De Concurrent Rendering Pipeline van React Meesteren: Een Gids voor Framebudgetbeheer

In het dynamische weblandschap van vandaag is het leveren van een naadloze en responsieve gebruikerservaring van het grootste belang. Gebruikers wereldwijd verwachten dat applicaties vloeiend en interactief zijn, en vrij van 'jank'. De introductie van concurrent rendering door React heeft een revolutie teweeggebracht in hoe we prestaties benaderen, en biedt krachtige tools om deze doelen te bereiken. De kern van deze paradigmaverschuiving is het concept van framebudgetbeheer. Deze uitgebreide gids verkent de concurrent rendering pipeline van React, met een focus op hoe u uw framebudget effectief kunt beheren om een consistent soepele gebruikersinterface te garanderen op diverse apparaten en netwerkomstandigheden.

Het Framebudget Begrijpen

Voordat we ingaan op de specifieke mechanismen van React, is het cruciaal om het fundamentele concept van een framebudget te begrijpen. In computergraphics en UI-ontwikkeling is een frame een enkel beeld dat op het scherm wordt weergegeven. Om de illusie van beweging en interactiviteit te creëren, worden deze frames snel achter elkaar gerenderd en weergegeven. De beoogde framerate voor de meeste moderne schermen is 60 frames per seconde (FPS). Dit betekent dat elk frame binnen ongeveer 16,67 milliseconden (1000ms / 60 FPS) moet worden gerenderd en aan de gebruiker moet worden gepresenteerd.

Het framebudget is dus de toegewezen tijd waarbinnen al het benodigde werk voor een enkel frame moet worden voltooid. Dit werk omvat doorgaans:

• JavaScript-executie: Het uitvoeren van uw React-componenten, event handlers en bedrijfslogica.
• Layoutberekening (Reflow): Het bepalen van de positie en afmetingen van elementen op het scherm.
• Painting (Repaint): Het tekenen van de pixels die de UI vormen.
• Compositing: Het samenvoegen en combineren van verschillende visuele elementen.

Als een van deze stappen langer duurt dan de toegewezen tijd, kan de browser geen nieuw frame op tijd presenteren, wat leidt tot weggevallen frames en een schokkerige, niet-responsieve gebruikerservaring. Dit wordt vaak aangeduid als jank.

Uitleg over de Concurrent Rendering Pipeline van React

Traditionele rendering in React was grotendeels synchroon en blokkerend. Wanneer een state-update plaatsvond, zou React de wijzigingen naar de DOM committen, en dit proces kon de main thread blokkeren, waardoor andere belangrijke taken zoals het afhandelen van gebruikersinvoer of animaties niet konden worden uitgevoerd. Concurrent rendering verandert dit fundamenteel door de mogelijkheid te introduceren om renderingtaken te onderbreken en te hervatten.

Belangrijke kenmerken van de concurrent rendering pipeline van React zijn:

• Prioritering: React kan nu verschillende renderingtaken prioriteren. Een urgente update (zoals een gebruiker die typt) krijgt bijvoorbeeld een hogere prioriteit dan een minder urgente (zoals het ophalen van data op de achtergrond).
• Preemption (onderbreking): React kan een renderingtaak met een lagere prioriteit onderbreken als er een taak met een hogere prioriteit beschikbaar komt. Dit zorgt ervoor dat kritieke gebruikersinteracties nooit te lang worden geblokkeerd.
• Timers: Concurrent rendering maakt gebruik van interne timers om werk te beheren en in te plannen, met als doel de main thread vrij te houden.Suspense: Deze feature stelt componenten in staat om te 'wachten' op data zonder de hele UI te blokkeren, en toont ondertussen een fallback-UI.

Het doel van deze pipeline is om grote renderingtaken op te splitsen in kleinere stukjes die kunnen worden uitgevoerd zonder het framebudget te overschrijden. Hier wordt scheduling (planning) cruciaal.

