Bemästra Reacts pipeline för samtidig rendering: En guide till hantering av frame-budget

I dagens dynamiska webblandskap är det avgörande att leverera en sömlös och responsiv användarupplevelse. Användare över hela världen förväntar sig att applikationer ska vara flytande, interaktiva och fria från lagg. Reacts introduktion av samtidig rendering har revolutionerat hur vi närmar oss prestanda och erbjuder kraftfulla verktyg för att uppnå dessa mål. Kärnan i detta paradigmskifte är konceptet frame-budgethantering. Denna omfattande guide kommer att utforska Reacts pipeline för samtidig rendering, med fokus på hur man effektivt hanterar sin frame-budget för att säkerställa ett konsekvent smidigt användargränssnitt på olika enheter och nätverksförhållanden.

Förståelse för frame-budgeten

Innan vi dyker in i Reacts specifika mekanismer är det avgörande att förstå det grundläggande konceptet med en frame-budget. Inom datorgrafik och UI-utveckling är en frame (bildruta) en enskild bild som visas på skärmen. För att uppnå illusionen av rörelse och interaktivitet renderas och visas dessa bildrutor i snabb följd. Målet för bildfrekvensen på de flesta moderna skärmar är 60 bilder per sekund (FPS). Detta innebär att varje bildruta måste renderas och presenteras för användaren inom cirka 16,67 millisekunder (1000ms / 60 FPS).

Frame-budgeten är därmed den tilldelade tiden inom vilken allt nödvändigt arbete för en enskild bildruta måste slutföras. Detta arbete inkluderar vanligtvis:

• JavaScript-exekvering: Köra dina React-komponenter, händelsehanterare och affärslogik.
• Layoutberäkning (Reflow): Bestämma position och dimensioner för element på skärmen.
• Målning (Repaint): Rita de pixlar som utgör användargränssnittet.
• Sammansättning (Compositing): Lägga ihop och kombinera olika visuella element.

Om något av dessa steg tar längre tid än den tilldelade tiden kan webbläsaren inte presentera en ny bildruta i tid, vilket leder till tappade bildrutor och en hackig, icke-responsiv användarupplevelse. Detta kallas ofta för jank (lagg).

Förklaring av Reacts pipeline för samtidig rendering

Traditionell React-rendering var i stort sett synkron och blockerande. När en tillståndsuppdatering skedde, utförde React ändringarna i DOM, och denna process kunde blockera huvudtråden, vilket förhindrade att andra viktiga uppgifter som hantering av användarinmatning eller animationer kunde köras. Samtidig rendering förändrar detta i grunden genom att introducera möjligheten att avbryta och återuppta renderingsuppgifter.

Nyckelfunktioner i Reacts pipeline för samtidig rendering inkluderar:

• Prioritering: React kan nu prioritera olika renderingsuppgifter. Till exempel kommer en brådskande uppdatering (som en användare som skriver) att ges högre prioritet än en mindre brådskande (som att hämta data i bakgrunden).
• Företräde (Preemption): React kan avbryta en renderingsuppgift med lägre prioritet om en uppgift med högre prioritet blir tillgänglig. Detta säkerställer att kritiska användarinteraktioner aldrig blockeras för länge.
• Timers: Samtidig rendering använder interna timers för att hantera och schemalägga arbete, med målet att hålla huvudtråden fri.
• Suspense: Denna funktion gör det möjligt för komponenter att 'vänta' på data utan att blockera hela användargränssnittet, och visar istället ett fallback-UI under tiden.

Målet med denna pipeline är att bryta ner stora renderingsuppgifter i mindre delar som kan exekveras utan att överskrida frame-budgeten. Det är här schemaläggning blir avgörande.

Schemaläggarens roll

Reacts schemaläggare är motorn som orkestrerar samtidig rendering. Den ansvarar för att:

• Ta emot uppdateringsförfrågningar (t.ex. från `setState`).
• Tilldela en prioritet till varje uppdatering.
• Bestämma när renderingsarbetet ska startas och stoppas för att undvika att blockera huvudtråden.
• Batcha uppdateringar för att minimera onödiga omrenderingar.

Schemaläggaren strävar efter att hålla mängden arbete som utförs per bildruta inom en rimlig gräns och hanterar därmed effektivt frame-budgeten. Den fungerar genom att bryta ner en potentiellt stor rendering i diskreta arbetsenheter som kan bearbetas asynkront. Om schemaläggaren upptäcker att den aktuella bildrutans budget är på väg att överskridas, kan den pausa den pågående renderingsuppgiften och ge tillbaka kontrollen till webbläsaren, vilket gör att den kan hantera andra kritiska händelser som användarinmatning eller målning.

Strategier för hantering av frame-budget i React

Att effektivt hantera din frame-budget i en samtidig React-applikation innebär en kombination av att förstå Reacts förmågor och att anamma bästa praxis för komponentdesign och tillståndshantering.

1. Använd `useDeferredValue` och `useTransition`

Dessa hooks är hörnstenarna för att hantera kostsamma UI-uppdateringar i en samtidig miljö:

• `useDeferredValue`: Denna hook låter dig skjuta upp uppdateringen av en icke-brådskande del av ditt UI. Den är idealisk för situationer där du har en snabbt föränderlig inmatning (som en sökfråga) och ett UI-element som visar resultaten av den inmatningen (som en sök-dropdown). Genom att skjuta upp uppdateringen av resultaten säkerställer du att själva inmatningsfältet förblir responsivt, även om sökresultaten tar lite längre tid att rendera.

