Обнаружение изменений в React experimental_useMutableSource: Освоение изменяемых данных

React, известный своим декларативным подходом и эффективным рендерингом, обычно поощряет управление неизменяемыми (immutable) данными. Однако в некоторых сценариях приходится работать с изменяемыми (mutable) данными. Хук experimental_useMutableSource от React, являющийся частью экспериментальных API Concurrent Mode, предоставляет механизм для интеграции источников изменяемых данных в ваши React-компоненты, обеспечивая тонкое обнаружение изменений и оптимизацию. В этой статье мы рассмотрим нюансы experimental_useMutableSource, его преимущества, недостатки и практические примеры.

Понимание изменяемых данных в React

Прежде чем погружаться в experimental_useMutableSource, важно понять, почему изменяемые данные могут быть проблемой в React. Оптимизация рендеринга в React во многом зависит от сравнения предыдущего и текущего состояний для определения, нужно ли перерисовывать компонент. Когда данные изменяются напрямую (мутируют), React может не обнаружить эти изменения, что приводит к несоответствиям между отображаемым UI и фактическими данными.

Распространенные сценарии, где возникают изменяемые данные:

• Интеграция с внешними библиотеками: Некоторые библиотеки, особенно те, что работают со сложными структурами данных или обновлениями в реальном времени (например, некоторые библиотеки для построения графиков, игровые движки), могут внутренне управлять данными изменяемым образом.
• Оптимизация производительности: В некоторых критически важных для производительности участках кода прямая мутация может дать небольшие преимущества по сравнению с созданием совершенно новых неизменяемых копий, хотя это достигается ценой усложнения кода и потенциальных ошибок.
• Устаревшие кодовые базы: При миграции со старых кодовых баз может потребоваться работа с существующими изменяемыми структурами данных.

Хотя неизменяемые данные в целом предпочтительнее, experimental_useMutableSource позволяет разработчикам преодолеть разрыв между декларативной моделью React и реальностью работы с источниками изменяемых данных.

Представляем experimental_useMutableSource

experimental_useMutableSource — это хук React, специально разработанный для подписки на источники изменяемых данных. Он позволяет React-компонентам перерисовываться только тогда, когда изменились соответствующие части изменяемых данных, избегая ненужных перерисовок и повышая производительность. Этот хук является частью экспериментальных функций Concurrent Mode в React, и его API может измениться.

Сигнатура хука:

const value = experimental_useMutableSource(mutableSource, getSnapshot, subscribe);

Параметры:

• mutableSource: Объект, представляющий источник изменяемых данных. Этот объект должен предоставлять способ доступа к текущему значению данных и подписки на изменения.
• getSnapshot: Функция, которая принимает mutableSource в качестве входных данных и возвращает снимок (snapshot) соответствующих данных. Этот снимок используется для сравнения предыдущего и текущего значений, чтобы определить, требуется ли перерисовка. Крайне важно создавать стабильный снимок.
• subscribe: Функция, которая принимает mutableSource и функцию обратного вызова (callback) в качестве входных данных. Эта функция должна подписать колбэк на изменения в источнике изменяемых данных. Когда данные изменяются, вызывается колбэк, инициируя перерисовку.

Возвращаемое значение:

Хук возвращает текущий снимок данных, который вернула функция getSnapshot.

Как работает experimental_useMutableSource

experimental_useMutableSource отслеживает изменения в источнике изменяемых данных с помощью предоставленных функций getSnapshot и subscribe. Вот пошаговое описание:

1. Начальная отрисовка: Когда компонент отрисовывается впервые, experimental_useMutableSource вызывает функцию getSnapshot для получения начального снимка данных.
2. Подписка: Затем хук использует функцию subscribe для регистрации колбэка, который будет вызываться всякий раз при изменении изменяемых данных.
3. Обнаружение изменений: Когда данные изменяются, срабатывает колбэк. Внутри колбэка React снова вызывает getSnapshot для получения нового снимка.
4. Сравнение: React сравнивает новый снимок с предыдущим. Если снимки отличаются (с использованием Object.is или пользовательской функции сравнения), React планирует перерисовку компонента.
5. Перерисовка: Во время перерисовки experimental_useMutableSource снова вызывает getSnapshot, чтобы получить самые свежие данные, и возвращает их компоненту.

Практические примеры

Давайте проиллюстрируем использование experimental_useMutableSource на нескольких практических примерах.