De Rol van de Scheduler

De scheduler van React is de motor die concurrent rendering orkestreert. Deze is verantwoordelijk voor:

• Het ontvangen van update-verzoeken (bijv. van `setState`).
• Het toewijzen van een prioriteit aan elke update.
• Het bepalen wanneer renderingwerk moet starten en stoppen om te voorkomen dat de main thread wordt geblokkeerd.
• Het bundelen van updates om onnodige re-renders te minimaliseren.

De scheduler streeft ernaar de hoeveelheid werk per frame binnen een redelijke limiet te houden, waardoor het framebudget effectief wordt beheerd. Dit gebeurt door een potentieel grote render op te splitsen in discrete werkeenheden die asynchroon kunnen worden verwerkt. Als de scheduler detecteert dat het budget van het huidige frame op het punt staat te worden overschreden, kan het de huidige renderingtaak pauzeren en de controle teruggeven aan de browser, zodat deze andere kritieke gebeurtenissen zoals gebruikersinvoer of painting kan afhandelen.

Strategieën voor Framebudgetbeheer in React

Het effectief beheren van uw framebudget in een concurrent React-applicatie omvat een combinatie van het begrijpen van de mogelijkheden van React en het toepassen van best practices voor componentontwerp en state management.

1. Omarm `useDeferredValue` en `useTransition`

Deze hooks zijn de hoekstenen voor het beheren van kostbare UI-updates in een concurrent omgeving:

• `useDeferredValue`: Deze hook stelt u in staat om het updaten van een niet-urgent deel van uw UI uit te stellen. Het is ideaal voor situaties waarin u een snel veranderende invoer heeft (zoals een zoekopdracht) en een UI-element dat de resultaten van die invoer weergeeft (zoals een zoek-dropdown). Door de update van de resultaten uit te stellen, zorgt u ervoor dat de invoer zelf responsief blijft, zelfs als het renderen van de zoekresultaten iets langer duurt.

Voorbeeld: Stel u een real-time zoekbalk voor. Terwijl de gebruiker typt, worden de zoekresultaten bijgewerkt. Als de zoeklogica of het renderen complex is, kan het invoerveld traag worden. Door `useDeferredValue` te gebruiken op de zoekterm, kan React prioriteit geven aan het bijwerken van het invoerveld, terwijl het rekenintensieve renderen van de zoekresultaten wordt uitgesteld.

            
import React, { useState, useDeferredValue } from 'react';

function SearchComponent() {
  const [query, setQuery] = useState('');
  const deferredQuery = useDeferredValue(query);

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

  // Imagine 'searchResults' is a computationally expensive operation
  const searchResults = expensiveSearch(deferredQuery);

  return (
    

      
      

        {searchResults.map(result => (
          
{result.name}
        ))}
      
    
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

• `useTransition`: Deze hook stelt u in staat om state-updates te markeren als 'transities'. Transities zijn niet-urgente updates die React kan onderbreken. Dit is met name handig voor het markeren van updates die een aanzienlijke hoeveelheid tijd kunnen kosten om te renderen, zoals het filteren van een grote lijst of het navigeren tussen complexe weergaven. `useTransition` retourneert een `startTransition`-functie en een `isPending`-boolean. De `isPending`-vlag kan worden gebruikt om een laadindicator te tonen terwijl de transitie bezig is.

Voorbeeld: Neem een grote datatabel die gefilterd moet worden op basis van gebruikersselectie. Het filteren en opnieuw renderen van een grote tabel kan tijd kosten. Door de state-update die het filteren activeert in `startTransition` te wrappen, vertelt u React dat deze update kan worden onderbroken als er een urgentere gebeurtenis plaatsvindt, waardoor wordt voorkomen dat de UI bevriest.

            
import React, { useState, useTransition } from 'react';

function DataTable() {
  const [data, setData] = useState([]);
  const [filter, setFilter] = useState('');
  const [isPending, startTransition] = useTransition();

  const handleFilterChange = (event) => {
    const newFilter = event.target.value;
    startTransition(() => {
      setFilter(newFilter);
      // Potentially expensive filtering operation happens here or is triggered
      // by the state update that is now a transition.
    });
  };

