React Concurrent Mode Time Slicing: Toewijzing van Renderingtijdbudget

React Concurrent Mode is een baanbrekende functie die een nieuw niveau van responsiviteit en prestaties in React-applicaties ontsluit. De kern van de Concurrent Mode is het concept van time slicing, waarmee React langdurige renderingtaken kan opdelen in kleinere, beter beheersbare brokken. Deze blogpost gaat dieper in op de fijne kneepjes van time slicing, de toewijzing van het renderingtijdbudget en hoe dit bijdraagt aan een aanzienlijk verbeterde gebruikerservaring.

De Noodzaak van Concurrent Mode Begrijpen

Traditioneel werkt React op een synchrone manier. Wanneer een component wordt bijgewerkt, blokkeert React de hoofdthread totdat de volledige componentenboom opnieuw is gerenderd. Dit kan leiden tot merkbare vertragingen, vooral in complexe applicaties met talrijke componenten of rekenintensieve renderinglogica. Deze vertragingen kunnen zich manifesteren als:

• Haperende animaties: Animaties lijken schokkerig en ongelijkmatig doordat de browser wordt geblokkeerd tijdens het renderen.
• Niet-reagerende UI: De applicatie reageert niet op gebruikersinvoer (klikken, toetsaanslagen) terwijl React aan het renderen is.
• Slechte waargenomen prestaties: Gebruikers ervaren de applicatie als traag en log, zelfs als het ophalen van de onderliggende gegevens snel is.

Concurrent Mode pakt deze problemen aan door React in staat te stellen asynchroon te werken, waardoor het renderingtaken kan afwisselen met andere operaties, zoals het afhandelen van gebruikersinvoer of het bijwerken van de UI. Time slicing is een sleutelmechanisme dat dit mogelijk maakt.

Wat is Time Slicing?

Time slicing, ook bekend als coöperatieve multitasking, is een techniek waarbij een langdurige taak wordt opgedeeld in kleinere werkeenheden. De Fiber-architectuur van React, die de basis vormt van de Concurrent Mode, stelt React in staat om renderingwerk te pauzeren, te hervatten en zelfs te annuleren als dat nodig is. In plaats van de hoofdthread te blokkeren voor de volledige duur van een rendering-update, kan React periodiek de controle teruggeven aan de browser, zodat deze andere gebeurtenissen kan afhandelen en een responsieve UI kan behouden.

Zie het als volgt: stel je voor dat je een grote muurschildering maakt. In plaats van te proberen de hele muurschildering in één continue sessie te schilderen, deel je deze op in kleinere secties en werk je aan elke sectie voor een korte periode. Hierdoor kun je pauzes nemen, vragen van voorbijgangers beantwoorden en ervoor zorgen dat de muurschildering soepel vordert zonder je te overweldigen. Op dezelfde manier deelt React renderingtaken op in kleinere 'slices' en wisselt deze af met andere browseractiviteiten.

Toewijzing van Renderingtijdbudget

Een cruciaal aspect van time slicing is de toewijzing van een renderingtijdbudget. Dit verwijst naar de hoeveelheid tijd die React mag besteden aan renderen voordat het de controle teruggeeft aan de browser. De browser krijgt dan de kans om gebruikersinvoer te verwerken, het scherm bij te werken en andere taken uit te voeren. Nadat de browser zijn beurt heeft gehad, kan React het renderen hervatten waar het was gebleven, met behulp van een ander deel van zijn toegewezen tijdbudget.

Het specifieke tijdbudget dat aan React wordt toegewezen, wordt bepaald door de browser en de beschikbare middelen. React streeft ernaar een goede 'burger' te zijn en de hoofdthread niet te monopoliseren, om ervoor te zorgen dat de browser responsief blijft op gebruikersinteracties.

