React plānotāja kooperatīvā daudzuzdevumu apstrāde: Uzdevumu atdeves stratēģijas apgūšana

Mūsdienu tīmekļa izstrādes jomā nevainojamas un ļoti atsaucīgas lietotāja pieredzes nodrošināšana ir vissvarīgākā. Lietotāji sagaida, ka lietotnes nekavējoties reaģēs uz viņu mijiedarbību, pat ja fonā notiek sarežģītas operācijas. Šīs gaidas uzliek ievērojamu slogu JavaScript vienpavediena dabai. Tradicionālās pieejas bieži noved pie UI sasalšanas vai lēndarbības, kad skaitļošanas ietilpīgi uzdevumi bloķē galveno pavedienu. Tieši šeit kooperatīvās daudzuzdevumu apstrādes koncepcija, un konkrētāk, uzdevumu atdeves stratēģija tādās ietvaros kā React Scheduler, kļūst neaizstājama.

React iekšējais plānotājs spēlē būtisku lomu, pārvaldot, kā atjauninājumi tiek piemēroti UI. Ilgu laiku React renderēšana lielākoties bija sinhrona. Lai gan tas bija efektīvi mazākām lietotnēm, tas saskārās ar grūtībām prasīgākos scenārijos. React 18 ieviešana un tā vienlaicīgās renderēšanas iespējas radīja paradigmas maiņu. Šīs maiņas pamatā ir sarežģīts plānotājs, kas izmanto kooperatīvo daudzuzdevumu apstrādi, lai sadalītu renderēšanas darbu mazākos, pārvaldāmos gabalos. Šis emuāra ieraksts padziļināti aplūkos React plānotāja kooperatīvo daudzuzdevumu apstrādi, īpašu uzmanību pievēršot tā uzdevumu atdeves stratēģijai, izskaidrojot, kā tā darbojas un kā izstrādātāji to var izmantot, lai veidotu veiktspējīgākas un atsaucīgākas lietotnes globālā mērogā.

Izpratne par JavaScript vienpavediena dabu un bloķēšanas problēmu

Pirms iedziļināties React plānotājā, ir būtiski izprast fundamentālo izaicinājumu: JavaScript izpildes modeli. JavaScript vairumā pārlūkprogrammu vides darbojas vienā pavedienā. Tas nozīmē, ka vienlaikus var izpildīt tikai vienu operāciju. Lai gan tas vienkāršo dažus izstrādes aspektus, tas rada būtisku problēmu UI ietilpīgām lietotnēm. Kad ilgstošs uzdevums, piemēram, sarežģīta datu apstrāde, smagi aprēķini vai plaša DOM manipulācija, aizņem galveno pavedienu, tas neļauj izpildīt citas kritiskas operācijas. Šīs bloķētās operācijas ietver:

• Reaģēšanu uz lietotāja ievadi (klikšķi, rakstīšana, ritināšana)
• Animāciju darbināšanu
• Citu JavaScript uzdevumu, tostarp UI atjauninājumu, izpildi
• Tīkla pieprasījumu apstrādi

Šīs bloķēšanas uzvedības sekas ir slikta lietotāja pieredze. Lietotāji var redzēt sasalušu saskarni, aizkavētas atbildes vai saraustītas animācijas, kas izraisa vilšanos un lietotnes pamešanu. To bieži dēvē par "bloķēšanas problēmu".

Tradicionālās sinhronās renderēšanas ierobežojumi

Pirms vienlaicīgās renderēšanas ēras React atjauninājumi parasti bija sinhroni. Kad komponenta stāvoklis vai rekvizīti mainījās, React nekavējoties pārrenderēja šo komponentu un tā bērnus. Ja šis pārrenderēšanas process ietvēra ievērojamu darba apjomu, tas varēja bloķēt galveno pavedienu, izraisot iepriekš minētās veiktspējas problēmas. Iedomājieties sarežģītu saraksta renderēšanas operāciju vai blīvu datu vizualizāciju, kuras pabeigšana aizņem simtiem milisekunžu. Šajā laikā lietotāja mijiedarbība tiktu ignorēta, radot neatsaucīgu lietotni.

Kāpēc kooperatīvā daudzuzdevumu apstrāde ir risinājums

Kooperatīvā daudzuzdevumu apstrāde ir sistēma, kurā uzdevumi brīvprātīgi atdod kontroli pār CPU citiem uzdevumiem. Atšķirībā no preventīvās daudzuzdevumu apstrādes (kas tiek izmantota operētājsistēmās, kur OS var pārtraukt uzdevumu jebkurā laikā), kooperatīvā daudzuzdevumu apstrāde paļaujas uz pašiem uzdevumiem, lai tie izlemtu, kad pārtraukt darbību un ļaut darboties citiem. JavaScript un React kontekstā tas nozīmē, ka ilgu renderēšanas uzdevumu var sadalīt mazākos gabalos, un pēc viena gabala pabeigšanas tas var "atdot" kontroli atpakaļ notikumu cilpai, ļaujot apstrādāt citus uzdevumus (piemēram, lietotāja ievadi vai animācijas). React plānotājs ievieš sarežģītu kooperatīvās daudzuzdevumu apstrādes formu, lai to panāktu.

React plānotāja kooperatīvā daudzuzdevumu apstrāde un plānotāja loma

React plānotājs ir iekšēja bibliotēka React ietvaros, kas atbild par uzdevumu prioritizēšanu un organizēšanu. Tas ir dzinējs, kas nodrošina React 18 vienlaicīgās funkcijas. Tā galvenais mērķis ir nodrošināt, ka UI paliek atsaucīgs, inteliģenti plānojot renderēšanas darbu. To panāk ar:

• Prioritizēšanu: Plānotājs piešķir prioritātes dažādiem uzdevumiem. Piemēram, tūlītējai lietotāja mijiedarbībai (piemēram, rakstīšanai ievades laukā) ir augstāka prioritāte nekā fona datu ielādei.
• Darba sadalīšanu: Tā vietā, lai veiktu lielu renderēšanas uzdevumu uzreiz, plānotājs to sadala mazākās, neatkarīgās darba vienībās.
• Pārtraukšanu un atsākšanu: Plānotājs var pārtraukt renderēšanas uzdevumu, ja parādās augstākas prioritātes uzdevums, un pēc tam atsākt pārtraukto uzdevumu vēlāk.
• Uzdevumu atdevi: Šis ir galvenais mehānisms, kas nodrošina kooperatīvo daudzuzdevumu apstrādi. Pabeidzot nelielu darba vienību, uzdevums var atdot kontroli atpakaļ plānotājam, kurš pēc tam izlemj, ko darīt tālāk.

Notikumu cilpa un tās mijiedarbība ar plānotāju

Izpratne par JavaScript notikumu cilpu ir būtiska, lai novērtētu, kā darbojas plānotājs. Notikumu cilpa nepārtraukti pārbauda ziņojumu rindu. Kad tiek atrasts ziņojums (kas attēlo notikumu vai uzdevumu), tas tiek apstrādāts. Ja uzdevuma apstrāde (piemēram, React renderēšana) ir ilgstoša, tā var bloķēt notikumu cilpu, neļaujot apstrādāt citus ziņojumus. React plānotājs darbojas kopā ar notikumu cilpu. Kad renderēšanas uzdevums tiek sadalīts, katrs apakšuzdevums tiek apstrādāts. Ja apakšuzdevums tiek pabeigts, plānotājs var lūgt pārlūkprogrammu ieplānot nākamā apakšuzdevuma izpildi piemērotā laikā, bieži pēc pašreizējā notikumu cilpas cikla beigām, bet pirms pārlūkam ir jāzīmē ekrāns. Tas ļauj apstrādāt citus rindā esošos notikumus pa to laiku.

