React Scheduler Cooperative Yielding: การเพิ่มประสิทธิภาพการตอบสนองต่ออินพุตของผู้ใช้

ในโลกของการพัฒนาเว็บแอปพลิเคชัน ประสบการณ์ของผู้ใช้คือสิ่งสำคัญสูงสุด ส่วนต่อประสานผู้ใช้ (UI) ที่ตอบสนองและลื่นไหลเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการรักษาผู้ใช้ให้มีส่วนร่วมและพึงพอใจ React ซึ่งเป็นไลบรารี JavaScript ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการสร้างส่วนต่อประสานผู้ใช้ มีเครื่องมือที่ทรงพลังในการเพิ่มประสิทธิภาพการตอบสนอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่าน Scheduler และแนวคิด cooperative yielding บทความบล็อกนี้จะเจาะลึกคุณสมบัติเหล่านี้ สำรวจวิธีที่พวกเขาสามารถนำมาใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการตอบสนองต่ออินพุตของผู้ใช้ในแอปพลิเคชัน React ที่ซับซ้อน

ทำความเข้าใจ React Scheduler

React Scheduler เป็นกลไกที่ซับซ้อนซึ่งรับผิดชอบในการจัดลำดับความสำคัญและจัดกำหนดการการอัปเดต UI เป็นส่วนพื้นฐานของสถาปัตยกรรมภายในของ React ซึ่งทำงานเบื้องหลังเพื่อให้แน่ใจว่างานที่สำคัญที่สุดจะถูกดำเนินการก่อน นำไปสู่ประสบการณ์ผู้ใช้ที่ราบรื่นและตอบสนองมากขึ้น ก่อน Scheduler, React ใช้กระบวนการเรนเดอร์แบบซิงโครนัส ซึ่งหมายความว่าเมื่อการอัปเดตเริ่มต้นขึ้น ก็จะทำงานจนเสร็จสมบูรณ์ ซึ่งอาจบล็อกเธรดหลักและทำให้ UI ไม่ตอบสนอง Scheduler ซึ่งนำมาใช้กับสถาปัตยกรรม Fiber ทำให้ React สามารถแบ่งการเรนเดอร์ออกเป็นหน่วยงานย่อยๆ ที่ทำงานแบบอะซิงโครนัสได้

แนวคิดสำคัญของ React Scheduler

• Tasks: Scheduler ทำงานกับงาน (tasks) ซึ่งเป็นหน่วยของงานที่ต้องดำเนินการเพื่ออัปเดต UI งานเหล่านี้อาจรวมถึงการเรนเดอร์คอมโพเนนต์ การอัปเดต DOM และการเรียกใช้เอฟเฟกต์
• Prioritization: งานทุกงานไม่ได้มีความสำคัญเท่ากัน Scheduler กำหนดลำดับความสำคัญให้กับงานโดยพิจารณาจากความสำคัญที่ผู้ใช้รับรู้ ตัวอย่างเช่น การโต้ตอบของผู้ใช้ (เช่น การพิมพ์ในช่องอินพุต) มักจะได้รับลำดับความสำคัญสูงกว่าการอัปเดตที่มีความสำคัญน้อยกว่า (เช่น การดึงข้อมูลพื้นหลัง)
• Cooperative Multitasking: แทนที่จะบล็อกเธรดหลักจนกว่างานจะเสร็จสมบูรณ์ Scheduler ใช้แนวทาง cooperative multitasking ซึ่งหมายความว่า React สามารถหยุดงานชั่วคราวระหว่างการดำเนินการ เพื่อให้งานอื่นที่มีลำดับความสำคัญสูงกว่า (เช่น การจัดการอินพุตของผู้ใช้) ทำงานได้
• Fiber Architecture: Scheduler ถูกรวมเข้ากับสถาปัตยกรรม Fiber ของ React ซึ่งแสดง UI เป็นต้นไม้ของโหนด Fiber โหนด Fiber แต่ละโหนดแสดงถึงหน่วยของงาน และสามารถหยุดชั่วคราว ดำเนินการต่อ และจัดลำดับความสำคัญได้ทีละรายการ

