Пакетування в React: Стратегії оптимізації оновлень стану для високопродуктивних додатків

React, потужна бібліотека JavaScript для створення користувацьких інтерфейсів, прагне до оптимальної продуктивності. Одним з ключових механізмів, який вона використовує, є пакетування (batching), що оптимізує обробку оновлень стану. Розуміння пакетування в React є вирішальним для створення продуктивних та чутливих до дій користувача додатків, особливо зі зростанням їхньої складності. Цей вичерпний посібник заглиблюється в тонкощі пакетування React, досліджуючи його переваги, різні стратегії та передові техніки для максимізації його ефективності.

Що таке пакетування в React?

Пакетування в React — це процес групування кількох оновлень стану в один повторний рендеринг (re-render). Замість того, щоб React повторно рендерив компонент для кожного оновлення стану, він чекає, поки всі оновлення завершаться, а потім виконує єдиний рендеринг. Це кардинально зменшує кількість повторних рендерингів, що призводить до значного підвищення продуктивності.

Розглянемо сценарій, коли вам потрібно оновити кілька змінних стану в межах одного обробника подій:

            
function MyComponent() {
  const [countA, setCountA] = React.useState(0);
  const [countB, setCountB] = React.useState(0);

  const handleClick = () => {
    setCountA(countA + 1);
    setCountB(countB + 1);
  };

  return (
    <button onClick={handleClick}>
      Increment Both
    </button>
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

Без пакетування цей код викликав би два повторних рендеринги: один для setCountA, а інший для setCountB. Однак пакетування в React розумно групує ці оновлення в один повторний рендеринг, що забезпечує кращу продуктивність. Це особливо помітно при роботі зі складнішими компонентами та частими змінами стану.

Переваги пакетування

Основною перевагою пакетування в React є покращена продуктивність. Зменшуючи кількість повторних рендерингів, воно мінімізує обсяг роботи, яку має виконати браузер, що призводить до більш плавного та чутливого користувацького досвіду. Зокрема, пакетування пропонує такі переваги:

• Зменшення кількості повторних рендерингів: Найважливіша перевага — це скорочення числа повторних рендерингів. Це безпосередньо призводить до меншого використання ЦП та швидшого часу рендерингу.
• Покращена чутливість до дій користувача: Мінімізуючи повторні рендеринги, додаток стає більш чутливим до взаємодії з користувачем. Користувачі відчувають менше затримок та бачать більш плавний інтерфейс.
• Оптимізована продуктивність: Пакетування оптимізує загальну продуктивність додатка, що призводить до кращого користувацького досвіду, особливо на пристроях з обмеженими ресурсами.
• Зменшене споживання енергії: Менша кількість повторних рендерингів також означає зниження споживання енергії, що є важливим фактором для мобільних пристроїв та ноутбуків.

Автоматичне пакетування в React 18 і новіших версіях

До React 18 пакетування переважно обмежувалося оновленнями стану в межах обробників подій React. Це означало, що оновлення стану поза обробниками подій, наприклад, у setTimeout, промісах або нативних обробниках подій, не пакетувалися. React 18 представив автоматичне пакетування, яке поширюється практично на всі оновлення стану, незалежно від їхнього походження. Це вдосконалення значно спрощує оптимізацію продуктивності та зменшує потребу в ручному втручанні.

З автоматичним пакетуванням наступний код тепер буде пакетуватися в React 18:

            
function MyComponent() {
  const [countA, setCountA] = React.useState(0);
  const [countB, setCountB] = React.useState(0);

  const handleClick = () => {
    setTimeout(() => {
      setCountA(countA + 1);
      setCountB(countB + 1);
    }, 0);
  };

  return (
    <button onClick={handleClick}>
      Increment Both
    </button>
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

У цьому прикладі, незважаючи на те, що оновлення стану знаходяться в колбеку setTimeout, React 18 все одно згрупує їх в один повторний рендеринг. Така автоматична поведінка спрощує оптимізацію продуктивності та забезпечує послідовне пакетування для різних патернів коду.

Коли пакетування не відбувається (і як з цим боротися)

Незважаючи на можливості автоматичного пакетування React, існують ситуації, коли пакетування може не відбуватися, як очікувалося. Розуміння цих сценаріїв та знання, як з ними працювати, є вирішальним для підтримки оптимальної продуктивності.

1. Оновлення поза деревом рендерингу React

Якщо оновлення стану відбуваються поза деревом рендерингу React (наприклад, у бібліотеці, яка безпосередньо маніпулює DOM), пакетування не відбуватиметься автоматично. У таких випадках вам може знадобитися вручну викликати повторний рендеринг або використовувати механізми узгодження React для забезпечення послідовності.

2. Застарілий код або бібліотеки

Старі кодові бази або сторонні бібліотеки можуть покладатися на патерни, які заважають механізму пакетування React. Наприклад, бібліотека може явно викликати повторні рендеринги або використовувати застарілі API. У таких випадках вам може знадобитися рефакторинг коду або пошук альтернативних бібліотек, сумісних з поведінкою пакетування React.

