React veiktspējas atslēgšana: Fiber darba cikls, plānotāja integrācija un prioritātes rindas

Nemitīgi attīstoties priekšgala izstrādes jomā, veiktspēja ir nevis tikai funkcija; tā ir pamata prasība. Lietojumprogrammām, ko izmanto miljoniem cilvēku visā pasaulē, dažādās ierīcēs un tīkla apstākļos, vienmērīga un atsaucīga lietotāja interfeisa (UI) nodrošināšana ir ārkārtīgi svarīga. React, vadošā JavaScript bibliotēka UI veidošanai, ir piedzīvojusi nozīmīgas arhitektūras izmaiņas, lai risinātu šo problēmu. Šo uzlabojumu centrā ir React Fiber arhitektūra, kas ir pilnībā pārrakstīts salīdzināšanas algoritms. Šajā rakstā tiks aplūkota React Fiber darba cikla sarežģītība, tā nevainojamā integrācija ar plānotāju un prioritāro rindu kritisko lomu, lai nodrošinātu efektīvu un plūstošu lietotāja pieredzi globālai auditorijai.

React renderēšanas evolūcija: no steka uz Fiber

Pirms Fiber React renderēšanas process tika balstīts uz rekursīvu zvanu steku. Kad komponents tika atjaunināts, React izgāja cauri komponentu kokam, veidojot UI izmaiņu aprakstu. Šim procesam, lai gan tas bija efektīvs daudzām lietojumprogrammām, bija ievērojams trūkums: tas bija sinhronisks un bloķējošs. Ja notika liels atjauninājums vai bija nepieciešams renderēt sarežģītu komponentu koku, galvenais pavediens varēja pārslēgties, izraisot nepilnīgas animācijas, neatsaucīgas mijiedarbības un sliktu lietotāja pieredzi, īpaši mazāk jaudīgās ierīcēs, kas bieži sastopamas daudzos pasaules tirgos.

Apsveriet scenāriju, kas bieži sastopams starptautiski izmantotās e-komercijas lietojumprogrammās: lietotājs mijiedarbojas ar sarežģītu produktu filtru. Ar veco steku balstīto salīdzināšanu, vienlaikus lietojot vairākus filtrus, UI varētu iesaldēt, līdz visas izmaiņas būs pabeigtas. Tas būtu neapmierinoši jebkuram lietotājam, bet īpaši ietekmīgi reģionos, kur interneta savienojamība var būt mazāk uzticama vai kur ierīces veiktspēja rada lielākas bažas.

React Fiber tika ieviests, lai novērstu šos trūkumus, nodrošinot vienlaicīgu renderēšanu. Atšķirībā no vecā steka, Fiber ir atkārtoti lietojams, asinhronisks un pārtraucams salīdzināšanas algoritms. Tas nozīmē, ka React var apturēt renderēšanu, veikt citus uzdevumus un pēc tam atsākt renderēšanu vēlāk, nebloķējot galveno pavedienu.

Iepazīstinām ar Fiber mezglu: attālākajām darba vienībām

Pēc būtības React Fiber definē darba vienību no jauna, pārvēršot to par Fiber mezglu. Domājiet par Fiber mezglu kā par JavaScript objektu, kas atspoguļo darba vienību, kas jāveic. Katrai jūsu React lietojumprogrammas komponentai ir atbilstošs Fiber mezgls. Šie mezgli ir savienoti, lai izveidotu koku, kas atspoguļo komponentu koku, bet ar papildu īpašībām, kas atvieglo jauno renderēšanas modeli.

Galvenās Fiber mezgla īpašības ietver:

• Tips: elementa veids (piem., funkciju komponents, klases komponents, virkne, DOM elements).
• Atslēga: unikāls identifikators sarakstu vienumiem, kas ir būtiski efektīviem atjauninājumiem.
• Bērns: norāde uz pirmo bērnu Fiber mezglu.
• Tēvs: norāde uz nākamo brāļa un māsas Fiber mezglu.
• Atgriezties: norāde uz vecāku Fiber mezglu.
• MemoizedProps: rekvizīti, kas tika izmantoti iepriekšējās renderēšanas iegaumēšanai.
• MemoizedState: stāvoklis, kas tika izmantots iepriekšējās renderēšanas iegaumēšanai.
• Alternatīva: norāde uz atbilstošo Fiber mezglu otrā kokā (pašreizējā kokā vai darba kokā). Tas ir pamats tam, kā React pārslēdzas starp renderēšanas stāvokļiem.
• Karogi: bitu maskas, kas norāda, kāda veida darbs jāveic pie šī Fiber mezgla (piem., rekvizītu atjaunināšana, efektu pievienošana, mezgla dzēšana).
• Efekti: saraksts ar efektiem, kas saistīti ar šo Fiber mezglu, piemēram, dzīves cikla metodes vai saknes.