Cooperative Yielding: การคืนการควบคุมให้กับเบราว์เซอร์

Cooperative yielding เป็นหลักการหลักที่ทำให้ React Scheduler สามารถจัดลำดับความสำคัญของการตอบสนองต่ออินพุตของผู้ใช้ได้ โดยเกี่ยวข้องกับการที่คอมโพเนนต์จะคืนการควบคุมเธรดหลักกลับไปยังเบราว์เซอร์โดยสมัครใจ ทำให้เบราว์เซอร์สามารถจัดการงานสำคัญอื่นๆ ได้ เช่น เหตุการณ์อินพุตของผู้ใช้ หรือการรีเพนท์ของเบราว์เซอร์ สิ่งนี้ช่วยป้องกันไม่ให้การอัปเดตที่ใช้เวลานานบล็อกเธรดหลักและทำให้ UI ช้าลง

Cooperative Yielding ทำงานอย่างไร

1. Task Interruption: เมื่อ React กำลังทำงานที่ใช้เวลานาน React สามารถตรวจสอบเป็นระยะได้ว่ามีงานที่มีลำดับความสำคัญสูงกว่ารอการดำเนินการอยู่หรือไม่
2. Yielding Control: หากพบงานที่มีลำดับความสำคัญสูงกว่า React จะหยุดงานปัจจุบันชั่วคราวและคืนการควบคุมให้กับเบราว์เซอร์ สิ่งนี้ช่วยให้เบราว์เซอร์สามารถจัดการงานที่มีลำดับความสำคัญสูงกว่าได้ เช่น การตอบสนองต่ออินพุตของผู้ใช้
3. Resuming the Task: เมื่องานที่มีลำดับความสำคัญสูงกว่าเสร็จสิ้น React สามารถดำเนินการงานที่หยุดชั่วคราวต่อจากจุดที่ค้างไว้ได้

แนวทางแบบร่วมมือนี้ช่วยให้มั่นใจว่า UI ยังคงตอบสนองได้แม้ว่าการอัปเดตที่ซับซ้อนจะเกิดขึ้นในเบื้องหลัง มันเหมือนกับการมีเพื่อนร่วมงานที่สุภาพและมีน้ำใจ ซึ่งมักจะจัดลำดับความสำคัญของคำขอเร่งด่วนก่อนที่จะดำเนินการกับงานของตนเองต่อ

การเพิ่มประสิทธิภาพการตอบสนองต่ออินพุตของผู้ใช้ด้วย React Scheduler

ตอนนี้ เรามาสำรวจเทคนิคที่ใช้ได้จริงในการใช้ประโยชน์จาก React Scheduler เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการตอบสนองต่ออินพุตของผู้ใช้ในแอปพลิเคชันของคุณ

1. ทำความเข้าใจการจัดลำดับความสำคัญของงาน

React Scheduler กำหนดลำดับความสำคัญให้กับงานโดยอัตโนมัติตามประเภท อย่างไรก็ตาม คุณสามารถมีอิทธิพลต่อการจัดลำดับความสำคัญนี้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการตอบสนอง React มี API หลายตัวเพื่อจุดประสงค์นี้:

• useTransition Hook: ฮุก useTransition ช่วยให้คุณสามารถทำเครื่องหมายการอัปเดตสถานะบางอย่างว่ามีความเร่งด่วนน้อยกว่า การอัปเดตภายใน transition จะได้รับลำดับความสำคัญที่ต่ำกว่า ทำให้การโต้ตอบของผู้ใช้มีความสำคัญเหนือกว่า
• startTransition API: คล้ายกับ useTransition, API startTransition ช่วยให้คุณสามารถห่อการอัปเดตสถานะและทำเครื่องหมายว่ามีความเร่งด่วนน้อยกว่า สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการอัปเดตที่ไม่ได้ถูกเรียกโดยตรงจากการโต้ตอบของผู้ใช้

ตัวอย่าง: การใช้ useTransition สำหรับช่องค้นหา

พิจารณาช่องค้นหาที่กระตุ้นการดึงข้อมูลขนาดใหญ่และการเรนเดอร์ผลลัพธ์การค้นหาใหม่ หากไม่มีการจัดลำดับความสำคัญ การพิมพ์ในช่องอินพุตอาจรู้สึกช้าเพราะกระบวนการเรนเดอร์ใหม่จะบล็อกเธรดหลัก เราสามารถใช้ useTransition เพื่อลดปัญหานี้ได้:

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

function SearchInput() {
  const [query, setQuery] = useState('');
  const [results, setResults] = useState([]);
  const [isPending, startTransition] = useTransition();