Vienlaicīgās renderēšanas skaidrojums

Vienlaicīgā renderēšana ir React spēja renderēt vairākus komponentus paralēli vai pārtraukt renderēšanu. Runa nav par vairāku pavedienu darbināšanu; runa ir par efektīvāku viena pavediena pārvaldību. Ar vienlaicīgo renderēšanu:

• React var sākt renderēt komponentu koku.
• Ja notiek augstākas prioritātes atjauninājums (piemēram, lietotājs noklikšķina uz citas pogas), React var apturēt pašreizējo renderēšanu, apstrādāt jauno atjauninājumu un pēc tam atsākt iepriekšējo renderēšanu.
• Tas novērš UI sasalšanu, nodrošinot, ka lietotāja mijiedarbība vienmēr tiek apstrādāta ātri.

Plānotājs ir šīs vienlaicīgās darbības organizators. Tas izlemj, kad renderēt, kad apturēt un kad atsākt, viss balstoties uz prioritātēm un pieejamajām "laika šķēlēm".

Uzdevumu atdeves stratēģija: kooperatīvās daudzuzdevumu apstrādes sirds

Uzdevumu atdeves stratēģija ir mehānisms, ar kura palīdzību JavaScript uzdevums, īpaši renderēšanas uzdevums, ko pārvalda React plānotājs, brīvprātīgi atsakās no kontroles. Tas ir kooperatīvās daudzuzdevumu apstrādes stūrakmens šajā kontekstā. Kad React veic potenciāli ilgstošu renderēšanas operāciju, tas to nedara vienā monolītā blokā. Tā vietā tas sadala darbu mazākās vienībās. Pēc katras vienības pabeigšanas tas pārbauda, vai tam ir "laiks" turpināt, vai arī tam vajadzētu apturēt darbību un ļaut darboties citiem uzdevumiem. Tieši šeit tiek izmantota atdeve.

Kā atdeve darbojas aizkulisēs

Augstā līmenī, kad React plānotājs apstrādā renderēšanu, tas var veikt darba vienību, pēc tam pārbaudīt nosacījumu. Šis nosacījums bieži ietver vaicājumu pārlūkprogrammai par to, cik daudz laika ir pagājis kopš pēdējā kadra renderēšanas, vai arī ir notikuši kādi steidzami atjauninājumi. Ja pašreizējam uzdevumam piešķirtā laika šķēle ir pārsniegta vai gaida augstākas prioritātes uzdevums, plānotājs atdos kontroli.

Vecākās JavaScript vidēs tas varēja ietvert `setTimeout(..., 0)` vai `requestIdleCallback` izmantošanu. React plānotājs izmanto sarežģītākus mehānismus, bieži vien ietverot `requestAnimationFrame` un rūpīgu laika plānošanu, lai efektīvi atdotu un atsāktu darbu, ne vienmēr atdodot kontroli atpakaļ pārlūkprogrammas galvenajai notikumu cilpai tādā veidā, kas pilnībā aptur progresu. Tas var ieplānot nākamā darba gabala izpildi nākamajā pieejamajā animācijas kadrā vai dīkstāves brīdī.

`shouldYield` funkcija (konceptuāla)

Lai gan izstrādātāji savā lietotnes kodā tieši neizsauc `shouldYield()` funkciju, tas ir konceptuāls lēmumu pieņemšanas procesa attēlojums plānotājā. Pēc darba vienības veikšanas (piemēram, nelielas komponentu koka daļas renderēšanas) plānotājs iekšēji jautā: "Vai man tagad atdot kontroli?" Šis lēmums balstās uz:

• Laika šķēles: Vai pašreizējais uzdevums ir pārsniedzis tam piešķirto laika budžetu šim kadram?
• Uzdevuma prioritāte: Vai gaida kādi augstākas prioritātes uzdevumi, kuriem nepieciešama tūlītēja uzmanība?
• Pārlūka stāvoklis: Vai pārlūks ir aizņemts ar citām kritiskām operācijām, piemēram, zīmēšanu?

