Планування ресурсів у паралельному режимі React: Керування завданнями з урахуванням пам'яті

Паралельний режим (Concurrent Mode) в React — це набір нових функцій, які допомагають розробникам створювати більш чутливі та продуктивні користувацькі інтерфейси. В його основі лежить складний механізм планування ресурсів, який керує виконанням різних завдань, пріоритезуючи взаємодії з користувачем і забезпечуючи плавну роботу навіть під великим навантаженням. Ця стаття заглиблюється в тонкощі планування ресурсів у паралельному режимі React, зосереджуючись на тому, як він керує пам'яттю та пріоритезує завдання для забезпечення оптимальної продуктивності для глобальної аудиторії.

Розуміння паралельного режиму та його цілей

Традиційний рендеринг у React є синхронним та блокуючим. Це означає, що коли React починає рендерити дерево компонентів, він продовжує, доки не відрендерить усе дерево, потенційно блокуючи основний потік і призводячи до повільних оновлень інтерфейсу. Паралельний режим вирішує це обмеження, вводячи можливість переривати, призупиняти, відновлювати або навіть скасовувати завдання рендерингу. Це дозволяє React чергувати рендеринг з іншими важливими завданнями, такими як обробка вводу користувача, відтворення анімацій та відповіді на мережеві запити.

Ключовими цілями паралельного режиму є:

• Чутливість: Підтримувати плавний та чутливий користувацький інтерфейс, запобігаючи блокуванню основного потоку довготривалими завданнями.
• Пріоритезація: Надавати пріоритет взаємодіям користувача (наприклад, введення тексту, кліки) над менш терміновими фоновими завданнями.
• Асинхронний рендеринг: Розбивати рендеринг на менші, переривані одиниці роботи.
• Покращений досвід користувача: Забезпечувати більш плавний та безшовний досвід користувача, особливо на пристроях з обмеженими ресурсами або повільним мережевим з'єднанням.

Архітектура Fiber: Основа паралелізму

Паралельний режим побудований на архітектурі Fiber, яка є повним переписуванням внутрішнього механізму рендерингу React. Fiber представляє кожен компонент в інтерфейсі як одиницю роботи. На відміну від попереднього реконсилятора на основі стека, Fiber використовує структуру даних зв'язаного списку для створення дерева роботи. Це дозволяє React призупиняти, відновлювати та пріоритезувати завдання рендерингу залежно від їхньої терміновості.

Ключові поняття в Fiber:

• Вузол Fiber: Представляє одиницю роботи (наприклад, екземпляр компонента).
• WorkLoop: Цикл, який ітерує по дереву Fiber, виконуючи роботу на кожному вузлі Fiber.
• Планувальник: Визначає, які вузли Fiber обробляти наступними, на основі їхнього пріоритету.
• Узгодження (Reconciliation): Процес порівняння поточного дерева Fiber з попереднім для виявлення змін, які потрібно застосувати до DOM.

Планування ресурсів у паралельному режимі

Планувальник ресурсів відповідає за керування виконанням різних завдань у паралельному режимі. Він пріоритезує завдання на основі їхньої терміновості та відповідно розподіляє ресурси (час процесора, пам'ять). Планувальник використовує різноманітні техніки, щоб забезпечити виконання найважливіших завдань в першу чергу, тоді як менш термінові завдання відкладаються на потім.

Пріоритезація завдань

Паралельний режим React використовує систему планування на основі пріоритетів для визначення порядку виконання завдань. Завданням призначаються різні пріоритети залежно від їхньої важливості. Поширені пріоритети включають:

• Негайний пріоритет (Immediate): Для завдань, які потрібно виконати негайно, наприклад, обробка вводу користувача.
• Пріоритет, що блокує користувача (User-Blocking): Для завдань, які блокують взаємодію користувача з інтерфейсом, наприклад, оновлення UI у відповідь на дію користувача.
• Нормальний пріоритет (Normal): Для завдань, які не є критичними за часом, наприклад, рендеринг некритичних частин інтерфейсу.
• Низький пріоритет (Low): Для завдань, які можна відкласти на потім, наприклад, попередній рендеринг контенту, який не є видимим одразу.
• Пріоритет простою (Idle): Для завдань, які виконуються лише тоді, коли браузер неактивний, наприклад, фонове завантаження даних.

