Архітектура JavaScript фреймворків: Майстерність оптимізації дерева компонентів

У світі сучасної веброзробки JavaScript-фреймворки посідають провідне місце. Такі фреймворки, як React, Angular та Vue.js, надають потужні інструменти для створення складних та інтерактивних користувацьких інтерфейсів. В основі цих фреймворків лежить концепція дерева компонентів – ієрархічної структури, що представляє UI. Однак, у міру зростання складності додатків, дерево компонентів може стати значним вузьким місцем продуктивності, якщо ним не керувати належним чином. Ця стаття є всеосяжним посібником з оптимізації дерев компонентів у JavaScript-фреймворках, що охоплює вузькі місця продуктивності, стратегії рендерингу та найкращі практики.

Розуміння дерева компонентів

Дерево компонентів — це ієрархічне представлення UI, де кожен вузол представляє компонент. Компоненти — це багаторазові будівельні блоки, які інкапсулюють логіку та представлення. Структура дерева компонентів безпосередньо впливає на продуктивність додатка, особливо під час рендерингу та оновлень.

Рендеринг та віртуальний DOM

Більшість сучасних JavaScript-фреймворків використовують віртуальний DOM. Віртуальний DOM — це представлення реального DOM у пам'яті. Коли стан додатка змінюється, фреймворк порівнює віртуальний DOM з попередньою версією, визначає відмінності (diffing) і застосовує лише необхідні оновлення до реального DOM. Цей процес називається узгодженням (reconciliation).

Однак сам процес узгодження може бути обчислювально затратним, особливо для великих і складних дерев компонентів. Оптимізація дерева компонентів є ключовою для мінімізації витрат на узгодження та покращення загальної продуктивності.

Виявлення вузьких місць продуктивності

Перш ніж заглиблюватися в техніки оптимізації, важливо виявити потенційні вузькі місця продуктивності у вашому дереві компонентів. Поширені причини проблем з продуктивністю включають:

• Непотрібні повторні рендеринги: Компоненти повторно рендеряться, навіть коли їхні пропси або стан не змінилися.
• Великі дерева компонентів: Глибоко вкладені ієрархії компонентів можуть уповільнити рендеринг.
• Затратні обчислення: Складні обчислення або перетворення даних всередині компонентів під час рендерингу.
• Неефективні структури даних: Використання структур даних, які не оптимізовані для частих пошуків або оновлень.
• Маніпуляції з DOM: Пряме маніпулювання DOM замість того, щоб покладатися на механізм оновлення фреймворку.

Інструменти профілювання можуть допомогти виявити ці вузькі місця. Популярні варіанти включають React Profiler, Angular DevTools та Vue.js Devtools. Ці інструменти дозволяють вимірювати час, витрачений на рендеринг кожного компонента, виявляти непотрібні повторні рендеринги та знаходити затратні обчислення.

Приклад профілювання (React)

React Profiler — це потужний інструмент для аналізу продуктивності ваших React-додатків. Ви можете отримати до нього доступ у розширенні React DevTools для браузера. Він дозволяє записувати взаємодії з вашим додатком, а потім аналізувати продуктивність кожного компонента під час цих взаємодій.

Щоб використовувати React Profiler:

1. Відкрийте React DevTools у вашому браузері.
2. Виберіть вкладку "Profiler".
3. Натисніть кнопку "Record".
4. Взаємодійте з вашим додатком.
5. Натисніть кнопку "Stop".
6. Проаналізуйте результати.

Профілювальник покаже вам полум'яний графік (flame graph), який представляє час, витрачений на рендеринг кожного компонента. Компоненти, які рендеряться довго, є потенційними вузькими місцями. Ви також можете використовувати діаграму "Ranked", щоб побачити список компонентів, відсортованих за часом, витраченим на їх рендеринг.

Техніки оптимізації

Після того, як ви виявили вузькі місця, ви можете застосувати різні техніки оптимізації для покращення продуктивності вашого дерева компонентів.

1. Мемоізація

Мемоізація — це техніка, яка полягає в кешуванні результатів затратних викликів функцій і поверненні кешованого результату, коли ті самі вхідні дані з'являються знову. У контексті дерев компонентів мемоізація запобігає повторному рендерингу компонентів, якщо їхні пропси не змінилися.

React.memo

React надає компонент вищого порядку React.memo для мемоізації функціональних компонентів. React.memo виконує поверхневе порівняння пропсів компонента і повторно рендерить його лише в тому випадку, якщо пропси змінилися.