Ja atbilde uz kādu no šiem jautājumiem ir "jā", plānotājs atdos kontroli. Tas nozīmē, ka tas apturēs pašreizējo renderēšanas darbu, ļaus darboties citiem uzdevumiem (tostarp UI atjauninājumiem vai lietotāja notikumu apstrādei) un pēc tam, kad būs piemēroti, atsāks pārtraukto renderēšanas darbu no vietas, kur tas tika pārtraukts.

Ieguvums: nebloķējoši UI atjauninājumi

Uzdevumu atdeves stratēģijas galvenais ieguvums ir spēja veikt UI atjauninājumus, nebloķējot galveno pavedienu. Tas noved pie:

• Atsaucīgām lietotnēm: UI paliek interaktīvs pat sarežģītu renderēšanas operāciju laikā. Lietotāji var noklikšķināt uz pogām, ritināt un rakstīt, neizjūtot aizkavi.
• Plūdenākām animācijām: Animācijas retāk raustās vai zaudē kadrus, jo galvenais pavediens netiek pastāvīgi bloķēts.
• Uzlabotai uztveramajai veiktspējai: Pat ja operācija kopumā aizņem tikpat daudz laika, tās sadalīšana un atdeve liek lietotnei *justies* ātrākai un atsaucīgākai.

Praktiskās sekas un kā izmantot uzdevumu atdevi

Kā React izstrādātājam jums parasti nav jāraksta skaidri `yield` paziņojumi. React plānotājs to apstrādā automātiski, kad izmantojat React 18+ un tā vienlaicīgās funkcijas ir iespējotas. Tomēr šīs koncepcijas izpratne ļauj jums rakstīt kodu, kas labāk darbojas šajā modelī.

Automātiska atdeve ar vienlaicīgo režīmu

Kad jūs izvēlaties vienlaicīgo renderēšanu (izmantojot React 18+ un atbilstoši konfigurējot savu `ReactDOM`), React plānotājs pārņem kontroli. Tas automātiski sadala renderēšanas darbu un atdod kontroli pēc vajadzības. Tas nozīmē, ka daudzi no kooperatīvās daudzuzdevumu apstrādes veiktspējas ieguvumiem jums ir pieejami uzreiz.

Ilgstošu renderēšanas uzdevumu identificēšana

Lai gan automātiskā atdeve ir jaudīga, joprojām ir lietderīgi apzināties, kas *varētu* izraisīt ilgstošus uzdevumus. Tie bieži ietver:

• Lielu sarakstu renderēšanu: Tūkstošiem vienumu renderēšana var aizņemt ilgu laiku.
• Sarežģītu nosacījumu renderēšanu: Dziļi ligzdota nosacījumu loģika, kas rada lielu skaitu DOM mezglu izveidi vai iznīcināšanu.
• Smagus aprēķinus renderēšanas funkcijās: Dārgu aprēķinu veikšana tieši komponenta renderēšanas metodē.
• Biežus, lielus stāvokļa atjauninājumus: Ātra liela datu apjoma maiņa, kas izraisa plašu pārrenderēšanu.

Stratēģijas optimizācijai un darbam ar atdevi

Kamēr React nodarbojas ar atdevi, jūs varat rakstīt savus komponentus tā, lai to maksimāli izmantotu:

1. Lielu sarakstu virtualizācija: Ļoti gariem sarakstiem izmantojiet bibliotēkas, piemēram, `react-window` vai `react-virtualized`. Šīs bibliotēkas renderē tikai tos elementus, kas pašlaik ir redzami skatlogā, ievērojami samazinot darba apjomu, kas React jāveic jebkurā brīdī. Tas dabiski noved pie biežākām atdeves iespējām.
2. Memoizācija (`React.memo`, `useMemo`, `useCallback`): Nodrošiniet, ka jūsu komponenti un vērtības tiek pārrēķinātas tikai tad, kad tas ir nepieciešams. `React.memo` novērš nevajadzīgu funkcionālo komponentu pārrenderēšanu. `useMemo` kešatmiņā saglabā dārgus aprēķinus, un `useCallback` kešatmiņā saglabā funkciju definīcijas. Tas samazina darba apjomu, kas React jāveic, padarot atdevi efektīvāku.
3. Koda sadalīšana (`React.lazy` un `Suspense`): Sadaliet savu lietotni mazākos gabalos, kas tiek ielādēti pēc pieprasījuma. Tas samazina sākotnējo renderēšanas slodzi un ļauj React koncentrēties uz pašlaik nepieciešamo UI daļu renderēšanu.
4. Lietotāja ievades "debouncing" un "throttling": Ievades laukiem, kas izraisa dārgas operācijas (piemēram, meklēšanas ieteikumus), izmantojiet "debouncing" vai "throttling", lai ierobežotu, cik bieži operācija tiek veikta. Tas novērš atjauninājumu plūdus, kas varētu pārslogot plānotāju.
5. Dārgu aprēķinu pārvietošana ārpus renderēšanas: Ja jums ir skaitļošanas ietilpīgi uzdevumi, apsveriet to pārvietošanu uz notikumu apstrādātājiem, `useEffect` āķiem vai pat web workers. Tas nodrošina, ka pats renderēšanas process tiek uzturēts pēc iespējas vieglāks, ļaujot biežāk veikt atdevi.
6. Atjauninājumu grupēšana (automātiska un manuāla): React 18 automātiski grupē stāvokļa atjauninājumus, kas notiek notikumu apstrādātājos vai Promises. Ja jums nepieciešams manuāli grupēt atjauninājumus ārpus šiem kontekstiem, varat izmantot `ReactDOM.flushSync()` specifiskiem scenārijiem, kur nepieciešami tūlītēji, sinhroni atjauninājumi, taču izmantojiet to reti, jo tas apiet plānotāja atdeves uzvedību.

Piemērs: Lielas datu tabulas optimizēšana

Apsveriet lietotni, kas parāda lielu starptautisko akciju datu tabulu. Bez vienlaicīgas darbības un atdeves 10 000 rindu renderēšana varētu iesaldēt UI uz vairākām sekundēm.

Bez atdeves (konceptuāli):

Viena `renderTable` funkcija iterē cauri visām 10 000 rindām, izveido `` un `` elementus katrai un pievieno tos DOM. Viss šis process bloķē galveno pavedienu, līdz tas ir pabeigts.

Ar atdevi (izmantojot React 18+ un labākās prakses):

1. Virtualizācija: Izmantojiet bibliotēku, piemēram, `react-window`. Tabulas komponents renderē tikai, teiksim, 20 rindas, kas redzamas skatlogā.
2. Plānotāja loma: Kad lietotājs ritina, redzama kļūst jauna rindu kopa. React plānotājs sadalīs šo jauno rindu renderēšanu mazākos gabalos.
3. Uzdevumu atdeve darbībā: Tiekot renderētam katram nelielajam rindu gabalam (piemēram, 2-5 rindas vienlaikus), plānotājs pārbauda, vai tam vajadzētu atdot kontroli. Ja lietotājs ritina ātri, React var atdot kontroli pēc dažu rindu renderēšanas, ļaujot apstrādāt ritināšanas notikumu un ieplānot nākamo rindu kopu renderēšanai. Tas nodrošina, ka ritināšanas notikums šķiet plūdens un atsaucīgs, lai gan visa tabula netiek renderēta uzreiz.
4. Memoizācija: Atsevišķas rindu komponentes var memoizēt (`React.memo`), lai, ja nepieciešams atjaunināt tikai vienu rindu, pārējās netiktu nevajadzīgi pārrenderētas.