Fiber mezglus tieši neuzrauga JavaScript atkritumu savācējs tādā pašā veidā kā komponentu instances. Tā vietā tie veido saistītu sarakstu, ko React var efektīvi iziet.

React Fiber darba cikls: renderēšanas procesa koordinēšana

Fiber vienlaicīguma pamatā ir tā darba cikls. Šis cikls ir atbildīgs par Fiber koka iziešanu, darba veikšanu un pabeigto izmaiņu izdarīšanu DOM. Tas, kas padara to revolucionāru, ir spēja tikt apturētam un atsāktam.

Darba ciklu var aptuveni sadalīt divās fāzēs:

1. Renderēšanas fāze (darba koks)

Šajā fāzē React iziet cauri komponentu kokam un veic darbu pie Fiber mezgliem. Šis darbs var ietvert:

• Komponentu funkciju vai `render()` metožu izsaukšana.
• Rekvizītu un stāvokļa salīdzināšana.
• Fiber mezglu izveidošana vai atjaunināšana.
• Blakusefektu identificēšana (piem., `useEffect`, `componentDidMount`).

Renderēšanas fāzes laikā React veido darba koku. Tas ir atsevišķs Fiber mezglu koks, kas atspoguļo potenciālo jauno UI stāvokli. Svarīgi ir tas, ka darba cikls ir pārtraucams šīs fāzes laikā. Ja rodas augstākas prioritātes uzdevums (piemēram, lietotāja ievade), React var apturēt pašreizējo renderēšanas darbu, apstrādāt jauno uzdevumu un pēc tam vēlāk atsākt pārtraukto darbu.

Šī pārtraucamība ir galvenā vienmērīgas pieredzes nodrošināšanā. Iedomājieties, ka lietotājs raksta meklēšanas joslā starptautiskā ceļojumu vietnē. Ja jauns taustiņš tiek nospiests, kamēr React ir aizņemts, renderējot ieteikumu sarakstu, tas var apturēt ieteikumu renderēšanu, apstrādāt taustiņu, lai atjauninātu meklēšanas vaicājumu, un pēc tam atsākt ieteikumu renderēšanu, pamatojoties uz jauno ievadi. Lietotājs uztver tūlītēju atbildi uz savu rakstīšanu, nevis aizkavēšanos.

Darba cikls iziet cauri Fiber mezgliem, pārbaudot to `karogus`, lai noteiktu, kāds darbs jāveic. Tas pāriet no Fiber mezgla uz tā bērniem, pēc tam uz tā brāļiem un māsām un atpakaļ uz tā vecāku, veicot nepieciešamās operācijas. Šī iziešana turpinās, līdz viss gaidošais darbs ir pabeigts vai darba cikls ir pārtraukts.

2. Komiteju fāze (izmaiņu piemērošana)

Kad renderēšanas fāze ir pabeigta un React ir stabils darba koks, tā pāriet uz komiteju fāzi. Šajā fāzē React veic blakusefektus un atjaunina faktisko DOM. Šī fāze ir sinhroniska un nepārtraucama, jo tā tieši manipulē ar UI. React vēlas nodrošināt, ka, atjauninot DOM, tas to dara vienā, atomiskā operācijā, lai izvairītos no mirgošanas vai nekonsekventiem UI stāvokļiem.

Komiteju fāzes laikā React:

• Izpilda DOM mutācijas (pievienojot, dzēšot, atjauninot elementus).
• Palaida blakusefektus, piemēram, `componentDidMount`, `componentDidUpdate` un tīrīšanas funkcijas, ko atgriež `useEffect`.
• Atjaunina atsauces uz DOM mezgliem.

Pēc komiteju fāzes darba koks kļūst par pašreizējo koku, un process var sākties no jauna turpmākiem atjauninājumiem.

