React Fiber: Понимание новой архитектуры

React, популярная библиотека JavaScript для создания пользовательских интерфейсов, претерпела значительную эволюцию за эти годы. Одним из самых значительных изменений стало внедрение React Fiber, полной переработки основного алгоритма согласования React. Эта новая архитектура открывает мощные возможности, обеспечивая более плавный пользовательский опыт, повышенную производительность и большую гибкость в управлении сложными приложениями. Эта статья в блоге предоставляет всесторонний обзор React Fiber, его ключевых концепций и его последствий для разработчиков React во всем мире.

Что такое React Fiber?

По своей сути React Fiber - это реализация алгоритма согласования React, который отвечает за сравнение текущего состояния пользовательского интерфейса приложения с желаемым состоянием, а затем за обновление DOM (Document Object Model) для отражения изменений. Оригинальный алгоритм согласования, часто называемый "стековым согласователем", имел ограничения в обработке сложных обновлений, особенно в сценариях, связанных с длительными вычислениями или частыми изменениями состояния. Эти ограничения могли привести к снижению производительности и прерывистым пользовательским интерфейсам.

React Fiber устраняет эти ограничения, вводя концепцию асинхронного рендеринга, позволяя React разбивать процесс рендеринга на более мелкие, прерываемые единицы работы. Это позволяет React приоритизировать обновления, более оперативно обрабатывать взаимодействие с пользователем и обеспечивать более плавный и гибкий пользовательский опыт. Представьте себе шеф-повара, готовящего сложное блюдо. Старый метод означал приготовление каждого блюда по одному. Fiber - это как шеф-повар, готовящий небольшие части многих блюд одновременно, и приостанавливающий одно, чтобы быстро ответить на запрос клиента или срочную задачу.

Ключевые концепции React Fiber

Чтобы полностью понять React Fiber, важно понимать его ключевые концепции:

1. Fibers

Fiber - это фундаментальная единица работы в React Fiber. Она представляет собой виртуальное представление экземпляра компонента React. Каждый компонент в приложении имеет соответствующий узел fiber, образующий древовидную структуру, называемую деревом fiber. Это дерево отражает дерево компонентов, но содержит дополнительную информацию, которую React использует для отслеживания, приоритизации и управления обновлениями. Каждый fiber содержит информацию о:

Тип: Тип компонента (например, функциональный компонент, компонент класса или элемент DOM).
Ключ: Уникальный идентификатор компонента, используемый для эффективного согласования.
Props: Данные, передаваемые компоненту.
Состояние: Внутренние данные, управляемые компонентом.
Child: Указатель на первого потомка компонента.
Sibling: Указатель на следующего соседа компонента.
Return: Указатель на родителя компонента.
Effect Tag: Флаг, указывающий тип обновления, которое необходимо выполнить над компонентом (например, обновление, размещение, удаление).

2. Reconciliation

Reconciliation - это процесс сравнения текущего дерева fiber с новым деревом fiber для определения изменений, которые необходимо внести в DOM. React Fiber использует алгоритм обхода в глубину для прохода по дереву fiber и определения различий между двумя деревьями. Этот алгоритм оптимизирован для минимизации количества операций DOM, необходимых для обновления пользовательского интерфейса.

3. Scheduling

Scheduling - это процесс приоритизации и выполнения обновлений, определенных во время согласования. React Fiber использует сложный планировщик, который позволяет ему разбивать процесс рендеринга на более мелкие, прерываемые единицы работы. Это позволяет React приоритизировать обновления в зависимости от их важности, более оперативно обрабатывать взаимодействие с пользователем и предотвращать блокировку основного потока длительными вычислениями.

Планировщик работает с использованием системы приоритетов. Обновлениям можно назначать различные приоритеты, такие как:

Immediate: Для критических обновлений, которые необходимо применить немедленно (например, ввод данных пользователем).
User-Blocking: Для обновлений, которые запускаются взаимодействием с пользователем и должны быть обработаны как можно быстрее.
Normal: Для общих обновлений, которые не имеют строгих требований к времени.
Low: Для обновлений, которые менее важны и могут быть отложены при необходимости.
Idle: Для обновлений, которые могут быть выполнены, когда браузер простаивает.

