliek sinhronizēta ar pamatā esošajiem datiem.

Iedomājieties globālu uzņēmumu kā Toyota ar rūpnīcām Japānā, ASV un Eiropā. Viņiem ir nepieciešama centrāla sistēma, lai izsekotu krājumus, ražošanas grafikus un pārdošanas datus visās atrašanās vietās. Stāvokļa pārvaldība tīmekļa lietotnēs spēlē līdzīgu lomu, nodrošinot konsekventu un koordinētu datu apstrādi.

Kāpēc stāvokļa pārvaldība ir svarīga?

• Datu konsekvence: Nodrošina, ka visiem komponentiem ir piekļuve jaunākajiem un precīzākajiem datiem.
• Paredzamība: Atvieglo izpratni par to, kā mainās dati un kā šīs izmaiņas ietekmē lietotāja saskarni.
• Uzturamība: Vienkāršo atkļūdošanu un uzturēšanu, centralizējot datu loģiku.
• Mērogojamība: Ļauj ar pārliecību veidot lielas un sarežģītas lietotnes.

Biežākie stāvokļa pārvaldības modeļi un bibliotēkas

Lokālais stāvoklis pret globālo stāvokli

Pirms iedziļināties bibliotēkās, ir svarīgi atšķirt lokālo un globālo stāvokli.

• Lokālais stāvoklis: Stāvoklis, kas ir specifisks vienam komponentam un nav jākoplieto ar citām lietotnes daļām. To bieži pārvalda, izmantojot iebūvētos komponentu stāvokļa mehānismus (piemēram, `useState` React, `data` Vue.js).
• Globālais stāvoklis: Stāvoklis, kuram nepieciešams piekļūt un kuru modificēt vairākiem komponentiem visā lietotnē. Tam nepieciešams robustāks stāvokļa pārvaldības risinājums.

Populāras stāvokļa pārvaldības bibliotēkas

• Redux: Paredzams stāvokļa konteiners JavaScript lietotnēm. Redux ievēro stingru vienvirziena datu plūsmas modeli, kas atvieglo stāvokļa izmaiņu izpratni.
• Vuex: Oficiālā stāvokļa pārvaldības bibliotēka priekš Vue.js. Vuex ir iedvesmota no Redux, bet ir īpaši izstrādāta Vue.js lietotnēm.
• Context API (React): Iebūvēta React funkcija, kas nodrošina veidu, kā koplietot stāvokli starp komponentiem, nepārsūtot props manuāli katrā līmenī. Lai gan vienkāršāka par Redux, tā var kļūt grūtāk pārvaldāma ļoti sarežģītās lietotnēs.
• MobX: Vienkārša un mērogojama stāvokļa pārvaldības bibliotēka, kas izmanto novērojamus datus un automātisku reakciju uz izmaiņām.
• Recoil: Eksperimentāla stāvokļa pārvaldības bibliotēka no Facebook, kas koncentrējas uz granulāriem stāvokļa atjauninājumiem un efektīvu datu koplietošanu.
• Zustand: Maza, ātra un mērogojama, minimālistiska stāvokļa pārvaldības risinājums, kas izmanto vienkāršotus flux principus.

Stāvokļa pārvaldības modeļi

Vienvirziena datu plūsma

Biežs modelis stāvokļa pārvaldībā ir vienvirziena datu plūsma. Tas nozīmē, ka dati plūst vienā virzienā caur lietotni, atvieglojot izmaiņu izsekošanu un problēmu atkļūdošanu. Gan Redux, gan Vuex ievieš šo modeli.

Tipiskā plūsma ir šāda:

1. Tiek nosūtīta darbība (Action), kas norāda uz nodomu mainīt stāvokli.
2. Reducers (Reducer) (tīra funkcija) saņem pašreizējo stāvokli un darbību kā ievaddatus un atgriež jaunu stāvokli.
3. Veikals (Store) glabā lietotnes stāvokli un paziņo komponentiem par izmaiņām.
4. Komponenti abonē veikalu un pārrenderējas, kad stāvoklis mainās.

Nemainīgums (Immutability)

Nemainīgums ir vēl viens būtisks jēdziens stāvokļa pārvaldībā. Tā vietā, lai tieši modificētu esošo stāvokli, stāvokļa pārvaldības bibliotēkas mudina veidot jaunas stāvokļa kopijas ar vēlamajām izmaiņām. Tas palīdz novērst neparedzētas blakusparādības un atvieglo izmaiņu izsekošanu laika gaitā.

Pareizā stāvokļa pārvaldības risinājuma izvēle

Stāvokļa pārvaldības risinājuma izvēle ir atkarīga no jūsu lietotnes sarežģītības un jūsu projekta specifiskajām vajadzībām. Mazām lietotnēm var pietikt ar iebūvētiem komponentu stāvokļa mehānismiem vai Context API. Tomēr lielākām un sarežģītākām lietotnēm specializēta stāvokļa pārvaldības bibliotēka, piemēram, Redux, Vuex vai MobX, var sniegt ievērojamas priekšrocības uzturamības, mērogojamības un veiktspējas ziņā.

