Odklepanje zmogljivosti Reacta: Delovna zanka Fiber, integracija načrtovalnika in vrste prednosti

V nenehno razvijajočem se območju razvoja sprednjega dela zmogljivost ni le funkcija; je temeljno pričakovanje. Za aplikacije, ki jih uporablja na milijone ljudi po vsem svetu, na različnih napravah in pod različnimi omrežnimi pogoji, je doseganje gladkega in odzivnega uporabniškega vmesnika (UI) najpomembnejše. React, vodilna knjižnica JavaScript za gradnjo UI-jev, je prestal pomembne arhitekturne premike, da bi rešil ta izziv. V osrčju teh izboljšav je arhitektura React Fiber, popolna predelava algoritma za usklajevanje. Ta objava se bo poglobila v zapletenosti delovne zanke React Fiber, njeno brezhibno integracijo z načrtovalnikom in ključno vlogo vrst prednosti pri orkestraciji zmogljive in tekoče uporabniške izkušnje za globalno občinstvo.

Evolucija upodabljanja Reacta: Od sklada do Fiberja

Pred Fiberjem je bil postopek upodabljanja Reacta osnovan na rekurzivnem skladu klicev. Ko se je komponenta posodobila, je React prehodil drevo komponent in ustvaril opis sprememb UI-ja. Ta postopek, čeprav učinkovit za mnoge aplikacije, je imel pomembno omejitev: bil je sinhron in blokirajoč. Če je prišlo do velike posodobitve ali če je bilo treba upodobiti zapleteno drevo komponent, se je glavni navoj lahko preobremenil, kar je vodilo do zatikajočih se animacij, neodzivnih interakcij in slabe uporabniške izkušnje, zlasti na manj zmogljivih napravah, ki so pogoste na številnih globalnih trgih.

Upoštevajte scenarij, pogost v mednarodno uporabljanih e-trgovinskih aplikacijah: uporabnik, ki sodeluje s kompleksnim filtrom izdelkov. S starim usklajevanjem, ki temelji na skladu, bi hkratna uporaba več filtrov lahko zamrznila UI, dokler niso bile vse posodobitve dokončane. To bi bilo frustrirajoče za katerega koli uporabnika, še posebej pa bi vplivalo na regije, kjer morda internetna povezljivost ni zanesljiva ali kjer je zmogljivost naprave večja skrb.

React Fiber je bil uveden za odpravo teh omejitev z omogočanjem sočasnega upodabljanja. Za razliko od starega sklada je Fiber re-entrantni, asinhroni in prekinljivi algoritem za usklajevanje. To pomeni, da lahko React začasno ustavi upodabljanje, izvede druge naloge in nato nadaljuje upodabljanje kasneje, vse brez blokiranja glavnega navoja.

Uvedba vozlišča Fiber: bolj okretna enota dela

V svojem bistvu React Fiber na novo opredeljuje enoto dela iz instance komponente v vozlišče Fiber. Zamislite si vozlišče Fiber kot objekt JavaScript, ki predstavlja enoto dela, ki ga je treba opraviti. Vsaka komponenta v vaši aplikaciji React ima ustrezno vozlišče Fiber. Ta vozlišča so povezana tako, da tvorijo drevo, ki odraža drevo komponent, vendar z dodatnimi lastnostmi, ki omogočajo nov model upodabljanja.

Ključne lastnosti vozlišča Fiber vključujejo:

• Vrsta: Vrsta elementa (npr. komponenta funkcije, komponenta razreda, niz, DOM element).
• Ključ: Edinstven identifikator za elemente seznama, ključen za učinkovite posodobitve.
• Otrok: Kazalec na prvo vozlišče otroka Fiber.
• Brat/sestra: Kazalec na naslednje vozlišče brata/sestre Fiber.
• Vrnitev: Kazalec na vozlišče starša Fiber.
• MemoizedProps: Props, ki so bili uporabljeni za memoizacijo prejšnjega upodabljanja.
• MemoizedState: Stanje, ki je bilo uporabljeno za memoizacijo prejšnjega upodabljanja.
• Nadomestni: Kazalec na ustrezno vozlišče Fiber v drugem drevesu (bodisi trenutno drevo ali drevo v pripravi). To je temeljno za to, kako React preklaplja med stanji upodabljanja.
• Zastavice: Bitne maske, ki označujejo, kakšno delo je treba opraviti na tem vozlišču Fiber (npr. posodabljanje props, dodajanje učinkov, brisanje vozlišča).
• Učinki: Seznam učinkov, povezanih s tem vozliščem Fiber, kot so življenjski cikli ali kljuke.