3. Термінові оновлення, що вимагають негайного рендерингу

У рідкісних випадках вам може знадобитися примусово викликати негайний повторний рендеринг для конкретного оновлення стану. Це може бути необхідно, коли оновлення є критичним для користувацького досвіду і не може бути відкладено. React надає API flushSync для таких ситуацій (докладно обговорено нижче).

Стратегії оптимізації оновлень стану

Хоча пакетування React забезпечує автоматичне покращення продуктивності, ви можете додатково оптимізувати оновлення стану для досягнення ще кращих результатів. Ось кілька ефективних стратегій:

1. Групуйте пов'язані оновлення стану

Завжди, коли це можливо, групуйте пов'язані оновлення стану в одне оновлення. Це зменшує кількість повторних рендерингів і покращує продуктивність. Наприклад, замість оновлення кількох окремих змінних стану, розгляньте можливість використання однієї змінної стану, яка містить об'єкт з усіма пов'язаними значеннями.

            
function MyComponent() {
  const [data, setData] = React.useState({
    name: '',
    email: '',
    age: 0,
  });

  const handleChange = (e) => {
    const { name, value } = e.target;
    setData({ ...data, [name]: value });
  };

  return (
    <form>
      <input type="text" name="name" value={data.name} onChange={handleChange} />
      <input type="email" name="email" value={data.email} onChange={handleChange} />
      <input type="number" name="age" value={data.age} onChange={handleChange} />
    </form>
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

У цьому прикладі всі зміни у полях форми обробляються однією функцією handleChange, яка оновлює змінну стану data. Це гарантує, що всі пов'язані оновлення стану будуть згруповані в один повторний рендеринг.

2. Використовуйте функціональні оновлення

При оновленні стану на основі його попереднього значення використовуйте функціональні оновлення. Функціональні оновлення передають попереднє значення стану як аргумент у функцію оновлення, гарантуючи, що ви завжди працюєте з правильним значенням, навіть в асинхронних сценаріях.

            
function MyComponent() {
  const [count, setCount] = React.useState(0);

  const handleClick = () => {
    setCount((prevCount) => prevCount + 1);
  };

  return (
    <button onClick={handleClick}>
      Increment
    </button>
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

Використання функціонального оновлення setCount((prevCount) => prevCount + 1) гарантує, що оновлення базується на правильному попередньому значенні, навіть якщо кілька оновлень пакетуються разом.

3. Використовуйте useCallback та useMemo

useCallback та useMemo є важливими хуками для оптимізації продуктивності React. Вони дозволяють мемоїзувати функції та значення, запобігаючи непотрібним повторним рендерингам дочірніх компонентів. Це особливо важливо при передачі пропсів дочірнім компонентам, які залежать від цих значень.

            
function MyComponent() {
  const [count, setCount] = React.useState(0);

  const increment = React.useCallback(() => {
    setCount((prevCount) => prevCount + 1);
  }, []);

  return (
    <ChildComponent increment={increment} />
  );
}

function ChildComponent({ increment }) {
  React.useEffect(() => {
    console.log('ChildComponent rendered');
  });
  return (<button onClick={increment}>Increment</button>);
}

            

              
                Copy
              
            
          

У цьому прикладі useCallback мемоїзує функцію increment, гарантуючи, що вона змінюється лише тоді, коли змінюються її залежності (у цьому випадку їх немає). Це запобігає непотрібному повторному рендерингу ChildComponent, коли змінюється стан count.

4. Дебаунсинг та тротлінг

Дебаунсинг (debouncing) та тротлінг (throttling) — це техніки для обмеження частоти виконання функції. Вони особливо корисні для обробки подій, що викликають часті оновлення, таких як події прокрутки або зміни у полях вводу. Дебаунсинг гарантує, що функція виконується лише після певного періоду бездіяльності, тоді як тротлінг забезпечує, що функція виконується не частіше одного разу за певний проміжок часу.

            
import { debounce } from 'lodash';

function MyComponent() {
  const [searchTerm, setSearchTerm] = React.useState('');

  const handleInputChange = (e) => {
    const value = e.target.value;
    setSearchTerm(value);
    debouncedSearch(value);
  };

  const search = (term) => {
    console.log('Searching for:', term);
    // Perform search logic here
  };

  const debouncedSearch = React.useMemo(() => debounce(search, 300), []);

  return (
    <input type="text" onChange={handleInputChange} />
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

У цьому прикладі функція debounce з бібліотеки Lodash використовується для дебаунсингу функції search. Це гарантує, що функція пошуку виконується лише після того, як користувач перестав вводити текст протягом 300 мілісекунд, що запобігає непотрібним викликам API та покращує продуктивність.

Передові техніки: requestAnimationFrame та flushSync

Для більш складних сценаріїв React надає два потужних API: requestAnimationFrame та flushSync. Ці API дозволяють тонко налаштовувати час оновлень стану та контролювати, коли відбуваються повторні рендеринги.