Apsvērumi, izvēloties risinājumu:

• Lietotnes izmērs un sarežģītība: Mazākām lietotnēm var pietikt ar vienkāršākiem risinājumiem, piemēram, React Context vai komponentu līmeņa stāvokli. Lielākas lietotnes gūst labumu no strukturētākām pieejām, piemēram, Redux vai Vuex.
• Komandas lielums un pieredze: Apsveriet katras bibliotēkas apguves līkni un savas komandas pieredzi.
• Veiktspējas prasības: Dažas bibliotēkas ir veiktspējīgākas par citām, īpaši strādājot ar lielām datu kopām vai biežiem atjauninājumiem.
• Kopienas atbalsts un ekosistēma: Liela un aktīva kopiena var sniegt vērtīgu atbalstu un resursus.
• Integrācija ar citiem rīkiem: Pārliecinieties, ka izvēlētā bibliotēka labi integrējas ar citiem rīkiem un bibliotēkām jūsu izstrādes komplektā.

Stāvokļa pārvaldības piemēri dažādos ietvaros

• React: Izmanto Redux, Context API, Recoil, Zustand vai komponentu līmeņa stāvokli (useState, useReducer).
• Vue.js: Izmanto Vuex vai komponentu līmeņa stāvokli (data). Pinia ir arī populāra alternatīva.
• Angular: Izmanto RxJS (Observables) un servisus stāvokļa pārvaldībai, bieži iekļaujot tādus modeļus kā NgRx (līdzīgs Redux) vai Akita.

Virtuālais DOM un stāvokļa pārvaldība praksē

Apskatīsim praktisku piemēru, kā Virtuālais DOM un stāvokļa pārvaldība darbojas kopā hipotētiskā e-komercijas lietotnē.

Iedomājieties produktu saraksta lapu ar vairākiem produktiem. Katram produktam ir poga "Pievienot grozam". Kad lietotājs noklikšķina uz pogas "Pievienot grozam", notiek sekojošais:

1. Klikšķa notikums izraisa darbību stāvokļa pārvaldības sistēmā (piemēram, `ADD_TO_CART`).
2. Reducers atjaunina lietotnes stāvokli, lai atspoguļotu produkta pievienošanu grozam.
3. Stāvokļa izmaiņas izraisa produktu saraksta komponenta pārrenderēšanu.
4. Virtuālais DOM salīdzina jauno virtuālā DOM reprezentāciju ar iepriekšējo.
5. Virtuālais DOM identificē minimālo izmaiņu kopumu, kas nepieciešams, lai atjauninātu reālo DOM (piemēram, atjauninot groza skaitu galvenē).
6. Ietvars efektīvi atjaunina tikai nepieciešamās reālā DOM daļas, samazinot pārrenderēšanu un nodrošinot plūdenu lietotāja pieredzi.

Šajā piemērā stāvokļa pārvaldība nodrošina, ka groza dati ir konsekventi visā lietotnē, savukārt Virtuālais DOM optimizē renderēšanas procesu, lai samazinātu veiktspējas slogu.

Labākās prakses un optimizācijas tehnikas

Virtuālā DOM optimizācija

• Izmantojiet atslēgas (Keys) saraksta elementiem: Renderējot sarakstus, katram elementam piešķiriet unikālu key prop. Tas palīdz Virtuālajam DOM efektīvi identificēt izmaiņas, kad elementi tiek pievienoti, noņemti vai pārkārtoti.
• Izvairieties no nevajadzīgas pārrenderēšanas: Izmantojiet tehnikas, piemēram, `React.memo` vai `shouldComponentUpdate`, lai novērstu komponentu nevajadzīgu pārrenderēšanu.
• Optimizējiet komponentu struktūru: Sadaliet lielus komponentus mazākos, vieglāk pārvaldāmos komponentos, lai samazinātu pārrenderēšanas apjomu.

Stāvokļa pārvaldības optimizācija

• Normalizējiet stāvokli: Organizējiet stāvokļa datus paredzamā un konsekventā formātā, lai vienkāršotu atjauninājumus un samazinātu dublēšanos.
• Izmantojiet selektorus (Selectors): Izmantojiet selektorus, lai atvasinātu datus no stāvokļa, nevis piekļūtu stāvoklim tieši. Tas ļauj optimizēt datu izgūšanu un novērst nevajadzīgu pārrenderēšanu.
• Grupējiet atjauninājumus (Batch Updates): Grupējiet vairākus stāvokļa atjauninājumus vienā, lai samazinātu pārrenderēšanas skaitu.
• Koda sadalīšana (Code Splitting): Ieviesiet koda sadalīšanu, lai samazinātu jūsu lietotnes sākotnējo ielādes laiku.

Noslēgums

Virtuālais DOM un stāvokļa pārvaldība ir fundamentāli jēdzieni mūsdienu JavaScript ietvaru arhitektūrā. Izpratne par to, kā tie darbojas un kā optimizēt to izmantošanu, ir būtiska, lai veidotu augstas veiktspējas, mērogojamas un uzturamas tīmekļa lietotnes. Izmantojot šo konceptu spēku, izstrādātāji var radīt saistošas un atsaucīgas lietotāja saskarnes, kas nodrošina izcilu lietotāja pieredzi.

Uzsākot savu tīmekļa izstrādes ceļojumu, atcerieties rūpīgi apsvērt sava projekta specifiskās vajadzības un izvēlēties rīkus un tehnikas, kas vislabāk atbilst jūsu prasībām. Eksperimentējiet ar dažādiem ietvariem un stāvokļa pārvaldības bibliotēkām, lai atrastu sev vispiemērotāko kombināciju.

JavaScript ietvaru pasaule nepārtraukti attīstās. Sekojiet līdzi jaunākajām tendencēm un labākajām praksēm, lai nodrošinātu, ka veidojat labākās iespējamās lietotnes.