React Concurrent Rendering: Освоение Suspense и оптимизации Transitions для улучшения пользовательского опыта

В динамичном мире веб-разработки пользовательский опыт (UX) имеет первостепенное значение. Приложения должны быть отзывчивыми, интерактивными и визуально плавными, независимо от условий сети, возможностей устройства или сложности обрабатываемых данных. В течение многих лет React позволял разработчикам создавать сложные пользовательские интерфейсы, но традиционные шаблоны рендеринга иногда могли приводить к "jank" или зависанию при выполнении тяжелых вычислений или выборке данных.

Представляем React Concurrent Rendering. Этот сдвиг парадигмы, полностью представленный в React 18, представляет собой фундаментальную перестройку основного механизма рендеринга React. Это не новый набор функций, который вы выбираете с помощью одного флага; скорее, это лежащее в основе изменение, которое позволяет использовать новые возможности, такие как Suspense и Transitions, которые значительно улучшают управление отзывчивостью и пользовательским потоком в приложениях React.

Это подробное руководство углубится в суть Concurrent React, изучит его основополагающие принципы и предоставит практические рекомендации по использованию Suspense и Transitions для создания действительно бесшовных и производительных приложений для глобальной аудитории.

Понимание необходимости Concurrent React: проблема "Jank"

До Concurrent React рендеринг React был в основном синхронным и блокирующим. Когда происходило обновление состояния, React немедленно начинал рендеринг этого обновления. Если обновление включало в себя большой объем работы (например, повторный рендеринг большого дерева компонентов, выполнение сложных вычислений или ожидание данных), основной поток браузера был бы занят. Это могло привести к:

• Неотзывчивый UI: Приложение может зависать, переставать отвечать на ввод пользователя (например, щелчки или ввод текста) или отображать устаревший контент во время загрузки нового контента.
• Прерывистая анимация: Анимация может выглядеть прерывистой, поскольку браузеру сложно поддерживать 60 кадров в секунду.
• Плохое восприятие пользователя: Пользователи воспринимают медленное, ненадежное приложение, что приводит к разочарованию и отказу от его использования.

Представьте себе сценарий, в котором пользователь вводит текст в поле поиска. Традиционно каждое нажатие клавиши может вызывать повторный рендеринг большого списка. Если список обширный или логика фильтрации сложная, UI может отставать от ввода пользователя, создавая неприятные ощущения. Concurrent React стремится решить эти проблемы, сделав рендеринг прерываемым и приоритетным.

Что такое Concurrent React? Основная идея

В своей основе Concurrent React позволяет React одновременно работать над несколькими задачами. Это не означает истинный параллелизм (который обычно достигается с помощью веб-воркеров или нескольких ядер ЦП), а скорее то, что React может приостанавливать, возобновлять и даже отменять рендеринг. Он может приоритизировать срочные обновления (например, ввод пользователя) над менее срочными (например, выборка данных в фоновом режиме).

Ключевые принципы Concurrent React:

• Прерываемый рендеринг: React может начать рендеринг обновления, приостановить его, если поступает более срочное обновление (например, щелчок пользователя), обработать срочное обновление, а затем возобновить приостановленную работу или даже отбросить ее, если она больше не актуальна.
• Приоритизация: Разные обновления могут иметь разные приоритеты. Ввод пользователя (ввод текста, щелчки) всегда имеет высокий приоритет, в то время как загрузка данных в фоновом режиме или рендеринг вне экрана могут иметь более низкий приоритет.
• Неблокирующие обновления: Поскольку React может приостанавливать работу, он избегает блокировки основного потока, обеспечивая отзывчивость UI.
• Автоматическая пакетная обработка: React 18 объединяет несколько обновлений состояния в один повторный рендеринг, даже за пределами обработчиков событий, что еще больше сокращает ненужные рендеринги и повышает производительность.

Прелесть Concurrent React в том, что большая часть этой сложности обрабатывается React внутренне. Разработчики взаимодействуют с ним через новые шаблоны и хуки, в основном Suspense и Transitions.

Suspense: Управление асинхронными операциями и резервными UI

Suspense - это механизм, который позволяет вашим компонентам "ждать" чего-либо перед рендерингом. Вместо традиционных методов обработки состояний загрузки (например, ручной установки флагов `isLoading`), Suspense позволяет декларативно определить резервный UI, который будет отображаться, пока компонент или его дочерние элементы асинхронно загружают данные, код или другие ресурсы.