Vozlišč Fiber ne upravlja neposredno zbirka smeti JavaScript na enak način kot instance komponent. Namesto tega tvorijo povezani seznam, ki ga lahko React učinkovito prečka. Ta struktura omogoča Reactu enostavno upravljanje in prekinjanje dela.

Delovna zanka React Fiber: orkestracija postopka upodabljanja

Srce sočasnosti React Fiber je njegova delovna zanka. Ta zanka je odgovorna za prehod skozi drevo Fiber, opravljanje dela in utrditev dokončanih sprememb v DOM. Revolucionarna pa je njena sposobnost, da se začasno ustavi in nadaljuje.

Delovno zanko lahko na splošno razdelimo na dve fazi:

1. Faza upodabljanja (drevo v pripravi)

V tej fazi React prečka drevo komponent in opravlja delo na vozliščih Fiber. To delo bi lahko vključevalo:

• Klicanje funkcij komponent ali metod `render()`.
• Usklajevanje props in stanja.
• Ustvarjanje ali posodabljanje vozlišč Fiber.
• Prepoznavanje stranskih učinkov (npr. `useEffect`, `componentDidMount`).

Med fazo upodabljanja React gradi drevo v pripravi. To je ločeno drevo vozlišč Fiber, ki predstavlja potencialno novo stanje UI-ja. Pomembno je, da je delovna zanka med to fazo prekinljiva. Če prispe naloga z višjo prednostjo (npr. uporabniški vnos), lahko React začasno ustavi trenutno delo upodabljanja, obdela novo nalogo in nato nadaljuje s prekinjenim delom kasneje.

Ta prekinljivost je ključna za doseganje gladke izkušnje. Predstavljajte si, da uporabnik tipka v iskalno vrstico na mednarodni potovalni spletni strani. Če medtem, ko React obdeluje naloge za upodabljanje seznama predlogov, prispe nov pritisk tipke, lahko začasno ustavi upodabljanje predlogov, obdela pritisk tipke za posodobitev poizvedbe za iskanje in nato nadaljuje upodabljanje predlogov na podlagi novega vnosa. Uporabnik dojema takojšen odziv na svoje tipkanje, namesto zamude.

Delovna zanka se sprehaja skozi vozlišča Fiber in preverja njihove `zastavice`, da določi, kakšno delo je treba opraviti. Premika se od vozlišča Fiber do njegovih otrok, nato do njegovih bratov in sester ter nazaj do njegovega starša, pri čemer opravlja potrebne operacije. Ta prehod se nadaljuje, dokler se ne zaključi vse čakajoče delo ali dokler se delovna zanka ne prekine.

2. Faza utrditve (uporaba sprememb)

Ko je faza upodabljanja končana in ima React stabilno drevo v pripravi, vstopi v fazo utrditve. V tej fazi React izvaja stranske učinke in posodablja dejanski DOM. Ta faza je sinhrona in neprekinljiva, ker neposredno manipulira z UI-jem. React želi zagotoviti, da ko posodobi DOM, to stori v eni sami, atomski operaciji, da bi se izognil utripanju ali nedoslednim stanjem UI.

Med fazo utrditve React:

• Izvede mutacije DOM (dodajanje, odstranjevanje, posodabljanje elementov).
• Zažene stranske učinke, kot so `componentDidMount`, `componentDidUpdate`, in funkcije čiščenja, vrnjene iz `useEffect`.
• Posodobi reference na DOM elemente.

