React Fiber Architecture: Înțelegerea Procesului de Reconciliere

React a revoluționat dezvoltarea front-end cu arhitectura sa bazată pe componente și modelul de programare declarativă. În centrul eficienței React se află procesul său de reconciliere – mecanismul prin care React actualizează DOM-ul real pentru a reflecta modificările din arborele de componente. Acest proces a suferit o evoluție semnificativă, culminând cu arhitectura Fiber. Acest articol oferă o înțelegere cuprinzătoare a React Fiber și impactul său asupra reconcilierii.

Ce este Reconcilierea?

Reconcilierea este algoritmul pe care React îl folosește pentru a compara DOM-ul virtual anterior cu noul DOM virtual și pentru a determina setul minim de modificări necesare pentru a actualiza DOM-ul real. DOM-ul virtual este o reprezentare în memorie a UI-ului. Când starea unei componente se modifică, React creează un nou arbore DOM virtual. În loc să manipuleze direct DOM-ul real, care este un proces lent, React compară noul arbore DOM virtual cu cel anterior și identifică diferențele. Acest proces se numește diffing.

Procesul de reconciliere este ghidat de două ipoteze principale:

• Elemente de tipuri diferite vor produce arbori diferiți.
• Dezvoltatorul poate sugera ce elemente copil pot fi stabile între diferite randări cu o proprietate key.

Reconcilierea Tradițională (Înainte de Fiber)

În implementarea inițială a React, procesul de reconciliere era sincron și indivizibil. Aceasta însemna că, odată ce React începea procesul de comparare a DOM-ului virtual și de actualizare a DOM-ului real, acesta nu putea fi întrerupt. Acest lucru ar putea duce la probleme de performanță, în special în aplicațiile complexe cu arbori de componente mari. Dacă o actualizare a componentei dura mult timp, browserul ar deveni insensibil, rezultând o experiență proastă pentru utilizator. Aceasta este adesea denumită problema "jank".

Imaginează-ți un site web complex de comerț electronic care afișează un catalog de produse. Dacă un utilizator interacționează cu un filtru, declanșând o re-randare a catalogului, procesul de reconciliere sincron ar putea bloca firul principal, făcând UI-ul insensibil până când întregul catalog este re-randat. Acest lucru ar putea dura câteva secunde, provocând frustrare pentru utilizator.

Introducere în React Fiber

React Fiber este o rescriere completă a algoritmului de reconciliere React, introdus în React 16. Scopul său principal este de a îmbunătăți capacitatea de răspuns și performanța percepută a aplicațiilor React, în special în scenarii complexe. Fiber realizează acest lucru împărțind procesul de reconciliere în unități de lucru mai mici, care pot fi întrerupte.

Conceptele cheie din spatele React Fiber sunt:

• Fibers: Un fiber este un obiect JavaScript care reprezintă o unitate de lucru. Acesta conține informații despre o componentă, intrarea sa și ieșirea sa. Fiecare componentă React are un fiber corespunzător.
• WorkLoop: Un work loop este o buclă care iterează prin arborele de fiber și efectuează lucrul necesar pentru fiecare fiber.
• Scheduling: Scheduler-ul decide când să înceapă, să întrerupă, să reia sau să abandoneze o unitate de lucru în funcție de prioritate.

Beneficiile Arhitecturii Fiber

Arhitectura Fiber oferă mai multe beneficii semnificative:

• Reconciliere Interuptibilă: Fiber permite React să întrerupă și să reia procesul de reconciliere, împiedicând sarcinile de lungă durată să blocheze firul principal. Acest lucru asigură faptul că UI-ul rămâne receptiv, chiar și în timpul actualizărilor complexe.
• Actualizări Bazate pe Prioritate: Fiber permite React să prioritizeze diferite tipuri de actualizări. De exemplu, interacțiunile utilizatorului, cum ar fi tastarea sau clicurile, pot primi o prioritate mai mare decât sarcinile de fundal, cum ar fi preluarea datelor. Acest lucru asigură faptul că cele mai importante actualizări sunt procesate primele.
• Randare Asincronă: Fiber permite React să efectueze randarea asincron. Aceasta înseamnă că React poate începe randarea unei componente și apoi să se oprească pentru a permite browserului să gestioneze alte sarcini, cum ar fi introducerea utilizatorului sau animațiile. Acest lucru îmbunătățește performanța generală și capacitatea de răspuns a aplicației.
• Gestionarea Îmbunătățită a Erorilor: Fiber oferă o gestionare mai bună a erorilor în timpul procesului de reconciliere. Dacă apare o eroare în timpul randării, React se poate recupera mai ușor și poate împiedica blocarea întregii aplicații.

