React renderēšanas plānošana: Meistarīga kadra budžeta pārvaldība veiktspējai

Straujajā tīmekļa izstrādes pasaulē vienmērīgas un atsaucīgas lietotāja pieredzes nodrošināšana ir vissvarīgākā. React, populāra JavaScript bibliotēka lietotāja saskarņu veidošanai, piedāvā jaudīgus mehānismus renderēšanas atjauninājumu pārvaldībai un veiktspējas optimizēšanai. Izpratne par to, kā React plāno renderēšanu un pārvalda kadra budžetu, ir būtiska, lai veidotu lietojumprogrammas, kas ir ātras un atsaucīgas neatkarīgi no lietotāja ierīces vai atrašanās vietas. Šajā visaptverošajā rokasgrāmatā tiek pētītas React renderēšanas plānošanas sarežģītības, sniedzot praktiskus paņēmienus, kā apgūt kadra budžeta pārvaldību un sasniegt optimālu veiktspēju.

Izpratne par renderēšanas konveijeru

Pirms iedziļināties React specifiskajos renderēšanas plānošanas mehānismos, ir svarīgi izprast pārlūkprogrammas renderēšanas konveijerā iesaistītos pamatsoļus:

1. JavaScript izpilde: Pārlūkprogramma izpilda JavaScript kodu, kas var modificēt DOM (Document Object Model).
2. Stilu aprēķināšana: Pārlūkprogramma aprēķina stilus, kas attiecas uz katru DOM elementu, pamatojoties uz CSS noteikumiem.
3. Izkārtojums: Pārlūkprogramma aprēķina katra elementa pozīciju un izmēru izkārtojuma kokā.
4. Zīmēšana: Pārlūkprogramma uzzīmē katru elementu uz ekrāna saskaņā ar tā aprēķinātajiem stiliem un izkārtojumu.
5. Kompozīcija: Pārlūkprogramma apvieno uzzīmētos slāņus gala attēlā, lai to parādītu.

Katrs no šiem soļiem prasa laiku, un, ja pārlūkprogramma pavada pārāk daudz laika kādā no soļiem, kadru ātrums samazināsies, radot saraustītu vai nereaģējošu lietotāja pieredzi. Tipisks mērķis ir pabeigt visus šos soļus 16,67 milisekundēs (ms), lai sasniegtu vienmērīgu 60 kadru sekundē (FPS) ātrumu.

Kadra budžeta pārvaldības nozīme

Kadra budžeta pārvaldība attiecas uz praksi, kā nodrošināt, ka pārlūkprogramma var pabeigt visus nepieciešamos renderēšanas uzdevumus katram kadram atvēlētajā laikā (parasti 16,67 ms). Ja renderēšanas uzdevumi pārsniedz kadra budžetu, pārlūkprogramma ir spiesta izlaist kadrus, kas noved pie vizuālas stostīšanās un pasliktinātas lietotāja pieredzes. Tas ir īpaši svarīgi šādos gadījumos:

• Sarežģītas UI mijiedarbības: Animācijas, pārejas un lietotāja ievades apstrāde var izraisīt biežas atkārtotas renderēšanas, potenciāli pārslogojot pārlūkprogrammu.
• Datietilpīgas lietojumprogrammas: Lietojumprogrammas, kas attēlo lielas datu kopas vai veic sarežģītus aprēķinus, var noslogot renderēšanas konveijeru.
• Mazjaudīgas ierīces: Mobilajām ierīcēm un vecākiem datoriem ir ierobežota apstrādes jauda, kas padara tos uzņēmīgākus pret veiktspējas problēmām.
• Tīkla latentums: Lēni tīkla savienojumi var aizkavēt datu ielādi, radot aizkavēšanos renderēšanā un šķietamu atsaucības trūkumu. Apsveriet scenārijus, kuros tīkla infrastruktūra ievērojami atšķiras starp attīstītajām un jaunattīstības valstīm. Optimizācija zemākajam kopsaucējam nodrošina visplašāko pieejamību.

React renderēšanas plānošana: Atsaucības atslēga

React izmanto sarežģītu renderēšanas plānošanas mehānismu, lai optimizētu veiktspēju un novērstu galvenā pavediena bloķēšanu. Šis mehānisms, pazīstams kā React Fiber, ļauj React sadalīt renderēšanas uzdevumus mazākos, pārvaldāmos gabalos un noteikt to prioritāti, pamatojoties uz to svarīgumu.

