Mestring av Reacts samtidige renderingspipeline: En guide til rammebudsjettstyring

I dagens dynamiske weblandskap er det avgjørende å levere en sømløs og responsiv brukeropplevelse. Brukere over hele verden forventer at applikasjoner skal være flytende, interaktive og uten hakking. Reacts introduksjon av samtidig rendering har revolusjonert hvordan vi tilnærmer oss ytelse, og tilbyr kraftige verktøy for å nå disse målene. Kjernen i dette paradigmeskiftet er konseptet rammebudsjettstyring. Denne omfattende guiden vil utforske Reacts samtidige renderingspipeline, med fokus på hvordan du effektivt kan administrere rammebudsjettet ditt for å sikre et konsekvent jevnt brukergrensesnitt på tvers av ulike enheter og nettverksforhold.

Forstå rammebudsjettet

Før vi dykker ned i Reacts spesifikke mekanismer, er det avgjørende å forstå det grunnleggende konseptet om et rammebudsjett. Innen datagrafikk og UI-utvikling er en ramme et enkeltbilde som vises på skjermen. For å oppnå illusjonen av bevegelse og interaktivitet, blir disse rammene gjengitt og vist i rask rekkefølge. Målbildefrekvensen for de fleste moderne skjermer er 60 bilder per sekund (FPS). Dette betyr at hver ramme må gjengis og presenteres for brukeren innen omtrent 16,67 millisekunder (1000ms / 60 FPS).

Rammebudsjettet er derfor den tildelte tiden hvor alt nødvendig arbeid for en enkelt ramme må fullføres. Dette arbeidet inkluderer vanligvis:

• JavaScript-eksekvering: Kjøring av dine React-komponenter, hendelseshåndterere og forretningslogikk.
• Layout-beregning (Reflow): Bestemme posisjonen og dimensjonene til elementer på skjermen.
• Tegning (Repaint): Tegne pikslene som utgjør brukergrensesnittet.
• Sammensetning (Compositing): Legge sammen og kombinere ulike visuelle elementer.

Hvis noen av disse trinnene tar lengre tid enn den tildelte tiden, kan ikke nettleseren presentere en ny ramme i tide, noe som fører til tapte rammer og en hakkete, ikke-responsiv brukeropplevelse. Dette blir ofte referert til som jank.

Reacts samtidige renderingspipeline forklart

Tradisjonell React-rendering var i stor grad synkron og blokkerende. Når en tilstandsoppdatering skjedde, ville React utføre endringene i DOM, og denne prosessen kunne blokkere hovedtråden, og forhindre andre viktige oppgaver som håndtering av brukerinput eller animasjoner fra å kjøre. Samtidig rendering endrer dette fundamentalt ved å introdusere muligheten til å avbryte og gjenoppta renderingsoppgaver.

Nøkkelfunksjoner i Reacts samtidige renderingspipeline inkluderer:

• Prioritering: React kan nå prioritere ulike renderingsoppgaver. For eksempel vil en presserende oppdatering (som en bruker som skriver) få høyere prioritet enn en mindre presserende en (som å hente data i bakgrunnen).
• Avbrudd (Preemption): React kan avbryte en lavere prioritert renderingsoppgave hvis en høyere prioritert oppgave blir tilgjengelig. Dette sikrer at kritiske brukerinteraksjoner aldri blokkeres for lenge.
• Timere: Samtidig rendering bruker interne timere for å administrere og planlegge arbeid, med mål om å holde hovedtråden fri.
• Suspense: Denne funksjonen lar komponenter 'vente' på data uten å blokkere hele brukergrensesnittet, og viser et reserve-UI i mellomtiden.

Målet med denne pipelinen er å bryte ned store renderingsoppgaver i mindre biter som kan utføres uten å overskride rammebudsjettet. Det er her planlegging blir kritisk.

Rollen til planleggeren (Scheduler)

Reacts planlegger er motoren som orkestrerer samtidig rendering. Den er ansvarlig for:

• Å motta oppdateringsforespørsler (f.eks. fra `setState`).
• Å tildele en prioritet til hver oppdatering.
• Å bestemme når man skal starte og stoppe renderingsarbeid for å unngå å blokkere hovedtråden.
• Å samle oppdateringer (batching) for å minimere unødvendige re-rendringer.

Planleggeren har som mål å holde mengden arbeid som utføres per ramme innenfor en rimelig grense, og administrerer dermed rammebudsjettet effektivt. Den fungerer ved å bryte ned en potensielt stor rendering i separate arbeidsenheter som kan behandles asynkront. Hvis planleggeren oppdager at den nåværende rammens budsjett er i ferd med å bli overskredet, kan den pause den nåværende renderingsoppgaven og gi kontrollen tilbake til nettleseren, slik at den kan håndtere andre kritiske hendelser som brukerinput eller tegning.

Strategier for rammebudsjettstyring i React

Effektiv administrasjon av rammebudsjettet i en samtidig React-applikasjon innebærer en kombinasjon av å forstå Reacts evner og å ta i bruk beste praksis for komponentdesign og tilstandsstyring.

