Кооперативна передача керування React планувальником: оптимізація чутливості введення користувача

У сфері розробки веб-додатків користувацький досвід є найважливішим. Чутливий та плавний користувацький інтерфейс (UI) має першочергове значення для утримання користувачів залученими та задоволеними. React, широко використовувана бібліотека JavaScript для створення користувацьких інтерфейсів, пропонує потужні інструменти для підвищення чутливості, зокрема через свій Планувальник (Scheduler) та концепцію кооперативної передачі керування (cooperative yielding). Цей допис у блозі заглиблюється в ці функції, досліджуючи, як їх можна використовувати для оптимізації чутливості введення користувача у складних програмах React.

Розуміння React Планувальника

React Планувальник — це складний механізм, відповідальний за пріоритизацію та планування оновлень інтерфейсу користувача. Це фундаментальна частина внутрішньої архітектури React, яка працює за кадром, щоб забезпечити виконання найважливіших завдань першими, що призводить до більш плавного та чутливого користувацького досвіду. До появи Планувальника React використовував синхронний процес рендерингу. Це означало, що після початку оновлення воно виконувалося до кінця, потенційно блокуючи основний потік і роблячи інтерфейс користувача нечутливим. Планувальник, представлений з архітектурою Fiber, дозволяє React розбивати рендеринг на менші, асинхронні одиниці роботи.

Ключові концепції React Планувальника

• Завдання: Планувальник працює із завданнями, які представляють одиниці роботи, необхідні для оновлення інтерфейсу користувача. Ці завдання можуть включати рендеринг компонентів, оновлення DOM та виконання ефектів.
• Пріоритизація: Не всі завдання є однаково важливими. Планувальник призначає пріоритети завданням на основі їхньої сприйнятої важливості для користувача. Наприклад, взаємодії користувача (як введення тексту в поле введення) зазвичай отримують вищий пріоритет, ніж менш критичні оновлення (як фонове отримання даних).
• Кооперативна багатозадачність: Замість блокування основного потоку до завершення завдання, Планувальник використовує підхід кооперативної багатозадачності. Це означає, що React може призупинити завдання під час виконання, щоб дозволити виконуватися іншим, більш пріоритетним завданням (як обробка введення користувача).
• Архітектура Fiber: Планувальник тісно інтегрований з архітектурою Fiber React, яка представляє інтерфейс користувача як дерево вузлів Fiber. Кожен вузол Fiber представляє одиницю роботи і може бути індивідуально призупинений, відновлений та пріоритизований.

Кооперативна передача керування: повернення контролю браузеру

Кооперативна передача керування є основним принципом, що дозволяє React Планувальнику пріоритизувати чутливість введення користувача. Вона передбачає добровільну відмову компонента від контролю над основним потоком на користь браузера, дозволяючи йому обробляти інші важливі завдання, такі як події введення користувача або перемальовування браузера. Це запобігає блокуванню основного потоку тривалими оновленнями та уповільненню інтерфейсу користувача.

Як працює кооперативна передача керування

1. Переривання завдання: Коли React виконує тривале завдання, він може періодично перевіряти, чи є якісь завдання з вищим пріоритетом, які очікують на виконання.
2. Передача керування: Якщо знайдено завдання з вищим пріоритетом, React тимчасово призупиняє поточне завдання та передає керування назад браузеру. Це дозволяє браузеру обробити завдання з вищим пріоритетом, наприклад, відреагувати на введення користувача.
3. Відновлення завдання: Після завершення завдання з вищим пріоритетом React може відновити призупинене завдання з того місця, де воно було зупинено.

Цей кооперативний підхід гарантує, що інтерфейс користувача залишається чутливим, навіть коли складні оновлення відбуваються у фоновому режимі. Це схоже на ввічливого та уважного колегу, який завжди впевнений, що термінові запити пріоритизуються перед продовженням власної роботи.

Оптимізація чутливості введення користувача за допомогою React Планувальника

Тепер розглянемо практичні методи використання React Планувальника для оптимізації чутливості введення користувача у ваших програмах.