Iepazīstinām ar React Fiber

React Fiber ir React galvenā saskaņošanas algoritma implementācija. Tā ir pilnīga iepriekšējā saskaņotāja pārrakstīšana, kas nodrošina inkrementālo renderēšanu. Galvenās React Fiber iezīmes ietver:

• Inkrementālā renderēšana: React var sadalīt renderēšanas darbu mazākās vienībās un veikt to vairākos kadros.
• Prioritizēšana: React var noteikt dažādu veidu atjauninājumu prioritāti, pamatojoties uz to nozīmi lietotāja pieredzei.
• Pauzēšana un atsākšana: React var apturēt renderēšanas darbu kadra vidū un atsākt to vēlāk, ļaujot pārlūkprogrammai veikt citus uzdevumus.
• Atcelšana: React var atcelt renderēšanas darbu, ja tas vairs nav nepieciešams, piemēram, kad lietotājs pāriet uz citu lapu.

Kā darbojas React Fiber

React Fiber ievieš jaunu datu struktūru, ko sauc par "fiber". Katrs "fiber" attēlo veicamo darba vienību, piemēram, komponenta rekvizītu (props) atjaunināšanu vai jauna elementa renderēšanu. React uztur "fiber" koku, kas atspoguļo komponentu koku. Renderēšanas process ietver šī "fiber" koka šķērsošanu un nepieciešamo atjauninājumu veikšanu.

React izmanto plānotāju, lai noteiktu, kad un kā veikt šos atjauninājumus. Plānotājs izmanto heiristiku un lietotāja norādīto prioritāšu kombināciju, lai izlemtu, kurus atjauninājumus apstrādāt vispirms. Tas ļauj React prioritizēt atjauninājumus, kas ir vissvarīgākie lietotāja pieredzei, piemēram, reaģējot uz lietotāja ievadi vai atjauninot redzamos elementus.

RequestAnimationFrame: Pārlūkprogrammas palīdzīgā roka

React izmanto requestAnimationFrame API, lai koordinētu darbu ar pārlūkprogrammas renderēšanas konveijeru. requestAnimationFrame ļauj React ieplānot renderēšanas darbu veikšanu pārlūkprogrammas dīkstāves laikā, nodrošinot, ka atjauninājumi tiek sinhronizēti ar ekrāna atsvaidzes intensitāti.

Izmantojot requestAnimationFrame, React var izvairīties no galvenā pavediena bloķēšanas un novērst saraustītas animācijas. Pārlūkprogramma garantē, ka atzvanīšanas funkcija (callback), kas nodota requestAnimationFrame, tiks izpildīta pirms nākamās pārkrāsošanas, ļaujot React veikt atjauninājumus vienmērīgi un efektīvi.

Paņēmieni React renderēšanas plānošanas optimizēšanai

Lai gan React renderēšanas plānošanas mehānisms ir jaudīgs, ir svarīgi saprast, kā to efektīvi izmantot, lai optimizētu veiktspēju. Šeit ir daži praktiski paņēmieni, kā pārvaldīt kadra budžetu un uzlabot savu React lietojumprogrammu atsaucību:

1. Samaziniet nevajadzīgas atkārtotas renderēšanas

Viens no biežākajiem veiktspējas problēmu cēloņiem React lietojumprogrammās ir nevajadzīgas atkārtotas renderēšanas. Kad komponents tiek atkārtoti renderēts, React ir jāsaskaņo tā virtuālais DOM ar faktisko DOM, kas var būt skaitļošanas ziņā dārga operācija.

Lai samazinātu nevajadzīgas atkārtotas renderēšanas, apsveriet šādas stratēģijas:

• Izmantojiet React.memo: Ietiniet funkcionālos komponentus ar React.memo, lai iegaumētu renderēto izvadi. React.memo novērsīs komponenta atkārtotu renderēšanu, ja tā rekvizīti (props) nav mainījušies (pēc noklusējuma izmantojot seklu salīdzināšanu).
• Implementējiet shouldComponentUpdate (klases komponentiem): Klases komponentos implementējiet shouldComponentUpdate dzīves cikla metodi, lai nosacīti novērstu atkārtotu renderēšanu, pamatojoties uz rekvizītu un stāvokļa izmaiņām.
• Izmantojiet nemainīgas datu struktūras: Nemainīgas datu struktūras nodrošina, ka datu izmaiņas rada jaunus objektus, nevis modificē esošos. Tas ļauj React viegli atklāt izmaiņas un izvairīties no nevajadzīgām atkārtotām renderēšanām. Bibliotēkas, piemēram, Immutable.js vai Immer, var palīdzēt strādāt ar nemainīgiem datiem JavaScript.
• Izvairieties no iekļautām funkcijām renderēšanā: Jaunu funkciju izveide renderēšanas metodē var izraisīt nevajadzīgas atkārtotas renderēšanas, jo funkcijas instance mainās katrā renderēšanas reizē. Izmantojiet useCallback, lai iegaumētu funkciju instances.
• Optimizējiet konteksta nodrošinātājus: Vērtību izmaiņas konteksta nodrošinātājos var izraisīt visu patērējošo komponentu atkārtotu renderēšanu. Rūpīgi izstrādājiet savus konteksta nodrošinātājus, lai izvairītos no nevajadzīgiem atjauninājumiem. Apsveriet lielu kontekstu sadalīšanu mazākos, specifiskākos kontekstos.