Hoe React het Tijdbudget Beheert

React gebruikt de `requestIdleCallback` API (of een vergelijkbare polyfill voor oudere browsers) om renderingwerk in te plannen. `requestIdleCallback` stelt React in staat om achtergrondtaken uit te voeren wanneer de browser inactief is, wat betekent dat het niet bezig is met het afhandelen van gebruikersinvoer of het uitvoeren van andere kritieke operaties. De callback die aan `requestIdleCallback` wordt doorgegeven, ontvangt een `deadline`-object, dat aangeeft hoeveel tijd er nog rest in de huidige inactieve periode. React gebruikt deze deadline om te bepalen hoeveel renderingwerk het kan uitvoeren voordat het de controle teruggeeft aan de browser.

Hier is een vereenvoudigde illustratie van hoe React het tijdbudget zou kunnen beheren:

1. React plant renderingwerk in met `requestIdleCallback`.
2. Wanneer de `requestIdleCallback` wordt uitgevoerd, ontvangt React een `deadline`-object.
3. React begint met het renderen van componenten.
4. Terwijl React rendert, controleert het het `deadline`-object om te zien hoeveel tijd er nog over is.
5. Als React geen tijd meer heeft (d.w.z. de deadline is bereikt), pauzeert het de rendering en geeft het de controle terug aan de browser.
6. De browser verwerkt gebruikersinvoer, werkt het scherm bij, enz.
7. Wanneer de browser weer inactief is, hervat React de rendering waar het was gebleven, met behulp van een ander deel van zijn toegewezen tijdbudget.
8. Dit proces gaat door totdat alle componenten zijn gerenderd.

Voordelen van Time Slicing

Time slicing biedt verschillende belangrijke voordelen voor React-applicaties:

• Verbeterde Responsiviteit: Door renderingtaken op te delen in kleinere brokken en ze af te wisselen met andere operaties, voorkomt time slicing dat de UI niet meer reageert tijdens langdurige updates. Gebruikers kunnen soepel met de applicatie blijven interageren, zelfs terwijl React op de achtergrond rendert.
• Verbeterde Waargenomen Prestaties: Zelfs als de totale renderingtijd hetzelfde blijft, kan time slicing de applicatie veel sneller laten aanvoelen. Door de browser in staat te stellen het scherm vaker bij te werken, kan React sneller visuele feedback aan de gebruiker geven, wat de illusie van een responsievere applicatie creëert.
• Betere Gebruikerservaring: De combinatie van verbeterde responsiviteit en verbeterde waargenomen prestaties leidt tot een aanzienlijk betere gebruikerservaring. Gebruikers zullen minder snel frustratie of ergernis ervaren door vertragingen of een niet-reagerende interface.
• Prioritering van Belangrijke Updates: Concurrent Mode stelt React in staat om belangrijke updates, zoals die met betrekking tot gebruikersinvoer, te prioriteren. Dit zorgt ervoor dat de UI responsief blijft op gebruikersinteracties, zelfs wanneer andere, minder kritieke updates worden uitgevoerd.

Hoe Time Slicing te Gebruiken in Je React-applicaties

Om te profiteren van time slicing, moet je de Concurrent Mode in je React-applicatie inschakelen. Dit kan worden gedaan door de juiste API's te gebruiken voor het creëren van een root:

Voor React 18 en later:

            import { createRoot } from 'react-dom/client';

const container = document.getElementById('root');
const root = createRoot(container); // Create a root
root.render(<App />);

            

              
                Copy
              
            
          

Voor React 17 en eerder (via het `react-dom/unstable_concurrentMode` entry point):

            import ReactDOM from 'react-dom';

ReactDOM.unstable_createRoot(document.getElementById('root')).render(<App />);

            

              
                Copy
              
            
          

Zodra Concurrent Mode is ingeschakeld, zal React automatisch time slicing toepassen op rendering-updates. Er zijn echter enkele extra stappen die je kunt nemen om je applicatie verder te optimaliseren voor de Concurrent Mode:

1. Omarm Suspense

Suspense is een ingebouwde React-component waarmee je asynchrone operaties, zoals het ophalen van gegevens, elegant kunt afhandelen. Wanneer een component dat is omwikkeld met Suspense probeert gegevens te renderen die nog niet beschikbaar zijn, zal Suspense het renderingproces onderbreken en een fallback-UI weergeven (bijv. een laadspinner). Zodra de gegevens beschikbaar zijn, zal Suspense de rendering van de component automatisch hervatten.

