React experimental_useMutableSource Detekcja Zmian: Opanowanie Mutowalnych Danych

React, znany ze swojego deklaratywnego podejścia i wydajnego renderowania, zazwyczaj promuje zarządzanie niezmiennymi (immutable) danymi. Jednak pewne scenariusze wymagają pracy z danymi mutowalnymi. Hook Reacta experimental_useMutableSource, część eksperymentalnych API Trybu Współbieżnego (Concurrent Mode), dostarcza mechanizmu do integracji mutowalnych źródeł danych z komponentami React, umożliwiając precyzyjną detekcję zmian i optymalizację. Ten artykuł zgłębia niuanse experimental_useMutableSource, jego zalety, wady i praktyczne przykłady.

Zrozumienie Mutowalnych Danych w React

Zanim zagłębimy się w experimental_useMutableSource, kluczowe jest zrozumienie, dlaczego mutowalne dane mogą stanowić wyzwanie w React. Optymalizacja renderowania w React opiera się w dużej mierze na porównywaniu poprzedniego i obecnego stanu w celu ustalenia, czy komponent wymaga ponownego renderowania. Gdy dane są mutowane bezpośrednio, React może nie wykryć tych zmian, co prowadzi do niespójności między wyświetlanym interfejsem użytkownika a rzeczywistymi danymi.

Typowe Scenariusze, w Których Pojawiają Się Mutowalne Dane:

• Integracja z Zewnętrznymi Bibliotekami: Niektóre biblioteki, zwłaszcza te zajmujące się złożonymi strukturami danych lub aktualizacjami w czasie rzeczywistym (np. niektóre biblioteki do wykresów, silniki gier), mogą wewnętrznie zarządzać danymi w sposób mutowalny.
• Optymalizacja Wydajności: W określonych, krytycznych pod względem wydajności sekcjach, bezpośrednia mutacja może oferować niewielkie korzyści w porównaniu z tworzeniem całkowicie nowych, niezmiennych kopii, chociaż wiąże się to z kosztem złożoności i potencjalnymi błędami.
• Starsze Bazy Kodu: Migracja ze starszych baz kodu może wiązać się z koniecznością obsługi istniejących mutowalnych struktur danych.

Chociaż dane niezmienne są generalnie preferowane, experimental_useMutableSource pozwala deweloperom wypełnić lukę między deklaratywnym modelem Reacta a realiami pracy z mutowalnymi źródłami danych.

Wprowadzenie do experimental_useMutableSource

experimental_useMutableSource to hook Reacta zaprojektowany specjalnie do subskrybowania mutowalnych źródeł danych. Pozwala on komponentom Reacta na ponowne renderowanie tylko wtedy, gdy odpowiednie części mutowalnych danych uległy zmianie, unikając niepotrzebnych re-renderów i poprawiając wydajność. Ten hook jest częścią eksperymentalnych funkcji Trybu Współbieżnego Reacta, a jego API może ulec zmianie.

Sygnatura Hooka:

const value = experimental_useMutableSource(mutableSource, getSnapshot, subscribe);

Parametry:

• mutableSource: Obiekt reprezentujący mutowalne źródło danych. Obiekt ten powinien zapewniać sposób na dostęp do aktualnej wartości danych oraz subskrypcję zmian.
• getSnapshot: Funkcja, która przyjmuje mutableSource jako argument i zwraca migawkę (snapshot) odpowiednich danych. Ta migawka jest używana do porównania poprzednich i obecnych wartości w celu ustalenia, czy potrzebne jest ponowne renderowanie. Kluczowe jest stworzenie stabilnej migawki.
• subscribe: Funkcja, która przyjmuje mutableSource i funkcję zwrotną (callback) jako argumenty. Ta funkcja powinna subskrybować funkcję zwrotną na zmiany w mutowalnym źródle danych. Kiedy dane się zmieniają, wywoływana jest funkcja zwrotna, co uruchamia ponowne renderowanie.

Wartość Zwracana:

Hook zwraca aktualną migawkę danych, zwróconą przez funkcję getSnapshot.