  // Assume 'filteredData' is derived from 'data' and 'filter'
  const filteredData = applyFilter(data, filter);

  return (
    

      
      {isPending && 
Loading...
}
      
        {/* Render filteredData */}
      
    
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

2. Optimaliseer Component Rendering

Zelfs met concurrency kan inefficiënte component-rendering uw framebudget snel uitputten. Pas deze technieken toe:

• `React.memo`: Voor functionele componenten is `React.memo` een higher-order component die het component memoiseert. Het zal alleen opnieuw renderen als de props zijn veranderd, wat onnodige re-renders voorkomt wanneer de parent opnieuw rendert maar de props van het component hetzelfde blijven.
• `useCallback`: Menoiseert callback-functies. Dit is met name handig bij het doorgeven van callbacks aan gememoiseerde child-componenten (`React.memo`) om te voorkomen dat die children opnieuw renderen omdat er bij elke render van de parent een nieuwe functie-instantie wordt gemaakt.
• `useMemo`: Menoiseert het resultaat van een berekening. Als u een complexe berekening heeft die binnen een component wordt uitgevoerd, kan `useMemo` het resultaat cachen en het alleen opnieuw berekenen als de afhankelijkheden veranderen, wat waardevolle CPU-cycli bespaart.
• Componentstructuur en Profiling: Breek grote componenten op in kleinere, beter beheersbare componenten. Gebruik de React DevTools Profiler om prestatieknelpunten te identificeren. Profileer uw componenten om te zien welke te vaak opnieuw renderen of te lang duren om te renderen.

3. Efficiënt State Management

Hoe u de state beheert, kan de renderingprestaties aanzienlijk beïnvloeden:

• Lokale State vs. Globale State: Houd state zo lokaal mogelijk. Wanneer state gedeeld moet worden over veel componenten, overweeg dan een globale state management-oplossing, maar wees u bewust van hoe updates van de globale state re-renders triggeren.
• Context API-optimalisatie: Als u de Context API van React gebruikt, wees u er dan van bewust dat elk component dat een context consumeert opnieuw zal renderen wanneer de contextwaarde verandert, zelfs als het specifieke deel van de context waar zij om geven niet is veranderd. Overweeg contexts op te splitsen of memoization-technieken te gebruiken voor contextwaarden.
• Selector Pattern: Voor state management-bibliotheken zoals Redux of Zustand, maak gebruik van selectors om ervoor te zorgen dat componenten alleen opnieuw renderen wanneer de specifieke stukjes state waarop zij zich abonneren zijn veranderd, in plaats van opnieuw te renderen bij elke globale state-update.

4. Virtualisatie voor Lange Lijsten

Het renderen van duizenden items in een lijst kan de prestaties ernstig beïnvloeden, ongeacht concurrency. Virtualisatie (ook bekend als windowing) is een techniek waarbij alleen de items worden gerenderd die momenteel zichtbaar zijn in de viewport. Terwijl de gebruiker scrollt, worden items buiten het scherm ge-unmount, en worden nieuwe items gerenderd en gemount. Bibliotheken zoals `react-window` en `react-virtualized` zijn uitstekende tools hiervoor.

Voorbeeld: Een social media-feed of een lange productlijst. In plaats van 1000 lijstitems tegelijk te renderen, rendert virtualisatie alleen de 10-20 items die op het scherm zichtbaar zijn. Dit vermindert drastisch de hoeveelheid werk die React en de browser per frame moeten doen.

5. Code Splitting en Lazy Loading

Hoewel dit niet direct framebudgetbeheer is, verbetert het verminderen van de initiële JavaScript-payload en het alleen laden van wat nodig is de waargenomen prestaties en kan het indirect helpen door de algehele belasting van de browser te verminderen. Gebruik `React.lazy` en `Suspense` om code splitting voor componenten te implementeren.

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

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

function App() {
  return (
    

      
My App
      Loading component...
}>