1. Omfavn `useDeferredValue` og `useTransition`

Disse hooksene er hjørnesteiner for å håndtere kostbare UI-oppdateringer i et samtidig miljø:

• `useDeferredValue`: Denne hooken lar deg utsette oppdateringen av en ikke-presserende del av brukergrensesnittet. Den er ideell for situasjoner der du har en raskt endrende input (som et søkefelt) og et UI-element som viser resultatene av den inputen (som en søke-dropdown). Ved å utsette oppdateringen av resultatene, sikrer du at selve inputfeltet forblir responsivt, selv om søkeresultatene tar litt lengre tid å rendre.

Eksempel: Se for deg et sanntids søkefelt. Mens brukeren skriver, oppdateres søkeresultatene. Hvis søkelogikken eller renderingen er kompleks, kan det føre til at inputfeltet blir tregt. Ved å bruke `useDeferredValue` på søketermen, lar du React prioritere oppdateringen av inputfeltet mens den utsetter den beregningsintensive renderingen av søkeresultatene.

            
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`: Denne hooken lar deg markere tilstandsoppdateringer som 'overganger' (transitions). Overganger er ikke-presserende oppdateringer som React kan avbryte. Dette er spesielt nyttig for å markere oppdateringer som kan ta betydelig tid å rendre, som å filtrere en stor liste eller navigere mellom komplekse visninger. `useTransition` returnerer en `startTransition`-funksjon og en `isPending`-boolean. `isPending`-flagget kan brukes til å vise en lasteindikator mens overgangen pågår.

Eksempel: Tenk deg en stor datatabell som må filtreres basert på brukervalg. Filtrering og re-rendering av en stor tabell kan ta tid. Ved å pakke tilstandsoppdateringen som utløser filtreringen inn i `startTransition`, forteller du React at denne oppdateringen kan avbrytes hvis en mer presserende hendelse inntreffer, og forhindrer dermed at brukergrensesnittet fryser.

            
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. Optimaliser komponent-rendering

Selv med samtidighet kan ineffektiv komponent-rendering raskt tømme rammebudsjettet ditt. Benytt disse teknikkene:

• `React.memo`: For funksjonelle komponenter er `React.memo` en høyere-ordens komponent som memoiserer komponenten. Den vil kun re-rendre hvis dens props har endret seg, og forhindrer dermed unødvendige re-rendringer når forelderen re-rendrer, men komponentens props forblir de samme.
• `useCallback`: Memoiserer callback-funksjoner. Dette er spesielt nyttig når du sender callbacks ned til memoiserte barnekomponenter (`React.memo`) for å forhindre at disse barna re-rendrer fordi en ny funksjonsinstans opprettes ved hver foreldre-rendering.
• `useMemo`: Memoiserer resultatet av en beregning. Hvis du har en kompleks beregning som utføres i en komponent, kan `useMemo` cache resultatet og bare beregne det på nytt når avhengighetene endres, noe som sparer verdifulle CPU-sykluser.
• Komponentstruktur og profilering: Bryt ned store komponenter i mindre, mer håndterbare enheter. Bruk React DevTools Profiler for å identifisere ytelsesflaskehalser. Profiler komponentene dine for å se hvilke som re-rendrer for ofte eller tar for lang tid å rendre.

3. Effektiv tilstandsstyring

Hvordan du administrerer tilstand kan ha betydelig innvirkning på renderingsytelsen:

• Lokal tilstand vs. global tilstand: Hold tilstanden så lokal som mulig. Når tilstand må deles på tvers av mange komponenter, vurder en global tilstandsstyringsløsning, men vær bevisst på hvordan oppdateringer til global tilstand utløser re-rendringer.
• Optimalisering av Context API: Hvis du bruker Reacts Context API, vær klar over at enhver komponent som konsumerer en kontekst vil re-rendre når kontekstverdien endres, selv om den spesifikke delen av konteksten de bryr seg om ikke har endret seg. Vurder å splitte kontekster eller bruke memo-iseringsteknikker for kontekstverdier.
• Selektor-mønsteret: For tilstandsstyringsbiblioteker som Redux eller Zustand, bruk selektorer for å sikre at komponenter kun re-rendrer når de spesifikke delene av tilstanden de abonnerer på har endret seg, i stedet for å re-rendre ved enhver global tilstandsoppdatering.

4. Virtualisering for lange lister

Å rendre tusenvis av elementer i en liste kan alvorlig påvirke ytelsen, uavhengig av samtidighet. Virtualisering (også kjent som windowing) er en teknikk der bare elementene som for øyeblikket er synlige i visningsporten, blir rendret. Når brukeren ruller, blir elementer utenfor skjermen avmontert, og nye elementer blir rendret og montert. Biblioteker som `react-window` og `react-virtualized` er utmerkede verktøy for dette.

Eksempel: En feed på sosiale medier eller en lang produktliste. I stedet for å rendre 1000 listeelementer på en gang, rendrer virtualisering kun de 10-20 elementene som er synlige på skjermen. Dette reduserer drastisk mengden arbeid React og nettleseren må gjøre per ramme.

5. Kodesplitting og lat lasting (Lazy Loading)

Selv om det ikke er direkte rammebudsjettstyring, forbedrer reduksjon av den innledende JavaScript-lasten og lasting av kun det som er nødvendig, den opplevde ytelsen og kan indirekte hjelpe ved å redusere den totale belastningen på nettleseren. Bruk `React.lazy` og `Suspense` for å implementere kodesplitting for komponenter.

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

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

function App() {
  return (
    

      
My App
      Loading component...
}>