4. Asynchronous Rendering

Асинхронный рендеринг - основное нововведение React Fiber. Он позволяет React приостанавливать и возобновлять процесс рендеринга, что позволяет ему более эффективно обрабатывать обновления с более высоким приоритетом и взаимодействие с пользователем. Это достигается за счет разбиения процесса рендеринга на более мелкие, прерываемые единицы работы и планирования их на основе их приоритета. Если обновление с более высоким приоритетом поступает, пока React работает над задачей с более низким приоритетом, React может приостановить задачу с более низким приоритетом, обработать обновление с более высоким приоритетом, а затем возобновить задачу с более низким приоритетом с того места, где она была оставлена. Это гарантирует, что пользовательский интерфейс останется отзывчивым даже при работе со сложными обновлениями.

5. WorkLoop

WorkLoop - это сердце архитектуры Fiber. Это функция, которая выполняет итерацию по дереву Fiber, обрабатывая отдельные fiber и выполняя необходимые обновления. Этот цикл продолжается до тех пор, пока вся ожидающая работа не будет завершена или пока React не потребуется приостановить работу для обработки задачи с более высоким приоритетом. WorkLoop отвечает за:

Выбор следующего fiber для обработки.
Выполнение методов жизненного цикла компонента.
Вычисление различий между текущим и новым деревьями fiber.
Обновление DOM.

Преимущества React Fiber

React Fiber предоставляет несколько значительных преимуществ для разработчиков React и пользователей:

1. Улучшенная производительность

Разбивая процесс рендеринга на более мелкие, прерываемые единицы работы, React Fiber значительно повышает производительность приложений React. Это особенно заметно в сложных приложениях с частыми изменениями состояния или длительными вычислениями. Возможность приоритизировать обновления и более оперативно обрабатывать взаимодействие с пользователем обеспечивает более плавный и гибкий пользовательский опыт.

Например, рассмотрим веб-сайт электронной коммерции со сложной страницей списка продуктов. Без React Fiber фильтрация и сортировка списка продуктов могут привести к тому, что пользовательский интерфейс станет нечувствительным, что приведет к неудовлетворительному пользовательскому опыту. С помощью React Fiber эти операции можно выполнять асинхронно, позволяя пользовательскому интерфейсу оставаться отзывчивым и обеспечивая более удобный интерфейс для пользователя.

2. Повышенная скорость реагирования

Возможности асинхронного рендеринга React Fiber позволяют React более оперативно обрабатывать взаимодействие с пользователем. Приоритизируя обновления, вызванные действиями пользователя, React может гарантировать, что пользовательский интерфейс останется интерактивным даже при работе со сложными обновлениями. Это приводит к более увлекательному и приятному пользовательскому опыту.

Представьте себе редактор совместных документов, в котором несколько пользователей одновременно вносят изменения. С помощью React Fiber пользовательский интерфейс может оставаться отзывчивым к действиям каждого пользователя, даже при работе с большим количеством одновременных обновлений. Это позволяет пользователям сотрудничать в режиме реального времени, не испытывая задержек или задержек.

3. Большая гибкость

React Fiber обеспечивает большую гибкость в управлении сложными приложениями. Возможность приоритизировать обновления и обрабатывать асинхронные операции позволяет разработчикам оптимизировать процесс рендеринга для конкретных случаев использования. Это позволяет им создавать более сложные и производительные приложения.

Например, рассмотрим приложение визуализации данных, которое отображает большой объем данных в реальном времени. С помощью React Fiber разработчики могут приоритизировать рендеринг наиболее важных точек данных, гарантируя, что пользователь увидит наиболее релевантную информацию в первую очередь. Они также могут отложить рендеринг менее важных точек данных до тех пор, пока браузер не будет простаивать, что еще больше повысит производительность.

