Plánovanie zdrojov v React Concurrent Mode: Správa úloh s ohľadom na pamäť

React Concurrent Mode je súbor nových funkcií v Reacte, ktoré pomáhajú vývojárom vytvárať responzívnejšie a výkonnejšie používateľské rozhrania. V jeho jadre sa nachádza sofistikovaný mechanizmus plánovania zdrojov, ktorý riadi vykonávanie rôznych úloh, prioritizuje interakcie používateľa a zabezpečuje plynulý zážitok aj pri veľkom zaťažení. Tento článok sa ponára do zložitosti plánovania zdrojov v React Concurrent Mode, pričom sa zameriava na to, ako spravuje pamäť a prioritizuje úlohy s cieľom dosiahnuť optimálny výkon pre globálne publikum.

Pochopenie Concurrent Mode a jeho cieľov

Tradičné vykresľovanie v Reacte je synchrónne a blokujúce. To znamená, že keď React začne vykresľovať strom komponentov, pokračuje, kým sa nevykreslí celý strom, čo môže zablokovať hlavné vlákno a viesť k pomalým aktualizáciám UI. Concurrent Mode rieši toto obmedzenie zavedením schopnosti prerušiť, pozastaviť, obnoviť alebo dokonca zrušiť úlohy vykresľovania. To umožňuje Reactu prekladať vykresľovanie s inými dôležitými úlohami, ako je spracovanie vstupu od používateľa, vykresľovanie animácií a reagovanie na sieťové požiadavky.

Kľúčové ciele Concurrent Mode sú:

• Responzívnosť: Udržiavať plynulé a responzívne používateľské rozhranie zabránením dlhotrvajúcim úlohám v blokovaní hlavného vlákna.
• Prioritizácia: Prioritizovať interakcie používateľa (napr. písanie, klikanie) pred menej naliehavými úlohami na pozadí.
• Asynchrónne vykresľovanie: Rozdeliť vykresľovanie na menšie, prerušiteľné jednotky práce.
• Zlepšená používateľská skúsenosť: Poskytnúť plynulejší a bezproblémovejší používateľský zážitok, najmä na zariadeniach s obmedzenými zdrojmi alebo pomalým sieťovým pripojením.

Architektúra Fiber: Základ súbežnosti

Concurrent Mode je postavený na architektúre Fiber, ktorá je kompletným prepisom interného vykresľovacieho motora Reactu. Fiber reprezentuje každý komponent v UI ako jednotku práce. Na rozdiel od predchádzajúceho reconcilera založeného na zásobníku, Fiber používa dátovú štruktúru spájaného zoznamu na vytvorenie stromu práce. To umožňuje Reactu pozastaviť, obnoviť a prioritizovať úlohy vykresľovania na základe ich naliehavosti.

Kľúčové koncepty v architektúre Fiber:

• Fiber Node (uzol): Reprezentuje jednotku práce (napr. inštanciu komponentu).
• WorkLoop (pracovná slučka): Slučka, ktorá prechádza stromom Fiber a vykonáva prácu na každom uzle Fiber.
• Scheduler (plánovač): Určuje, ktoré uzly Fiber sa majú spracovať ďalej, na základe ich priority.
• Reconciliation (zosúladenie): Proces porovnávania aktuálneho stromu Fiber s predchádzajúcim s cieľom identifikovať zmeny, ktoré je potrebné aplikovať do DOM.

Plánovanie zdrojov v Concurrent Mode

Plánovač zdrojov je zodpovedný za správu vykonávania rôznych úloh v Concurrent Mode. Prioritizuje úlohy na základe ich naliehavosti a podľa toho prideľuje zdroje (čas CPU, pamäť). Plánovač používa rôzne techniky na zabezpečenie toho, aby sa najdôležitejšie úlohy dokončili ako prvé, zatiaľ čo menej naliehavé úlohy sú odložené na neskôr.

Prioritizácia úloh

React Concurrent Mode používa systém plánovania založený na prioritách na určenie poradia, v akom sa úlohy vykonávajú. Úlohám sú priradené rôzne priority na základe ich dôležitosti. Bežné priority zahŕňajú:

• Okamžitá priorita (Immediate Priority): Pre úlohy, ktoré je potrebné dokončiť okamžite, ako napríklad spracovanie vstupu od používateľa.
• Priorita blokujúca používateľa (User-Blocking Priority): Pre úlohy, ktoré bránia používateľovi v interakcii s UI, ako je aktualizácia UI v reakcii na akciu používateľa.
• Normálna priorita (Normal Priority): Pre úlohy, ktoré nie sú časovo kritické, ako napríklad vykresľovanie nekritických častí UI.
• Nízka priorita (Low Priority): Pre úlohy, ktoré je možné odložiť na neskôr, ako napríklad pred-vykresľovanie obsahu, ktorý nie je okamžite viditeľný.
• Nečinná priorita (Idle Priority): Pre úlohy, ktoré sa vykonávajú iba vtedy, keď je prehliadač nečinný, ako napríklad získavanie dát na pozadí.