Планувальник використовує ці пріоритети для визначення, які завдання виконувати наступними. Завдання з вищими пріоритетами виконуються раніше, ніж завдання з нижчими. Це гарантує, що найважливіші завдання будуть виконані першими, навіть якщо система перебуває під великим навантаженням.

Перериваний рендеринг

Однією з ключових особливостей паралельного режиму є перериваний рендеринг. Це означає, що планувальник може перервати завдання рендерингу, якщо потрібно виконати завдання з вищим пріоритетом. Наприклад, якщо користувач починає вводити текст у поле вводу, поки React рендерить велике дерево компонентів, планувальник може перервати завдання рендерингу та спочатку обробити ввід користувача. Це гарантує, що інтерфейс залишається чутливим, навіть коли React виконує складні операції рендерингу.

Коли завдання рендерингу переривається, React зберігає поточний стан дерева Fiber. Коли планувальник відновлює завдання рендерингу, він може продовжити з того місця, де зупинився, не починаючи з самого початку. Це значно покращує продуктивність додатків React, особливо при роботі з великими та складними інтерфейсами.

Нарізка часу (Time Slicing)

Нарізка часу — це ще одна техніка, яку використовує планувальник ресурсів для покращення чутливості додатків React. Нарізка часу передбачає розбиття завдань рендерингу на менші частини роботи. Потім планувальник виділяє невелику кількість часу ("часовий зріз") на кожну частину роботи. Після закінчення часового зрізу планувальник перевіряє, чи є завдання з вищим пріоритетом, які потрібно виконати. Якщо є, планувальник перериває поточне завдання і виконує завдання з вищим пріоритетом. В іншому випадку, планувальник продовжує поточне завдання, доки воно не буде завершено або не з'явиться інше завдання з вищим пріоритетом.

Нарізка часу запобігає блокуванню основного потоку довготривалими завданнями рендерингу на тривалі періоди. Це допомагає підтримувати плавний та чутливий користувацький інтерфейс, навіть коли React виконує складні операції рендерингу.

Керування завданнями з урахуванням пам'яті

Планування ресурсів у паралельному режимі React також враховує використання пам'яті. React прагне мінімізувати виділення пам'яті та збирання сміття для підвищення продуктивності, особливо на пристроях з обмеженими ресурсами. Це досягається за допомогою декількох стратегій:

Пулінг об'єктів

Пулінг об'єктів — це техніка, яка полягає у повторному використанні існуючих об'єктів замість створення нових. Це може значно зменшити кількість пам'яті, що виділяється додатками React. React використовує пулінг об'єктів для об'єктів, що часто створюються та знищуються, таких як вузли Fiber та черги оновлень.

Коли об'єкт більше не потрібен, він повертається до пулу, а не збирається збирачем сміття. Наступного разу, коли знадобиться об'єкт цього типу, він буде отриманий з пулу, а не створений з нуля. Це зменшує накладні витрати на виділення пам'яті та збирання сміття, що може покращити продуктивність додатків React.

Чутливість до збирання сміття

Паралельний режим розроблений таким чином, щоб бути чутливим до збирання сміття. Планувальник намагається планувати завдання так, щоб мінімізувати вплив збирання сміття на продуктивність. Наприклад, планувальник може уникати створення великої кількості об'єктів одночасно, що може спровокувати цикл збирання сміття. Він також намагається виконувати роботу меншими частинами, щоб зменшити обсяг використовуваної пам'яті в будь-який момент часу.

Відкладання некритичних завдань

Пріоритезуючи взаємодії з користувачем та відкладаючи некритичні завдання, React може зменшити кількість пам'яті, що використовується в будь-який момент часу. