React Concurrent Mode in načrtovanje virov: Upravljanje opravil z zavedanjem o pomnilniku

React Concurrent Mode je nabor novih funkcionalnosti v Reactu, ki razvijalcem pomaga graditi bolj odzivne in zmogljive uporabniške vmesnike. V njegovem jedru je prefinjen mehanizem za načrtovanje virov, ki upravlja izvajanje različnih opravil, daje prednost interakcijam uporabnikov in zagotavlja gladko izkušnjo tudi pod veliko obremenitvijo. Ta članek se poglobi v podrobnosti načrtovanja virov v React Concurrent Mode, s poudarkom na tem, kako obravnava upravljanje pomnilnika in daje prednost opravilom za zagotavljanje optimalnega delovanja za globalno občinstvo.

Razumevanje Concurrent Mode in njegovih ciljev

Tradicionalno upodabljanje v Reactu je sinhrono in blokirajoče. To pomeni, da ko React začne upodabljati drevo komponent, nadaljuje, dokler ni celotno drevo upodobljeno, kar lahko blokira glavno nit in vodi do počasnih posodobitev uporabniškega vmesnika. Concurrent Mode rešuje to omejitev z uvedbo zmožnosti prekinitve, zaustavitve, nadaljevanja ali celo opustitve opravil upodabljanja. To Reactu omogoča, da prepleta upodabljanje z drugimi pomembnimi opravili, kot so obravnavanje vnosa uporabnika, risanje animacij in odzivanje na omrežne zahteve.

Ključni cilji Concurrent Mode so:

• Odzivnost: Vzdrževanje gladkega in odzivnega uporabniškega vmesnika s preprečevanjem, da bi dolgotrajna opravila blokirala glavno nit.
• Prioritizacija: Dajanje prednosti interakcijam uporabnika (npr. tipkanje, klikanje) pred manj nujnimi opravili v ozadju.
• Asinhrono upodabljanje: Razdelitev upodabljanja na manjše, prekinljive enote dela.
• Izboljšana uporabniška izkušnja: Zagotavljanje bolj tekoče in brezšivne uporabniške izkušnje, zlasti na napravah z omejenimi viri ali počasno omrežno povezavo.

Arhitektura Fiber: Temelj sočasnosti

Concurrent Mode je zgrajen na arhitekturi Fiber, ki je popolna prenova Reactovega internega mehanizma za upodabljanje. Fiber predstavlja vsako komponento v uporabniškem vmesniku kot enoto dela. Za razliko od prejšnjega usklajevalnika (reconciler), ki je temeljil na skladu (stack), Fiber uporablja podatkovno strukturo povezanega seznama za ustvarjanje drevesa dela. To Reactu omogoča, da zaustavi, nadaljuje in daje prednost opravilom upodabljanja glede na njihovo nujnost.

Ključni koncepti v arhitekturi Fiber:

• Vozlišče Fiber (Fiber Node): Predstavlja enoto dela (npr. instanco komponente).
• Delovna zanka (WorkLoop): Zanka, ki iterira skozi drevo Fiber in izvaja delo na vsakem vozlišču Fiber.
• Načrtovalnik (Scheduler): Določa, katera vozlišča Fiber naj se obdelajo naslednja, glede na njihovo prioriteto.
• Usklajevanje (Reconciliation): Proces primerjave trenutnega drevesa Fiber s prejšnjim za identifikacijo sprememb, ki jih je treba uporabiti v DOM.

Načrtovanje virov v Concurrent Mode

Načrtovalnik virov je odgovoren za upravljanje izvajanja različnih opravil v Concurrent Mode. Opravilom dodeljuje prioritete glede na njihovo nujnost in v skladu s tem razporeja vire (čas procesorja, pomnilnik). Načrtovalnik uporablja različne tehnike, da zagotovi, da se najpomembnejša opravila zaključijo najprej, medtem ko se manj nujna opravila odložijo na kasnejši čas.

Prioritizacija opravil

React Concurrent Mode uporablja sistem načrtovanja, ki temelji na prioritetah, za določanje vrstnega reda izvajanja opravil. Opravilom so dodeljene različne prioritete glede na njihovo pomembnost. Pogoste prioritete vključujejo:

• Takojšnja prioriteta (Immediate Priority): Za opravila, ki jih je treba dokončati takoj, kot je obravnavanje vnosa uporabnika.
• Uporabniško blokirajoča prioriteta (User-Blocking Priority): Za opravila, ki uporabniku preprečujejo interakcijo z uporabniškim vmesnikom, kot je posodobitev vmesnika kot odziv na dejanje uporabnika.
• Normalna prioriteta (Normal Priority): Za opravila, ki niso časovno kritična, kot je upodabljanje nekritičnih delov uporabniškega vmesnika.
• Nizka prioriteta (Low Priority): Za opravila, ki jih je mogoče odložiti na kasnejši čas, kot je pred-upodabljanje vsebine, ki ni takoj vidna.
• Prioriteta v mirovanju (Idle Priority): Za opravila, ki se izvajajo samo, ko je brskalnik v mirovanju, kot je pridobivanje podatkov v ozadju.

Načrtovalnik uporablja te prioritete za določanje, katera opravila naj se izvedejo naslednja. Opravila z višjimi prioritetami se izvedejo pred opravili z nižjimi prioritetami. To zagotavlja, da se najpomembnejša opravila zaključijo najprej, tudi če je sistem pod veliko obremenitvijo.

Prekinljivo upodabljanje

Ena od ključnih značilnosti Concurrent Mode je prekinljivo upodabljanje. To pomeni, da lahko načrtovalnik prekine opravilo upodabljanja, če je treba izvesti opravilo z višjo prioriteto. Na primer, če uporabnik začne tipkati v vnosno polje, medtem ko React upodablja veliko drevo komponent, lahko načrtovalnik prekine opravilo upodabljanja in najprej obravnava vnos uporabnika. To zagotavlja, da uporabniški vmesnik ostane odziven, tudi ko React izvaja kompleksne operacije upodabljanja.

Ko je opravilo upodabljanja prekinjeno, React shrani trenutno stanje drevesa Fiber. Ko načrtovalnik nadaljuje z opravilom upodabljanja, lahko nadaljuje tam, kjer je končal, ne da bi moral začeti od začetka. To bistveno izboljša delovanje aplikacij React, zlasti pri delu z velikimi in kompleksnimi uporabniškimi vmesniki.

Časovno rezanje (Time Slicing)

Časovno rezanje je še ena tehnika, ki jo uporablja načrtovalnik virov za izboljšanje odzivnosti aplikacij React. Časovno rezanje vključuje razdelitev opravil upodabljanja na manjše kose dela. Načrtovalnik nato vsakemu kosu dela dodeli majhno količino časa ('časovno rezino'). Ko časovna rezina poteče, načrtovalnik preveri, ali obstajajo kakšna opravila z višjo prioriteto, ki jih je treba izvesti. Če obstajajo, načrtovalnik prekine trenutno opravilo in izvede opravilo z višjo prioriteto. V nasprotnem primeru načrtovalnik nadaljuje s trenutnim opravilom, dokler ni končano ali dokler ne pride novo opravilo z višjo prioriteto.

Časovno rezanje preprečuje, da bi dolgotrajna opravila upodabljanja za daljše obdobje blokirala glavno nit. To pomaga ohranjati gladek in odziven uporabniški vmesnik, tudi ko React izvaja kompleksne operacije upodabljanja.

Upravljanje opravil z zavedanjem o pomnilniku

Načrtovanje virov v React Concurrent Mode upošteva tudi porabo pomnilnika. React si prizadeva zmanjšati dodeljevanje pomnilnika in zbiranje smeti (garbage collection) za izboljšanje delovanja, zlasti na napravah z omejenimi viri. To doseže z več strategijami:

Združevanje objektov (Object Pooling)

Združevanje objektov je tehnika, ki vključuje ponovno uporabo obstoječih objektov namesto ustvarjanja novih. To lahko bistveno zmanjša količino pomnilnika, ki ga dodelijo aplikacije React. React uporablja združevanje objektov za pogosto ustvarjene in uničene objekte, kot so vozlišča Fiber in čakalne vrste za posodobitve.

Ko objekt ni več potreben, se vrne v zbirko (pool), namesto da bi ga pobral zbiralnik smeti. Naslednjič, ko je potreben objekt te vrste, se pridobi iz zbirke, namesto da bi ga ustvarili iz nič. To zmanjša stroške dodeljevanja pomnilnika in zbiranja smeti, kar lahko izboljša delovanje aplikacij React.

Občutljivost na zbiranje smeti (Garbage Collection)

Concurrent Mode je zasnovan tako, da je občutljiv na zbiranje smeti. Načrtovalnik poskuša načrtovati opravila tako, da zmanjša vpliv zbiranja smeti na delovanje. Na primer, načrtovalnik se lahko izogne ustvarjanju velikega števila objektov naenkrat, kar lahko sproži cikel zbiranja smeti. Prav tako poskuša opravljati delo v manjših kosih, da zmanjša pomnilniški odtis v katerem koli trenutku.