4. Новые возможности для дизайна пользовательского интерфейса

React Fiber открывает новые возможности для дизайна пользовательского интерфейса. Возможность выполнять асинхронный рендеринг и приоритизировать обновления позволяет разработчикам создавать более сложные и динамичные пользовательские интерфейсы без ущерба для производительности. Это позволяет им создавать более привлекательные и захватывающие пользовательские интерфейсы.

Рассмотрим игровое приложение, требующее частых обновлений состояния игры. С помощью React Fiber разработчики могут приоритизировать рендеринг наиболее важных игровых элементов, таких как персонаж игрока и вражеские персонажи, гарантируя, что игра останется отзывчивой даже при работе с большим количеством обновлений. Они также могут отложить рендеринг менее важных игровых элементов, таких как фоновые декорации, до тех пор, пока браузер не будет простаивать, что еще больше повысит производительность.

Последствия для разработчиков React

Хотя React Fiber в основном является деталью реализации, он имеет некоторые последствия для разработчиков React. Вот некоторые ключевые соображения:

1. Понимание параллельного режима

React Fiber включает параллельный режим, набор новых функций, которые позволяют React более эффективно обрабатывать асинхронный рендеринг. Параллельный режим представляет новые API и концепции, с которыми разработчики должны быть знакомы, такие как:

Suspense: Механизм приостановки рендеринга компонента до тех пор, пока его данные не станут доступны.
Transitions: Способ пометить обновления, которые менее важны и могут быть отложены при необходимости.
useDeferredValue: Хук, который позволяет отложить обновление части пользовательского интерфейса.
useTransition: Хук, который позволяет отметить обновления как переходы.

Понимание этих API и концепций имеет решающее значение для полного использования возможностей React Fiber.

2. Границы ошибок

При асинхронном рендеринге ошибки могут возникать в разных точках процесса рендеринга. Границы ошибок - это механизм для перехвата ошибок, которые возникают во время рендеринга, и предотвращения сбоя всего приложения. Разработчики должны использовать границы ошибок, чтобы корректно обрабатывать ошибки и предоставлять пользователю резервный пользовательский интерфейс.

Например, представьте компонент, который получает данные из внешнего API. Если вызов API завершается неудачно, компонент может выдать ошибку. Обернув компонент в границу ошибок, вы можете перехватить ошибку и отобразить пользователю сообщение о том, что данные не удалось загрузить.

3. Эффекты и побочные эффекты

При использовании асинхронного рендеринга важно помнить об эффектах и побочных эффектах. Эффекты следует выполнять в хуке useEffect, который гарантирует их выполнение после рендеринга компонента. Также важно избегать выполнения побочных эффектов, которые могут повлиять на процесс рендеринга, таких как прямое манипулирование DOM вне React.

Рассмотрим компонент, которому необходимо обновить заголовок документа после его рендеринга. Вместо того чтобы напрямую устанавливать заголовок документа в функции рендеринга компонента, следует использовать хук useEffect для обновления заголовка после рендеринга компонента. Это гарантирует правильное обновление заголовка даже при использовании асинхронного рендеринга.

4. Избежание блокирующих операций

Чтобы в полной мере воспользоваться возможностями асинхронного рендеринга React Fiber, важно избегать выполнения блокирующих операций, которые могут заблокировать основной поток. Сюда входят длительные вычисления, синхронные вызовы API и чрезмерные манипуляции с DOM. Вместо этого разработчики должны использовать асинхронные методы, такие как Web Workers или асинхронные вызовы API, для выполнения этих операций в фоновом режиме.

Например, вместо выполнения сложного вычисления в основном потоке вы можете использовать Web Worker для выполнения вычисления в отдельном потоке. Это предотвратит блокировку основным потоком вычисления и обеспечит отзывчивость пользовательского интерфейса.

Практические примеры и варианты использования

Давайте рассмотрим некоторые практические примеры и варианты использования, в которых React Fiber может значительно улучшить взаимодействие с пользователем:

1. Приложения с интенсивным использованием данных

Приложения, которые отображают большие объемы данных, такие как панели мониторинга, инструменты визуализации данных и веб-сайты электронной коммерции, могут получить большую выгоду от улучшенной производительности и скорости реагирования React Fiber. Приоритизируя рендеринг наиболее важных точек данных и откладывая рендеринг менее важных точек данных, разработчики могут гарантировать, что пользователь увидит наиболее релевантную информацию в первую очередь и что пользовательский интерфейс останется отзывчивым даже при работе с большим объемом данных.