Exempel: Föreställ dig en sökfält i realtid. När användaren skriver uppdateras sökresultaten. Om söklogiken eller renderingen är komplex kan det göra att inmatningsfältet blir segt. Genom att använda `useDeferredValue` på söktermen tillåter man React att prioritera uppdateringen av inmatningsfältet medan den beräkningsintensiva renderingen av sökresultaten skjuts upp.

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

function SearchComponent() {
  const [query, setQuery] = useState('');
  const deferredQuery = useDeferredValue(query);

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

  // Imagine 'searchResults' is a computationally expensive operation
  const searchResults = expensiveSearch(deferredQuery);

  return (
    

      
      

        {searchResults.map(result => (
          
{result.name}
        ))}
      
    
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

• `useTransition`: Denna hook låter dig markera tillståndsuppdateringar som 'övergångar' (transitions). Övergångar är icke-brådskande uppdateringar som React kan avbryta. Detta är särskilt användbart för att markera uppdateringar som kan ta betydande tid att rendera, som att filtrera en stor lista eller navigera mellan komplexa vyer. `useTransition` returnerar en `startTransition`-funktion och en `isPending`-boolean. `isPending`-flaggan kan användas för att visa en laddningsindikator medan övergången pågår.

Exempel: Tänk dig en stor datatabell som behöver filtreras baserat på användarens val. Att filtrera och omrendera en stor tabell kan ta tid. Genom att omsluta tillståndsuppdateringen som utlöser filtreringen med `startTransition` talar man om för React att denna uppdatering kan avbrytas om en mer brådskande händelse inträffar, vilket förhindrar att användargränssnittet fryser.

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

function DataTable() {
  const [data, setData] = useState([]);
  const [filter, setFilter] = useState('');
  const [isPending, startTransition] = useTransition();

  const handleFilterChange = (event) => {
    const newFilter = event.target.value;
    startTransition(() => {
      setFilter(newFilter);
      // Potentially expensive filtering operation happens here or is triggered
      // by the state update that is now a transition.
    });
  };

  // Assume 'filteredData' is derived from 'data' and 'filter'
  const filteredData = applyFilter(data, filter);

  return (
    

      
      {isPending && 
Loading...
}
      
        {/* Render filteredData */}
      
    
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

2. Optimera komponentrendering

Även med samtidig rendering kan ineffektiv komponentrendering snabbt förbruka din frame-budget. Använd dessa tekniker:

• `React.memo`: För funktionella komponenter är `React.memo` en högre ordningens komponent som memoizerar komponenten. Den kommer bara att omrenderas om dess props har ändrats, vilket förhindrar onödiga omrenderingar när föräldern omrenderas men komponentens props förblir desamma.
• `useCallback`: Memoizerar callback-funktioner. Detta är särskilt användbart när man skickar callbacks ner till memoizerade barnkomponenter (`React.memo`) för att förhindra att dessa barn omrenderas på grund av att en ny funktionsinstans skapas vid varje föräldrarendering.
• `useMemo`: Memoizerar resultatet av en beräkning. Om du har en komplex beräkning som utförs inom en komponent kan `useMemo` cachea resultatet och endast beräkna om det när dess beroenden ändras, vilket sparar värdefulla CPU-cykler.
• Komponentstruktur och profilering: Bryt ner stora komponenter i mindre, mer hanterbara. Använd React DevTools Profiler för att identifiera prestandaflaskhalsar. Profilera dina komponenter för att se vilka som omrenderas för ofta eller tar för lång tid att rendera.

3. Effektiv tillståndshantering

Hur du hanterar tillstånd kan avsevärt påverka renderingsprestandan:

• Lokalt tillstånd vs. globalt tillstånd: Håll tillståndet så lokalt som möjligt. När tillstånd behöver delas över många komponenter, överväg en global lösning för tillståndshantering, men var medveten om hur uppdateringar av globalt tillstånd utlöser omrenderingar.
• Optimering av Context API: Om du använder Reacts Context API, var medveten om att varje komponent som konsumerar en kontext kommer att omrenderas när kontextvärdet ändras, även om den specifika delen av kontexten de bryr sig om inte har ändrats. Överväg att dela upp kontexter eller använda memoization-tekniker för kontextvärden.
• Selector-mönstret: För tillståndshanteringsbibliotek som Redux eller Zustand, använd selektorer för att säkerställa att komponenter bara omrenderas när de specifika delarna av tillståndet de prenumererar på har ändrats, istället för att omrendera vid varje global tillståndsuppdatering.

4. Virtualisering för långa listor

Att rendera tusentals objekt i en lista kan allvarligt påverka prestandan, oavsett samtidig rendering. Virtualisering (även känt som windowing) är en teknik där endast de objekt som för närvarande är synliga i visningsområdet renderas. När användaren scrollar avmonteras objekt utanför skärmen, och nya objekt renderas och monteras. Bibliotek som `react-window` och `react-virtualized` är utmärkta verktyg för detta.

Exempel: Ett socialt medieflöde eller en lång produktlista. Istället för att rendera 1000 listobjekt på en gång, renderar virtualisering endast de 10-20 objekt som är synliga på skärmen. Detta minskar drastiskt mängden arbete som React och webbläsaren måste utföra per bildruta.

5. Koddelning och lat laddning (Lazy Loading)

Även om det inte är direkt hantering av frame-budget, förbättrar minskningen av den initiala JavaScript-lasten och att endast ladda det som behövs den upplevda prestandan och kan indirekt hjälpa genom att minska den totala belastningen på webbläsaren. Använd `React.lazy` och `Suspense` för att implementera koddelning för komponenter.

            
import React, { Suspense, lazy } from 'react';

const ExpensiveComponent = lazy(() => import('./ExpensiveComponent'));

function App() {
  return (
    

      
My App
      Loading component...
}>