Piemērs: React.memo izmantošana

            import React from 'react';

const MyComponent = React.memo(function MyComponent(props) {
  return (
    <div>
      <p>{props.name}</p>
    </div>
  );
});

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

2. Notikumu apstrādātāju "Debounce" un "Throttle" izmantošana

Notikumu apstrādātāji, kas tiek aktivizēti strauji, piemēram, ritināšanas notikumi vai ievades izmaiņas, var izraisīt biežas atkārtotas renderēšanas un ietekmēt veiktspēju. "Debouncing" un "throttling" ir paņēmieni, kā ierobežot šo notikumu apstrādātāju izpildes ātrumu.

• Debouncing: "Debouncing" aizkavē funkcijas izpildi līdz noteiktam laikam pēc pēdējās tās izsaukšanas reizes. Tas ir noderīgi scenārijos, kur funkcija jāizpilda tikai vienu reizi pēc notikumu sērijas beigām, piemēram, kad lietotājs pabeidz rakstīt meklēšanas laukā.
• Throttling: "Throttling" ierobežo ātrumu, ar kādu funkciju var izpildīt. Tas ir noderīgi scenārijos, kur funkcija jāizpilda regulāros intervālos, piemēram, apstrādājot ritināšanas notikumus.

Bibliotēkas, piemēram, Lodash vai Underscore, nodrošina utilītprogrammas funkcijas notikumu apstrādātāju "debouncing" un "throttling".

Piemērs: Ievades apstrādātāja "Debouncing"

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

function MyComponent() {
  const [searchTerm, setSearchTerm] = useState('');

  const handleInputChange = useCallback(debounce((event) => {
    setSearchTerm(event.target.value);
    // Perform search based on searchTerm
    console.log('Searching for:', event.target.value);
  }, 300), []);

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

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

3. Virtualizējiet garus sarakstus

Garu sarakstu renderēšana var būt nozīmīgs veiktspējas trūkums, īpaši mobilajās ierīcēs. Virtualizācija ir tehnika, kas renderē tikai tos vienumus, kas pašlaik ir redzami ekrānā, un pārstrādā DOM mezglus, kad lietotājs ritina. Tas var ievērojami samazināt darba apjomu, kas jāveic pārlūkprogrammai, uzlabojot ritināšanas veiktspēju un samazinot atmiņas patēriņu.

Bibliotēkas, piemēram, react-window vai react-virtualized, nodrošina komponentus garu sarakstu virtualizācijai React.

Piemērs: react-window izmantošana

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

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

function MyComponent() {
  return (
    <FixedSizeList
      height={400}
      width={300}
      itemSize={35}
      itemCount={1000}
    >
      {Row}
    </FixedSizeList>
  );
}

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

4. Koda sadalīšana un slinkā ielāde (Lazy Loading)

Koda sadalīšana ir tehnika, kas sadala jūsu lietojumprogrammu mazākos saišķos, kurus var ielādēt pēc pieprasījuma. Tas var samazināt jūsu lietojumprogrammas sākotnējo ielādes laiku un uzlabot tās šķietamo veiktspēju.

Slinkā ielāde (lazy loading) ir specifisks koda sadalīšanas veids, kas ietver komponentu ielādi tikai tad, kad tie ir nepieciešami. To var panākt, izmantojot React React.lazy un Suspense komponentus.

Piemērs: Komponenta slinkā ielāde

            import React, { Suspense } from 'react';

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

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

export default App;

            

              
                Copy
              
            
          

5. Optimizējiet attēlus un citus resursus

Lieli attēli un citi resursi var būtiski ietekmēt jūsu lietojumprogrammas ielādes laiku un renderēšanas veiktspēju. Optimizējiet savus attēlus, veicot šādas darbības:

• Attēlu saspiešana: Izmantojiet attēlu saspiešanas rīkus, lai samazinātu attēlu faila izmēru, nezaudējot kvalitāti.
• Atbilstošu attēlu formātu izmantošana: Izvēlieties katram attēlam atbilstošu formātu. Piemēram, izmantojiet JPEG fotogrāfijām un PNG grafikai ar caurspīdīgumu. WebP formāts piedāvā labāku saspiešanu un kvalitāti salīdzinājumā ar JPEG un PNG, un to atbalsta lielākā daļa moderno pārlūkprogrammu.
• Adaptīvo attēlu izmantošana: Pasniedziet dažādu izmēru attēlus, pamatojoties uz lietotāja ekrāna izmēru un ierīces pikseļu attiecību. <picture> elementu un srcset atribūtu <img> elementā var izmantot, lai implementētu adaptīvos attēlus.
• Attēlu slinkā ielāde: Ielādējiet attēlus tikai tad, kad tie ir redzami ekrānā. Tas var uzlabot jūsu lietojumprogrammas sākotnējo ielādes laiku.