Odlaganje nekritičnih opravil

S prioritizacijo interakcij uporabnikov in odlaganjem nekritičnih opravil lahko React zmanjša količino porabljenega pomnilnika v katerem koli trenutku. Opravila, ki niso takoj potrebna, kot je pred-upodabljanje vsebine, ki ni vidna uporabniku, se lahko odložijo na kasnejši čas, ko je sistem manj zaseden. To zmanjša pomnilniški odtis aplikacije in izboljša njeno splošno delovanje.

Praktični primeri in primeri uporabe

Poglejmo si nekaj praktičnih primerov, kako lahko načrtovanje virov v React Concurrent Mode izboljša uporabniško izkušnjo:

Primer 1: Obravnavanje vnosa

Predstavljajte si obrazec z več vnosnimi polji in zapleteno logiko preverjanja. V tradicionalni aplikaciji React bi tipkanje v vnosno polje lahko sprožilo sinhrono posodobitev celotnega obrazca, kar bi povzročilo opazno zakasnitev. S Concurrent Mode lahko React daje prednost obravnavanju vnosa uporabnika, kar zagotavlja, da uporabniški vmesnik ostane odziven, tudi ko je logika preverjanja zapletena. Ko uporabnik tipka, React takoj posodobi vnosno polje. Logika preverjanja se nato izvede kot opravilo v ozadju z nižjo prioriteto, kar zagotavlja, da ne moti uporabnikove izkušnje tipkanja. Za mednarodne uporabnike, ki vnašajo podatke z različnimi nabori znakov, je ta odzivnost ključna, zlasti na napravah z manj zmogljivimi procesorji.

Primer 2: Pridobivanje podatkov

Predstavljajte si nadzorno ploščo, ki prikazuje podatke iz več API-jev. V tradicionalni aplikaciji React bi pridobivanje vseh podatkov naenkrat lahko blokiralo uporabniški vmesnik, dokler se ne zaključijo vse zahteve. S Concurrent Mode lahko React pridobiva podatke asinhrono in postopoma upodablja uporabniški vmesnik. Najpomembnejše podatke je mogoče pridobiti in prikazati najprej, medtem ko se manj pomembni podatki pridobivajo in prikazujejo kasneje. To zagotavlja hitrejši začetni čas nalaganja in bolj odzivno uporabniško izkušnjo. Predstavljajte si aplikacijo za trgovanje z delnicami, ki se uporablja po vsem svetu. Trgovci v različnih časovnih pasovih potrebujejo posodobitve podatkov v realnem času. Concurrent Mode omogoča takojšen prikaz ključnih informacij o delnicah, medtem ko se manj kritične tržne analize nalagajo v ozadju, kar ponuja odzivno izkušnjo tudi pri spremenljivih hitrostih omrežja po svetu.

Primer 3: Animacija

Animacije so lahko računsko zahtevne, kar lahko povzroči izpuščene sličice in zatikajočo se uporabniško izkušnjo. Concurrent Mode omogoča Reactu, da daje prednost animacijam, kar zagotavlja, da se te gladko upodabljajo, tudi ko v ozadju tečejo druga opravila. Z dodelitvijo visoke prioritete opravilom animacije React zagotavlja, da se sličice animacije upodobijo pravočasno, kar zagotavlja vizualno privlačno izkušnjo. Na primer, spletna trgovina, ki uporablja animacijo za prehod med stranmi izdelkov, lahko zagotovi tekočo in vizualno prijetno izkušnjo za mednarodne kupce, ne glede na njihovo napravo ali lokacijo.

Omogočanje Concurrent Mode

Za omogočanje Concurrent Mode v vaši aplikaciji React morate uporabiti API `createRoot` namesto tradicionalnega API-ja `ReactDOM.render`. Tukaj je primer:

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();

Prav tako se morate prepričati, da so vaše komponente združljive s Concurrent Mode. To pomeni, da bi morale biti vaše komponente čiste funkcije, ki se ne zanašajo na stranske učinke ali spremenljivo stanje. Če uporabljate razredne komponente, razmislite o prehodu na funkcijske komponente s kavlji (hooks).

Najboljše prakse za optimizacijo pomnilnika v Concurrent Mode

Tukaj je nekaj najboljših praks za optimizacijo porabe pomnilnika v aplikacijah React Concurrent Mode:

• Izogibajte se nepotrebnim ponovnim upodabljanjem: Uporabite `React.memo` in `useMemo`, da preprečite ponovno upodabljanje komponent, ko se njihovi rekviziti (props) niso spremenili. To lahko bistveno zmanjša količino dela, ki ga mora opraviti React, in izboljša delovanje.
• Uporabite leno nalaganje (lazy loading): Komponente naložite šele, ko so potrebne. To lahko zmanjša začetni čas nalaganja vaše aplikacije in izboljša njeno odzivnost.
• Optimizirajte slike: Uporabite optimizirane slike, da zmanjšate velikost vaše aplikacije. To lahko izboljša čas nalaganja in zmanjša količino pomnilnika, ki ga porabi vaša aplikacija.
• Uporabite deljenje kode (code splitting): Kodo razdelite na manjše kose, ki jih je mogoče naložiti po potrebi. To lahko zmanjša začetni čas nalaganja vaše aplikacije in izboljša njeno odzivnost.
• Izogibajte se uhajanju pomnilnika (memory leaks): Poskrbite, da boste počistili vse vire, ki jih uporabljate, ko se vaše komponente odstranijo. To lahko prepreči uhajanje pomnilnika in izboljša stabilnost vaše aplikacije. Natančneje, odjavite se od naročnin, prekličite časovnike in sprostite vse druge vire, ki jih hranite.
• Profilirajte svojo aplikacijo: Uporabite React Profiler za identifikacijo ozkih grl v delovanju vaše aplikacije. To vam lahko pomaga prepoznati področja, kjer lahko izboljšate delovanje in zmanjšate porabo pomnilnika.

Upoštevanje internacionalizacije in dostopnosti

Pri gradnji aplikacij React za globalno občinstvo je pomembno upoštevati internacionalizacijo (i18n) in dostopnost (a11y). Ta vidika postaneta še pomembnejša pri uporabi Concurrent Mode, saj lahko asinhrona narava upodabljanja vpliva na uporabniško izkušnjo za uporabnike z oviranostmi ali tiste v različnih lokalih.

Internacionalizacija

• Uporabite knjižnice i18n: Uporabite knjižnice, kot sta `react-intl` ali `i18next`, za upravljanje prevodov in obravnavanje različnih lokalov. Zagotovite, da se vaši prevodi nalagajo asinhrono, da ne blokirate uporabniškega vmesnika.
• Formatirajte datume in števila: Uporabite ustrezno formatiranje za datume, števila in valute glede na lokal uporabnika.
• Podprite jezike, ki se pišejo od desne proti levi: Če mora vaša aplikacija podpirati jezike, ki se pišejo od desne proti levi, poskrbite, da bosta vaša postavitev in stil združljiva s temi jeziki.
• Upoštevajte regionalne razlike: Zavedajte se kulturnih razlik in ustrezno prilagodite vsebino in obliko. Na primer, simbolika barv, slikovni material in celo postavitev gumbov imajo lahko v različnih kulturah različen pomen. Izogibajte se uporabi kulturno specifičnih idiomov ali slenga, ki ga morda ne bodo razumeli vsi uporabniki. Preprost primer je formatiranje datuma (MM/DD/YYYY proti DD/MM/YYYY), ki ga je treba elegantno obravnavati.

Dostopnost

• Uporabite semantični HTML: Uporabite semantične elemente HTML, da zagotovite strukturo in pomen vaši vsebini. To olajša bralnikom zaslona in drugim podpornim tehnologijam razumevanje vaše aplikacije.
• Zagotovite alternativno besedilo za slike: Vedno zagotovite alternativno besedilo za slike, da lahko uporabniki z okvarami vida razumejo vsebino slik.
• Uporabite atribute ARIA: Uporabite atribute ARIA za zagotavljanje dodatnih informacij o vaši aplikaciji podpornim tehnologijam.
• Zagotovite dostopnost s tipkovnico: Poskrbite, da so vsi interaktivni elementi v vaši aplikaciji dostopni prek tipkovnice.
• Testirajte s podpornimi tehnologijami: Testirajte svojo aplikacijo z bralniki zaslona in drugimi podpornimi tehnologijami, da zagotovite, da je dostopna vsem uporabnikom. Testirajte z mednarodnimi nabori znakov, da zagotovite pravilno upodabljanje za vse jezike.

Zaključek

Načrtovanje virov in upravljanje opravil z zavedanjem o pomnilniku v React Concurrent Mode sta močna orodja za gradnjo zmogljivih in odzivnih uporabniških vmesnikov. S prioritizacijo interakcij uporabnikov, odlaganjem nekritičnih opravil in optimizacijo porabe pomnilnika lahko ustvarite aplikacije, ki zagotavljajo brezšivno izkušnjo za uporabnike po vsem svetu, ne glede na njihovo napravo ali omrežne pogoje. Sprejetje teh funkcionalnosti ne bo samo izboljšalo uporabniške izkušnje, temveč bo prispevalo tudi k bolj vključujočemu in dostopnemu spletu za vse. Ker se React nenehno razvija, bo razumevanje in izkoriščanje Concurrent Mode ključnega pomena za gradnjo sodobnih, visoko zmogljivih spletnih aplikacij.