Plānotāja loma: darba prioritizēšana un plānošana

Fiber darba cikla pārtraucamā daba nebūtu ļoti noderīga bez mehānisma, lai izlemtu, kad veikt darbu un kādu darbu veikt vispirms. Šeit nāk React plānotājs.

Plānotājs ir atsevišķa, zema līmeņa bibliotēka, ko React izmanto savu uzdevumu izpildes pārvaldībai. Tās galvenais pienākums ir:

• Plānot darbu: noteikt, kad sākt vai atsākt renderēšanas uzdevumus.
• Prioritizēt darbu: piešķirt prioritātes dažādiem uzdevumiem, nodrošinot, ka svarīgi atjauninājumi tiek apstrādāti savlaicīgi.
• Sadarboties ar pārlūkprogrammu: izvairīties no galvenā pavediena bloķēšanas un ļaut pārlūkprogrammai veikt kritiskus uzdevumus, piemēram, krāsošanu un lietotāja ievades apstrādi.

Plānotājs darbojas, periodiski atdodot kontroli pārlūkprogrammai, ļaujot tai izpildīt citus uzdevumus. Pēc tam tā pieprasa atsākt savu darbu, kad pārlūkprogramma ir neaktīva vai kad ir jāapstrādā augstākas prioritātes uzdevums.

Šī kooperatīvā daudzuzdevumu veikšana ir būtiska atsaucīgu lietojumprogrammu veidošanai, īpaši globālai auditorijai, kur tīkla latentums un ierīces iespējas var ievērojami atšķirties. Lietotājs reģionā ar lēnāku internetu var saskarties ar lietojumprogrammu, kas šķiet lēna, ja React renderēšana pilnībā monopolizē pārlūkprogrammas galveno pavedienu. Plānotājs, atdodot kontroli, nodrošina, ka pat smagas renderēšanas laikā pārlūkprogramma joprojām var reaģēt uz lietotāja mijiedarbībām vai renderēt kritiskas UI daļas, nodrošinot daudz vienmērīgāku uztvertu veiktspēju.

Prioritātes rindas: vienlaicīgas renderēšanas pamats

Kā plānotājs izlemj, kādu darbu veikt vispirms? Šeit prioritātes rindas kļūst neaizstājamas. React klasificē dažādus atjauninājumu veidus, pamatojoties uz to steidzamību, katram piešķirot prioritātes līmeni.

Plānotājs uztur gaidošo uzdevumu rindu, kas sakārtota pēc to prioritātes. Kad pienācis laiks veikt darbu, plānotājs izvēlas uzdevumu ar visaugstāko prioritāti no rindas.

Šeit ir tipisks prioritātes līmeņu sadalījums (lai gan precīzas ieviešanas detaļas var attīstīties):

• Tūlītēja prioritāte: steidzamiem atjauninājumiem, kas netiktu atlikti, piemēram, atbildēšana uz lietotāja ievadi (piemēram, rakstīšana teksta laukā). Tos parasti apstrādā sinhroni vai ar ļoti augstu steidzamību.
• Lietotāja bloķēšanas prioritāte: atjauninājumiem, kas bloķē lietotāja mijiedarbību, piemēram, modāla dialoglodziņa vai nolaižamā izvēlnes parādīšana. Tie ir ātri jārenderē, lai netiktu bloķēts lietotājs.
• Normāla prioritāte: vispārīgiem atjauninājumiem, kuriem nav tūlītējas ietekmes uz lietotāja mijiedarbību, piemēram, datu iegūšana un saraksta renderēšana.
• Zema prioritāte: nekritiskajiem atjauninājumiem, ko var atlikt, piemēram, analītikas notikumiem vai fona aprēķiniem.
• Ārpus ekrāna prioritāte: komponentiem, kas pašlaik nav redzami ekrānā (piemēram, ārpus ekrāna esošie saraksti, paslēptās cilnes). Tos var renderēt ar zemāko prioritāti vai pat izlaist, ja nepieciešams.