6. Web Workers smagiem aprēķiniem

Ja jūsu lietojumprogramma veic skaitļošanas ziņā intensīvus uzdevumus, piemēram, sarežģītus aprēķinus vai datu apstrādi, apsveriet iespēju šos uzdevumus pārcelt uz Web Worker. Web Workers darbojas atsevišķā pavedienā no galvenā pavediena, novēršot UI bloķēšanu un uzlabojot atsaucību. Bibliotēkas, piemēram, Comlink, var vienkāršot saziņu starp galveno pavedienu un Web Workers.

7. Profilēšana un veiktspējas uzraudzība

Profilēšana un veiktspējas uzraudzība ir būtiska, lai identificētu un novērstu veiktspējas problēmas jūsu React lietojumprogrammās. Izmantojiet React Profiler (pieejams React Developer Tools), lai mērītu savu komponentu veiktspēju un identificētu optimizācijas jomas. Reālo lietotāju uzraudzības (RUM) rīki var sniegt vērtīgu ieskatu jūsu lietojumprogrammas veiktspējā reālos apstākļos. Šie rīki var fiksēt tādus rādītājus kā lapas ielādes laiks, laiks līdz pirmajam baitam un kļūdu līmenis, nodrošinot visaptverošu skatu uz lietotāja pieredzi.

React Concurrent Mode: Renderēšanas plānošanas nākotne

React Concurrent Mode ir eksperimentāls funkciju kopums, kas paver jaunas iespējas atsaucīgu un veiktspējīgu React lietojumprogrammu veidošanai. Concurrent Mode ļauj React pārtraukt, apturēt un atsākt renderēšanas darbu, nodrošinot smalkāku kontroli pār renderēšanas konveijeru.

Galvenās Concurrent Mode iezīmes ietver:

• Suspense datu ielādei: Suspense ļauj deklaratīvi norādīt, kā rīkoties ar ielādes stāvokļiem, ielādējot datus. React automātiski apturēs renderēšanu, līdz dati būs pieejami, nodrošinot vienmērīgāku lietotāja pieredzi.
• Pārejas (Transitions): Pārejas ļauj atzīmēt noteiktus atjauninājumus kā zemas prioritātes, ļaujot React prioritizēt svarīgākus atjauninājumus, piemēram, lietotāja ievadi. Tas var novērst saraustītas animācijas un uzlabot atsaucību.
• Selektīvā hidratācija: Selektīvā hidratācija ļauj hidratēt tikai redzamās lietojumprogrammas daļas, uzlabojot sākotnējo ielādes laiku un laiku līdz interaktivitātei.

Lai gan Concurrent Mode joprojām ir eksperimentāls, tas pārstāv React renderēšanas plānošanas nākotni un piedāvā aizraujošas iespējas augstas veiktspējas lietojumprogrammu veidošanai.

Noslēgums

React renderēšanas plānošanas un kadra budžeta pārvaldības apgūšana ir būtiska, lai veidotu augstas veiktspējas, atsaucīgas lietojumprogrammas, kas nodrošina lielisku lietotāja pieredzi. Izprotot renderēšanas konveijeru, izmantojot React renderēšanas plānošanas mehānismus un pielietojot šajā rokasgrāmatā aprakstītos optimizācijas paņēmienus, jūs varat veidot React lietojumprogrammas, kas ir ātras un atsaucīgas pat uz mazjaudīgām ierīcēm un sarežģītos tīkla apstākļos. Atcerieties, ka veiktspējas optimizācija ir nepārtraukts process. Regulāri profilējiet savu lietojumprogrammu, uzraugiet tās veiktspēju reālos apstākļos un pielāgojiet savas stratēģijas pēc nepieciešamības, lai nodrošinātu konsekventi izcilu lietotāja pieredzi savai globālajai auditorijai.

Nepārtraukta veiktspējas rādītāju uzraudzība un pieejas pielāgošana jūsu lietotāju bāzes specifiskajām vajadzībām, neatkarīgi no viņu atrašanās vietas vai ierīces, ir atslēga uz ilgtermiņa panākumiem. Pieņemiet globālu perspektīvu, un jūsu React lietojumprogrammas plauks daudzveidīgajā digitālajā ainavā.