Jak Działa experimental_useMutableSource

experimental_useMutableSource działa poprzez śledzenie zmian w mutowalnym źródle danych przy użyciu dostarczonych funkcji getSnapshot i subscribe. Oto opis krok po kroku:

1. Pierwsze Renderowanie: Gdy komponent jest renderowany po raz pierwszy, experimental_useMutableSource wywołuje funkcję getSnapshot, aby uzyskać początkową migawkę danych.
2. Subskrypcja: Następnie hook używa funkcji subscribe do zarejestrowania funkcji zwrotnej, która będzie wywoływana za każdym razem, gdy mutowalne dane się zmienią.
3. Detekcja Zmian: Kiedy dane się zmieniają, funkcja zwrotna jest uruchamiana. Wewnątrz funkcji zwrotnej React ponownie wywołuje getSnapshot, aby uzyskać nową migawkę.
4. Porównanie: React porównuje nową migawkę z poprzednią. Jeśli migawki są różne (używając Object.is lub niestandardowej funkcji porównującej), React planuje ponowne renderowanie komponentu.
5. Ponowne Renderowanie: Podczas ponownego renderowania experimental_useMutableSource ponownie wywołuje getSnapshot, aby uzyskać najnowsze dane i zwrócić je do komponentu.

Praktyczne Przykłady

Zilustrujmy użycie experimental_useMutableSource na kilku praktycznych przykładach.

Przykład 1: Integracja z Mutowalnym Timerem

Załóżmy, że masz mutowalny obiekt timera, który aktualizuje znacznik czasu. Możemy użyć experimental_useMutableSource, aby efektywnie wyświetlać aktualny czas w komponencie Reacta.

// Implementacja Mutowalnego Timera
class MutableTimer {
  constructor() {
    this._time = Date.now();
    this._listeners = [];
    this._intervalId = setInterval(() => {
      this._time = Date.now();
      this._listeners.forEach(listener => listener());
    }, 1000);
  }

  get time() {
    return this._time;
  }

  subscribe(listener) {
    this._listeners.push(listener);
    return () => {
      this._listeners = this._listeners.filter(l => l !== listener);
    };
  }
}

const timer = new MutableTimer();

// Komponent React
import React, { experimental_useMutableSource as useMutableSource } from 'react';

const mutableSource = {
  version: 0, //wersja do śledzenia zmian
  getSnapshot: () => timer.time,
  subscribe: timer.subscribe.bind(timer),
};

function CurrentTime() {
  const currentTime = useMutableSource(mutableSource, mutableSource.getSnapshot, mutableSource.subscribe);

  return (
    

      Aktualny czas: {new Date(currentTime).toLocaleTimeString()}
    
  );
}

export default CurrentTime;

W tym przykładzie MutableTimer jest klasą, która mutowalnie aktualizuje czas. experimental_useMutableSource subskrybuje timer, a komponent CurrentTime renderuje się ponownie tylko wtedy, gdy czas się zmienia. Funkcja getSnapshot zwraca aktualny czas, a funkcja subscribe rejestruje nasłuchiwacz na zdarzenia zmiany timera. Właściwość version w mutableSource, chociaż nieużywana w tym minimalnym przykładzie, jest kluczowa w złożonych scenariuszach do wskazywania aktualizacji samego źródła danych (np. zmiana interwału timera).

Przykład 2: Integracja z Mutowalnym Stanem Gry

Rozważmy prostą grę, w której stan gry (np. pozycja gracza, wynik) jest przechowywany w mutowalnym obiekcie. experimental_useMutableSource może być użyty do efektywnej aktualizacji interfejsu użytkownika gry.

// Mutowalny Stan Gry
class GameState {
  constructor() {
    this.playerX = 0;
    this.playerY = 0;
    this.score = 0;
    this._listeners = [];
  }

  movePlayer(x, y) {
    this.playerX = x;
    this.playerY = y;
    this.notifyListeners();
  }

  increaseScore(amount) {
    this.score += amount;
    this.notifyListeners();
  }

  subscribe(listener) {
    this._listeners.push(listener);
    return () => {
      this._listeners = this._listeners.filter(l => l !== listener);
    };
  }

  notifyListeners() {
    this._listeners.forEach(listener => listener());
  }
}

const gameState = new GameState();