Например, финансовая панель мониторинга, которая отображает цены на акции в реальном времени, может использовать React Fiber для приоритизации рендеринга текущих цен на акции и откладывания рендеринга исторических цен на акции. Это гарантирует, что пользователь увидит самую свежую информацию и что панель мониторинга останется отзывчивой даже при работе с большим объемом данных.

2. Интерактивные пользовательские интерфейсы

Приложения со сложными интерактивными пользовательскими интерфейсами, такие как игры, симуляции и редакторы для совместной работы, могут получить выгоду от повышенной скорости реагирования React Fiber. Приоритизируя обновления, вызванные действиями пользователя, разработчики могут гарантировать, что пользовательский интерфейс останется интерактивным даже при работе с большим количеством обновлений.

Представьте себе стратегическую игру в реальном времени, в которой игроки постоянно отдают команды своим юнитам. С помощью React Fiber пользовательский интерфейс может оставаться отзывчивым к действиям каждого игрока, даже при работе с большим количеством одновременных обновлений. Это позволяет игрокам управлять своими юнитами в реальном времени, не испытывая задержек или задержек.

3. Приложения с анимацией

Приложения, которые используют анимацию, могут получить выгоду от возможностей асинхронного рендеринга React Fiber. Разбивая процесс анимации на более мелкие, прерываемые единицы работы, разработчики могут гарантировать, что анимация будет работать плавно и что пользовательский интерфейс останется отзывчивым, даже если анимация сложная.

Например, веб-сайт со сложной анимацией перехода страницы может использовать React Fiber, чтобы гарантировать плавную работу анимации и отсутствие задержек или задержек во время перехода.

4. Разделение кода и ленивая загрузка

React Fiber легко интегрируется с методами разделения кода и ленивой загрузки. Используя React.lazy и Suspense, вы можете загружать компоненты по запросу, улучшая время начальной загрузки вашего приложения. Fiber гарантирует, что индикаторы загрузки и резервные пользовательские интерфейсы отображаются плавно и что загруженные компоненты отображаются эффективно.

React Fiber в глобальном контексте

Преимущества React Fiber универсально применимы независимо от географического положения или культурного контекста. Его улучшения в производительности, скорости реагирования и гибкости имеют решающее значение для обеспечения удобного взаимодействия с пользователями по всему миру. При создании приложений для разных пользователей по всему миру важно учитывать такие факторы, как задержка сети, возможности устройств и региональные предпочтения. React Fiber может помочь смягчить некоторые из этих проблем, оптимизируя процесс рендеринга и гарантируя, что пользовательский интерфейс останется отзывчивым даже в неидеальных условиях.

Например, в регионах с более медленным подключением к Интернету возможности асинхронного рендеринга React Fiber могут помочь гарантировать быструю загрузку пользовательского интерфейса и его отзывчивость, обеспечивая лучший опыт для пользователей в этих регионах. Аналогичным образом, в регионах с широким спектром возможностей устройств способность React Fiber приоритизировать обновления и обрабатывать асинхронные операции может помочь обеспечить бесперебойную работу приложения на различных устройствах, от смартфонов высокого класса до обычных телефонов.

Заключение

React Fiber - это революционная архитектура, которая преобразовала способ создания и рендеринга приложений React. Вводя асинхронный рендеринг и сложный алгоритм планирования, React Fiber открывает мощные возможности, которые обеспечивают более плавный пользовательский опыт, повышенную производительность и большую гибкость. Хотя он представляет новые концепции и API, понимание React Fiber имеет решающее значение для любого разработчика React, стремящегося создавать современные, производительные и масштабируемые приложения. Принимая React Fiber и связанные с ним функции, разработчики могут предоставлять исключительный пользовательский опыт глобальной аудитории и расширять границы того, что возможно с React.

MLOG