1. Розуміння пріоритизації завдань

React Планувальник автоматично призначає пріоритети завданням на основі їхнього типу. Однак ви можете впливати на цю пріоритизацію, щоб додатково оптимізувати чутливість. React надає кілька API для цієї мети:

• Хук useTransition: Хук useTransition дозволяє позначати певні оновлення стану як менш термінові. Оновлення в межах переходу отримують нижчий пріоритет, дозволяючи взаємодіям користувача мати перевагу.
• API startTransition: Аналогічно useTransition, API startTransition дозволяє обгортати оновлення стану та позначати їх як менш термінові. Це особливо корисно для оновлень, які не викликаються безпосередньо взаємодіями користувача.

Приклад: використання useTransition для поля пошуку

Розглянемо поле пошуку, яке запускає велике отримання даних і повторно відтворює результати пошуку. Без пріоритизації введення тексту в поле введення може відчуватися повільним, оскільки процес повторного рендерингу блокує основний потік. Ми можемо використовувати useTransition для пом'якшення цього:

            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
              
            
          

У цьому прикладі API startTransition обгортає функцію setTimeout, яка імітує отримання та обробку результатів пошуку. Це повідомляє React, що це оновлення менш термінове, ніж введення користувача, забезпечуючи чутливість поля введення, навіть коли результати пошуку отримуються та відтворюються. Значення `isPending` з `useTransition` допомагає відобразити індикатор завантаження під час переходу, надаючи візуальний зворотний зв'язок користувачеві.

2. Усунення деренчання (Debouncing) та обмеження частоти (Throttling) введення користувача

Часто швидке введення користувача може викликати потік оновлень, перевантажуючи React Планувальник та призводячи до проблем з продуктивністю. Усунення деренчання (debouncing) та обмеження частоти (throttling) — це методи, що використовуються для обмеження швидкості обробки цих оновлень.

• Усунення деренчання (Debouncing): Усунення деренчання затримує виконання функції до того моменту, поки не пройде певний проміжок часу з моменту останнього виклику функції. Це корисно для сценаріїв, коли ви хочете виконати дію лише після того, як користувач перестав вводити текст протягом певного періоду.
• Обмеження частоти (Throttling): Обмеження частоти обмежує швидкість, з якою може виконуватися функція. Це корисно для сценаріїв, коли ви хочете гарантувати, що функція не буде виконуватися більше певної кількості разів на секунду.

Приклад: усунення деренчання поля пошуку

            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
              
            
          

У цьому прикладі ми використовуємо setTimeout та clearTimeout для усунення деренчання поля пошуку. Функція handleChange виконується лише через 300 мілісекунд після того, як користувач припинить введення, зменшуючи кількість разів, коли результати пошуку отримуються та відтворюються.

3. Віртуалізація для великих списків

Рендеринг великих списків даних може бути значним вузьким місцем у продуктивності, особливо при роботі з тисячами або навіть мільйонами елементів. Віртуалізація (також відома як "віконне відображення") — це техніка, яка відтворює лише видиму частину списку, значно зменшуючи кількість вузлів DOM, які потрібно оновити. Це може суттєво покращити чутливість інтерфейсу користувача, особливо при прокручуванні великих списків.

Бібліотеки, такі як react-window та react-virtualized, надають потужні та ефективні компоненти віртуалізації, які можна легко інтегрувати у ваші програми React.

Приклад: використання react-window для великого списку

            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
              
            
          

У цьому прикладі компонент FixedSizeList з react-window використовується для рендерингу списку з 1000 елементів. Однак фактично відтворюються лише ті елементи, які наразі видимі в межах зазначеної висоти та ширини, що значно покращує продуктивність.

4. Розділення коду та відкладене завантаження (Lazy Loading)

Великі бандли JavaScript можуть займати багато часу для завантаження та парсингу, затримуючи початковий рендеринг вашого застосунку та впливаючи на користувацький досвід. Розділення коду (code splitting) та відкладене завантаження (lazy loading) — це методи, що використовуються для розбиття вашого застосунку на менші частини, які можна завантажувати за потребою. Це може значно скоротити час початкового завантаження та покращити сприйняту продуктивність вашого застосунку.