Rezultāts ir plūstoša ritināšanas pieredze un UI, kas paliek interaktīvs, demonstrējot kooperatīvās daudzuzdevumu apstrādes un uzdevumu atdeves spēku.

Globālie apsvērumi un nākotnes virzieni

Kooperatīvās daudzuzdevumu apstrādes un uzdevumu atdeves principi ir universāli piemērojami, neatkarīgi no lietotāja atrašanās vietas vai ierīces iespējām. Tomēr ir daži globāli apsvērumi:

• Atšķirīga ierīču veiktspēja: Lietotāji visā pasaulē piekļūst tīmekļa lietotnēm no dažādām ierīcēm, sākot no augstas klases galddatoriem līdz mazjaudīgiem mobilajiem tālruņiem. Kooperatīvā daudzuzdevumu apstrāde nodrošina, ka lietotnes var palikt atsaucīgas pat uz mazāk jaudīgām ierīcēm, jo darbs tiek sadalīts un efektīvāk koplietots.
• Tīkla latentums: Lai gan uzdevumu atdeve galvenokārt risina ar CPU saistītus renderēšanas uzdevumus, tās spēja atbloķēt UI ir būtiska arī lietotnēm, kas bieži ielādē datus no ģeogrāfiski izkliedētiem serveriem. Atsaucīgs UI var sniegt atgriezenisko saiti (piemēram, ielādes indikatorus), kamēr notiek tīkla pieprasījumi, nevis šķist iesalis.
• Pieejamība: Atsaucīgs UI ir pēc būtības pieejamāks. Lietotāji ar kustību traucējumiem, kuriem var būt mazāk precīza mijiedarbības laika noteikšana, gūs labumu no lietotnes, kas neiesalst un neignorē viņu ievadi.

React plānotāja evolūcija

React plānotājs ir nepārtraukti attīstoša tehnoloģija. Prioritizēšanas, derīguma termiņu un atdeves jēdzieni ir sarežģīti un ir pilnveidoti daudzu iterāciju gaitā. Nākotnes attīstība React ietvaros, visticamāk, vēl vairāk uzlabos tā plānošanas spējas, potenciāli izpētot jaunus veidus, kā izmantot pārlūkprogrammas API vai optimizēt darba sadali. Pāreja uz vienlaicīgām funkcijām ir apliecinājums React apņēmībai risināt sarežģītus veiktspējas izaicinājumus globālām tīmekļa lietotnēm.

Noslēgums

React plānotāja kooperatīvā daudzuzdevumu apstrāde, ko nodrošina tā uzdevumu atdeves stratēģija, ir būtisks progress veiktspējīgu un atsaucīgu tīmekļa lietotņu veidošanā. Sadalot lielus renderēšanas uzdevumus un ļaujot komponentiem brīvprātīgi atdot kontroli, React nodrošina, ka UI paliek interaktīvs un plūstošs pat lielas slodzes apstākļos. Šīs stratēģijas izpratne dod izstrādātājiem iespēju rakstīt efektīvāku kodu, efektīvi izmantot React vienlaicīgās funkcijas un nodrošināt izcilu lietotāja pieredzi globālai auditorijai.

Lai gan jums nav nepieciešams manuāli pārvaldīt atdevi, tās mehānismu apzināšanās palīdz optimizēt jūsu komponentus un arhitektūru. Pieņemot tādas prakses kā virtualizācija, memoizācija un koda sadalīšana, jūs varat pilnībā izmantot React plānotāja potenciālu, radot lietotnes, kas ir ne tikai funkcionālas, bet arī patīkamas lietošanā, neatkarīgi no tā, kur atrodas jūsu lietotāji.

React izstrādes nākotne ir vienlaicīga, un kooperatīvās daudzuzdevumu apstrādes un uzdevumu atdeves pamatprincipu apgūšana ir atslēga, lai paliktu tīmekļa veiktspējas priekšgalā.