Po fazi utrditve drevo v pripravi postane trenutno drevo in postopek se lahko ponovi za naslednje posodobitve.

Vloga načrtovalnika: določanje prednosti in načrtovanje dela

Prekinljiva narava delovne zanke Fiber ne bi bila zelo uporabna brez mehanizma, ki odloča, kdaj opraviti delo in katero delo opraviti najprej. Tu nastopi React Scheduler.

Načrtovalnik je ločena, nizkonivojska knjižnica, ki jo React uporablja za upravljanje izvajanja svojega dela. Njegova primarna odgovornost je:

• Načrtovanje dela: Določanje, kdaj začeti ali nadaljevati naloge upodabljanja.
• Določanje prednosti dela: Dodeli prednostne ravni različnim nalogam, s čimer zagotovi, da so pomembne posodobitve obravnavane takoj.
• Sodelovanje z brskalnikom: Izogibanje blokiranju glavnega navoja in omogočanje brskalniku, da izvaja kritične naloge, kot je barvanje in obravnavanje uporabniškega vnosa.

Načrtovalnik deluje tako, da občasno vrne nadzor brskalniku, kar mu omogoča izvajanje drugih nalog. Nato zahteva nadaljevanje dela, ko je brskalnik prost ali ko je treba obravnavati nalogo z višjo prednostjo.

To sodelovalno večopravilnostno delovanje je ključno za gradnjo odzivnih aplikacij, zlasti za globalno občinstvo, kjer se lahko omrežna latenca in zmogljivosti naprav znatno razlikujejo. Uporabnik v regiji s počasnejšim internetom bi lahko izkusil aplikacijo, ki se zdi počasna, če bi upodabljanje Reacta popolnoma monopoliziralo glavni navoj brskalnika. Načrtovalnik, z vračanjem nadzora, zagotavlja, da lahko brskalnik tudi med težkim upodabljanjem še vedno odgovori na uporabniške interakcije ali upodobi kritične dele UI-ja, kar zagotavlja veliko bolj tekočo zaznano zmogljivost.

Vrste prednosti: Hrbtenica sočasnega upodabljanja

Kako načrtovalnik odloča, katero delo opraviti najprej? Tu postanejo vrste prednosti nepogrešljive. React klasificira različne vrste posodobitev glede na njihovo nujnost in vsaki dodeli stopnjo prednosti.

Načrtovalnik vzdržuje vrsto čakajočih nalog, razvrščenih po njihovi prednosti. Ko je čas za opravljanje dela, načrtovalnik izbere nalogo z najvišjo prednostjo iz vrste.

Tu je tipična razčlenitev ravni prednosti (čeprav se lahko natančne podrobnosti izvajanja razvijajo):

• Takojšnja prednost: Za nujne posodobitve, ki se ne smejo odložiti, kot je odziv na uporabniški vnos (npr. tipkanje v polje besedila). Te se običajno obravnavajo sinhrono ali z zelo visoko nujnostjo.
• Prednost blokiranja uporabnika: Za posodobitve, ki preprečujejo uporabniško interakcijo, kot je prikazovanje modalnega okna ali spustnega menija. Te je treba hitro upodobiti, da ne blokirajo uporabnika.
• Normalna prednost: Za splošne posodobitve, ki nimajo takojšnjega vpliva na uporabniško interakcijo, kot je pridobivanje podatkov in upodabljanje seznama.
• Nizka prednost: Za nekritične posodobitve, ki se lahko odložijo, kot so analitični dogodki ali izračuni v ozadju.
• Prednost zunaj zaslona: Za komponente, ki trenutno niso vidne na zaslonu (npr. seznami zunaj zaslona, skriti zavihki). Te se lahko upodabljajo z najnižjo prednostjo ali celo preskočijo, če je potrebno.

Načrtovalnik uporablja te prednosti, da odloči, kdaj naj prekine obstoječe delo in kdaj naj nadaljuje. Na primer, če uporabnik tipka v polje vnosa (takojšnja prednost), medtem ko React upodablja velik seznam rezultatov iskanja (normalna prednost), bo načrtovalnik začasno ustavil upodabljanje seznama, obdelal dogodek vnosa in nato nadaljeval upodabljanje seznama, morda s posodobljenimi podatki na podlagi novega vnosa.