// Komponent React
import React, { experimental_useMutableSource as useMutableSource } from 'react';

const mutableSource = {
  version: 0, //wersja do śledzenia zmian
  getSnapshot: () => ({
    x: gameState.playerX,
    y: gameState.playerY,
    score: gameState.score,
  }),
  subscribe: gameState.subscribe.bind(gameState),
};

function GameUI() {
  const { x, y, score } = useMutableSource(mutableSource, mutableSource.getSnapshot, mutableSource.subscribe);

  return (
    

      Pozycja gracza: ({x}, {y})

      Wynik: {score}
       gameState.increaseScore(10)}>Zwiększ wynik
       gameState.movePlayer(x + 1, y + 1)}>Przesuń gracza
    
  );
}

export default GameUI;

W tym przykładzie GameState jest klasą przechowującą mutowalny stan gry. Komponent GameUI używa experimental_useMutableSource do subskrybowania zmian w stanie gry. Funkcja getSnapshot zwraca migawkę odpowiednich właściwości stanu gry. Komponent renderuje się ponownie tylko wtedy, gdy zmienia się pozycja gracza lub wynik, zapewniając efektywne aktualizacje.

Przykład 3: Mutowalne Dane z Funkcjami Selekcji

Czasami trzeba reagować tylko na zmiany w określonych częściach mutowalnych danych. Możesz użyć funkcji selekcji wewnątrz funkcji getSnapshot, aby wyodrębnić tylko te dane, które są istotne dla komponentu.

// Mutowalne Dane
const mutableData = {
  name: "John Doe",
  age: 30,
  city: "New York",
  country: "USA",
  occupation: "Software Engineer",
  _listeners: [],

  subscribe(listener) {
    this._listeners.push(listener);
    return () => {
      this._listeners = this._listeners.filter(l => l !== listener);
    };
  },

  setName(newName) {
    this.name = newName;
    this._listeners.forEach(l => l());
  },

  setAge(newAge) {
    this.age = newAge;
    this._listeners.forEach(l => l());
  }

};


// Komponent React
import React, { experimental_useMutableSource as useMutableSource } from 'react';

const mutableSource = {
  version: 0, //wersja do śledzenia zmian
  getSnapshot: () => mutableData.age,
  subscribe: mutableData.subscribe.bind(mutableData),
};


function AgeDisplay() {
  const age = useMutableSource(mutableSource, mutableSource.getSnapshot, mutableSource.subscribe);

  return (
    

      Wiek: {age}
    
  );
}

export default AgeDisplay;

W tym przypadku komponent AgeDisplay renderuje się ponownie tylko wtedy, gdy zmienia się właściwość age obiektu mutableData. Funkcja getSnapshot wyodrębnia konkretnie właściwość age, co pozwala na precyzyjną detekcję zmian.

Zalety experimental_useMutableSource

• Precyzyjna Detekcja Zmian: Ponowne renderowanie następuje tylko wtedy, gdy zmieniają się odpowiednie części mutowalnych danych, co prowadzi do poprawy wydajności.
• Integracja z Mutowalnymi Źródłami Danych: Pozwala komponentom Reacta na bezproblemową integrację z bibliotekami lub bazami kodu, które używają mutowalnych danych.
• Zoptymalizowane Aktualizacje: Redukuje niepotrzebne ponowne renderowania, co skutkuje bardziej wydajnym i responsywnym interfejsem użytkownika.

Wady i Kwestie do Rozważenia

• Złożoność: Praca z mutowalnymi danymi i experimental_useMutableSource zwiększa złożoność kodu. Wymaga to starannego rozważenia spójności i synchronizacji danych.
• Eksperymentalne API: experimental_useMutableSource jest częścią eksperymentalnych funkcji Trybu Współbieżnego Reacta, co oznacza, że API może ulec zmianie w przyszłych wydaniach.
• Potencjalne Błędy: Mutowalne dane mogą wprowadzać subtelne błędy, jeśli nie są obsługiwane ostrożnie. Kluczowe jest zapewnienie, że zmiany są poprawnie śledzone, a interfejs użytkownika jest aktualizowany spójnie.
• Kompromisy Wydajnościowe: Chociaż experimental_useMutableSource może poprawić wydajność w niektórych scenariuszach, wprowadza również narzut związany z procesem tworzenia migawek i porównywania. Ważne jest, aby przeprowadzić testy wydajnościowe aplikacji, aby upewnić się, że przynosi to netto korzyść wydajnościową.
• Stabilność Migawki: Funkcja getSnapshot musi zwracać stabilną migawkę. Unikaj tworzenia nowych obiektów lub tablic przy każdym wywołaniu getSnapshot, chyba że dane faktycznie się zmieniły. Można to osiągnąć poprzez memoizację migawki lub porównywanie odpowiednich właściwości wewnątrz samej funkcji getSnapshot.