1. requestAnimationFrame

requestAnimationFrame — це API браузера, який планує виконання функції перед наступним перемалюванням. Його часто використовують для виконання анімацій та інших візуальних оновлень плавно та ефективно. У React ви можете використовувати requestAnimationFrame для пакетування оновлень стану та забезпечення їх синхронізації з циклом рендерингу браузера.

            
function MyComponent() {
  const [position, setPosition] = React.useState(0);

  React.useEffect(() => {
    const animate = () => {
      requestAnimationFrame(() => {
        setPosition((prevPosition) => prevPosition + 1);
        animate();
      });
    };

    animate();
  }, []);

  return (
    <div style={{ transform: `translateX(${position}px)` }}>
      Moving Element
    </div>
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

У цьому прикладі requestAnimationFrame використовується для безперервного оновлення змінної стану position, створюючи плавну анімацію. Використовуючи requestAnimationFrame, оновлення синхронізуються з циклом рендерингу браузера, що запобігає ривкам в анімації та забезпечує оптимальну продуктивність.

2. flushSync

flushSync — це API React, який примусово виконує негайне синхронне оновлення DOM. Зазвичай його використовують у рідкісних випадках, коли потрібно гарантувати, що оновлення стану негайно відобразиться в інтерфейсі, наприклад, при взаємодії із зовнішніми бібліотеками або при виконанні критичних оновлень UI. Використовуйте його з обережністю, оскільки він може звести нанівець переваги продуктивності від пакетування.

            
import { flushSync } from 'react-dom';

function MyComponent() {
  const [text, setText] = React.useState('');

  const handleChange = (e) => {
    const value = e.target.value;
    flushSync(() => {
      setText(value);
    });
    // Perform other synchronous operations that rely on the updated text
    console.log('Text updated synchronously:', value);
  };

  return (
    <input type="text" onChange={handleChange} />
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

У цьому прикладі flushSync використовується для негайного оновлення змінної стану text щоразу, коли змінюється введення. Це гарантує, що будь-які наступні синхронні операції, які залежать від оновленого тексту, матимуть доступ до правильного значення. Важливо використовувати flushSync розумно, оскільки він може порушити механізм пакетування React і потенційно призвести до проблем з продуктивністю при надмірному використанні.

Приклади з реального життя: глобальний E-commerce та фінансові дашборди

Щоб проілюструвати важливість пакетування в React та стратегій оптимізації, розглянемо два приклади з реального життя:

1. Глобальна E-commerce платформа

Глобальна e-commerce платформа обробляє величезний обсяг взаємодій з користувачами, включаючи перегляд товарів, додавання товарів у кошик та завершення покупок. Без належної оптимізації оновлення стану, пов'язані із загальною сумою кошика, наявністю товарів та вартістю доставки, можуть викликати численні повторні рендеринги, що призводить до повільного користувацького досвіду, особливо для користувачів з повільним інтернет-з'єднанням на ринках, що розвиваються. Впроваджуючи пакетування React та такі техніки, як дебаунсинг пошукових запитів та тротлінг оновлень загальної суми кошика, платформа може значно покращити продуктивність та чутливість, забезпечуючи плавний досвід покупок для користувачів по всьому світу.

2. Фінансовий дашборд

Фінансовий дашборд відображає ринкові дані в реальному часі, продуктивність портфеля та історію транзакцій. Дашборд повинен часто оновлюватися, щоб відображати останні ринкові умови. Однак надмірні повторні рендеринги можуть призвести до ривків та нечутливого інтерфейсу. Використовуючи такі техніки, як useMemo для мемоїзації дорогих обчислень та requestAnimationFrame для синхронізації оновлень з циклом рендерингу браузера, дашборд може підтримувати плавний та текучий користувацький досвід, навіть при високочастотних оновленнях даних. Крім того, події, що надсилаються сервером (SSE), які часто використовуються для потокової передачі фінансових даних, значно виграють від можливостей автоматичного пакетування React 18. Оновлення, отримані через SSE, автоматично пакетуються, запобігаючи непотрібним повторним рендерингам.

Висновок

Пакетування в React — це фундаментальна техніка оптимізації, яка може значно покращити продуктивність ваших додатків. Розуміючи, як працює пакетування, та впроваджуючи ефективні стратегії оптимізації, ви можете створювати продуктивні та чутливі користувацькі інтерфейси, які забезпечують чудовий досвід користувача, незалежно від складності вашого додатка чи місцезнаходження ваших користувачів. Від автоматичного пакетування в React 18 до передових технік, таких як requestAnimationFrame та flushSync, React надає багатий набір інструментів для тонкого налаштування оновлень стану та максимізації продуктивності. Постійно відстежуючи та оптимізуючи свої додатки на React, ви можете гарантувати, що вони залишатимуться швидкими, чутливими та приємними у використанні для користувачів по всьому світу.