Sočasno upodabljanje v Reactu: Odklepanje zmogljivosti z arhitekturo Fiber in analizo delovne zanke

React, prevladujoča sila pri razvoju sprednjega dela, se je nenehno razvijal, da bi zadovoljil zahteve vse bolj zapletenih in interaktivnih uporabniških vmesnikov. Eden najpomembnejših napredkov v tem razvoju je sočasno upodabljanje, ki je bilo predstavljeno z React 16. Ta preobrat paradigme je temeljito spremenil način, kako React upravlja posodobitve in upodablja komponente, s čimer je odklenil znatne izboljšave zmogljivosti in omogočil bolj odzivne uporabniške izkušnje. Ta članek se poglablja v temeljne koncepte sočasnega upodabljanja, raziskuje arhitekturo Fiber in delovno zanko ter zagotavlja vpogled v to, kako ti mehanizmi prispevajo k bolj gladkim in učinkovitim aplikacijam React.

Razumevanje potrebe po sočasnem upodabljanju

Pred sočasnim upodabljanjem je React deloval sinhrono. Ko se je zgodila posodobitev (npr. sprememba stanja, posodobitev lastnosti), bi React začel upodabljati celotno drevo komponent v eni sami, neprekinjeni operaciji. To sinhrono upodabljanje bi lahko povzročilo ozka grla pri zmogljivosti, zlasti pri delu z velikimi drevesi komponent ali računsko zahtevnimi operacijami. Med temi obdobji upodabljanja bi brskalnik postal neodziven, kar bi povzročilo trzajočo in frustrirajočo uporabniško izkušnjo. To se pogosto imenuje "blokiranje glavne niti".

Predstavljajte si scenarij, v katerem uporabnik vnaša besedilo v besedilno polje. Če je komponenta, odgovorna za prikaz vnesenega besedila, del velikega, zapletenega drevesa komponent, bi lahko vsaka tipka sprožila ponovno upodabljanje, ki blokira glavno nit. To bi povzročilo opazno zakasnitev in slabo uporabniško izkušnjo.

Sočasno upodabljanje obravnava to težavo tako, da Reactu omogoča razdelitev nalog upodabljanja na manjše, obvladljive enote dela. Te enote je mogoče razvrstiti po prioriteti, začasno ustaviti in nadaljevati po potrebi, kar Reactu omogoča, da prepleta naloge upodabljanja z drugimi operacijami brskalnika, kot sta obravnavanje uporabniškega vnosa ali omrežne zahteve. Ta pristop preprečuje, da bi bila glavna nit blokirana za daljše časovno obdobje, kar ima za posledico bolj odzivno in tekočo uporabniško izkušnjo. Predstavljajte si to kot večopravilnost za Reactov proces upodabljanja.

Predstavitev arhitekture Fiber

V središču sočasnega upodabljanja je arhitektura Fiber. Fiber predstavlja popolno ponovno implementacijo Reactovega notranjega algoritma za usklajevanje. Za razliko od prejšnjega sinhronega postopka usklajevanja, Fiber uvaja bolj sofisticiran in granuliran pristop k upravljanju posodobitev in upodabljanju komponent.

Kaj je Fiber?

Fiber lahko konceptualno razumemo kot virtualno predstavitev instance komponente. Vsaka komponenta v vaši aplikaciji React je povezana z ustreznim vozliščem Fiber. Ta vozlišča Fiber tvorijo drevesno strukturo, ki odraža drevo komponent. Vsako vozlišče Fiber vsebuje informacije o komponenti, njenih lastnostih, njenih otrocih in njenem trenutnem stanju. Ključnega pomena je, da vsebuje tudi informacije o delu, ki ga je treba opraviti za to komponento.

Ključne lastnosti vozlišča Fiber vključujejo:

• type: Tip komponente (npr. div, MyComponent).
• key: Edinstven ključ, dodeljen komponenti (uporabljen za učinkovito usklajevanje).
• props: Lastnosti, posredovane komponenti.
• child: Kazalec na vozlišče Fiber, ki predstavlja prvega otroka komponente.
• sibling: Kazalec na vozlišče Fiber, ki predstavlja naslednjega brata ali sestro komponente.
• return: Kazalec na vozlišče Fiber, ki predstavlja starša komponente.
• stateNode: Sklic na dejansko instanco komponente (npr. vozlišče DOM za gostiteljske komponente, instanca razredne komponente).
• alternate: Kazalec na vozlišče Fiber, ki predstavlja prejšnjo različico komponente.
• effectTag: Zastavica, ki označuje vrsto posodobitve, ki je potrebna za komponento (npr. postavitev, posodobitev, izbris).

Drevo Fiber

Drevo Fiber je trajna podatkovna struktura, ki predstavlja trenutno stanje uporabniškega vmesnika aplikacije. Ko se zgodi posodobitev, React v ozadju ustvari novo drevo Fiber, ki predstavlja želeno stanje uporabniškega vmesnika po posodobitvi. To novo drevo se imenuje drevo "v teku". Ko je drevo v teku dokončano, ga React zamenja s trenutnim drevesom, s čimer spremembe postanejo vidne uporabniku.

Ta pristop z dvojnim drevesom omogoča Reactu, da izvaja posodobitve upodabljanja na način, ki ne blokira. Trenutno drevo ostane vidno uporabniku, medtem ko se drevo v teku gradi v ozadju. To preprečuje, da bi se uporabniški vmesnik zamrznil ali postal neodziven med posodobitvami.

Prednosti arhitekture Fiber

• Upodabljanje s prekinitvami: Fiber omogoča Reactu, da začasno ustavi in nadaljuje naloge upodabljanja, kar mu omogoča, da daje prednost uporabniškim interakcijam in prepreči, da bi bila glavna nit blokirana.
• Inkrementalno upodabljanje: Fiber omogoča Reactu, da razdeli posodobitve upodabljanja na manjše enote dela, ki jih je mogoče obdelovati inkrementalno sčasoma.
• Prioritizacija: Fiber omogoča Reactu, da daje prednost različnim vrstam posodobitev, s čimer zagotovi, da se kritične posodobitve (npr. uporabniški vnos) obdelajo pred manj pomembnimi posodobitvami (npr. pridobivanje podatkov v ozadju).
• Izboljšano obravnavanje napak: Fiber olajša obravnavanje napak med upodabljanjem, saj omogoča Reactu, da se vrne v prejšnje stabilno stanje, če pride do napake.

Delovna zanka: Kako Fiber omogoča sočasnost

Delovna zanka je motor, ki poganja sočasno upodabljanje. Je rekurzivna funkcija, ki prehaja po drevesu Fiber, izvaja delo na vsakem vozlišču Fiber in inkrementalno posodablja uporabniški vmesnik. Delovna zanka je odgovorna za naslednje naloge:

• Izbira naslednjega Fiber za obdelavo.
• Izvajanje dela na Fiberju (npr. izračun novega stanja, primerjava lastnosti, upodabljanje komponente).
• Posodabljanje drevesa Fiber z rezultati dela.
• Načrtovanje več dela.

Faze delovne zanke

Delovna zanka je sestavljena iz dveh glavnih faz:

1. Faza upodabljanja (znana tudi kot faza usklajevanja): Ta faza je odgovorna za gradnjo drevesa Fiber v teku. Med to fazo React prehaja po drevesu Fiber, primerja trenutno drevo z željenim stanjem in ugotavlja, katere spremembe je treba narediti. Ta faza je asinhrona in jo je mogoče prekiniti. Določa, kaj *je treba* spremeniti v DOM.
2. Faza potrditve: Ta faza je odgovorna za uporabo sprememb na dejanskem DOM. Med to fazo React posodablja vozlišča DOM, dodaja nova vozlišča in odstranjuje stara vozlišča. Ta faza je sinhrona in je ni mogoče prekiniti. *Dejansko* spremeni DOM.

Kako delovna zanka omogoča sočasnost

Ključ do sočasnega upodabljanja je v tem, da je faza upodabljanja asinhrona in jo je mogoče prekiniti. To pomeni, da lahko React kadar koli začasno ustavi fazo upodabljanja, da brskalniku omogoči obravnavanje drugih nalog, kot so uporabniški vnos ali omrežne zahteve. Ko je brskalnik nedejaven, lahko React nadaljuje fazo upodabljanja tam, kjer je končal.

Ta možnost začasne ustavitve in nadaljevanja faze upodabljanja omogoča Reactu, da prepleta naloge upodabljanja z drugimi operacijami brskalnika, s čimer preprečuje, da bi bila glavna nit blokirana, in zagotavlja bolj odzivno uporabniško izkušnjo. Faza potrditve pa mora biti sinhrona, da se zagotovi doslednost v uporabniškem vmesniku. Vendar je faza potrditve običajno veliko hitrejša od faze upodabljanja, zato običajno ne povzroča ozkih grl pri zmogljivosti.

Prioritizacija v delovni zanki

React uporablja algoritem razvrščanja po prioriteti, da določi, katera vozlišča Fiber najprej obdelati. Ta algoritem dodeli stopnjo prioritete vsaki posodobitvi glede na njeno pomembnost. Na primer, posodobitve, ki jih sproži uporabniški vnos, imajo običajno višjo prioriteto kot posodobitve, ki jih sproži pridobivanje podatkov v ozadju.

Delovna zanka vedno najprej obdela vozlišča Fiber z najvišjo prioriteto. S tem se zagotovi, da se kritične posodobitve obdelajo hitro, kar zagotavlja odzivno uporabniško izkušnjo. Manj pomembne posodobitve se obdelajo v ozadju, ko je brskalnik nedejaven.

Ta sistem prioritizacije je ključnega pomena za ohranjanje gladke uporabniške izkušnje, zlasti v kompleksnih aplikacijah s številnimi sočasnimi posodobitvami. Razmislite o scenariju, v katerem uporabnik vnaša besedilo v iskalno vrstico, medtem ko aplikacija hkrati pridobiva in prikazuje seznam predlaganih iskalnih izrazov. Posodobitve, povezane z uporabnikovim vnosom, je treba razvrstiti po prioriteti, da se zagotovi, da besedilno polje ostane odzivno, posodobitve, povezane s predlaganimi iskalnimi izrazi, pa se lahko obdelajo v ozadju.

Praktični primeri sočasnega upodabljanja v praksi

Oglejmo si nekaj praktičnih primerov, kako lahko sočasno upodabljanje izboljša zmogljivost in uporabniško izkušnjo aplikacij React.

1. Odpravljanje odboja uporabniškega vnosa

Razmislite o iskalni vrstici, ki prikazuje rezultate iskanja med vnosom uporabnika. Brez sočasnega upodabljanja bi lahko vsaka tipka sprožila ponovno upodabljanje celotnega seznama rezultatov iskanja, kar bi povzročilo težave z zmogljivostjo in trzajočo uporabniško izkušnjo.

S sočasnim upodabljanjem lahko uporabimo odboj, da odložimo upodabljanje rezultatov iskanja, dokler uporabnik za kratek čas ne preneha tipkati. To omogoča Reactu, da daje prednost uporabnikovemu vnosu in prepreči, da bi uporabniški vmesnik postal neodziven.

Tukaj je poenostavljen primer:

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

function SearchBar() {
 const [searchTerm, setSearchTerm] = useState('');

 const debouncedSearch = useCallback(
 debounce((value) => {
 // Izvedite logiko iskanja tukaj
 console.log('Iskanje za:', value);
 }, 300),
 []
 );

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

 return (
 
 );
}

// Funkcija odboja
function debounce(func, delay) {
 let timeout;
 return function(...args) {
 const context = this;
 clearTimeout(timeout);
 timeout = setTimeout(() => func.apply(context, args), delay);
 };
}

export default SearchBar;

V tem primeru funkcija debounce odloži izvajanje logike iskanja, dokler uporabnik ne preneha tipkati za 300 milisekund. S tem se zagotovi, da se rezultati iskanja upodobijo samo, kadar je to potrebno, kar izboljša zmogljivost aplikacije.

2. Leno nalaganje slik

Nalaganje velikih slik lahko znatno vpliva na začetni čas nalaganja spletne strani. S sočasnim upodabljanjem lahko uporabimo leno nalaganje, da odložimo nalaganje slik, dokler niso vidne v vidnem polju.

Ta tehnika lahko znatno izboljša zaznano zmogljivost aplikacije, saj uporabniku ni treba čakati, da se naložijo vse slike, preden lahko začne interakcijo s stranjo.

Tukaj je poenostavljen primer z uporabo knjižnice react-lazyload:

import React from 'react';
import LazyLoad from 'react-lazyload';

function ImageComponent({ src, alt }) {
 return (
 Nalaganje...
}>
 
 
 );
}

export default ImageComponent;

V tem primeru komponenta LazyLoad odloži nalaganje slike, dokler ni vidna v vidnem polju. Lastnost placeholder nam omogoča, da prikažemo indikator nalaganja, medtem ko se slika nalaga.

3. Suspense za pridobivanje podatkov

React Suspense vam omogoča, da "začasno ustavite" upodabljanje komponente, medtem ko čakate, da se podatki naložijo. To je še posebej uporabno za scenarije pridobivanja podatkov, kjer želite prikazati indikator nalaganja, medtem ko čakate na podatke iz API-ja.

Suspense se brezhibno integrira s sočasnim upodabljanjem, kar omogoča Reactu, da daje prednost nalaganju podatkov in prepreči, da bi uporabniški vmesnik postal neodziven.

Tukaj je poenostavljen primer:

import React, { Suspense } from 'react';

// Lažna funkcija za pridobivanje podatkov, ki vrne obljubo
const fetchData = () => {
 return new Promise(resolve => {
 setTimeout(() => {
 resolve({ data: 'Podatki naloženi!' });
 }, 2000);
 });
};

// Komponenta React, ki uporablja Suspense
function MyComponent() {
 const resource = fetchData();
 return (
 Nalaganje...