Dobre Praktyki Używania experimental_useMutableSource

1. Minimalizuj Mutowalne Dane: Gdy tylko to możliwe, preferuj niezmienne struktury danych. Używaj experimental_useMutableSource tylko wtedy, gdy jest to konieczne do integracji z istniejącymi mutowalnymi źródłami danych lub w celu konkretnych optymalizacji wydajności.
2. Twórz Stabilne Migawki: Upewnij się, że funkcja getSnapshot zwraca stabilną migawkę. Unikaj tworzenia nowych obiektów lub tablic przy każdym wywołaniu, chyba że dane faktycznie się zmieniły. Używaj technik memoizacji lub funkcji porównujących, aby zoptymalizować tworzenie migawek.
3. Dokładnie Testuj Swój Kod: Mutowalne dane mogą wprowadzać subtelne błędy. Dokładnie testuj swój kod, aby upewnić się, że zmiany są poprawnie śledzone, a interfejs użytkownika jest aktualizowany spójnie.
4. Dokumentuj Swój Kod: Jasno dokumentuj użycie experimental_useMutableSource oraz założenia dotyczące mutowalnego źródła danych. Pomoże to innym deweloperom zrozumieć i utrzymywać twój kod.
5. Rozważ Alternatywy: Przed użyciem experimental_useMutableSource rozważ alternatywne podejścia, takie jak użycie biblioteki do zarządzania stanem (np. Redux, Zustand) lub refaktoryzację kodu w celu użycia niezmiennych struktur danych.
6. Używaj Wersjonowania: W obiekcie mutableSource umieść właściwość version. Aktualizuj tę właściwość za każdym razem, gdy zmienia się sama struktura źródła danych (np. dodawanie lub usuwanie właściwości). Pozwala to experimental_useMutableSource wiedzieć, kiedy musi całkowicie ponownie ocenić swoją strategię migawek, a nie tylko wartości danych. Zwiększaj wersję, gdy fundamentalnie zmieniasz sposób działania źródła danych.

Integracja z Bibliotekami Zewnętrznymi

experimental_useMutableSource jest szczególnie przydatny do integracji komponentów Reacta z bibliotekami zewnętrznymi, które zarządzają danymi w sposób mutowalny. Oto ogólne podejście:

1. Zidentyfikuj Mutowalne Źródło Danych: Określ, która część API biblioteki udostępnia mutowalne dane, do których musisz uzyskać dostęp w swoim komponencie Reacta.
2. Stwórz Obiekt Źródła Mutowalnego: Stwórz obiekt JavaScript, który enkapsuluje mutowalne źródło danych i dostarcza funkcje getSnapshot i subscribe.
3. Zaimplementuj Funkcję getSnapshot: Napisz funkcję getSnapshot, aby wyodrębnić odpowiednie dane z mutowalnego źródła danych. Upewnij się, że migawka jest stabilna.
4. Zaimplementuj Funkcję Subscribe: Napisz funkcję subscribe, aby zarejestrować nasłuchiwacz w systemie zdarzeń biblioteki. Nasłuchiwacz powinien być wywoływany za każdym razem, gdy mutowalne dane się zmieniają.
5. Użyj experimental_useMutableSource w Swoim Komponencie: Użyj experimental_useMutableSource, aby subskrybować mutowalne źródło danych i uzyskać dostęp do danych w swoim komponencie Reacta.

Na przykład, jeśli używasz biblioteki do wykresów, która aktualizuje dane wykresu w sposób mutowalny, możesz użyć experimental_useMutableSource, aby subskrybować zmiany danych wykresu i odpowiednio aktualizować komponent wykresu.