Plánovač používa tieto priority na určenie, ktoré úlohy sa majú vykonať ďalej. Úlohy s vyššou prioritou sa vykonávajú pred úlohami s nižšou prioritou. To zaisťuje, že najdôležitejšie úlohy sa dokončia ako prvé, aj keď je systém pod veľkou záťažou.

Prerušiteľné vykresľovanie

Jednou z kľúčových vlastností Concurrent Mode je prerušiteľné vykresľovanie. To znamená, že plánovač môže prerušiť úlohu vykresľovania, ak je potrebné vykonať úlohu s vyššou prioritou. Napríklad, ak používateľ začne písať do vstupného poľa, zatiaľ čo React vykresľuje veľký strom komponentov, plánovač môže prerušiť úlohu vykresľovania a najprv spracovať vstup od používateľa. To zaisťuje, že UI zostane responzívne, aj keď React vykonáva zložité operácie vykresľovania.

Keď je úloha vykresľovania prerušená, React uloží aktuálny stav stromu Fiber. Keď plánovač obnoví úlohu vykresľovania, môže pokračovať od miesta, kde prestal, bez toho, aby musel začať od začiatku. To výrazne zlepšuje výkon aplikácií v Reacte, najmä pri práci s veľkými a zložitými UI.

Časové delenie (Time Slicing)

Časové delenie (Time slicing) je ďalšia technika, ktorú plánovač zdrojov používa na zlepšenie responzívnosti aplikácií v Reacte. Časové delenie zahŕňa rozdelenie úloh vykresľovania na menšie časti práce. Plánovač potom pridelí malé množstvo času („časový úsek“) každej časti práce. Po uplynutí časového úseku plánovač skontroluje, či existujú nejaké úlohy s vyššou prioritou, ktoré je potrebné vykonať. Ak áno, plánovač preruší aktuálnu úlohu a vykoná úlohu s vyššou prioritou. V opačnom prípade plánovač pokračuje v aktuálnej úlohe, kým sa nedokončí, alebo kým nepríde iná úloha s vyššou prioritou.

Časové delenie zabraňuje dlhotrvajúcim úlohám vykresľovania v blokovaní hlavného vlákna na dlhšiu dobu. To pomáha udržiavať plynulé a responzívne používateľské rozhranie, aj keď React vykonáva zložité operácie vykresľovania.

Správa úloh s ohľadom na pamäť

Plánovanie zdrojov v React Concurrent Mode zohľadňuje aj využitie pamäte. React sa snaží minimalizovať alokáciu pamäte a garbage collection (zber odpadu) s cieľom zlepšiť výkon, najmä na zariadeniach s obmedzenými zdrojmi. Dosahuje to prostredníctvom niekoľkých stratégií:

Združovanie objektov (Object Pooling)

Združovanie objektov je technika, ktorá zahŕňa opätovné použitie existujúcich objektov namiesto vytvárania nových. To môže výrazne znížiť množstvo pamäte alokovanej aplikáciami v Reacte. React používa združovanie objektov pre často vytvárané a ničené objekty, ako sú Fiber uzly a fronty aktualizácií.

Keď objekt už nie je potrebný, je vrátený do združenia (poolu) namiesto toho, aby bol zozbieraný garbage collectorom. Keď je nabudúce potrebný objekt tohto typu, je získaný zo združenia namiesto toho, aby bol vytvorený od nuly. Tým sa znižuje réžia alokácie pamäte a garbage collection, čo môže zlepšiť výkon aplikácií v Reacte.

Citlivosť na Garbage Collection

Concurrent Mode je navrhnutý tak, aby bol citlivý na garbage collection. Plánovač sa snaží plánovať úlohy tak, aby minimalizoval dopad garbage collection na výkon. Napríklad sa plánovač môže vyhnúť vytváraniu veľkého počtu objektov naraz, čo by mohlo spustiť cyklus garbage collection. Taktiež sa snaží vykonávať prácu v menších častiach, aby sa znížila pamäťová stopa v danom momente.

Odkladanie nekritických úloh

Prioritizáciou interakcií používateľa a odkladaním nekritických úloh môže React znížiť množstvo pamäte použitej v danom momente. Úlohy, ktoré nie sú okamžite potrebné, ako napríklad pred-vykresľovanie obsahu, ktorý nie je viditeľný pre používateľa, môžu byť odložené na neskôr, keď je systém menej zaneprázdnený. Tým sa znižuje pamäťová stopa aplikácie a zlepšuje jej celkový výkon.