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

    startTransition(() => {
      // Simulate fetching search results
      setTimeout(() => {
        const fakeResults = Array.from({ length: 100 }, (_, i) => `Result ${i} for ${newQuery}`);
        setResults(fakeResults);
      }, 500);
    });
  };

  return (
    <div>
      <input type="text" value={query} onChange={handleChange} />
      {isPending ? <p>Searching...</p> : null}
      <ul>
        {results.map((result, index) => (
          <li key={index}>{result}</li>
        ))}
      </ul>
    </div>
  );
}

export default SearchInput;

            

              
                Copy
              
            
          

ในตัวอย่างนี้ API startTransition ครอบฟังก์ชัน setTimeout ซึ่งจำลองการดึงข้อมูลและการประมวลผลผลลัพธ์การค้นหา สิ่งนี้บอก React ว่าการอัปเดตนี้มีความเร่งด่วนน้อยกว่าอินพุตของผู้ใช้ เพื่อให้แน่ใจว่าช่องอินพุตยังคงตอบสนองได้แม้ในขณะที่กำลังดึงและเรนเดอร์ผลลัพธ์การค้นหา ค่า `isPending` จาก `useTransition` ช่วยแสดงตัวบ่งชี้การโหลดระหว่างการเปลี่ยนผ่าน เพื่อให้ผู้ใช้ได้รับข้อเสนอแนะทางภาพ

2. Debouncing และ Throttling อินพุตของผู้ใช้

บ่อยครั้งที่อินพุตของผู้ใช้ที่รวดเร็วสามารถกระตุ้นการอัปเดตจำนวนมาก ทำให้ React Scheduler ทำงานหนักเกินไปและนำไปสู่ปัญหาประสิทธิภาพ Debouncing และ throttling เป็นเทคนิคที่ใช้เพื่อจำกัดอัตราการประมวลผลการอัปเดตเหล่านี้

• Debouncing: Debouncing หน่วงเวลาการเรียกใช้ฟังก์ชันจนกว่าจะผ่านไปช่วงระยะเวลาหนึ่งนับตั้งแต่การเรียกใช้ฟังก์ชันครั้งล่าสุด สิ่งนี้มีประโยชน์สำหรับสถานการณ์ที่คุณต้องการดำเนินการบางอย่างหลังจากที่ผู้ใช้หยุดพิมพ์ไประยะหนึ่งเท่านั้น
• Throttling: Throttling จำกัดอัตราที่ฟังก์ชันสามารถถูกเรียกใช้ได้ สิ่งนี้มีประโยชน์สำหรับสถานการณ์ที่คุณต้องการให้แน่ใจว่าฟังก์ชันจะไม่ถูกเรียกใช้เกินจำนวนครั้งที่กำหนดต่อวินาที

ตัวอย่าง: การทำ Debouncing ช่องค้นหา

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

function DebouncedSearchInput() {
  const [query, setQuery] = useState('');
  const [results, setResults] = useState([]);
  const timeoutRef = useRef(null);

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

    if (timeoutRef.current) {
      clearTimeout(timeoutRef.current);
    }

    timeoutRef.current = setTimeout(() => {
      // Simulate fetching search results
      const fakeResults = Array.from({ length: 100 }, (_, i) => `Result ${i} for ${newQuery}`);
      setResults(fakeResults);
    }, 300);
  };

  return (
    <div>
      <input type="text" value={query} onChange={handleChange} />
      <ul>
        {results.map((result, index) => (
          <li key={index}>{result}</li>
        ))}
      </ul>
    </div>
  );
}

export default DebouncedSearchInput;

            

              
                Copy
              
            
          

ในตัวอย่างนี้ เราใช้ setTimeout และ clearTimeout เพื่อ debounce ช่องค้นหา ฟังก์ชัน handleChange จะถูกเรียกใช้เพียง 300 มิลลิวินาทีหลังจากที่ผู้ใช้หยุดพิมพ์ ซึ่งช่วยลดจำนวนครั้งในการดึงข้อมูลและเรนเดอร์ผลลัพธ์การค้นหา

3. Virtualization สำหรับรายการขนาดใหญ่

การเรนเดอร์รายการข้อมูลขนาดใหญ่อาจเป็นคอขวดด้านประสิทธิภาพที่สำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องจัดการกับรายการเป็นพันหรือหลายล้านรายการ Virtualization (หรือที่เรียกว่า windowing) เป็นเทคนิคที่เรนเดอร์เฉพาะส่วนที่มองเห็นได้ของรายการเท่านั้น ซึ่งช่วยลดจำนวนโหนด DOM ที่ต้องอัปเดตลงอย่างมาก สิ่งนี้สามารถปรับปรุงการตอบสนองของ UI ได้อย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเลื่อนดูรายการขนาดใหญ่

