React experimental_useMutableSource: Pogłębione spojrzenie na zarządzanie danymi mutowalnymi

React, jako deklaratywna biblioteka JavaScript do budowania interfejsów użytkownika, generalnie promuje niezmienność. Jednakże, pewne scenariusze czerpią korzyści z danych mutowalnych, zwłaszcza gdy mamy do czynienia z systemami zewnętrznymi lub złożonym zarządzaniem stanem. Hook experimental_useMutableSource, będący częścią eksperymentalnych API Reacta, zapewnia mechanizm do efektywnej integracji mutowalnych źródeł danych z komponentami React. Ten post zagłębi się w zawiłości experimental_useMutableSource, badając jego przypadki użycia, korzyści, wady i najlepsze praktyki dla efektywnej implementacji.

Zrozumienie danych mutowalnych w React

Zanim zagłębimy się w szczegóły experimental_useMutableSource, kluczowe jest zrozumienie kontekstu danych mutowalnych w ekosystemie Reacta.

Paradygmat niezmienności w React

Podstawowa zasada niezmienności w React oznacza, że dane nie powinny być modyfikowane bezpośrednio po ich utworzeniu. Zamiast tego, zmiany wprowadza się poprzez tworzenie nowych kopii danych z pożądanymi modyfikacjami. Takie podejście oferuje kilka zalet:

• Przewidywalność: Niezmienność ułatwia rozumowanie o zmianach stanu i debugowanie problemów, ponieważ dane pozostają spójne, chyba że zostaną wyraźnie zmodyfikowane.
• Optymalizacja wydajności: React może efektywnie wykrywać zmiany, porównując referencje do danych, unikając kosztownych głębokich porównań.
• Uproszczone zarządzanie stanem: Niezmienne struktury danych bezproblemowo współpracują z bibliotekami do zarządzania stanem, takimi jak Redux i Zustand, umożliwiając przewidywalne aktualizacje stanu.

Kiedy dane mutowalne mają sens

Pomimo korzyści z niezmienności, pewne scenariusze uzasadniają użycie danych mutowalnych:

• Zewnętrzne źródła danych: Interakcja z systemami zewnętrznymi, takimi jak bazy danych czy połączenia WebSocket, często wiąże się z otrzymywaniem aktualizacji danych mutowalnych. Na przykład, aplikacja finansowa może otrzymywać ceny akcji w czasie rzeczywistym, które są często aktualizowane.
• Aplikacje krytyczne pod względem wydajności: W niektórych przypadkach narzut związany z tworzeniem nowych kopii danych może być zbyt duży, zwłaszcza gdy mamy do czynienia z dużymi zestawami danych lub częstymi aktualizacjami. Gry i narzędzia do wizualizacji danych są przykładami, gdzie dane mutowalne mogą poprawić wydajność.
• Integracja z kodem dziedziczonym (Legacy Code): Istniejące bazy kodu mogą w dużym stopniu polegać na danych mutowalnych, co sprawia, że przyjęcie niezmienności jest wyzwaniem bez znaczącej refaktoryzacji.

Wprowadzenie do experimental_useMutableSource

Hook experimental_useMutableSource umożliwia subskrybowanie komponentów React do mutowalnych źródeł danych, pozwalając im na efektywną aktualizację, gdy zmieniają się podstawowe dane. Ten hook jest częścią eksperymentalnych API Reacta, co oznacza, że może ulec zmianie i powinien być używany z ostrożnością w środowiskach produkcyjnych.

Jak to działa

experimental_useMutableSource przyjmuje dwa argumenty:

1. source: Obiekt, który zapewnia dostęp do danych mutowalnych. Ten obiekt musi posiadać dwie metody:
• getVersion(): Zwraca wartość reprezentującą aktualną wersję danych. React używa tej wartości do określenia, czy dane uległy zmianie.
• subscribe(callback): Rejestruje funkcję callback, która zostanie wywołana za każdym razem, gdy dane ulegną zmianie. Funkcja callback powinna wywołać forceUpdate na komponencie, aby wywołać ponowne renderowanie.
2. getSnapshot: Funkcja, która zwraca migawkę (snapshot) aktualnych danych. Ta funkcja powinna być czysta i synchroniczna, ponieważ jest wywoływana podczas renderowania.

