React Concurrent Mode: Odblokowanie Przerwanego Renderowania dla Płynniejszego Doświadczenia Użytkownika

React stał się podstawową biblioteką do budowania dynamicznych i interaktywnych interfejsów użytkownika. W miarę wzrostu złożoności aplikacji, utrzymanie responsywności i zapewnienie płynnego doświadczenia użytkownika staje się coraz większym wyzwaniem. React Concurrent Mode to zestaw nowych funkcji, które pomagają sprostać tym wyzwaniom, umożliwiając renderowanie z przerwaniami, co pozwala React pracować nad wieloma zadaniami jednocześnie, nie blokując głównego wątku.

Czym jest Concurrent Mode?

Concurrent Mode to nie jest prosty przełącznik, który można włączyć; to fundamentalna zmiana w sposobie, w jaki React obsługuje aktualizacje i renderowanie. Wprowadza koncepcję priorytetyzacji zadań i przerywania długotrwałych procesów renderowania, aby utrzymać responsywność interfejsu użytkownika. Pomyśl o tym jak o wykwalifikowanym dyrygencie prowadzącym orkiestrę – zarządzającym różnymi instrumentami (zadaniami) i zapewniającym harmonijne wykonanie (doświadczenie użytkownika).

Tradycyjnie React używał synchronicznego modelu renderowania. Gdy następowała aktualizacja, React blokował główny wątek, obliczał zmiany w DOM i aktualizował interfejs użytkownika. Mogło to prowadzić do zauważalnych opóźnień, zwłaszcza w aplikacjach ze złożonymi komponentami lub częstymi aktualizacjami. Z drugiej strony, Concurrent Mode pozwala React wstrzymywać, wznawiać, a nawet porzucać zadania renderowania w oparciu o priorytet, dając wyższy priorytet zadaniom, które bezpośrednio wpływają na interakcję użytkownika, takim jak wprowadzanie tekstu z klawiatury czy kliknięcia przycisków.

Kluczowe Koncepcje Concurrent Mode

Aby zrozumieć, jak działa Concurrent Mode, ważne jest zapoznanie się z następującymi kluczowymi koncepcjami:

1. React Fiber

Fiber jest wewnętrzną architekturą Reacta, która umożliwia działanie Concurrent Mode. Jest to reimplementacja głównego algorytmu Reacta. Zamiast rekurencyjnie przechodzić przez drzewo komponentów i synchronicznie aktualizować DOM, Fiber dzieli proces renderowania na mniejsze jednostki pracy, które można wstrzymywać, wznawiać lub porzucać. Każda jednostka pracy jest reprezentowana przez węzeł Fiber, który przechowuje informacje o komponencie, jego propsach i stanie.

Pomyśl o Fiber jako o wewnętrznym systemie zarządzania projektami w React. Śledzi on postęp każdego zadania renderowania i pozwala React przełączać się między zadaniami w oparciu o priorytet i dostępne zasoby.

2. Harmonogramowanie i Priorytetyzacja

Concurrent Mode wprowadza zaawansowany mechanizm harmonogramowania, który pozwala React priorytetyzować różne typy aktualizacji. Aktualizacje można podzielić na kategorie:

• Pilne aktualizacje: Te aktualizacje wymagają natychmiastowej uwagi, takie jak dane wejściowe od użytkownika lub animacje. React priorytetyzuje te aktualizacje, aby zapewnić responsywne doświadczenie użytkownika.
• Normalne aktualizacje: Te aktualizacje są mniej krytyczne i mogą być odroczone bez znaczącego wpływu na doświadczenie użytkownika. Przykłady obejmują pobieranie danych lub aktualizacje w tle.
• Aktualizacje o niskim priorytecie: Te aktualizacje są najmniej krytyczne i mogą być opóźniane na jeszcze dłuższy czas. Przykładem może być aktualizacja wykresu, który nie jest aktualnie widoczny na ekranie.

React wykorzystuje tę priorytetyzację do planowania aktualizacji w sposób, który minimalizuje blokowanie głównego wątku. Przeplata aktualizacje o wysokim priorytecie z aktualizacjami o niższym priorytecie, dając wrażenie płynnego i responsywnego interfejsu użytkownika.