Suspense werkt naadloos samen met de Concurrent Mode, waardoor React de rendering van andere delen van de applicatie kan prioriteren terwijl er op gegevens wordt gewacht. Dit kan de gebruikerservaring aanzienlijk verbeteren door te voorkomen dat de hele UI blokkeert tijdens het wachten op gegevens.

Voorbeeld:

            import React, { Suspense } from 'react';

const ProfileDetails = React.lazy(() => import('./ProfileDetails')); // Lazy load the component

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

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

In dit voorbeeld wordt de `ProfileDetails`-component 'lazy' geladen met `React.lazy`. Dit betekent dat de component pas wordt geladen wanneer deze daadwerkelijk nodig is. De `Suspense`-component omwikkelt `ProfileDetails` en toont een laadbericht terwijl de component wordt geladen. Dit voorkomt dat de hele applicatie blokkeert tijdens het wachten op het laden van de component.

2. Gebruik Transitions

Transitions zijn een mechanisme om updates als niet-urgent te markeren. Wanneer je een update omwikkelt met `useTransition`, zal React urgente updates (zoals die gerelateerd aan gebruikersinvoer) prioriteren boven de transition-update. Dit stelt je in staat om niet-kritieke updates uit te stellen totdat de browser tijd heeft om ze te verwerken zonder de UI te blokkeren.

Transitions zijn met name nuttig voor updates die rekenintensieve rendering kunnen veroorzaken, zoals het filteren van een grote lijst of het bijwerken van een complexe grafiek. Door deze updates als niet-urgent te markeren, kun je ervoor zorgen dat de UI responsief blijft op gebruikersinteracties, zelfs terwijl de updates worden uitgevoerd.

Voorbeeld:

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

function MyComponent() {
 const [query, setQuery] = useState('');
 const [list, setList] = useState(initialList);
 const [isPending, startTransition] = useTransition();

 const handleChange = (e) => {
 const newQuery = e.target.value;
 setQuery(newQuery);

 startTransition(() => {
 // Filter the list based on the query
 setList(initialList.filter(item => item.toLowerCase().includes(newQuery.toLowerCase())));
 });
 };

 return (
 <div>
 <input type="text" value={query} onChange={handleChange} />
 {isPending ? <p>Filtering...</p> : null}
 <ul>
 {list.map(item => (<li key={item}>{item}</li>))}
 </ul>
 </div>
 );
}

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

In dit voorbeeld filtert de `handleChange`-functie een lijst op basis van de invoer van de gebruiker. De `startTransition`-functie wordt gebruikt om de `setList`-aanroep te omwikkelen, waardoor de update als niet-urgent wordt gemarkeerd. Hierdoor kan React andere updates, zoals het bijwerken van het invoerveld, prioriteren boven het filteren van de lijst. De `isPending`-statusvariabele geeft aan of de transitie momenteel bezig is, waardoor je een laadindicator kunt weergeven.

3. Optimaliseer Component Rendering

Zelfs met time slicing is het nog steeds belangrijk om de rendering van je componenten te optimaliseren om de hoeveelheid werk die React moet uitvoeren te minimaliseren. Enkele strategieën voor het optimaliseren van component-rendering zijn:

• Memoization: Gebruik `React.memo` of `useMemo` om te voorkomen dat componenten onnodig opnieuw renderen.
• Code Splitting: Deel je applicatie op in kleinere brokken en laad ze op aanvraag met `React.lazy` en `Suspense`.
• Virtualisatie: Gebruik bibliotheken zoals `react-window` of `react-virtualized` om grote lijsten en tabellen efficiënt te renderen.
• Efficiënte Datastructuren: Gebruik efficiënte datastructuren (bijv. Maps, Sets) om de prestaties van gegevensmanipulatieoperaties te verbeteren.

4. Profileer Je Applicatie

Gebruik de React Profiler om prestatieknelpunten in je applicatie te identificeren. Met de Profiler kun je de renderingtijd van elke component opnemen en gebieden identificeren waar je de prestaties kunt verbeteren.