Praktičen mednarodni primer:

Razmislite o orodju za sodelovanje v realnem času, ki ga uporabljajo ekipe po različnih celinah. Uporabnik bi morda urejal dokument (visoka prednost, takojšnja posodobitev), medtem ko drug uporabnik gleda velik vdelan graf, ki zahteva znatno upodabljanje (normalna prednost). Če prispe novo sporočilo od sodelavca (prednost blokiranja uporabnika, saj zahteva pozornost), bo načrtovalnik zagotovil, da je obvestilo o sporočilu takoj prikazano, morda začasno ustavi upodabljanje grafike, nato pa nadaljuje z upodabljanjem grafike po obravnavi sporočila.

To sofisticirano določanje prednosti zagotavlja, da so kritične posodobitve, usmerjene k uporabniku, vedno obravnavane prednostno, kar vodi do bolj odzivne in prijetnejše izkušnje, ne glede na lokacijo ali napravo uporabnika.

Kako se Fiber integrira z načrtovalnikom

Integracija med Fiberjem in načrtovalnikom je tisto, kar omogoča sočasno delovanje Reacta. Načrtovalnik zagotavlja mehanizem za vračanje nadzora in nadaljevanje nalog, medtem ko Fiberjeva prekinljiva narava omogoča, da se te naloge razdelijo na manjše enote dela.

Tu je poenostavljen potek, kako sodelujejo:

1. Zgodi se posodobitev: Stanje komponente se spremeni ali se posodobijo props.
2. Načrtovalnik načrtuje delo: Načrtovalnik prejme posodobitev in ji dodeli prednost. Postavi vozlišče Fiber, ki ustreza posodobitvi, v ustrezno vrsto prednosti.
3. Načrtovalnik zahteva upodabljanje: Ko je glavni navoj prost ali ima zmogljivost, načrtovalnik zahteva izvedbo dela z najvišjo prednostjo.
4. Začne se delovna zanka Fiber: Delovna zanka Reacta začne prehod skozi drevo v pripravi.
5. Opravljeno delo: Vozlišča Fiber se obdelajo in prepoznajo spremembe.
6. Prekinitev: Če postane na voljo naloga z višjo prednostjo (npr. uporabniški vnos) ali če trenutno delo preseže določen časovni proračun, lahko načrtovalnik prekine delovno zanko Fiber. Trenutno stanje drevesa v pripravi se shrani.
7. Obravnavana naloga z višjo prednostjo: Načrtovalnik obdela novo nalogo z višjo prednostjo, kar lahko vključuje nov cikel upodabljanja.
8. Nadaljevanje: Ko je naloga z višjo prednostjo obravnavana, lahko načrtovalnik nadaljuje prekinjeno delovno zanko Fiber od tam, kjer je ostala, z uporabo shranjenega stanja.
9. Faza utrditve: Ko je vse prioritetno delo dokončano v fazi upodabljanja, React izvede fazo utrditve za posodobitev DOM-a.

To medsebojno delovanje zagotavlja, da lahko React dinamično prilagaja svoj postopek upodabljanja glede na nujnost različnih posodobitev in razpoložljivost glavnega navoja.

Prednosti Fiberja, načrtovalnika in vrst prednosti za globalne aplikacije

Arhitekturne spremembe, uvedene s Fiberjem in načrtovalnikom, ponujajo pomembne prednosti, zlasti za aplikacije z globalno uporabniško bazo:

• Izboljšana odzivnost: Z preprečevanjem blokiranja glavnega navoja aplikacije ostanejo odzivne na uporabniške interakcije, tudi med kompleksnimi nalogami upodabljanja. To je ključnega pomena za uporabnike na mobilnih napravah ali s počasnejšimi internetnimi povezavami, ki so pogoste v mnogih delih sveta.
• Boljša uporabniška izkušnja: Prekinljivo upodabljanje pomeni, da so lahko animacije in prehodi bolj tekoči, kritične posodobitve (kot so napake pri validaciji obrazca) pa se lahko takoj prikažejo, ne da bi čakali na dokončanje drugih manj pomembnih nalog.
• Boljša uporaba virov: Načrtovalnik lahko sprejema pametnejše odločitve o tem, kdaj in kako upodabljati, kar vodi do učinkovitejše uporabe virov naprave, kar je pomembno za življenjsko dobo baterije na mobilnih napravah in zmogljivost na starejši strojni opremi.
• Izboljšano zadrževanje uporabnikov: Dosledno gladka in odzivna aplikacija gradi zaupanje in zadovoljstvo uporabnikov, kar vodi do boljših stopenj zadrževanja po vsem svetu. Počasna ali neodzivna aplikacija lahko hitro povzroči, da jo uporabniki opustijo.
• Razširljivost za kompleksne UI-je: Ko aplikacije rastejo in vključujejo več dinamičnih funkcij, Fiberjeva arhitektura zagotavlja trdno osnovo za upravljanje kompleksnih zahtev po upodabljanju, ne da bi pri tem žrtvovali zmogljivost.

Za globalno finančno aplikacijo na primer zagotavljanje, da se posodobitve tržnih podatkov v realnem času takoj prikažejo, medtem ko uporabnikom še vedno omogoča navigacijo po vmesniku brez zamude, je ključnega pomena. Fiber in njegovi povezani mehanizmi to omogočajo.

Ključni koncepti, ki si jih je treba zapomniti

• Vozlišče Fiber: Nova, bolj prilagodljiva enota dela v Reactu, ki omogoča prekinljivo upodabljanje.
• Delovna zanka: Osnovni postopek, ki prečka drevo Fiber, opravlja delo upodabljanja in utrjuje spremembe.
• Faza upodabljanja: Prekinljiva faza, kjer React gradi drevo v pripravi.
• Faza utrditve: Sinhrona, neprekinljiva faza, kjer se uporabijo spremembe DOM-a in stranski učinki.
• React Scheduler: Knjižnica, odgovorna za upravljanje izvajanja nalog Reacta, njihovo prednostno obravnavo in sodelovanje z brskalnikom.
• Vrste prednosti: Podatkovne strukture, ki jih uporablja načrtovalnik za razvrščanje nalog glede na njihovo nujnost, s čimer zagotovi, da so kritične posodobitve obravnavane najprej.
• Sočasno upodabljanje: Sposobnost Reacta, da začasno ustavi, nadaljuje in prednostno obravnava naloge upodabljanja, kar vodi do bolj odzivnih aplikacij.

Zaključek

React Fiber predstavlja pomemben korak naprej v načinu, kako React obravnava upodabljanje. Z zamenjavo starega usklajevanja, ki temelji na skladu, s prekinljivo, re-entrantno Fiber arhitekturo in z integracijo sofisticiranega načrtovalnika, ki uporablja vrste prednosti, je React odklenil zmogljivosti pravega sočasnega upodabljanja. To ne le vodi do zmogljivejših in odzivnejših aplikacij, ampak tudi zagotavlja pravičnejšo uporabniško izkušnjo za raznoliko globalno občinstvo, ne glede na njihovo napravo, omrežne pogoje ali tehnično znanje. Razumevanje teh temeljnih mehanizmov je ključnega pomena za vsakega razvijalca, ki si prizadeva graditi visokokakovostne, zmogljive in uporabniku prijazne aplikacije za sodoben splet.

Med nadaljnjim razvojem z Reactom imejte te koncepte v mislih. So tihi junaki, ki stojijo za gladkimi, brezhibnimi izkušnjami, ki smo jih pričakovali od vodilnih spletnih aplikacij po vsem svetu. Z izkoriščanjem moči Fiberja, načrtovalnika in inteligentnega določanja prednosti lahko zagotovite, da bodo vaše aplikacije navdušile uporabnike na vseh celinah.