Plānotājs izmanto šīs prioritātes, lai noteiktu, kad pārtraukt esošo darbu un kad to atsākt. Piemēram, ja lietotājs raksta ievades laukā (tūlītēja prioritāte), kamēr React renderē lielu meklēšanas rezultātu sarakstu (normāla prioritāte), plānotājs apturēs saraksta renderēšanu, apstrādās ievades notikumu un pēc tam atsāks saraksta renderēšanu, potenciāli ar atjauninātiem datiem, pamatojoties uz jauno ievadi.

Praktisks starptautisks piemērs:

Apsveriet reāllaika sadarbības rīku, ko izmanto komandas dažādos kontinentos. Lietotājs var rediģēt dokumentu (augsta prioritāte, tūlītējs atjauninājums), kamēr cits lietotājs skatās lielu iegultu diagrammu, kurai nepieciešama ievērojama renderēšana (normāla prioritāte). Ja pienāk jauna ziņa no kolēģa (lietotāja bloķēšanas prioritāte, jo tā prasa uzmanību), plānotājs nodrošinās, ka ziņojuma paziņojums tiek nekavējoties parādīts, potenciāli apturot diagrammas renderēšanu un pēc tam atsākot diagrammas renderēšanu pēc ziņojuma apstrādes.

Šī sarežģītā prioritizēšana nodrošina, ka kritiskie lietotājam paredzētie atjauninājumi vienmēr tiek prioritizēti, nodrošinot atsaucīgāku un patīkamāku pieredzi neatkarīgi no lietotāja atrašanās vietas vai ierīces.

Kā Fiber integrējas ar plānotāju

Integrācija starp Fiber un plānotāju ir tas, kas padara vienlaicīgu React iespējamu. Plānotājs nodrošina mehānismu uzdevumu atdošanai un atsākšanai, savukārt Fiber pārtraucamā daba ļauj šos uzdevumus sadalīt mazākos darba vienībās.

Šeit ir vienkāršota plūsma, kā tie mijiedarbojas:

1. Notiek atjauninājums: komponenta stāvoklis mainās vai atjauninās rekvizīti.
2. Plānotājs plāno darbu: plānotājs saņem atjauninājumu un piešķir tam prioritāti. Tas ievieto Fiber mezglu, kas atbilst atjauninājumam, attiecīgajā prioritātes rindā.
3. Plānotājs pieprasa renderēšanu: kad galvenais pavediens ir neaktīvs vai tam ir jauda, plānotājs pieprasa veikt visaugstākās prioritātes darbu.
4. Sāk darba ciklu Fiber: React darba cikls sāk iziet cauri darba kokam.
5. Tiek veikts darbs: Fiber mezgli tiek apstrādāti un tiek identificētas izmaiņas.
6. Pārtraukums: ja kļūst pieejams augstākas prioritātes uzdevums (piemēram, lietotāja ievade) vai ja pašreizējais darbs pārsniedz noteiktu laika budžetu, plānotājs var pārtraukt Fiber darba ciklu. Pašreizējais darba koka stāvoklis tiek saglabāts.
7. Tiek apstrādāts augstākas prioritātes uzdevums: plānotājs apstrādā jauno augstākas prioritātes uzdevumu, kas var ietvert jaunu renderēšanas caurbraukšanu.
8. Atsākšana: kad augstākas prioritātes uzdevums ir apstrādāts, plānotājs var atsākt pārtraukto Fiber darba ciklu no vietas, kur tas tika pārtraukts, izmantojot saglabāto stāvokli.
9. Komiteju fāze: kad renderēšanas fāzē ir pabeigts viss prioritizētais darbs, React veic komiteju fāzi, lai atjauninātu DOM.

Šī mijiedarbība nodrošina, ka React var dinamiski pielāgot savu renderēšanas procesu, pamatojoties uz dažādu atjauninājumu steidzamību un galvenā pavediena pieejamību.