ไลบรารีอย่าง react-window และ react-virtualized มีคอมโพเนนต์ virtualization ที่ทรงพลังและมีประสิทธิภาพ ซึ่งสามารถรวมเข้ากับแอปพลิเคชัน React ของคุณได้อย่างง่ายดาย

ตัวอย่าง: การใช้ react-window สำหรับรายการขนาดใหญ่

            import React from 'react';
import { FixedSizeList } from 'react-window';

const Row = ({ index, style }) => (
  <div style={style}>
    Row {index}
  </div>
);

function VirtualizedList() {
  return (
    <FixedSizeList
      height={400}
      width={300}
      itemSize={30}
      itemCount={1000}
    >
      {Row}
    </FixedSizeList>
  );
}

export default VirtualizedList;

            

              
                Copy
              
            
          

ในตัวอย่างนี้ คอมโพเนนต์ FixedSizeList ของ react-window ถูกใช้เพื่อเรนเดอร์รายการ 1000 รายการ อย่างไรก็ตาม มีเพียงรายการที่มองเห็นได้ในปัจจุบันภายในความสูงและความกว้างที่ระบุเท่านั้นที่ถูกเรนเดอร์จริง ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพได้อย่างมาก

4. Code Splitting และ Lazy Loading

แพ็คเกจ JavaScript ขนาดใหญ่อาจใช้เวลานานในการดาวน์โหลดและแยกวิเคราะห์ ซึ่งทำให้การเรนเดอร์เริ่มต้นของแอปพลิเคชันล่าช้าและส่งผลกระทบต่อประสบการณ์ของผู้ใช้ Code splitting และ lazy loading เป็นเทคนิคที่ใช้ในการแบ่งแอปพลิเคชันของคุณออกเป็นส่วนย่อยๆ ที่สามารถโหลดได้เมื่อต้องการ สิ่งนี้สามารถลดเวลาในการโหลดเริ่มต้นได้อย่างมาก และปรับปรุงประสิทธิภาพที่ผู้ใช้รับรู้ได้ของแอปพลิเคชันของคุณ

React มีการรองรับในตัวสำหรับ code splitting โดยใช้ฟังก์ชัน React.lazy และคอมโพเนนต์ Suspense

ตัวอย่าง: การโหลดคอมโพเนนต์แบบ Lazy Loading

            import React, { Suspense } from 'react';

const MyComponent = React.lazy(() => import('./MyComponent'));

function App() {
  return (
    <div>
      <Suspense fallback={<p>Loading...</p>}\>
        <MyComponent />
      </Suspense>
    </div>
  );
}

export default App;

            

              
                Copy
              
            
          

ในตัวอย่างนี้ MyComponent ถูกโหลดแบบ lazy loading โดยใช้ React.lazy คอมโพเนนต์จะถูกโหลดเมื่อจำเป็นเท่านั้น ซึ่งช่วยลดเวลาในการโหลดเริ่มต้นของแอปพลิเคชัน คอมโพเนนต์ Suspense มี UI สำรองที่จะแสดงในขณะที่คอมโพเนนต์กำลังถูกโหลด

5. การเพิ่มประสิทธิภาพ Event Handlers

Event handlers ที่ไม่มีประสิทธิภาพสามารถนำไปสู่การตอบสนองต่ออินพุตของผู้ใช้ที่ไม่ดีได้ หลีกเลี่ยงการดำเนินการที่มีค่าใช้จ่ายสูงโดยตรงภายใน event handlers ควรมอบหมายการดำเนินการเหล่านี้ไปยัง background tasks หรือใช้เทคนิคเช่น debouncing และ throttling เพื่อจำกัดความถี่ในการเรียกใช้

6. Memoization และ Pure Components

React มีกลไกสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพการเรนเดอร์ซ้ำ เช่น React.memo สำหรับ functional components และ PureComponent สำหรับ class components เทคนิคเหล่านี้ช่วยป้องกันไม่ให้คอมโพเนนต์เรนเดอร์ซ้ำโดยไม่จำเป็นเมื่อ props ของพวกเขาไม่เปลี่ยนแปลง ซึ่งช่วยลดปริมาณงานที่ React Scheduler ต้องดำเนินการ

ตัวอย่าง: การใช้ React.memo

            import React from 'react';

const MyComponent = React.memo(function MyComponent(props) {
  // Render based on props
  return <div>{props.value}</div>;
});