Przykład implementacji

Oto podstawowy przykład użycia experimental_useMutableSource:

import { experimental_useMutableSource as useMutableSource } from 'react';
import { useState, useRef, useEffect } from 'react';

// Mutable data source
const createMutableSource = (initialValue) => {
  let value = initialValue;
  let version = 0;
  let listeners = [];

  const source = {
    getVersion() {
      return version;
    },
    subscribe(listener) {
      listeners.push(listener);
      return () => {
        listeners = listeners.filter((l) => l !== listener);
      };
    },
    setValue(newValue) {
      value = newValue;
      version++;
      listeners.forEach((listener) => listener());
    },
    getValue() {
      return value;
    },
  };
  return source;
};


function MyComponent() {
  const [mySource, setMySource] = useState(() => createMutableSource("Initial Value"));

  const snapshot = useMutableSource(mySource, (source) => source.getValue());

  const handleChange = () => {
    mySource.setValue(Date.now().toString());
  };

  return (
    

      
Current Value: {snapshot}
      Update Value
    
  );
}

export default MyComponent;

W tym przykładzie:

• createMutableSource tworzy proste mutowalne źródło danych z metodami getValue, setValue, getVersion i subscribe.
• useMutableSource subskrybuje MyComponent do mySource.
• Zmienna snapshot przechowuje aktualną wartość danych, która jest aktualizowana za każdym razem, gdy dane się zmieniają.
• Funkcja handleChange modyfikuje mutowalne dane, wyzwalając ponowne renderowanie komponentu.

Przypadki użycia i przykłady

experimental_useMutableSource jest szczególnie przydatny w scenariuszach, w których trzeba zintegrować się z systemami zewnętrznymi lub zarządzać złożonym, mutowalnym stanem. Oto kilka konkretnych przykładów:

Wizualizacja danych w czasie rzeczywistym

Rozważmy pulpit nawigacyjny rynku akcji, który wyświetla ceny akcji w czasie rzeczywistym. Dane są stale aktualizowane przez zewnętrzne źródło danych. Używając experimental_useMutableSource, możesz efektywnie aktualizować pulpit nawigacyjny, nie powodując niepotrzebnych ponownych renderowań.

import { experimental_useMutableSource as useMutableSource } from 'react';
import { useEffect, useRef, useState } from 'react';

// Assume this function fetches stock data from an external API
const fetchStockData = async (symbol) => {
    //Replace with actual api call
    await new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, 500))
    return {price: Math.random()*100, timestamp: Date.now()};
};

// Mutable data source
const createStockSource = (symbol) => {
  let stockData = {price:0, timestamp:0};
  let version = 0;
  let listeners = [];
  let fetching = false;

  const updateStockData = async () => {
    if (fetching) return;
    fetching = true;
    try{
      const newData = await fetchStockData(symbol);
      stockData = newData;
      version++;
      listeners.forEach((listener) => listener());
    } catch (error) {
      console.error("Failed to update stock data", error);
    } finally{
      fetching = false;
    }

  }

  const source = {
    getVersion() {
      return version;
    },
    subscribe(listener) {
      listeners.push(listener);
      return () => {
        listeners = listeners.filter((l) => l !== listener);
      };
    },
    getStockData() {
      return stockData;
    },
    updateStockData,
  };
  return source;
};


function StockDashboard({ symbol }) {
  const [stockSource, setStockSource] = useState(() => createStockSource(symbol));

  useEffect(() => {
    stockSource.updateStockData()
    const intervalId = setInterval(stockSource.updateStockData, 2000);
    return () => clearInterval(intervalId);
  }, [symbol, stockSource]);


  const stockData = useMutableSource(stockSource, (source) => source.getStockData());

  return (
    

      
{symbol}
      
Price: {stockData.price}
      
Last Updated: {new Date(stockData.timestamp).toLocaleTimeString()}
    
  );
}

export default StockDashboard;

W tym przykładzie:

• Funkcja fetchStockData pobiera dane o akcjach z zewnętrznego API. Jest to symulowane przez asynchroniczną obietnicę, która czeka 0,5 sekundy.
• createStockSource tworzy mutowalne źródło danych, które przechowuje cenę akcji. Jest ono aktualizowane co 2 sekundy za pomocą setInterval.
• Komponent StockDashboard używa experimental_useMutableSource do subskrybowania źródła danych o akcjach i aktualizowania wyświetlacza za każdym razem, gdy cena się zmienia.