Fiber, plānotāja un prioritātes rindu priekšrocības globālām lietojumprogrammām

Arhitektūras izmaiņas, kas ieviestas ar Fiber un plānotāju, piedāvā ievērojamas priekšrocības, īpaši lietojumprogrammām ar globālu lietotāju bāzi:

• Uzlabota atsaucība: Neļaujot galvenajam pavedienam tikt bloķētam, lietojumprogrammas joprojām reaģē uz lietotāja mijiedarbībām pat sarežģītu renderēšanas uzdevumu laikā. Tas ir ļoti svarīgi lietotājiem mobilajās ierīcēs vai ar lēnāku interneta savienojumu, kas izplatīts daudzviet pasaulē.
• Vienmērīgāka lietotāja pieredze: Pārtraucamā renderēšana nozīmē, ka animācijas un pārejas var būt plūstošākas, un kritiskie atjauninājumi (piemēram, veidlapas validācijas kļūdas) var tikt parādīti nekavējoties, negaidot citus mazāk svarīgus uzdevumus.
• Labāka resursu izmantošana: Plānotājs var pieņemt gudrākus lēmumus par to, kad un kā renderēt, nodrošinot efektīvāku ierīces resursu izmantošanu, kas ir svarīgi mobilajām ierīcēm paredzētajai akumulatora darbības laikam un vecākai aparatūrai.
• Uzlabota lietotāju noturēšana: Konsekventi vienmērīga un atsaucīga lietojumprogramma veido lietotāju uzticību un apmierinātību, palielinot noturēšanas rādītājus visā pasaulē. Lēna vai neatsaucīga lietotne var ātri likt lietotājiem to pamest.
• Mērogojamība sarežģītiem UI: Tā kā lietojumprogrammas tiek paplašinātas un ietver dinamiskākas funkcijas, Fiber arhitektūra nodrošina stabilu pamatu sarežģītu renderēšanas prasību pārvaldīšanai, neupurējot veiktspēju.

Piemēram, globālai finanšu tehnoloģiju lietojumprogrammai ir ļoti svarīgi nodrošināt, ka reāllaika tirgus datu atjauninājumi tiek parādīti nekavējoties, vienlaikus ļaujot lietotājiem bez aizkavēšanās pārvietoties interfeisā. Fiber un ar to saistītie mehānismi to padara iespējamu.

Galvenie jēdzieni, kas jāatceras

• Fiber mezgls: jaunā, elastīgākā darba vienība React, kas nodrošina pārtraucamu renderēšanu.
• Darba cikls: galvenais process, kas iziet cauri Fiber kokam, veic renderēšanas darbu un izdara izmaiņas.
• Renderēšanas fāze: pārtraucamā fāze, kurā React veido darba koku.
• Komiteju fāze: sinhroniskā, nepārtraucamā fāze, kurā tiek piemērotas DOM izmaiņas un blakusefekti.
• React plānotājs: bibliotēka, kas atbild par React uzdevumu izpildes pārvaldību, to prioritizēšanu un sadarbību ar pārlūkprogrammu.
• Prioritātes rindas: datu struktūras, ko izmanto plānotājs, lai sakārtotu uzdevumus pēc to steidzamības, nodrošinot, ka kritiskie atjauninājumi tiek apstrādāti vispirms.
• Vienlaicīga renderēšana: spēja React apturēt, atsākt un prioritizēt renderēšanas uzdevumus, nodrošinot atsaucīgākas lietojumprogrammas.

Secinājums

React Fiber ir nozīmīgs solis uz priekšu tajā, kā React apstrādā renderēšanu. Aizstājot veco steku balstīto salīdzināšanu ar pārtraucamu, atkārtoti lietojamu Fiber arhitektūru un integrējoties ar sarežģītu plānotāju, kas izmanto prioritātes rindas, React ir atbloķējis patiesas vienlaicīgas renderēšanas iespējas. Tas ne tikai nodrošina efektīvākas un atsaucīgākas lietojumprogrammas, bet arī nodrošina taisnīgāku lietotāja pieredzi daudzveidīgai globālai auditorijai, neatkarīgi no viņu ierīces, tīkla apstākļiem vai tehniskās prasmes. Šo pamatā esošo mehānismu izpratne ir ļoti svarīga ikvienam izstrādātājam, kura mērķis ir veidot augstas kvalitātes, efektīvas un lietotājam draudzīgas lietojumprogrammas mūsdienu tīmeklim.

Turpinot darbu ar React, paturiet prātā šos jēdzienus. Viņi ir klusie varoņi aiz vienmērīgām, nevainojamām pieredzēm, ko mēs sagaidām no vadošajām tīmekļa lietojumprogrammām visā pasaulē. Izmantojot Fiber, plānotāja un viedās prioritizēšanas jaudu, varat nodrošināt, ka jūsu lietojumprogrammas iepriecina lietotājus katrā kontinentā.