Luați în considerare o aplicație de editare colaborativă a documentelor. Cu Fiber, modificările efectuate de diferiți utilizatori pot fi procesate cu priorități diferite. Tastarea în timp real de la utilizatorul curent primește cea mai mare prioritate, asigurând feedback imediat. Actualizările de la alți utilizatori sau salvarea automată în fundal pot fi procesate cu prioritate mai mică, minimizând perturbarea experienței utilizatorului activ.

Înțelegerea Structurii Fiber

Fiecare componentă React este reprezentată de un nod Fiber. Nodul Fiber conține informații despre tipul componentei, proprietățile, starea și relațiile sale cu alte noduri Fiber din arbore. Iată câteva proprietăți importante ale unui nod Fiber:

• type: Tipul componentei (de exemplu, o componentă funcțională, o componentă de clasă, un element DOM).
• key: Proprietatea key transmisă componentei.
• props: Proprietățile transmise componentei.
• stateNode: Instanța componentei (pentru componentele de clasă) sau null (pentru componentele funcționale).
• child: Un pointer către primul nod Fiber copil.
• sibling: Un pointer către următorul nod Fiber frate.
• return: Un pointer către nodul Fiber părinte.
• alternate: Un pointer către nodul Fiber care reprezintă starea anterioară a componentei.
• effectTag: Un indicator care indică tipul de actualizare care trebuie efectuată asupra DOM-ului.

Proprietatea alternate este deosebit de importantă. Aceasta permite React să urmărească stările anterioare și curente ale componentei. În timpul procesului de reconciliere, React compară nodul Fiber curent cu alternate-ul său pentru a determina modificările care trebuie efectuate asupra DOM-ului.

Algoritmul WorkLoop

Bucla de lucru este nucleul arhitecturii Fiber. Este responsabilă pentru traversarea arborelui de fiber și efectuarea lucrului necesar pentru fiecare fiber. Bucla de lucru este implementată ca o funcție recursivă care procesează fiber-ele unul câte unul.

Bucla de lucru constă în două faze principale:

• Faza de Randare: În timpul fazei de randare, React traversează arborele de fiber și determină modificările care trebuie efectuate asupra DOM-ului. Această fază este interuptibilă, ceea ce înseamnă că React o poate întrerupe și relua oricând.
• Faza de Commit: În timpul fazei de commit, React aplică modificările asupra DOM-ului. Această fază nu este interuptibilă, ceea ce înseamnă că React trebuie să o finalizeze odată ce a început.

Faza de Randare în Detaliu

Faza de randare poate fi împărțită în continuare în două sub-faze:

• beginWork: Funcția beginWork este responsabilă pentru procesarea nodului Fiber curent și crearea nodurilor Fiber copil. Aceasta determină dacă componenta trebuie actualizată și, dacă da, creează noduri Fiber noi pentru copiii săi.
• completeWork: Funcția completeWork este responsabilă pentru procesarea nodului Fiber curent după ce copiii săi au fost procesați. Aceasta actualizează DOM-ul și calculează aspectul componentei.

Funcția beginWork efectuează următoarele sarcini:

1. Verifică dacă componenta trebuie actualizată.
2. Dacă componenta trebuie actualizată, compară noile proprietăți și starea cu proprietățile și starea anterioare pentru a determina modificările care trebuie efectuate.
3. Creează noduri Fiber noi pentru copiii componentei.
4. Setează proprietatea effectTag pe nodul Fiber pentru a indica tipul de actualizare care trebuie efectuată asupra DOM-ului.