Пример 1: Интеграция с изменяемым таймером

Предположим, у вас есть изменяемый объект таймера, который обновляет временную метку. Мы можем использовать experimental_useMutableSource для эффективного отображения текущего времени в React-компоненте.

// Реализация изменяемого таймера
class MutableTimer {
  constructor() {
    this._time = Date.now();
    this._listeners = [];
    this._intervalId = setInterval(() => {
      this._time = Date.now();
      this._listeners.forEach(listener => listener());
    }, 1000);
  }

  get time() {
    return this._time;
  }

  subscribe(listener) {
    this._listeners.push(listener);
    return () => {
      this._listeners = this._listeners.filter(l => l !== listener);
    };
  }
}

const timer = new MutableTimer();

// React-компонент
import React, { experimental_useMutableSource as useMutableSource } from 'react';

const mutableSource = {
  version: 0, // версия для отслеживания изменений
  getSnapshot: () => timer.time,
  subscribe: timer.subscribe.bind(timer),
};

function CurrentTime() {
  const currentTime = useMutableSource(mutableSource, mutableSource.getSnapshot, mutableSource.subscribe);

  return (
    

      Current Time: {new Date(currentTime).toLocaleTimeString()}
    
  );
}

export default CurrentTime;

В этом примере MutableTimer — это класс, который изменяемым образом обновляет время. experimental_useMutableSource подписывается на таймер, и компонент CurrentTime перерисовывается только при изменении времени. Функция getSnapshot возвращает текущее время, а функция subscribe регистрирует слушателя на события изменения таймера. Свойство version в mutableSource, хотя и не используется в этом минимальном примере, имеет решающее значение в сложных сценариях для указания обновлений самого источника данных (например, при изменении интервала таймера).

Пример 2: Интеграция с изменяемым состоянием игры

Рассмотрим простую игру, в которой состояние игры (например, позиция игрока, счет) хранится в изменяемом объекте. experimental_useMutableSource можно использовать для эффективного обновления игрового интерфейса.

// Изменяемое состояние игры
class GameState {
  constructor() {
    this.playerX = 0;
    this.playerY = 0;
    this.score = 0;
    this._listeners = [];
  }

  movePlayer(x, y) {
    this.playerX = x;
    this.playerY = y;
    this.notifyListeners();
  }

  increaseScore(amount) {
    this.score += amount;
    this.notifyListeners();
  }

  subscribe(listener) {
    this._listeners.push(listener);
    return () => {
      this._listeners = this._listeners.filter(l => l !== listener);
    };
  }

  notifyListeners() {
    this._listeners.forEach(listener => listener());
  }
}

const gameState = new GameState();

// React-компонент
import React, { experimental_useMutableSource as useMutableSource } from 'react';

const mutableSource = {
  version: 0, // версия для отслеживания изменений
  getSnapshot: () => ({
    x: gameState.playerX,
    y: gameState.playerY,
    score: gameState.score,
  }),
  subscribe: gameState.subscribe.bind(gameState),
};

function GameUI() {
  const { x, y, score } = useMutableSource(mutableSource, mutableSource.getSnapshot, mutableSource.subscribe);

  return (
    

      Player Position: ({x}, {y})

      Score: {score}
       gameState.increaseScore(10)}>Increase Score
       gameState.movePlayer(x + 1, y + 1)}>Move Player
    
  );
}

export default GameUI;

В этом примере GameState — это класс, который хранит изменяемое состояние игры. Компонент GameUI использует experimental_useMutableSource для подписки на изменения состояния игры. Функция getSnapshot возвращает снимок соответствующих свойств состояния игры. Компонент перерисовывается только при изменении позиции игрока или счета, обеспечивая эффективные обновления.

Пример 3: Изменяемые данные с функциями-селекторами

Иногда нужно реагировать на изменения только определенных частей изменяемых данных. Вы можете использовать функции-селекторы внутри функции getSnapshot, чтобы извлечь только те данные, которые релевантны для компонента.