Kwestie Dotyczące Trybu Współbieżnego (Concurrent Mode)

experimental_useMutableSource jest zaprojektowany do pracy z funkcjami Trybu Współbieżnego Reacta. Tryb Współbieżny pozwala Reactowi przerywać, wstrzymywać i wznawiać renderowanie, poprawiając responsywność i wydajność aplikacji. Używając experimental_useMutableSource w Trybie Współbieżnym, ważne jest, aby być świadomym następujących kwestii:

• Rozrywanie (Tearing): Rozrywanie występuje, gdy React aktualizuje tylko część interfejsu użytkownika z powodu przerw w procesie renderowania. Aby uniknąć rozrywania, upewnij się, że funkcja getSnapshot zwraca spójną migawkę danych.
• Suspense: Suspense pozwala na zawieszenie renderowania komponentu do czasu, aż określone dane będą dostępne. Używając experimental_useMutableSource z Suspense, upewnij się, że mutowalne źródło danych jest dostępne, zanim komponent spróbuje się wyrenderować.
• Przejścia (Transitions): Przejścia pozwalają na płynne przechodzenie między różnymi stanami w aplikacji. Używając experimental_useMutableSource z Przejściami, upewnij się, że mutowalne źródło danych jest poprawnie aktualizowane podczas przejścia.

Alternatywy dla experimental_useMutableSource

Chociaż experimental_useMutableSource dostarcza mechanizmu do integracji z mutowalnymi źródłami danych, nie zawsze jest to najlepsze rozwiązanie. Rozważ następujące alternatywy:

• Niezmienne Struktury Danych: Jeśli to możliwe, zrefaktoryzuj swój kod, aby używał niezmiennych struktur danych. Niezmienne struktury danych ułatwiają śledzenie zmian i zapobiegają przypadkowym mutacjom.
• Biblioteki do Zarządzania Stanem: Użyj biblioteki do zarządzania stanem, takiej jak Redux, Zustand lub Recoil, do zarządzania stanem aplikacji. Biblioteki te zapewniają scentralizowany magazyn danych i wymuszają niezmienność.
• Context API: React Context API pozwala na udostępnianie danych między komponentami bez przekazywania propsów (prop drilling). Chociaż samo Context API nie wymusza niezmienności, można go używać w połączeniu z niezmiennymi strukturami danych lub biblioteką do zarządzania stanem.
• useSyncExternalStore: Ten hook pozwala na subskrypcję zewnętrznych źródeł danych w sposób kompatybilny z Trybem Współbieżnym i Komponentami Serwerowymi. Chociaż nie jest specjalnie zaprojektowany dla danych *mutowalnych*, może być odpowiednią alternatywą, jeśli możesz zarządzać aktualizacjami zewnętrznego magazynu w przewidywalny sposób.

Podsumowanie

experimental_useMutableSource to potężne narzędzie do integracji komponentów Reacta z mutowalnymi źródłami danych. Pozwala na precyzyjną detekcję zmian i zoptymalizowane aktualizacje, poprawiając wydajność aplikacji. Jednak dodaje również złożoności i wymaga starannego rozważenia spójności i synchronizacji danych.

Przed użyciem experimental_useMutableSource rozważ alternatywne podejścia, takie jak użycie niezmiennych struktur danych lub biblioteki do zarządzania stanem. Jeśli zdecydujesz się na użycie experimental_useMutableSource, postępuj zgodnie z najlepszymi praktykami opisanymi w tym artykule, aby zapewnić, że Twój kod jest solidny i łatwy w utrzymaniu.

Ponieważ experimental_useMutableSource jest częścią eksperymentalnych funkcji Trybu Współbieżnego Reacta, jego API może ulec zmianie. Bądź na bieżąco z najnowszą dokumentacją Reacta i bądź przygotowany na dostosowanie swojego kodu w razie potrzeby. Najlepszym podejściem jest zawsze dążenie do niezmienności, gdy to możliwe, i uciekanie się do zarządzania mutowalnymi danymi za pomocą narzędzi takich jak experimental_useMutableSource tylko wtedy, gdy jest to absolutnie konieczne ze względów integracyjnych lub wydajnościowych.