Как работает Suspense

Когда компонент в пределах границы <Suspense> "приостанавливается" (например, он выдает promise во время ожидания данных), React перехватывает этот promise и отображает свойство fallback ближайшего компонента <Suspense>. Как только promise разрешается, React пытается снова отобразить компонент. Это значительно упрощает обработку состояний загрузки, делая ваш код более чистым, а UX - более последовательным.

Общие случаи использования Suspense:

1. Разделение кода с помощью React.lazy

Одним из самых ранних и широко используемых вариантов использования Suspense является разделение кода. React.lazy позволяет отложить загрузку кода компонента до тех пор, пока он фактически не будет отображен. Это имеет решающее значение для оптимизации времени начальной загрузки страницы, особенно для больших приложений со множеством функций.

            import { lazy, Suspense } from 'react';

const LazyComponent = lazy(() => import('./LazyComponent'));

function MyPage() {
  return (
    <div>
      <h1>Welcome to My Page</h1>
      <Suspense fallback={<div>Loading component...</div>}>
        <LazyComponent />
      </Suspense>
    </div>
  );
}
            

              
                Copy
              
            
          

В этом примере код LazyComponent будет получен только тогда, когда MyPage попытается его отобразить. До этого пользователь видит "Loading component...".

2. Выборка данных с помощью Suspense (экспериментальные/рекомендуемые шаблоны)

Хотя `React.lazy` встроен, прямая приостановка для выборки данных требует интеграции с библиотекой выборки данных с поддержкой Suspense или пользовательским решением. Команда React рекомендует использовать специализированные фреймворки или библиотеки, которые интегрируются с Suspense для выборки данных, такие как Relay или Next.js с его новыми шаблонами выборки данных (например, серверные компоненты `async`, которые передают данные). Для выборки данных на стороне клиента библиотеки, такие как SWR или React Query, развиваются для поддержки шаблонов Suspense.

Концептуальный пример использования перспективного шаблона с хуком use (доступен в React 18+ и широко используется в серверных компонентах):

            import { Suspense, use } from 'react';

// Simulate a data fetching function that returns a Promise
const fetchData = async () => {
  const response = await new Promise(resolve => setTimeout(() => {
    resolve({ name: 'Global User', role: 'Developer' });
  }, 2000));
  return response;
};

let userDataPromise = fetchData();

function UserProfile() {
  // `use` hook reads the value of a Promise. If the Promise is pending,
  // it suspends the component.
  const user = use(userDataPromise);
  return (
    <div>
      <h3>User Profile</h3>
      <p>Name: <b>{user.name}</b></p>
      <p>Role: <em>{user.role}</em></p>
    </div>
  );
}

function App() {
  return (
    <div>
      <h1>Application Dashboard</h1>
      <Suspense fallback={<div>Loading user profile...</div>}>
        <UserProfile />
      </Suspense>
    </div>
  );
}
            

              
                Copy
              
            
          

Хук `use` - это мощный новый примитив для чтения значений из ресурсов, таких как Promises, при рендеринге. Когда `userDataPromise` находится в состоянии ожидания, `UserProfile` приостанавливается, и граница `Suspense` отображает свой резервный вариант.

3. Загрузка изображений с помощью Suspense (сторонние библиотеки)

Для изображений вы можете использовать библиотеку, которая оборачивает загрузку изображений способом, совместимым с Suspense, или создать собственный компонент, который выдает promise до тех пор, пока изображение не будет загружено.

Вложенные границы Suspense

Вы можете вкладывать границы <Suspense>, чтобы обеспечить более гранулярные состояния загрузки. Сначала будет отображаться резервный вариант самой внутренней границы Suspense, затем он будет заменен разрешенным контентом, что может привести к отображению следующего внешнего резервного варианта и так далее. Это обеспечивает точный контроль над процессом загрузки.

            <Suspense fallback={<div>Loading Page...</div>}>
  <HomePage />
  <Suspense fallback={<div>Loading Widgets...</div>}>
    <DashboardWidgets />
  </Suspense>
</Suspense>
            

              
                Copy
              
            
          

Границы ошибок с помощью Suspense

Suspense обрабатывает состояния загрузки, но не обрабатывает ошибки. Для обработки ошибок вам все еще нужны Границы ошибок. Граница ошибок - это компонент React, который перехватывает ошибки JavaScript в любом месте дерева дочерних компонентов, регистрирует эти ошибки и отображает резервный UI вместо сбоя всего приложения. Рекомендуется оборачивать границы Suspense границами ошибок для перехвата потенциальных проблем во время выборки данных или загрузки компонентов.

            import { Suspense, lazy, Component } from 'react';

class ErrorBoundary extends Component {
  constructor(props) {
    super(props);
    this.state = { hasError: false };
  }

  static getDerivedStateFromError(error) {
    return { hasError: true };
  }

  componentDidCatch(error, errorInfo) {
    console.error("Caught an error:", error, errorInfo);
  }

  render() {
    if (this.state.hasError) {
      return <h2>Something went wrong loading this content.</h2>;
    }
    return this.props.children;
  }
}

const LazyDataComponent = lazy(() => new Promise(resolve => {
  // Simulate an error 50% of the time
  if (Math.random() > 0.5) {
    throw new Error("Failed to load data!");
  } else {
    setTimeout(() => resolve({ default: () => <p>Data loaded successfully!</p> }), 1000);
  }
}));

function DataDisplay() {
  return (
    <ErrorBoundary>
      <Suspense fallback={<div>Loading data...</div>}>
        <LazyDataComponent />
      </Suspense>
    </ErrorBoundary>
  );
}
            

              
                Copy
              
            
          

Transitions: Поддержание отзывчивости UI во время несрочных обновлений

В то время как Suspense решает проблему "ожидания загрузки чего-либо", Transitions решают проблему "поддержания отзывчивости UI во время сложных обновлений". Transitions позволяют вам пометить определенные обновления состояния как "несрочные". Это сигнализирует React о том, что если во время рендеринга несрочного обновления поступает срочное обновление (например, ввод пользователя), React должен приоритизировать срочное обновление и потенциально отменить текущий несрочный рендеринг.

Проблема, которую решают Transitions

Представьте себе строку поиска, которая фильтрует большой набор данных. По мере того, как пользователь вводит текст, применяется новый фильтр, и список повторно отображается. Если повторный рендеринг происходит медленно, ввод поиска может стать медленным, что вызовет разочарование у пользователя. Ввод текста (срочный) блокируется фильтрацией (несрочной).

Представляем startTransition и useTransition

React предоставляет два способа пометить обновления как переходы:

1. startTransition(callback): Автономная функция, которую можно импортировать из React. Она оборачивает обновления, которые вы хотите рассматривать как переходы.
2. useTransition(): Хук React, который возвращает массив, содержащий логическое значение isPending (указывающее, активен ли переход) и функцию startTransition. Обычно это предпочтительнее внутри компонентов.

Как работают Transitions

Когда обновление оборачивается в переход, React обрабатывает его по-другому:

• Он будет отображать обновления перехода в фоновом режиме, не блокируя основной поток.
• Если во время перехода происходит более срочное обновление (например, ввод текста), React прервет переход, немедленно обработает срочное обновление, а затем либо перезапустит, либо отменит переход.
• Состояние `isPending` из `useTransition` позволяет вам отображать индикатор ожидания (например, спиннер или затемненное состояние) во время выполнения перехода, предоставляя визуальную обратную связь пользователю.

Практический пример: отфильтрованный список с помощью useTransition

            import React, { useState, useTransition } from 'react';

const DATA_SIZE = 10000;
const generateData = () => {
  return Array.from({ length: DATA_SIZE }, (_, i) => `Item ${i + 1}`);
};

const allItems = generateData();

function FilterableList() {
  const [inputValue, setInputValue] = useState('');
  const [displayValue, setDisplayValue] = useState('');
  const [isPending, startTransition] = useTransition();

  const filteredItems = React.useMemo(() => {
    if (!displayValue) return allItems;
    return allItems.filter(item =>
      item.toLowerCase().includes(displayValue.toLowerCase())
    );
  }, [displayValue]);

  const handleChange = (e) => {
    const newValue = e.target.value;
    setInputValue(newValue); // Urgent update: update input immediately

    // Non-urgent update: start a transition for filtering the list
    startTransition(() => {
      setDisplayValue(newValue);
    });
  };

  return (
    <div>
      <h2>Search and Filter</h2>
      <input
        type="text"
        value={inputValue}
        onChange={handleChange}
        placeholder="Type to filter..."
        style={{ width: '100%', padding: '8px', marginBottom: '10px' }}
      />
      {isPending && <div style={{ color: 'blue' }}>Updating list...</div>}
      <ul style={{ maxHeight: '300px', overflowY: 'auto', border: '1px solid #ccc', padding: '10px' }}>
        {filteredItems.map((item, index) => (
          <li key={index}>{item}</li>
        ))}
      </ul>
    </div>
  );
}

function App() {
  return (
    <div>
      <h1>React Concurrent Transitions Example</h1>
      <FilterableList />
    </div>
  );
}
            

              
                Copy
              
            
          

В этом примере:

• Ввод в поле ввода немедленно обновляет inputValue, сохраняя отзывчивость ввода. Это срочное обновление.
• startTransition оборачивает обновление setDisplayValue. Это говорит React о том, что обновление отображаемого списка является несрочной задачей.
• Если пользователь вводит текст быстро, React может прервать фильтрацию списка, обновить поле ввода, а затем перезапустить процесс фильтрации, обеспечивая плавный ввод.
• Флаг isPending предоставляет визуальную обратную связь о том, что список обновляется.

Когда использовать Transitions

Используйте переходы, когда:

• Обновление состояния может привести к значительному, потенциально медленному повторному рендерингу.
• Вы хотите сохранить отзывчивость UI для немедленных взаимодействий с пользователем (например, ввод текста), пока более медленное, некритичное обновление происходит в фоновом режиме.
• Пользователю не нужно видеть промежуточные состояния более медленного обновления.

НЕ используйте переходы для:

• Срочные обновления, которые должны быть немедленными (например, переключение флажка, обратная связь при отправке формы).
• Анимации, требующие точного времени.

useDeferredValue: Отложенные обновления для улучшения отзывчивости

Хук useDeferredValue тесно связан с переходами и предоставляет еще один способ сохранить отзывчивость UI. Он позволяет отложить обновление значения, подобно тому, как `startTransition` откладывает обновление состояния. Если исходное значение быстро меняется, `useDeferredValue` вернет *предыдущее* значение до тех пор, пока не будет готова "стабильная" версия нового значения, предотвращая зависание UI.

Как работает useDeferredValue

Он принимает значение и возвращает "отложенную" версию этого значения. Когда исходное значение изменяется, React пытается обновить отложенное значение неблокирующим способом с низким приоритетом. Если происходят другие срочные обновления, React может отложить обновление отложенного значения. Это особенно полезно для таких вещей, как результаты поиска или динамические диаграммы, где вы хотите показать немедленный ввод, но обновить дорогостоящий дисплей только после того, как пользователь сделает паузу или вычисление завершится.

Практический пример: отложенное поле поиска

            import React, { useState, useDeferredValue } from 'react';

const ITEMS = Array.from({ length: 10000 }, (_, i) => `Product ${i + 1}`);

function DeferredSearchList() {
  const [searchTerm, setSearchTerm] = useState('');
  const deferredSearchTerm = useDeferredValue(searchTerm); // Deferred version of searchTerm

  // This expensive filter operation will use the deferredSearchTerm
  const filteredItems = React.useMemo(() => {
    // Simulate a heavy calculation
    for (let i = 0; i < 500000; i++) {}
    return ITEMS.filter(item =>
      item.toLowerCase().includes(deferredSearchTerm.toLowerCase())
    );
  }, [deferredSearchTerm]);

  const handleChange = (e) => {
    setSearchTerm(e.target.value);
  };

  return (
    <div>
      <h2>Deferred Search Example</h2>
      <input
        type="text"
        value={searchTerm}
        onChange={handleChange}
        placeholder="Search products..."
        style={{ width: '100%', padding: '8px', marginBottom: '10px' }}
      />
      {searchTerm !== deferredSearchTerm && <div style={{ color: 'green' }}>Searching...</div>}
      <ul style={{ maxHeight: '300px', overflowY: 'auto', border: '1px solid #ccc', padding: '10px' }}>
        {filteredItems.map((item, index) => (
          <li key={index}>{item}</li>
        ))}
      </ul>
    </div>
  );
}

function App() {
  return (
    <div>
      <h1>React useDeferredValue Example</h1>
      <DeferredSearchList />
    </div>
  );
}
            

              
                Copy
              
            
          

В этом примере:

• Поле ввода обновляется немедленно по мере ввода текста пользователем, поскольку searchTerm обновляется напрямую.
• Дорогая логика фильтрации использует deferredSearchTerm. Если пользователь вводит текст быстро, deferredSearchTerm будет отставать от searchTerm, позволяя полю ввода оставаться отзывчивым, пока фильтрация выполняется в фоновом режиме.
• Сообщение "Searching..." отображается, когда `searchTerm` и `deferredSearchTerm` не синхронизированы, что указывает на то, что дисплей наверстывает упущенное.

useTransition vs. useDeferredValue

Хотя они и похожи по назначению, у них разные случаи использования:

• useTransition: Используется, когда вы сами вызываете медленное обновление (например, установка переменной состояния, которая вызывает тяжелый рендеринг). Вы явно помечаете обновление как переход.
• useDeferredValue: Используется, когда пропс или переменная состояния поступает из внешнего источника или выше в дереве компонентов, и вы хотите отложить его влияние на дорогостоящую часть вашего компонента. Вы откладываете *значение*, а не обновление.

Общие рекомендации по параллельному рендерингу и оптимизации

Принятие параллельных функций - это не просто использование новых хуков; это изменение мышления о том, как React управляет рендерингом и как лучше всего структурировать ваше приложение для оптимальной производительности и пользовательского опыта.

1. Используйте строгий режим

<StrictMode> React неоценим при работе с параллельными функциями. Он намеренно дважды вызывает определенные функции (например, методы `render` или очистку `useEffect`) в режиме разработки. Это помогает вам обнаружить случайные побочные эффекты, которые могут вызвать проблемы в параллельных сценариях, когда компоненты могут быть отображены, приостановлены и возобновлены или даже отображены несколько раз, прежде чем быть зафиксированными в DOM.

            import React from 'react';
import ReactDOM from 'react-dom/client';
import App from './App';

const root = ReactDOM.createRoot(document.getElementById('root'));
root.render(
  <React.StrictMode>
    <App />
  </React.StrictMode>
);

            

              
                Copy
              
            
          

2. Сохраняйте чистоту компонентов и изолируйте побочные эффекты

Чтобы параллельный рендеринг React работал эффективно, ваши компоненты в идеале должны быть чистыми функциями их пропсов и состояния. Избегайте побочных эффектов в функциях рендеринга. Если логика рендеринга вашего компонента имеет побочные эффекты, эти побочные эффекты могут выполняться несколько раз или быть отброшены, что приведет к непредсказуемому поведению. Переместите побочные эффекты в `useEffect` или обработчики событий.

3. Оптимизируйте дорогие вычисления с помощью useMemo и useCallback

Хотя параллельные функции помогают управлять отзывчивостью, они не устраняют стоимость рендеринга. Используйте `useMemo` для мемоизации дорогостоящих вычислений и `useCallback` для мемоизации функций, передаваемых дочерним компонентам. Это предотвращает ненужные повторные рендеринги дочерних компонентов, когда пропсы или функции фактически не изменились.

            function MyComponent({ data }) {
  const processedData = React.useMemo(() => {
    // Expensive computation on data
    return data.map(item => item.toUpperCase());
  }, [data]);

  const handleClick = React.useCallback(() => {
    console.log('Button clicked');
  }, []);

  return (
    <div>
      <p>{processedData.join(', ')}</p>
      <button onClick={handleClick}>Click Me</button>
    </div>
  );
}
            

              
                Copy
              
            
          

4. Используйте разделение кода

Как продемонстрировано с помощью `React.lazy` и `Suspense`, разделение кода является мощным методом оптимизации. Он уменьшает размер начального пакета, что позволяет вашему приложению загружаться быстрее. Разделите свое приложение на логические части (например, по маршруту, по функции) и загружайте их по запросу.

5. Оптимизируйте стратегии выборки данных

Для выборки данных рассмотрите шаблоны, которые хорошо интегрируются с Suspense, такие как:

• Выборка при рендеринге (с Suspense): Как показано с помощью хука `use`, компоненты объявляют о своих потребностях в данных и приостанавливаются до тех пор, пока данные не станут доступны.
• Рендеринг во время выборки: Начните выборку данных заранее (например, в обработчике событий или маршрутизаторе) до рендеринга компонента, которому они нужны. Передайте promise непосредственно компоненту, который затем использует `use` или библиотеку с поддержкой Suspense для чтения из него. Это предотвращает водопады и делает данные доступными раньше.
• Серверные компоненты (дополнительно): Для приложений, отображаемых на сервере, серверные компоненты React (RSC) глубоко интегрируются с Concurrent React и Suspense для потоковой передачи HTML и данных с сервера, улучшая начальную производительность загрузки и упрощая логику выборки данных.

6. Отслеживайте и профилируйте производительность

Используйте инструменты разработчика браузера (например, React DevTools Profiler, вкладку "Производительность" Chrome DevTools), чтобы понять поведение рендеринга вашего приложения. Определите узкие места и области, где параллельные функции могут быть наиболее полезными. Ищите длительные задачи в основном потоке и дерганые анимации.

7. Постепенное раскрытие с помощью Suspense

Вместо отображения одного глобального спиннера используйте вложенные границы Suspense для отображения частей UI по мере их готовности. Этот метод, известный как Постепенное раскрытие, делает приложение более быстрым и отзывчивым, поскольку пользователи могут взаимодействовать с доступными частями во время загрузки других.

Представьте себе панель мониторинга, где каждый виджет может загружать свои данные независимо:

            <div className="dashboard-layout">
  <Suspense fallback={<div>Loading Header...</div>}>
    <Header />
  </Suspense>
  <div className="main-content">
    <Suspense fallback={<div>Loading Analytics Widget...</div>}>
      <AnalyticsWidget />
    </Suspense>
    <Suspense fallback={<div>Loading Notifications...</div>}>
      <NotificationsWidget />
    </Suspense>
  </div>
</div>
            

              
                Copy
              
            
          

Это позволяет сначала отобразить заголовок, затем отдельные виджеты, а не ждать загрузки всего.

Будущее и влияние Concurrent React

Concurrent React, Suspense и Transitions - это не просто отдельные функции; это фундаментальные строительные блоки для следующего поколения приложений React. Они обеспечивают более декларативный, надежный и производительный способ обработки асинхронных операций и управления отзывчивостью UI. Этот сдвиг оказывает глубокое влияние на то, как мы думаем о:

• Архитектура приложения: Поощряет более компонентно-ориентированный подход к выборке данных и состояниям загрузки.
• Пользовательский опыт: Приводит к более плавным, более устойчивым UI, которые лучше адаптируются к различным сетевым условиям и условиям устройства.
• Эргономика разработчика: Уменьшает шаблонный код, связанный с ручными состояниями загрузки и логикой условного рендеринга.
• Рендеринг на стороне сервера (SSR) и серверные компоненты: Параллельные функции являются неотъемлемой частью достижений в SSR, обеспечивая потоковую передачу HTML и выборочную гидратацию, что значительно улучшает начальные метрики загрузки страницы, такие как Largest Contentful Paint (LCP).

Поскольку веб становится более интерактивным и насыщенным данными, потребность в сложных возможностях рендеринга будет только расти. Модель параллельного рендеринга React позиционирует его в авангарде предоставления передового пользовательского опыта во всем мире, позволяя приложениям ощущаться мгновенными и плавными, независимо от того, где находятся пользователи и какое устройство они используют.

Заключение

React Concurrent Rendering, основанный на Suspense и Transitions, знаменует собой значительный скачок вперед в разработке внешнего интерфейса. Он позволяет разработчикам создавать высоко отзывчивые и плавные пользовательские интерфейсы, предоставляя React возможность прерывать, приостанавливать и приоритизировать работу рендеринга. Освоив эти концепции и применив лучшие практики, изложенные в этом руководстве, вы сможете создавать веб-приложения, которые не только исключительно производительны, но и обеспечивают восхитительный и бесперебойный опыт для пользователей во всем мире.

Воспользуйтесь мощью параллельного React и откройте новое измерение производительности и удовлетворенности пользователей в своем следующем проекте.