Tworzenie gier

W tworzeniu gier efektywne zarządzanie stanem gry jest kluczowe dla wydajności. Używając experimental_useMutableSource, możesz efektywnie aktualizować encje gry (np. pozycję gracza, lokalizacje wrogów) bez powodowania niepotrzebnych ponownych renderowań całej sceny gry.

import { experimental_useMutableSource as useMutableSource } from 'react';
import { useEffect, useRef, useState } from 'react';

// Mutable data source for player position
const createPlayerSource = () => {
    let playerPosition = {x: 0, y: 0};
    let version = 0;
    let listeners = [];

    const movePlayer = (dx, dy) => {
        playerPosition = {x: playerPosition.x + dx, y: playerPosition.y + dy};
        version++;
        listeners.forEach(listener => listener());
    };

    const getPlayerPosition = () => playerPosition;

    const source = {
        getVersion: () => version,
        subscribe: (listener) => {
            listeners.push(listener);
            return () => {
                listeners = listeners.filter(l => l !== listener);
            };
        },
        movePlayer,
        getPlayerPosition,
    };

    return source;
};

function GameComponent() {
    const [playerSource, setPlayerSource] = useState(() => createPlayerSource());
    const playerPosition = useMutableSource(playerSource, source => source.getPlayerPosition());

    const handleMove = (dx, dy) => {
        playerSource.movePlayer(dx, dy);
    };

    useEffect(() => {
        const handleKeyDown = (e) => {
            switch (e.key) {
                case 'ArrowUp': handleMove(0, -1); break;
                case 'ArrowDown': handleMove(0, 1); break;
                case 'ArrowLeft': handleMove(-1, 0); break;
                case 'ArrowRight': handleMove(1, 0); break;
                default: break;
            }
        };

        window.addEventListener('keydown', handleKeyDown);
        return () => window.removeEventListener('keydown', handleKeyDown);
    }, [playerSource]);

    return (
        

            
Player Position: X = {playerPosition.x}, Y = {playerPosition.y}
            {/* Game rendering logic here */}
        
    );
}

export default GameComponent;

W tym przykładzie:

• createPlayerSource tworzy mutowalne źródło danych, które przechowuje pozycję gracza.
• Komponent GameComponent używa experimental_useMutableSource do subskrybowania pozycji gracza i aktualizowania wyświetlacza za każdym razem, gdy ta się zmienia.
• Funkcja handleMove aktualizuje pozycję gracza, wyzwalając ponowne renderowanie komponentu.

Wspólne edytowanie dokumentów

W przypadku wspólnego edytowania dokumentów, zmiany wprowadzone przez jednego użytkownika muszą być odzwierciedlone w czasie rzeczywistym dla innych użytkowników. Użycie mutowalnego współdzielonego obiektu dokumentu i experimental_useMutableSource zapewnia efektywne i responsywne aktualizacje.

Korzyści z experimental_useMutableSource

Użycie experimental_useMutableSource oferuje kilka zalet:

• Optymalizacja wydajności: Dzięki subskrybowaniu mutowalnych źródeł danych, komponenty renderują się ponownie tylko wtedy, gdy podstawowe dane ulegają zmianie, redukując niepotrzebne renderowanie i poprawiając wydajność.
• Bezproblemowa integracja: experimental_useMutableSource zapewnia czysty i efektywny sposób integracji z systemami zewnętrznymi, które dostarczają dane mutowalne.
• Uproszczone zarządzanie stanem: Poprzez przeniesienie zarządzania danymi mutowalnymi do zewnętrznych źródeł, możesz uprościć logikę stanu komponentu i zmniejszyć złożoność swojej aplikacji.

Wady i uwagi

Pomimo swoich zalet, experimental_useMutableSource ma również pewne wady i kwestie do rozważenia:

• Eksperymentalne API: Jako eksperymentalne API, experimental_useMutableSource może ulec zmianie i może nie być stabilne w przyszłych wydaniach Reacta.
• Złożoność: Implementacja experimental_useMutableSource wymaga starannego zarządzania mutowalnymi źródłami danych i synchronizacji, aby uniknąć warunków wyścigu i niespójności danych.
• Potencjalne błędy: Dane mutowalne mogą wprowadzać subtelne błędy, jeśli nie są obsługiwane prawidłowo. Ważne jest, aby dokładnie przetestować swój kod i rozważyć użycie technik takich jak kopiowanie defensywne, aby zapobiec nieoczekiwanym skutkom ubocznym.
• Nie zawsze najlepsze rozwiązanie: Przed użyciem experimental_useMutableSource, zastanów się, czy wzorce niezmienności są wystarczające dla Twojego przypadku. Niezmienność zapewnia większą przewidywalność i łatwość debugowania.