React надає вбудовану підтримку розділення коду за допомогою функції React.lazy та компонента Suspense.

Приклад: відкладене завантаження компонента

            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
              
            
          

У цьому прикладі MyComponent завантажується за допомогою React.lazy. Компонент завантажується лише тоді, коли він дійсно потрібен, що скорочує час початкового завантаження програми. Компонент Suspense надає резервний інтерфейс користувача, який відображається під час завантаження компонента.

5. Оптимізація обробників подій

Неефективні обробники подій також можуть сприяти низькій чутливості введення користувача. Уникайте виконання дорогих операцій безпосередньо в обробниках подій. Замість цього делегуйте ці операції фоновим завданням або використовуйте такі методи, як усунення деренчання та обмеження частоти, щоб обмежити частоту виконання.

6. Мемуаризація та чисті компоненти

React надає механізми для оптимізації повторних рендерингів, такі як React.memo для функціональних компонентів і PureComponent для класових компонентів. Ці методи запобігають непотрібному повторному рендерингу компонентів, коли їхні пропси не змінилися, зменшуючи обсяг роботи, яку необхідно виконати React Планувальнику.

Приклад: використання 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
              
            
          

У цьому прикладі React.memo використовується для мемуаризації MyComponent. Компонент буде повторно відтворюватися лише у випадку, якщо його пропси змінилися.

Приклади з реального світу та глобальні міркування

Принципи кооперативної передачі керування та оптимізації планувальника застосовні до широкого спектру програм, від простих форм до складних інтерактивних панелей моніторингу. Розглянемо кілька прикладів:

• Веб-сайти електронної комерції: Оптимізація чутливості поля пошуку є критично важливою для веб-сайтів електронної комерції. Користувачі очікують миттєвого зворотного зв'язку під час введення тексту, а повільне поле пошуку може призвести до розчарування та незавершених пошуків.
• Панелі моніторингу візуалізації даних: Панелі моніторингу візуалізації даних часто передбачають рендеринг великих наборів даних та виконання складних обчислень. Кооперативна передача керування може допомогти забезпечити чутливість інтерфейсу користувача навіть під час виконання цих обчислень.
• Інструменти для спільного редагування: Інструменти для спільного редагування вимагають оновлень у реальному часі та синхронізації між кількома користувачами. Оптимізація чутливості цих інструментів є важливою для забезпечення безперебійного та спільного досвіду.

При створенні додатків для глобальної аудиторії важливо враховувати такі фактори, як затримка мережі та можливості пристроїв. Користувачі в різних частинах світу можуть відчувати різні мережеві умови, і важливо оптимізувати ваш додаток для хорошої роботи навіть за менш ніж ідеальних обставин. Такі методи, як розділення коду та відкладене завантаження, можуть бути особливо корисними для користувачів з повільним інтернет-з'єднанням. Крім того, розгляньте можливість використання мережі доставки контенту (CDN) для обслуговування ресурсів вашого додатку з серверів, розташованих ближче до ваших користувачів.

Висновок

React Планувальник та концепція кооперативної передачі керування є потужними інструментами для оптимізації чутливості введення користувача у складних програмах React. Розуміючи, як працюють ці функції, та застосовуючи методи, описані в цьому дописі, ви можете створювати інтерфейси користувача, які є водночас продуктивними та привабливими, забезпечуючи чудовий користувацький досвід. Пам’ятайте про пріоритизацію взаємодій користувача, оптимізацію продуктивності рендерингу та врахування потреб глобальної аудиторії під час створення ваших програм. Постійно відстежуйте та профілюйте продуктивність вашої програми, щоб виявляти вузькі місця та відповідно оптимізувати. Інвестуючи в оптимізацію продуктивності, ви можете гарантувати, що ваші програми React забезпечать приємний та чутливий досвід для всіх користувачів, незалежно від їхнього місцезнаходження чи пристрою.