3. Renderowanie z Przerwaniami

To jest rdzeń Concurrent Mode. Renderowanie z przerwaniami pozwala React wstrzymać zadanie renderowania, jeśli nadejdzie aktualizacja o wyższym priorytecie. React może wtedy przełączyć się na zadanie o wyższym priorytecie, ukończyć je, a następnie wznowić pierwotne zadanie renderowania. Zapobiega to blokowaniu głównego wątku przez długotrwałe procesy renderowania i powodowaniu, że interfejs użytkownika staje się niereaktywny.

Wyobraź sobie, że edytujesz duży dokument. Dzięki Concurrent Mode, jeśli nagle musisz przewinąć stronę lub kliknąć przycisk, React może wstrzymać proces edycji dokumentu, obsłużyć przewijanie lub kliknięcie przycisku, a następnie wznowić edycję dokumentu bez zauważalnego opóźnienia. Jest to znacząca poprawa w stosunku do tradycyjnego synchronicznego modelu renderowania, w którym proces edycji musiałby się zakończyć, zanim React mógłby zareagować na interakcję użytkownika.

4. Dzielenie Czasu (Time Slicing)

Dzielenie czasu (time slicing) to technika używana przez Concurrent Mode do dzielenia długotrwałych zadań renderowania na mniejsze fragmenty pracy. Każdy fragment pracy jest wykonywany w krótkim przedziale czasowym, co pozwala React okresowo oddawać kontrolę z powrotem do głównego wątku. Zapobiega to blokowaniu głównego wątku przez pojedyncze zadanie renderowania na zbyt długo, zapewniając, że interfejs użytkownika pozostaje responsywny.

Rozważmy złożoną wizualizację danych, która wymaga wielu obliczeń. Dzięki dzieleniu czasu, React może rozbić wizualizację na mniejsze fragmenty i renderować każdy z nich w osobnym przedziale czasowym. Zapobiega to blokowaniu głównego wątku przez wizualizację i pozwala użytkownikowi na interakcję z interfejsem użytkownika podczas jej renderowania.

5. Suspense

Suspense to mechanizm do obsługi operacji asynchronicznych, takich jak pobieranie danych, w sposób deklaratywny. Pozwala on na opakowanie komponentów asynchronicznych granicą <Suspense> i określenie zapasowego interfejsu użytkownika, który będzie wyświetlany podczas pobierania danych. Gdy dane będą dostępne, React automatycznie wyrenderuje komponent z danymi. Suspense bezproblemowo integruje się z Concurrent Mode, pozwalając React priorytetyzować renderowanie zapasowego interfejsu użytkownika, podczas gdy dane są pobierane w tle.

Na przykład, można użyć Suspense do wyświetlania wskaźnika ładowania podczas pobierania danych z API. Gdy dane nadejdą, React automatycznie zastąpi wskaźnik ładowania rzeczywistymi danymi, zapewniając płynne i bezproblemowe doświadczenie użytkownika.

Korzyści z Concurrent Mode

Concurrent Mode oferuje kilka znaczących korzyści dla aplikacji React:

• Poprawiona Responsywność: Pozwalając React przerywać długotrwałe renderowanie i priorytetyzować interakcje użytkownika, Concurrent Mode sprawia, że aplikacje wydają się bardziej responsywne i interaktywne.
• Lepsze Doświadczenie Użytkownika: Możliwość wyświetlania zapasowych interfejsów użytkownika podczas pobierania danych i priorytetyzowania krytycznych aktualizacji prowadzi do płynniejszego i bardziej bezproblemowego doświadczenia użytkownika.
• Lepsza Wydajność: Chociaż Concurrent Mode niekoniecznie sprawia, że renderowanie jest ogólnie szybsze, rozkłada pracę bardziej równomiernie, zapobiegając długim okresom blokowania i poprawiając postrzeganą wydajność.
• Uproszczona Obsługa Asynchroniczności: Suspense upraszcza proces obsługi operacji asynchronicznych, ułatwiając budowanie złożonych aplikacji, które polegają na pobieraniu danych.

Przypadki Użycia Concurrent Mode

Concurrent Mode jest szczególnie korzystny dla aplikacji o następujących cechach:

• Złożony Interfejs Użytkownika: Aplikacje z dużą liczbą komponentów lub złożoną logiką renderowania.
• Częste Aktualizacje: Aplikacje wymagające częstych aktualizacji interfejsu użytkownika, takie jak pulpity nawigacyjne w czasie rzeczywistym lub aplikacje intensywnie korzystające z danych.
• Asynchroniczne Pobieranie Danych: Aplikacje, które polegają na pobieraniu danych z API lub innych źródeł asynchronicznych.
• Animacje: Aplikacje, które używają animacji do poprawy doświadczenia użytkownika.