Приклад:

import React from 'react';

const MyComponent = React.memo(function MyComponent(props) {
  // Логіка рендерингу тут
  return 
{props.data}
;
});

export default MyComponent;

Ви також можете надати власну функцію порівняння для React.memo, якщо поверхневого порівняння недостатньо.

useMemo та useCallback

useMemo та useCallback — це хуки React, які можна використовувати для мемоізації значень та функцій відповідно. Ці хуки особливо корисні при передачі пропсів мемоізованим компонентам.

useMemo мемоізує значення:

import React, { useMemo } from 'react';

function MyComponent(props) {
  const expensiveValue = useMemo(() => {
    // Виконайте затратне обчислення тут
    return computeExpensiveValue(props.data);
  }, [props.data]);

  return 
{expensiveValue}
;
}

useCallback мемоізує функцію:

import React, { useCallback } from 'react';

function MyComponent(props) {
  const handleClick = useCallback(() => {
    // Обробка події кліку
    props.onClick(props.data);
  }, [props.data, props.onClick]);

  return Натисни мене;
}

Без useCallback новий екземпляр функції створювався б при кожному рендері, що призводило б до повторного рендерингу мемоізованого дочірнього компонента, навіть якщо логіка функції не змінилася.

Стратегії виявлення змін в Angular

Angular пропонує різні стратегії виявлення змін, які впливають на те, як оновлюються компоненти. Стратегія за замовчуванням, ChangeDetectionStrategy.Default, перевіряє зміни в кожному компоненті під час кожного циклу виявлення змін.

Щоб покращити продуктивність, ви можете використовувати ChangeDetectionStrategy.OnPush. З цією стратегією Angular перевіряє зміни в компоненті лише якщо:

• Вхідні властивості (input properties) компонента змінилися (за посиланням).
• Подія виникає в компоненті або в одному з його дочірніх елементів.
• Виявлення змін викликається явно.

Щоб використовувати ChangeDetectionStrategy.OnPush, встановіть властивість changeDetection у декораторі компонента:

import { Component, ChangeDetectionStrategy, Input } from '@angular/core';

@Component({
  selector: 'app-my-component',
  templateUrl: './my-component.component.html',
  styleUrls: ['./my-component.component.css'],
  changeDetection: ChangeDetectionStrategy.OnPush
})
export class MyComponentComponent {
  @Input() data: any;
}

Обчислювані властивості та мемоізація у Vue.js

Vue.js використовує реактивну систему для автоматичного оновлення DOM при зміні даних. Обчислювані властивості автоматично мемоізуються і переобчислюються лише тоді, коли змінюються їхні залежності.

Приклад:

Для більш складних сценаріїв мемоізації Vue.js дозволяє вам вручну контролювати, коли переобчислюється обчислювана властивість, використовуючи такі техніки, як кешування результату затратного обчислення та оновлення його лише за потреби.

2. Розділення коду та ліниве завантаження

Розділення коду (code splitting) — це процес розбиття коду вашого додатка на менші частини (бандли), які можна завантажувати за вимогою. Це зменшує початковий час завантаження вашого додатка та покращує користувацький досвід.

Ліниве завантаження (lazy loading) — це техніка, яка полягає в завантаженні ресурсів лише тоді, коли вони потрібні. Це можна застосувати до компонентів, модулів або навіть окремих функцій.

React.lazy та Suspense

React надає функцію React.lazy для лінивого завантаження компонентів. React.lazy приймає функцію, яка повинна викликати динамічний import(). Це повертає Promise, який розв'язується в модуль із експортом за замовчуванням, що містить React-компонент.

Потім ви повинні відрендерити компонент Suspense над ліниво завантаженим компонентом. Це визначає резервний UI, який буде відображатися під час завантаження лінивого компонента.

Приклад:

import React, { Suspense } from 'react';

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

function App() {
  return (
    Завантаження...

const routes: Routes = [
  {
    path: 'my-module',
    loadChildren: () => import('./my-module/my-module.module').then(m => m.MyModuleModule)
  }
];

Vue.component('async-example', function (resolve, reject) {
  setTimeout(function () {
    // Передайте визначення компонента у функцію зворотного виклику resolve
    resolve({
      template: '
Я асинхронний!
'
    })
  }, 1000)
})

Vue.component('async-webpack-example', () => import('./my-async-component'))