Funcția completeWork efectuează următoarele sarcini:

1. Actualizează DOM-ul cu modificările care au fost determinate în timpul funcției beginWork.
2. Calculează aspectul componentei.
3. Colectează efectele secundare care trebuie efectuate după faza de commit.

Faza de Commit în Detaliu

Faza de commit este responsabilă pentru aplicarea modificărilor asupra DOM-ului. Această fază nu este interuptibilă, ceea ce înseamnă că React trebuie să o finalizeze odată ce a început. Faza de commit constă în trei sub-faze:

• beforeMutation: Această fază este executată înainte ca DOM-ul să fie mutat. Este folosită pentru a efectua sarcini precum pregătirea DOM-ului pentru actualizări.
• mutation: Această fază este locul unde se efectuează mutațiile DOM reale. React actualizează DOM-ul pe baza proprietății effectTag a nodurilor Fiber.
• layout: Această fază este executată după ce DOM-ul a fost mutat. Este folosită pentru a efectua sarcini precum actualizarea aspectului componentei și rularea metodelor ciclului de viață.

Exemple Practice și Fragmente de Cod

Să ilustrăm procesul de reconciliere Fiber cu un exemplu simplificat. Luați în considerare o componentă care afișează o listă de elemente:

```javascript function ItemList({ items }) { return (

{items.map(item => (
• {item.name}
))}

); } ```

Când proprietatea items se modifică, React trebuie să reconcilieze lista și să actualizeze DOM-ul în consecință. Iată cum ar gestiona Fiber acest lucru:

1. Faza de Randare: Funcția beginWork ar compara noul array items cu array-ul items anterior. Ar identifica ce elemente au fost adăugate, eliminate sau actualizate.
2. Noduri Fiber noi ar fi create pentru elementele adăugate, iar effectTag ar fi setat pentru a indica faptul că aceste elemente trebuie inserate în DOM.
3. Nodurile Fiber pentru elementele eliminate ar fi marcate pentru ștergere.
4. Nodurile Fiber pentru elementele actualizate ar fi actualizate cu noile date.
5. Faza de Commit: Faza commit ar aplica apoi aceste modificări asupra DOM-ului real. Elementele adăugate ar fi inserate, elementele eliminate ar fi șterse, iar elementele actualizate ar fi modificate.

Utilizarea proprietății key este crucială pentru o reconciliere eficientă. Fără proprietatea key, React ar trebui să re-randare întreaga listă ori de câte ori se modifică array-ul items. Cu proprietatea key, React poate identifica rapid ce elemente au fost adăugate, eliminate sau actualizate și poate actualiza numai acele elemente.

De exemplu, imaginați-vă un scenariu în care se modifică ordinea elementelor dintr-un coș de cumpărături. Dacă fiecare element are o proprietate key unică (de exemplu, ID-ul produsului), React poate reordona eficient elementele din DOM fără a fi nevoie să le re-randare în întregime. Acest lucru îmbunătățește semnificativ performanța, în special pentru listele mari.

Programare și Prioritizare

Unul dintre beneficiile cheie ale Fiber este capacitatea sa de a programa și prioritiza actualizările. React utilizează un scheduler pentru a determina când să înceapă, să întrerupă, să reia sau să abandoneze o unitate de lucru în funcție de prioritatea sa. Acest lucru permite React să prioritizeze interacțiunile utilizatorului și să se asigure că UI-ul rămâne receptiv, chiar și în timpul actualizărilor complexe.

React oferă mai multe API-uri pentru programarea actualizărilor cu priorități diferite:

• React.render: Programează o actualizare cu prioritatea implicită.
• ReactDOM.unstable_deferredUpdates: Programează o actualizare cu o prioritate mai mică.
• ReactDOM.unstable_runWithPriority: Vă permite să specificați în mod explicit prioritatea unei actualizări.

De exemplu, puteți utiliza ReactDOM.unstable_deferredUpdates pentru a programa actualizări care nu sunt critice pentru experiența utilizatorului, cum ar fi urmărirea analizelor sau preluarea datelor în fundal.

