React experimental_useMutableSource: Глубокое погружение в управление изменяемыми данными

React, как декларативная библиотека JavaScript для создания пользовательских интерфейсов, в целом продвигает иммутабельность. Однако в некоторых сценариях изменяемые данные приносят пользу, особенно при работе с внешними системами или сложным управлением состоянием. Хук experimental_useMutableSource, являющийся частью экспериментальных API React, предоставляет механизм для эффективной интеграции изменяемых источников данных в ваши компоненты React. В этой статье мы подробно рассмотрим тонкости experimental_useMutableSource, его варианты использования, преимущества, недостатки и лучшие практики для эффективной реализации.

Понимание изменяемых данных в React

Прежде чем углубляться в детали experimental_useMutableSource, важно понять контекст изменяемых данных в экосистеме React.

Парадигма иммутабельности в React

Основной принцип иммутабельности в React означает, что данные не должны изменяться напрямую после их создания. Вместо этого изменения вносятся путем создания новых копий данных с желаемыми модификациями. Этот подход предлагает несколько преимуществ:

• Предсказуемость: Иммутабельность облегчает понимание изменений состояния и отладку проблем, поскольку данные остаются последовательными, если их не изменять явно.
• Оптимизация производительности: React может эффективно обнаруживать изменения, сравнивая ссылки на данные, что позволяет избежать дорогостоящих глубоких сравнений.
• Упрощенное управление состоянием: Иммутабельные структуры данных без проблем работают с библиотеками управления состоянием, такими как Redux и Zustand, обеспечивая предсказуемые обновления состояния.

Когда изменяемые данные имеют смысл

Несмотря на преимущества иммутабельности, некоторые сценарии оправдывают использование изменяемых данных:

• Внешние источники данных: Взаимодействие с внешними системами, такими как базы данных или WebSocket-соединения, часто включает получение обновлений изменяемых данных. Например, финансовое приложение может получать котировки акций в реальном времени, которые часто обновляются.
• Критичные к производительности приложения: В некоторых случаях накладные расходы на создание новых копий данных могут быть непомерно высокими, особенно при работе с большими наборами данных или частыми обновлениями. Игры и инструменты для визуализации данных — примеры, где изменяемые данные могут улучшить производительность.
• Интеграция с унаследованным кодом: Существующие кодовые базы могут в значительной степени полагаться на изменяемые данные, что затрудняет переход к иммутабельности без серьезного рефакторинга.

Представляем experimental_useMutableSource

Хук experimental_useMutableSource предоставляет способ подписки компонентов React на изменяемые источники данных, позволяя им эффективно обновляться при изменении базовых данных. Этот хук является частью экспериментальных API React, что означает, что он может измениться и его следует использовать с осторожностью в продакшн-среде.

Как это работает

experimental_useMutableSource принимает два аргумента:

1. source: Объект, предоставляющий доступ к изменяемым данным. Этот объект должен иметь два метода:
• getVersion(): Возвращает значение, представляющее текущую версию данных. React использует это значение для определения, изменились ли данные.
• subscribe(callback): Регистрирует функцию обратного вызова, которая будет вызываться при каждом изменении данных. Функция обратного вызова должна вызывать forceUpdate для компонента, чтобы инициировать повторный рендеринг.
2. getSnapshot: Функция, которая возвращает снимок текущих данных. Эта функция должна быть чистой и синхронной, так как она вызывается во время рендеринга.

Пример реализации

Вот базовый пример использования experimental_useMutableSource:

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

// Изменяемый источник данных
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;

В этом примере:

• createMutableSource создает простой изменяемый источник данных с методами getValue, setValue, getVersion и subscribe.
• useMutableSource подписывает компонент MyComponent на mySource.
• Переменная snapshot содержит текущее значение данных, которое обновляется при каждом изменении данных.
• Функция handleChange изменяет данные, вызывая повторный рендеринг компонента.

Сценарии использования и примеры

experimental_useMutableSource особенно полезен в сценариях, где необходимо интегрироваться с внешними системами или управлять сложным изменяемым состоянием. Вот несколько конкретных примеров:

Визуализация данных в реальном времени

Рассмотрим панель управления фондовым рынком, которая отображает котировки акций в реальном времени. Данные постоянно обновляются из внешнего источника. Используя experimental_useMutableSource, вы можете эффективно обновлять панель управления, не вызывая ненужных повторных рендерингов.

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

// Предположим, что эта функция получает данные об акциях из внешнего API
const fetchStockData = async (symbol) => {
    //Замените на реальный вызов API
    await new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, 500))
    return {price: Math.random()*100, timestamp: Date.now()};
};

// Изменяемый источник данных
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;

В этом примере:

• Функция fetchStockData получает данные об акциях из внешнего API. Это симулируется асинхронным промисом, который ожидает 0.5 секунды.
• createStockSource создает изменяемый источник данных, который хранит цену акции. Он обновляется каждые 2 секунды с помощью setInterval.
• Компонент StockDashboard использует experimental_useMutableSource для подписки на источник данных об акциях и обновления отображения при каждом изменении цены.

Разработка игр

В разработке игр эффективное управление состоянием игры имеет решающее значение для производительности. Используя experimental_useMutableSource, вы можете эффективно обновлять игровые сущности (например, положение игрока, местоположение врагов), не вызывая ненужных повторных рендерингов всей игровой сцены.

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

// Изменяемый источник данных для положения игрока
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}
            {/* Здесь логика отрисовки игры */}
        
    );
}

export default GameComponent;

В этом примере:

• createPlayerSource создает изменяемый источник данных, который хранит положение игрока.
• Компонент GameComponent использует experimental_useMutableSource для подписки на положение игрока и обновления отображения при его изменении.
• Функция handleMove обновляет положение игрока, вызывая повторный рендеринг компонента.