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

ในตัวอย่างนี้ React.memo ถูกใช้เพื่อ memoize MyComponent คอมโพเนนต์จะเรนเดอร์ใหม่เฉพาะเมื่อ props ของมันมีการเปลี่ยนแปลงเท่านั้น

ตัวอย่างจริงและการพิจารณาระดับโลก

หลักการของ cooperative yielding และการเพิ่มประสิทธิภาพ scheduler สามารถนำไปใช้ได้กับแอปพลิเคชันที่หลากหลาย ตั้งแต่แบบฟอร์มธรรมดาไปจนถึงแดชบอร์ดแบบโต้ตอบที่ซับซ้อน เรามาพิจารณาตัวอย่างบางส่วน:

• E-commerce Websites: การเพิ่มประสิทธิภาพการตอบสนองของช่องค้นหาเป็นสิ่งสำคัญสำหรับเว็บไซต์อีคอมเมิร์ซ ผู้ใช้คาดหวังการตอบสนองทันทีเมื่อพวกเขาพิมพ์ และช่องค้นหาที่ทำงานช้าอาจนำไปสู่ความไม่พอใจและการละทิ้งการค้นหา
• Data Visualization Dashboards: แดชบอร์ดแสดงภาพข้อมูลมักเกี่ยวข้องกับการเรนเดอร์ชุดข้อมูลขนาดใหญ่และการคำนวณที่ซับซ้อน Cooperative yielding สามารถช่วยให้แน่ใจว่า UI ยังคงตอบสนองได้แม้ในขณะที่กำลังดำเนินการคำนวณเหล่านี้
• Collaborative Editing Tools: เครื่องมือแก้ไขร่วมกันต้องการการอัปเดตแบบเรียลไทม์และการซิงโครไนซ์ระหว่างผู้ใช้หลายคน การเพิ่มประสิทธิภาพการตอบสนองของเครื่องมือเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการมอบประสบการณ์ที่ราบรื่นและร่วมมือกัน

เมื่อสร้างแอปพลิเคชันสำหรับผู้ชมทั่วโลก สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ความหน่วงของเครือข่ายและความสามารถของอุปกรณ์ ผู้ใช้ในส่วนต่างๆ ของโลกอาจประสบกับสภาพเครือข่ายที่แตกต่างกัน และสิ่งสำคัญคือต้องเพิ่มประสิทธิภาพแอปพลิเคชันของคุณให้ทำงานได้ดีแม้ในสถานการณ์ที่ไม่เหมาะสม เทคนิคเช่น code splitting และ lazy loading อาจเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับผู้ใช้ที่มีการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตช้า นอกจากนี้ ควรพิจารณาใช้ Content Delivery Network (CDN) เพื่อให้บริการสินทรัพย์ของแอปพลิเคชันของคุณจากเซิร์ฟเวอร์ที่อยู่ใกล้ผู้ใช้ของคุณมากขึ้น

บทสรุป

React Scheduler และแนวคิด cooperative yielding เป็นเครื่องมือที่ทรงพลังสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพการตอบสนองต่ออินพุตของผู้ใช้ในแอปพลิเคชัน React ที่ซับซ้อน โดยการทำความเข้าใจว่าคุณสมบัติเหล่านี้ทำงานอย่างไรและนำเทคนิคที่อธิบายไว้ในบทความบล็อกนี้ไปใช้ คุณสามารถสร้าง UI ที่ทั้งมีประสิทธิภาพและน่าดึงดูดใจ มอบประสบการณ์ผู้ใช้ที่เหนือกว่า อย่าลืมจัดลำดับความสำคัญของการโต้ตอบของผู้ใช้ เพิ่มประสิทธิภาพการเรนเดอร์ และพิจารณาความต้องการของผู้ชมทั่วโลกเมื่อสร้างแอปพลิเคชันของคุณ ตรวจสอบและโปรไฟล์ประสิทธิภาพของแอปพลิเคชันของคุณอย่างต่อเนื่องเพื่อระบุคอขวดและเพิ่มประสิทธิภาพตามความเหมาะสม โดยการลงทุนในการเพิ่มประสิทธิภาพ คุณสามารถมั่นใจได้ว่าแอปพลิเคชัน React ของคุณจะมอบประสบการณ์ที่น่าพึงพอใจและตอบสนองได้สำหรับผู้ใช้ทุกคน ไม่ว่าจะอยู่ที่ใดหรือใช้อุปกรณ์ใด