// Изменяемые данные
const mutableData = {
  name: "John Doe",
  age: 30,
  city: "New York",
  country: "USA",
  occupation: "Software Engineer",
  _listeners: [],

  subscribe(listener) {
    this._listeners.push(listener);
    return () => {
      this._listeners = this._listeners.filter(l => l !== listener);
    };
  },

  setName(newName) {
    this.name = newName;
    this._listeners.forEach(l => l());
  },

  setAge(newAge) {
    this.age = newAge;
    this._listeners.forEach(l => l());
  }

};


// React-компонент
import React, { experimental_useMutableSource as useMutableSource } from 'react';

const mutableSource = {
  version: 0, // версия для отслеживания изменений
  getSnapshot: () => mutableData.age,
  subscribe: mutableData.subscribe.bind(mutableData),
};


function AgeDisplay() {
  const age = useMutableSource(mutableSource, mutableSource.getSnapshot, mutableSource.subscribe);

  return (
    

      Age: {age}
    
  );
}

export default AgeDisplay;

В этом случае компонент AgeDisplay перерисовывается только при изменении свойства age объекта mutableData. Функция getSnapshot специально извлекает свойство age, что позволяет осуществлять тонкое обнаружение изменений.

Преимущества experimental_useMutableSource

• Тонкое обнаружение изменений: Компоненты перерисовываются только при изменении соответствующих частей изменяемых данных, что приводит к повышению производительности.
• Интеграция с источниками изменяемых данных: Позволяет React-компонентам бесшовно интегрироваться с библиотеками или кодовыми базами, использующими изменяемые данные.
• Оптимизированные обновления: Уменьшает количество ненужных перерисовок, что делает интерфейс более эффективным и отзывчивым.

Недостатки и важные моменты

• Сложность: Работа с изменяемыми данными и experimental_useMutableSource усложняет ваш код. Это требует тщательного рассмотрения вопросов согласованности и синхронизации данных.
• Экспериментальный API: experimental_useMutableSource является частью экспериментальных функций Concurrent Mode в React, что означает, что API может измениться в будущих версиях.
• Потенциальные ошибки: Изменяемые данные могут приводить к трудноуловимым ошибкам, если с ними не обращаться осторожно. Крайне важно убедиться, что изменения отслеживаются правильно и что UI обновляется последовательно.
• Компромиссы производительности: Хотя experimental_useMutableSource может повысить производительность в определенных сценариях, он также вносит накладные расходы из-за процесса создания снимков и их сравнения. Важно провести бенчмаркинг вашего приложения, чтобы убедиться, что это дает чистый выигрыш в производительности.
• Стабильность снимка: Функция getSnapshot должна возвращать стабильный снимок. Избегайте создания новых объектов или массивов при каждом вызове getSnapshot, если данные фактически не изменились. Этого можно достичь путем мемоизации снимка или сравнения соответствующих свойств внутри самой функции getSnapshot.

Лучшие практики использования experimental_useMutableSource

1. Минимизируйте изменяемые данные: По возможности предпочитайте неизменяемые структуры данных. Используйте experimental_useMutableSource только при необходимости интеграции с существующими источниками изменяемых данных или для специфических оптимизаций производительности.
2. Создавайте стабильные снимки: Убедитесь, что функция getSnapshot возвращает стабильный снимок. Избегайте создания новых объектов или массивов при каждом вызове, если данные фактически не изменились. Используйте техники мемоизации или функции сравнения для оптимизации создания снимков.
3. Тщательно тестируйте ваш код: Изменяемые данные могут приводить к трудноуловимым ошибкам. Тщательно тестируйте свой код, чтобы убедиться, что изменения отслеживаются правильно и что UI обновляется последовательно.
4. Документируйте ваш код: Четко документируйте использование experimental_useMutableSource и предположения, сделанные относительно источника изменяемых данных. Это поможет другим разработчикам понимать и поддерживать ваш код.
5. Рассматривайте альтернативы: Прежде чем использовать experimental_useMutableSource, рассмотрите альтернативные подходы, такие как использование библиотек управления состоянием (например, Redux, Zustand) или рефакторинг вашего кода для использования неизменяемых структур данных.
6. Используйте версионирование: Внутри объекта mutableSource включите свойство version. Обновляйте это свойство всякий раз, когда меняется структура самого источника данных (например, добавление или удаление свойств). Это позволяет experimental_useMutableSource знать, когда ему нужно полностью пересмотреть свою стратегию создания снимков, а не только значения данных. Увеличивайте версию всякий раз, когда вы фундаментально меняете способ работы источника данных.