Oto kilka konkretnych przykładów, jak Concurrent Mode można wykorzystać w rzeczywistych aplikacjach:

• Strony E-commerce: Poprawa responsywności list produktów i wyników wyszukiwania. Użycie Suspense do wyświetlania wskaźników ładowania podczas pobierania zdjęć i opisów produktów.
• Platformy Mediów Społecznościowych: Poprawa doświadczenia użytkownika poprzez priorytetyzację aktualizacji w kanale informacyjnym i powiadomieniach. Użycie Concurrent Mode do płynnej obsługi animacji i przejść.
• Pulpity Nawigacyjne z Wizualizacją Danych: Poprawa wydajności złożonych wizualizacji danych poprzez ich podział na mniejsze fragmenty i renderowanie w oddzielnych przedziałach czasowych.
• Współdzielone Edytory Dokumentów: Zapewnienie responsywnego doświadczenia edycji poprzez priorytetyzację danych wejściowych użytkownika i zapobieganie blokowaniu głównego wątku przez długotrwałe operacje.

Jak Włączyć Concurrent Mode

Aby włączyć Concurrent Mode, należy użyć jednego z nowych API roota wprowadzonych w React 18:

• createRoot: Jest to zalecany sposób włączania Concurrent Mode dla nowych aplikacji. Tworzy on roota, który domyślnie używa Concurrent Mode.
• hydrateRoot: Jest używany do renderowania po stronie serwera (SSR) i hydratacji. Pozwala na progresywną hydratację aplikacji, poprawiając początkowy czas ładowania.

Oto przykład użycia createRoot:

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

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

Uwaga: ReactDOM.render jest przestarzałe w React 18 przy użyciu Concurrent Mode. Zamiast tego należy używać createRoot lub hydrateRoot.

Adaptacja Concurrent Mode: Stopniowe Podejście

Migracja istniejącej aplikacji React do Concurrent Mode nie zawsze jest prostym procesem. Często wymaga starannego planowania i stopniowego podejścia. Oto sugerowana strategia:

1. Zaktualizuj do React 18: Pierwszym krokiem jest aktualizacja aplikacji do React 18.
2. Włącz Concurrent Mode: Użyj createRoot lub hydrateRoot, aby włączyć Concurrent Mode.
3. Zidentyfikuj Potencjalne Problemy: Użyj React DevTools Profiler, aby zidentyfikować komponenty, które powodują wąskie gardła wydajności lub nieoczekiwane zachowanie.
4. Rozwiąż Problemy z Kompatybilnością: Niektóre biblioteki firm trzecich lub starsze wzorce React mogą nie być w pełni kompatybilne z Concurrent Mode. Może być konieczne zaktualizowanie tych bibliotek lub refaktoryzacja kodu w celu rozwiązania tych problemów.
5. Zaimplementuj Suspense: Użyj Suspense do obsługi operacji asynchronicznych i poprawy doświadczenia użytkownika.
6. Testuj Dokładnie: Dokładnie przetestuj aplikację, aby upewnić się, że Concurrent Mode działa zgodnie z oczekiwaniami i że nie ma regresji w funkcjonalności lub wydajności.

Potencjalne Wyzwania i Kwestie do Rozważenia

Chociaż Concurrent Mode oferuje znaczące korzyści, ważne jest, aby być świadomym pewnych potencjalnych wyzwań i kwestii do rozważenia:

• Problemy z Kompatybilnością: Jak wspomniano wcześniej, niektóre biblioteki firm trzecich lub starsze wzorce React mogą nie być w pełni kompatybilne z Concurrent Mode. Może być konieczne zaktualizowanie tych bibliotek lub refaktoryzacja kodu w celu rozwiązania tych problemów. Może to obejmować przepisanie niektórych metod cyklu życia lub wykorzystanie nowych API dostarczonych przez React 18.
• Złożoność Kodu: Concurrent Mode może zwiększyć złożoność bazy kodu, zwłaszcza przy obsłudze operacji asynchronicznych i Suspense. Ważne jest, aby zrozumieć podstawowe koncepcje i pisać kod w sposób kompatybilny z Concurrent Mode.
• Debugowanie: Debugowanie aplikacji w Concurrent Mode może być trudniejsze niż debugowanie tradycyjnych aplikacji React. React DevTools Profiler jest cennym narzędziem do identyfikowania wąskich gardeł wydajności i zrozumienia zachowania Concurrent Mode.
• Krzywa Uczenia się: Z Concurrent Mode wiąże się pewna krzywa uczenia się. Programiści muszą zrozumieć nowe koncepcje i API, aby skutecznie z niego korzystać. Inwestowanie czasu w naukę o Concurrent Mode i jego najlepszych praktykach jest niezbędne.
• Renderowanie po Stronie Serwera (SSR): Upewnij się, że Twoja konfiguracja SSR jest kompatybilna z Concurrent Mode. Użycie hydrateRoot jest kluczowe dla prawidłowej hydratacji aplikacji po stronie klienta po renderowaniu na serwerze.

Najlepsze Praktyki dla Concurrent Mode

Aby w pełni wykorzystać Concurrent Mode, postępuj zgodnie z tymi najlepszymi praktykami:

• Utrzymuj Komponenty Małe i Skoncentrowane: Mniejsze komponenty są łatwiejsze do renderowania i aktualizowania, co może poprawić wydajność. Dziel duże komponenty na mniejsze, bardziej zarządzalne jednostki.
• Unikaj Efektów Ubocznych w Metodzie Render: Unikaj wykonywania efektów ubocznych (np. pobieranie danych, manipulacja DOM) bezpośrednio w metodzie renderowania. Używaj hooka useEffect do efektów ubocznych.
• Optymalizuj Wydajność Renderowania: Używaj technik takich jak memoizacja (React.memo), shouldComponentUpdate i PureComponent, aby zapobiegać niepotrzebnym ponownym renderowaniom.
• Używaj Suspense do Operacji Asynchronicznych: Opakowuj komponenty asynchroniczne granicami <Suspense>, aby zapewnić zapasowy interfejs użytkownika podczas pobierania danych.
• Profiluj Swoją Aplikację: Używaj React DevTools Profiler do identyfikowania wąskich gardeł wydajności i optymalizacji kodu.
• Testuj Dokładnie: Dokładnie przetestuj aplikację, aby upewnić się, że Concurrent Mode działa zgodnie z oczekiwaniami i że nie ma regresji w funkcjonalności lub wydajności.

Przyszłość React i Concurrent Mode

Concurrent Mode stanowi znaczący krok naprzód w ewolucji Reacta. Otwiera nowe możliwości budowania responsywnych i interaktywnych interfejsów użytkownika. W miarę jak React będzie się dalej rozwijał, możemy spodziewać się jeszcze bardziej zaawansowanych funkcji i optymalizacji zbudowanych na bazie Concurrent Mode. React jest coraz częściej używany w różnorodnych kontekstach globalnych, od Ameryki Łacińskiej po Azję Południowo-Wschodnią. Zapewnienie dobrej wydajności aplikacji React, zwłaszcza na urządzeniach o niższej mocy i wolniejszych połączeniach sieciowych, które są powszechne w wielu częściach świata, jest kluczowe.

Zaangażowanie Reacta w wydajność, w połączeniu z mocą Concurrent Mode, czyni go atrakcyjnym wyborem do budowania nowoczesnych aplikacji internetowych, które zapewniają doskonałe doświadczenie użytkownika na całym świecie. W miarę jak coraz więcej programistów będzie wdrażać Concurrent Mode, możemy spodziewać się nowej generacji aplikacji React, które będą bardziej responsywne, wydajne i przyjazne dla użytkownika.

Podsumowanie

React Concurrent Mode to potężny zestaw funkcji, który umożliwia renderowanie z przerwaniami, priorytetyzację aktualizacji i ulepszoną obsługę operacji asynchronicznych. Rozumiejąc kluczowe koncepcje Concurrent Mode i stosując najlepsze praktyki, możesz odblokować pełny potencjał Reacta i budować aplikacje, które zapewniają płynniejsze i bardziej responsywne doświadczenie użytkownika na całym świecie. Zaadoptuj Concurrent Mode i zacznij budować przyszłość sieci z Reactem!