Praktické príklady a prípady použitia

Preskúmajme niekoľko praktických príkladov, ako môže plánovanie zdrojov v React Concurrent Mode zlepšiť používateľskú skúsenosť:

Príklad 1: Spracovanie vstupu

Predstavte si formulár s viacerými vstupnými poľami a zložitou validačnou logikou. V tradičnej aplikácii v Reacte by písanie do vstupného poľa mohlo spustiť synchrónnu aktualizáciu celého formulára, čo by viedlo k znateľnému oneskoreniu. S Concurrent Mode môže React prioritizovať spracovanie vstupu od používateľa, čím zabezpečí, že UI zostane responzívne aj pri zložitej validačnej logike. Keď používateľ píše, React okamžite aktualizuje vstupné pole. Validačná logika sa potom vykoná ako úloha na pozadí s nižšou prioritou, čím sa zabezpečí, že nezasahuje do zážitku z písania. Pre medzinárodných používateľov, ktorí zadávajú dáta s rôznymi sadami znakov, je táto responzívnosť kľúčová, najmä na zariadeniach s menej výkonnými procesormi.

Príklad 2: Získavanie dát

Zvážte dashboard, ktorý zobrazuje dáta z viacerých API. V tradičnej aplikácii v Reacte by načítanie všetkých dát naraz mohlo zablokovať UI, kým sa nedokončia všetky požiadavky. S Concurrent Mode môže React získavať dáta asynchrónne a vykresľovať UI postupne. Najdôležitejšie dáta sa môžu načítať a zobraziť ako prvé, zatiaľ čo menej dôležité dáta sa načítajú a zobrazia neskôr. To poskytuje rýchlejší počiatočný čas načítania a responzívnejšiu používateľskú skúsenosť. Predstavte si aplikáciu na obchodovanie s akciami používanú globálne. Obchodníci v rôznych časových pásmach potrebujú aktualizácie dát v reálnom čase. Concurrent Mode umožňuje okamžité zobrazenie kritických informácií o akciách, zatiaľ čo menej kritická analýza trhu sa načíta na pozadí, čo ponúka responzívny zážitok aj pri premenlivých rýchlostiach siete globálne.

Príklad 3: Animácie

Animácie môžu byť výpočtovo náročné, čo môže viesť k vynechaniu snímok a trhanému používateľskému zážitku. Concurrent Mode umožňuje Reactu prioritizovať animácie, čím zaisťuje, že sa vykresľujú plynulo aj vtedy, keď na pozadí bežia iné úlohy. Priradením vysokej priority úlohám animácie React zaisťuje, že snímky animácie sa vykreslia včas, čo poskytuje vizuálne príťažlivý zážitok. Napríklad e-shop, ktorý používa animácie na prechod medzi stránkami produktov, môže zabezpečiť plynulý a vizuálne príjemný zážitok pre medzinárodných zákazníkov bez ohľadu na ich zariadenie alebo lokalitu.

Zapnutie Concurrent Mode

Ak chcete zapnúť Concurrent Mode vo vašej React aplikácii, musíte použiť `createRoot` API namiesto tradičného `ReactDOM.render` API. Tu je príklad:

import React from 'react';
import { createRoot } from 'react-dom/client';
import App from './App';

const container = document.getElementById('root');
const root = createRoot(container); // createRoot(container!) if you use TypeScript
root.render();

Musíte sa tiež uistiť, že vaše komponenty sú kompatibilné s Concurrent Mode. To znamená, že by mali byť čistými funkciami, ktoré sa nespoliehajú na vedľajšie účinky alebo meniteľný stav. Ak používate triedne komponenty, mali by ste zvážiť prechod na funkcionálne komponenty s hookmi.

Osvedčené postupy pre optimalizáciu pamäte v Concurrent Mode

Tu sú niektoré osvedčené postupy pre optimalizáciu využitia pamäte v aplikáciách s React Concurrent Mode:

• Vyhnite sa zbytočným prekresleniam: Používajte `React.memo` a `useMemo` na zabránenie prekresľovania komponentov, keď sa ich props nezmenili. To môže výrazne znížiť množstvo práce, ktorú musí React vykonať, a zlepšiť výkon.
• Používajte lenivé načítavanie (lazy loading): Načítavajte komponenty len vtedy, keď sú potrebné. To môže znížiť počiatočný čas načítania vašej aplikácie a zlepšiť jej responzívnosť.
• Optimalizujte obrázky: Používajte optimalizované obrázky na zníženie veľkosti vašej aplikácie. To môže zlepšiť čas načítania a znížiť množstvo pamäte, ktorú vaša aplikácia používa.
• Používajte delenie kódu (code splitting): Rozdeľte svoj kód na menšie časti, ktoré sa môžu načítať na požiadanie. To môže znížiť počiatočný čas načítania vašej aplikácie a zlepšiť jej responzívnosť.
• Vyhnite sa únikom pamäte: Uistite sa, že po odpojení vašich komponentov uvoľníte všetky zdroje, ktoré používate. To môže zabrániť únikom pamäte a zlepšiť stabilitu vašej aplikácie. Konkrétne zrušte odbery (subscriptions), zrušte časovače a uvoľnite všetky ostatné zdroje, ktoré držíte.
• Profilujte svoju aplikáciu: Použite React Profiler na identifikáciu výkonnostných problémov vo vašej aplikácii. To vám môže pomôcť identifikovať oblasti, kde môžete zlepšiť výkon a znížiť využitie pamäte.

Aspekty internacionalizácie a prístupnosti

Pri tvorbe React aplikácií pre globálne publikum je dôležité zvážiť internacionalizáciu (i18n) a prístupnosť (a11y). Tieto aspekty sa stávajú ešte dôležitejšími pri používaní Concurrent Mode, pretože asynchrónna povaha vykresľovania môže ovplyvniť používateľskú skúsenosť pre používateľov so zdravotným postihnutím alebo tých v rôznych lokalitách.

Internacionalizácia

• Používajte knižnice pre i18n: Používajte knižnice ako `react-intl` alebo `i18next` na správu prekladov a spracovanie rôznych lokalít. Uistite sa, že vaše preklady sa načítavajú asynchrónne, aby nedošlo k zablokovaniu UI.
• Formátujte dátumy a čísla: Používajte vhodný formát pre dátumy, čísla a meny na základe lokality používateľa.
• Podporujte jazyky písané sprava doľava: Ak vaša aplikácia potrebuje podporovať jazyky písané sprava doľava, uistite sa, že váš layout a štýlovanie sú s týmito jazykmi kompatibilné.
• Zohľadnite regionálne rozdiely: Buďte si vedomí kultúrnych rozdielov a prispôsobte svoj obsah a dizajn. Napríklad symbolika farieb, obrázky a dokonca aj umiestnenie tlačidiel môžu mať v rôznych kultúrach rôzne významy. Vyhnite sa používaniu kultúrne špecifických idiómov alebo slangu, ktoré nemusia všetci používatelia pochopiť. Jednoduchým príkladom je formátovanie dátumu (MM/DD/RRRR vs DD/MM/RRRR), ktoré je potrebné elegantne spracovať.

Prístupnosť

• Používajte sémantický HTML: Používajte sémantické HTML elementy na poskytnutie štruktúry a významu vášmu obsahu. Uľahčuje to čítačkám obrazovky a iným asistenčným technológiám porozumieť vašej aplikácii.
• Poskytnite alternatívny text pre obrázky: Vždy poskytnite alternatívny text pre obrázky, aby používatelia so zrakovým postihnutím mohli pochopiť obsah obrázkov.
• Používajte ARIA atribúty: Používajte ARIA atribúty na poskytnutie dodatočných informácií o vašej aplikácii asistenčným technológiám.
• Zabezpečte prístupnosť z klávesnice: Uistite sa, že všetky interaktívne prvky vo vašej aplikácii sú prístupné pomocou klávesnice.
• Testujte s asistenčnými technológiami: Testujte svoju aplikáciu s čítačkami obrazovky a inými asistenčnými technológiami, aby ste sa uistili, že je prístupná pre všetkých používateľov. Testujte s medzinárodnými sadami znakov, aby sa zabezpečilo správne vykresľovanie pre všetky jazyky.

Záver

Plánovanie zdrojov a správa úloh s ohľadom na pamäť v React Concurrent Mode sú výkonné nástroje na vytváranie výkonných a responzívnych používateľských rozhraní. Prioritizáciou interakcií používateľa, odkladaním nekritických úloh a optimalizáciou využitia pamäte môžete vytvárať aplikácie, ktoré poskytujú bezproblémový zážitok pre používateľov po celom svete bez ohľadu na ich zariadenie alebo sieťové podmienky. Prijatie týchto funkcií nielen zlepší používateľskú skúsenosť, ale prispeje aj k inkluzívnejšiemu a prístupnejšiemu webu pre všetkých. Keďže sa React neustále vyvíja, pochopenie a využívanie Concurrent Mode bude kľúčové pre budovanie moderných, vysoko výkonných webových aplikácií.