Интеграция со сторонними библиотеками

experimental_useMutableSource особенно полезен для интеграции React-компонентов со сторонними библиотеками, которые управляют данными изменяемым образом. Вот общий подход:

1. Определите источник изменяемых данных: Выясните, какая часть API библиотеки предоставляет изменяемые данные, к которым вам нужно получить доступ в вашем React-компоненте.
2. Создайте объект источника изменений: Создайте объект JavaScript, который инкапсулирует источник изменяемых данных и предоставляет функции getSnapshot и subscribe.
3. Реализуйте функцию getSnapshot: Напишите функцию getSnapshot для извлечения релевантных данных из источника изменяемых данных. Убедитесь, что снимок стабилен.
4. Реализуйте функцию Subscribe: Напишите функцию subscribe для регистрации слушателя в системе событий библиотеки. Слушатель должен вызываться всякий раз, когда изменяемые данные меняются.
5. Используйте experimental_useMutableSource в вашем компоненте: Используйте experimental_useMutableSource для подписки на источник изменяемых данных и доступа к данным в вашем React-компоненте.

Например, если вы используете библиотеку для построения графиков, которая изменяемым образом обновляет данные графика, вы можете использовать experimental_useMutableSource для подписки на изменения данных графика и соответствующего обновления компонента графика.

Особенности Concurrent Mode

experimental_useMutableSource разработан для работы с функциями Concurrent Mode в React. Concurrent Mode позволяет React прерывать, приостанавливать и возобновлять рендеринг, улучшая отзывчивость и производительность вашего приложения. При использовании experimental_useMutableSource в Concurrent Mode важно помнить о следующих моментах:

• Разрыв (Tearing): Разрыв происходит, когда React обновляет только часть UI из-за прерываний в процессе рендеринга. Чтобы избежать разрыва, убедитесь, что функция getSnapshot возвращает согласованный снимок данных.
• Suspense: Suspense позволяет приостановить рендеринг компонента до тех пор, пока не станут доступны определенные данные. При использовании experimental_useMutableSource с Suspense убедитесь, что источник изменяемых данных доступен до того, как компонент попытается его отрисовать.
• Transitions (Переходы): Переходы позволяют плавно переключаться между различными состояниями в вашем приложении. При использовании experimental_useMutableSource с переходами убедитесь, что источник изменяемых данных корректно обновляется во время перехода.

Альтернативы experimental_useMutableSource

Хотя experimental_useMutableSource предоставляет механизм для интеграции с источниками изменяемых данных, это не всегда лучшее решение. Рассмотрите следующие альтернативы:

• Неизменяемые структуры данных: Если возможно, проведите рефакторинг вашего кода для использования неизменяемых структур данных. Неизменяемые структуры данных облегчают отслеживание изменений и предотвращают случайные мутации.
• Библиотеки управления состоянием: Используйте библиотеку управления состоянием, такую как Redux, Zustand или Recoil, для управления состоянием вашего приложения. Эти библиотеки предоставляют централизованное хранилище для ваших данных и обеспечивают неизменяемость.
• Context API: React Context API позволяет обмениваться данными между компонентами без проброса пропсов (prop drilling). Хотя сам Context API не обеспечивает неизменяемость, вы можете использовать его в сочетании с неизменяемыми структурами данных или библиотекой управления состоянием.
• useSyncExternalStore: Этот хук позволяет подписываться на внешние источники данных способом, совместимым с Concurrent Mode и серверными компонентами. Хотя он не предназначен специально для *изменяемых* данных, он может быть подходящей альтернативой, если вы можете управлять обновлениями внешнего хранилища предсказуемым образом.

Заключение

experimental_useMutableSource — это мощный инструмент для интеграции React-компонентов с источниками изменяемых данных. Он позволяет осуществлять тонкое обнаружение изменений и оптимизированные обновления, повышая производительность вашего приложения. Однако он также добавляет сложности и требует тщательного рассмотрения вопросов согласованности и синхронизации данных.

Прежде чем использовать experimental_useMutableSource, рассмотрите альтернативные подходы, такие как использование неизменяемых структур данных или библиотеки управления состоянием. Если вы все же решите использовать experimental_useMutableSource, следуйте лучшим практикам, изложенным в этой статье, чтобы ваш код был надежным и поддерживаемым.

Поскольку experimental_useMutableSource является частью экспериментальных функций Concurrent Mode в React, его API может измениться. Следите за последней документацией React и будьте готовы адаптировать свой код по мере необходимости. Лучший подход — всегда стремиться к неизменяемости, когда это возможно, и прибегать к управлению изменяемыми данными с помощью таких инструментов, как experimental_useMutableSource, только тогда, когда это строго необходимо для интеграции или по соображениям производительности.