Overwegingen en Mogelijke Nadelen

Hoewel Concurrent Mode en time slicing aanzienlijke voordelen bieden, zijn er ook enkele overwegingen en mogelijke nadelen om in gedachten te houden:

• Verhoogde Complexiteit: Concurrent Mode kan complexiteit toevoegen aan je applicatie, vooral als je niet bekend bent met asynchrone programmeerconcepten.
• Compatibiliteitsproblemen: Sommige oudere bibliotheken en componenten zijn mogelijk niet volledig compatibel met de Concurrent Mode. Mogelijk moet je deze bibliotheken bijwerken of vervangen om ervoor te zorgen dat je applicatie correct werkt.
• Uitdagingen bij Debuggen: Het debuggen van asynchrone code kan uitdagender zijn dan het debuggen van synchrone code. Mogelijk moet je gespecialiseerde debugging-tools gebruiken om de uitvoeringsstroom in je applicatie te begrijpen.
• Potentieel voor Haperingen: In zeldzame gevallen kan time slicing leiden tot een licht haperend effect als React constant de rendering pauzeert en hervat. Dit kan meestal worden verholpen door de rendering van componenten te optimaliseren en transitions op de juiste manier te gebruiken.

Praktijkvoorbeelden en Gebruiksscenario's

Time slicing is met name gunstig in applicaties met de volgende kenmerken:

• Complexe UI's: Applicaties met grote componentenbomen of rekenintensieve renderinglogica.
• Frequente Updates: Applicaties die frequente updates van de UI vereisen, zoals real-time dashboards of interactieve visualisaties.
• Trage Netwerkverbindingen: Applicaties die op een elegante manier met trage netwerkverbindingen moeten omgaan.
• Grote Datasets: Applicaties die grote datasets moeten weergeven en manipuleren.

Hier zijn enkele specifieke voorbeelden van hoe time slicing kan worden gebruikt in praktijktoepassingen:

• E-commerce websites: Verbeter de responsiviteit van productlijsten en zoekresultaten door minder kritieke updates uit te stellen.
• Social media platforms: Zorg ervoor dat de UI responsief blijft op gebruikersinteracties tijdens het laden van nieuwe berichten en reacties.
• Kaartapplicaties: Render complexe kaarten en geografische gegevens soepel door renderingtaken op te delen in kleinere brokken.
• Financiële dashboards: Bied real-time updates van financiële gegevens zonder de UI te blokkeren.
• Samenwerkingstools voor bewerken: Stel meerdere gebruikers in staat om documenten tegelijkertijd te bewerken zonder vertraging of een niet-reagerende interface te ervaren.

Conclusie

De time slicing-functie van React Concurrent Mode is een krachtig hulpmiddel voor het verbeteren van de responsiviteit en de waargenomen prestaties van React-applicaties. Door renderingtaken op te delen in kleinere brokken en ze af te wisselen met andere operaties, voorkomt time slicing dat de UI niet meer reageert tijdens langdurige updates. Door Suspense, Transitions en andere optimalisatietechnieken te omarmen, kun je het volledige potentieel van de Concurrent Mode benutten en een aanzienlijk betere gebruikerservaring creëren.

Hoewel Concurrent Mode complexiteit aan je applicatie kan toevoegen, zijn de voordelen die het biedt op het gebied van prestaties en gebruikerservaring de moeite meer dan waard. Naarmate React blijft evolueren, zal Concurrent Mode waarschijnlijk een steeds belangrijker onderdeel van het React-ecosysteem worden. Het begrijpen van time slicing en de toewijzing van het renderingtijdbudget is essentieel voor het bouwen van hoogpresterende, responsieve React-applicaties die een prettige gebruikerservaring bieden aan een wereldwijd publiek, van bruisende metropolen zoals Tokio, Japan tot afgelegen gebieden met beperkte bandbreedte in landen als Mongolië. Of je gebruikers nu high-end desktops of mobiele apparaten met weinig vermogen gebruiken, Concurrent Mode kan je helpen een soepele en responsieve ervaring te bieden.