```javascript ReactDOM.unstable_deferredUpdates(() => { // Efectuați actualizări non-critice aici updateAnalyticsData(); }); ```

Gestionarea Erorilor cu Fiber

Fiber oferă o gestionare îmbunătățită a erorilor în timpul procesului de reconciliere. Când apare o eroare în timpul randării, React poate prinde eroarea și poate împiedica blocarea întregii aplicații. React utilizează limite de eroare pentru a gestiona erorile într-un mod controlat.

O limită de eroare este o componentă care prinde erori JavaScript oriunde în arborele de componente copil, înregistrează acele erori și afișează un UI de rezervă în loc de arborele de componente blocat. Limitele de eroare prind erori în timpul randării, în metodele ciclului de viață și în constructorii întregului arbore de sub ele.

```javascript class ErrorBoundary extends React.Component { constructor(props) { super(props); this.state = { hasError: false }; } static getDerivedStateFromError(error) { // Actualizați starea, astfel încât următoarea randare să afișeze UI-ul de rezervă. return { hasError: true }; } componentDidCatch(error, errorInfo) { // Puteți, de asemenea, să înregistrați eroarea într-un serviciu de raportare a erorilor logErrorToMyService(error, errorInfo); } render() { if (this.state.hasError) { // Puteți randarea orice UI de rezervă personalizat return

Ceva nu a mers bine.

; } return this.props.children; } } ```

Puteți utiliza limite de eroare pentru a împacheta orice componentă care ar putea arunca o eroare. Acest lucru asigură faptul că aplicația dvs. rămâne stabilă chiar dacă unele componente eșuează.

```javascript ```

Depanarea Fiber

Depanarea aplicațiilor React care utilizează Fiber poate fi dificilă, dar există mai multe instrumente și tehnici care pot ajuta. Extensia de browser React DevTools oferă un set puternic de instrumente pentru inspectarea arborelui de componente, profilarea performanței și depanarea erorilor.

Profilerul React vă permite să înregistrați performanța aplicației și să identificați blocajele. Puteți utiliza Profilerul pentru a vedea cât timp durează randarea fiecărei componente și pentru a identifica componentele care cauzează probleme de performanță.

React DevTools oferă, de asemenea, o vizualizare a arborelui de componente care vă permite să inspectați proprietățile, starea și nodul Fiber al fiecărei componente. Acest lucru poate fi util pentru a înțelege modul în care este structurat arborele de componente și modul în care funcționează procesul de reconciliere.

Concluzie

Arhitectura React Fiber reprezintă o îmbunătățire semnificativă față de procesul de reconciliere tradițional. Prin împărțirea procesului de reconciliere în unități de lucru mai mici, care pot fi întrerupte, Fiber permite React să îmbunătățească capacitatea de răspuns și performanța percepută a aplicațiilor, în special în scenarii complexe.

Înțelegerea conceptelor cheie din spatele Fiber, cum ar fi fiber-ele, buclele de lucru și programarea, este esențială pentru construirea de aplicații React de înaltă performanță. Prin valorificarea caracteristicilor Fiber, puteți crea UI-uri care sunt mai receptive, mai rezistente și oferă o experiență mai bună pentru utilizator.

Pe măsură ce React continuă să evolueze, Fiber va rămâne o parte fundamentală a arhitecturii sale. Rămânând la curent cu cele mai recente evoluții din Fiber, vă puteți asigura că aplicațiile dvs. React profită la maximum de beneficiile de performanță pe care le oferă.

Iată câteva concluzii cheie:

• React Fiber este o rescriere completă a algoritmului de reconciliere React.
• Fiber permite React să întrerupă și să reia procesul de reconciliere, împiedicând sarcinile de lungă durată să blocheze firul principal.
• Fiber permite React să prioritizeze diferite tipuri de actualizări.
• Fiber oferă o gestionare mai bună a erorilor în timpul procesului de reconciliere.
• Proprietatea key este crucială pentru o reconciliere eficientă.
• Extensia de browser React DevTools oferă un set puternic de instrumente pentru depanarea aplicațiilor Fiber.

Îmbrățișând React Fiber și înțelegând principiile sale, dezvoltatorii din întreaga lume pot construi aplicații web mai performante și mai ușor de utilizat, indiferent de locația lor sau de complexitatea proiectelor lor.