Совместное редактирование документов

При совместном редактировании документов изменения, внесенные одним пользователем, должны отражаться в реальном времени для других пользователей. Использование изменяемого общего объекта документа и experimental_useMutableSource обеспечивает эффективные и отзывчивые обновления.

Преимущества experimental_useMutableSource

Использование experimental_useMutableSource предлагает несколько преимуществ:

• Оптимизация производительности: Подписываясь на изменяемые источники данных, компоненты перерисовываются только тогда, когда изменяются базовые данные, что сокращает ненужные рендеринги и повышает производительность.
• Бесшовная интеграция: experimental_useMutableSource предоставляет чистый и эффективный способ интеграции с внешними системами, которые предоставляют изменяемые данные.
• Упрощенное управление состоянием: Перекладывая управление изменяемыми данными на внешние источники, вы можете упростить логику состояния вашего компонента и уменьшить сложность вашего приложения.

Недостатки и соображения

Несмотря на свои преимущества, experimental_useMutableSource также имеет некоторые недостатки и моменты, которые следует учитывать:

• Экспериментальный API: Будучи экспериментальным API, experimental_useMutableSource может измениться и быть нестабильным в будущих версиях React.
• Сложность: Реализация experimental_useMutableSource требует тщательного управления изменяемыми источниками данных и синхронизации, чтобы избежать состояний гонки и несоответствия данных.
• Потенциал для ошибок: Изменяемые данные могут приводить к трудноуловимым ошибкам, если с ними не обращаться правильно. Важно тщательно тестировать ваш код и рассмотреть возможность использования таких техник, как защитное копирование, чтобы предотвратить неожиданные побочные эффекты.
• Не всегда лучшее решение: Прежде чем использовать experimental_useMutableSource, подумайте, достаточны ли для вашего случая иммутабельные паттерны. Иммутабельность обеспечивает большую предсказуемость и удобство отладки.

Лучшие практики использования experimental_useMutableSource

Чтобы эффективно использовать experimental_useMutableSource, придерживайтесь следующих лучших практик:

• Минимизируйте изменяемые данные: Используйте изменяемые данные только при необходимости. По возможности отдавайте предпочтение иммутабельным структурам данных для поддержания предсказуемости и упрощения управления состоянием.
• Инкапсулируйте изменяемое состояние: Инкапсулируйте изменяемые данные в четко определенных модулях или классах, чтобы контролировать доступ и предотвращать непреднамеренные изменения.
• Используйте версионирование: Внедрите механизм версионирования для ваших изменяемых данных, чтобы отслеживать изменения и гарантировать, что компоненты перерисовываются только при необходимости. Метод getVersion имеет для этого решающее значение.
• Избегайте прямого изменения в рендере: Никогда не изменяйте изменяемые данные напрямую в функции рендеринга компонента. Это может привести к бесконечным циклам и непредсказуемому поведению.
• Тщательное тестирование: Тщательно тестируйте свой код, чтобы убедиться, что изменяемые данные обрабатываются правильно и что нет состояний гонки или несоответствия данных.
• Тщательная синхронизация: Когда несколько компонентов используют один и тот же изменяемый источник данных, тщательно синхронизируйте доступ к данным, чтобы избежать конфликтов и обеспечить их целостность. Рассмотрите возможность использования таких техник, как блокировки или транзакционные обновления, для управления одновременным доступом.
• Рассмотрите альтернативы: Прежде чем использовать experimental_useMutableSource, оцените, могут ли другие подходы, такие как использование иммутабельных структур данных или глобальной библиотеки управления состоянием, быть более подходящими для вашего случая.

Альтернативы experimental_useMutableSource

Хотя experimental_useMutableSource предоставляет способ интеграции изменяемых данных в компоненты React, существует несколько альтернатив:

• Глобальные библиотеки управления состоянием: Библиотеки, такие как Redux, Zustand и Recoil, предоставляют надежные механизмы для управления состоянием приложения, включая обработку обновлений от внешних систем. Эти библиотеки обычно полагаются на иммутабельные структуры данных и предлагают такие функции, как отладка с перемоткой времени (time-travel debugging) и мидлвары для обработки побочных эффектов.
• Context API: Context API в React позволяет вам делиться состоянием между компонентами без явной передачи пропсов. Хотя Context обычно используется с иммутабельными данными, его также можно использовать с изменяемыми данными при тщательном управлении обновлениями и подписками.
• Пользовательские хуки: Вы можете создавать пользовательские хуки для управления изменяемыми данными и подписки компонентов на изменения. Этот подход обеспечивает большую гибкость, но требует тщательной реализации, чтобы избежать проблем с производительностью и несоответствия данных.
• Сигналы: Реактивные библиотеки, такие как Preact Signals, предлагают эффективный способ управления и подписки на изменяющиеся значения. Этот подход можно интегрировать в проекты на React и предоставить альтернативу управлению изменяемыми данными напрямую через хуки React.

Заключение

experimental_useMutableSource предлагает мощный механизм для интеграции изменяемых данных в компоненты React, обеспечивая эффективные обновления и улучшенную производительность в определенных сценариях. Однако крайне важно понимать недостатки и соображения, связанные с изменяемыми данными, и следовать лучшим практикам, чтобы избежать потенциальных проблем. Прежде чем использовать experimental_useMutableSource, тщательно оцените, является ли это наиболее подходящим решением для вашего случая, и рассмотрите альтернативные подходы, которые могут предложить большую стабильность и удобство сопровождения. Поскольку это экспериментальный API, имейте в виду, что его поведение или доступность могут измениться в будущих версиях React. Понимая тонкости experimental_useMutableSource и его альтернатив, вы сможете принимать обоснованные решения о том, как управлять изменяемыми данными в ваших приложениях на React.