Najlepsze praktyki użycia experimental_useMutableSource

Aby efektywnie używać experimental_useMutableSource, rozważ następujące najlepsze praktyki:

• Minimalizuj dane mutowalne: Używaj danych mutowalnych tylko wtedy, gdy jest to konieczne. Preferuj niezmienne struktury danych, kiedy tylko to możliwe, aby zachować przewidywalność i uprościć zarządzanie stanem.
• Enkapsuluj mutowalny stan: Enkapsuluj dane mutowalne w dobrze zdefiniowanych modułach lub klasach, aby kontrolować dostęp i zapobiegać niezamierzonym modyfikacjom.
• Używaj wersjonowania: Zaimplementuj mechanizm wersjonowania dla swoich danych mutowalnych, aby śledzić zmiany i zapewnić, że komponenty renderują się ponownie tylko wtedy, gdy jest to konieczne. Metoda getVersion jest do tego kluczowa.
• Unikaj bezpośredniej mutacji w renderowaniu: Nigdy nie modyfikuj danych mutowalnych bezpośrednio w funkcji renderującej komponentu. Może to prowadzić do nieskończonych pętli i nieoczekiwanych zachowań.
• Dokładne testowanie: Dokładnie przetestuj swój kod, aby upewnić się, że dane mutowalne są obsługiwane prawidłowo i nie ma warunków wyścigu ani niespójności danych.
• Ostrożna synchronizacja: Gdy wiele komponentów współdzieli to samo mutowalne źródło danych, ostrożnie synchronizuj dostęp do danych, aby uniknąć konfliktów i zapewnić spójność danych. Rozważ użycie technik takich jak blokady (locking) lub aktualizacje transakcyjne, aby zarządzać współbieżnym dostępem.
• Rozważ alternatywy: Przed użyciem experimental_useMutableSource, oceń, czy inne podejścia, takie jak użycie niezmiennych struktur danych lub globalnej biblioteki do zarządzania stanem, mogą być bardziej odpowiednie dla Twojego przypadku użycia.

Alternatywy dla experimental_useMutableSource

Podczas gdy experimental_useMutableSource zapewnia sposób na integrację danych mutowalnych z komponentami React, istnieje kilka alternatyw:

• Biblioteki do globalnego zarządzania stanem: Biblioteki takie jak Redux, Zustand i Recoil zapewniają solidne mechanizmy do zarządzania stanem aplikacji, włączając obsługę aktualizacji z systemów zewnętrznych. Biblioteki te zazwyczaj opierają się na niezmiennych strukturach danych i oferują funkcje takie jak debugowanie z podróżą w czasie (time-travel debugging) oraz middleware do obsługi efektów ubocznych.
• Context API: Reactowe Context API pozwala na współdzielenie stanu między komponentami bez jawnego przekazywania propsów. Chociaż Context jest zazwyczaj używany z danymi niezmiennymi, może być również używany z danymi mutowalnymi poprzez staranne zarządzanie aktualizacjami i subskrypcjami.
• Własne hooki (Custom Hooks): Możesz tworzyć własne hooki do zarządzania danymi mutowalnymi i subskrybowania komponentów do zmian. To podejście zapewnia większą elastyczność, ale wymaga starannej implementacji, aby uniknąć problemów z wydajnością i niespójnościami danych.
• Sygnały (Signals): Reaktywne biblioteki takie jak Preact Signals oferują efektywny sposób zarządzania i subskrybowania zmieniających się wartości. To podejście może być zintegrowane z projektami React i stanowić alternatywę dla zarządzania danymi mutowalnymi bezpośrednio za pomocą hooków Reacta.

Podsumowanie

experimental_useMutableSource oferuje potężny mechanizm do integracji danych mutowalnych z komponentami React, umożliwiając efektywne aktualizacje i poprawioną wydajność w specyficznych scenariuszach. Jednakże, kluczowe jest zrozumienie wad i uwag związanych z danymi mutowalnymi oraz przestrzeganie najlepszych praktyk, aby uniknąć potencjalnych problemów. Przed użyciem experimental_useMutableSource, dokładnie oceń, czy jest to najbardziej odpowiednie rozwiązanie dla Twojego przypadku użycia i rozważ alternatywne podejścia, które mogą oferować większą stabilność i łatwość konserwacji. Jako eksperymentalne API, pamiętaj, że jego zachowanie lub dostępność może ulec zmianie w przyszłych wersjach Reacta. Rozumiejąc zawiłości experimental_useMutableSource i jego alternatywy, możesz podejmować świadome decyzje dotyczące zarządzania danymi mutowalnymi w swoich aplikacjach React.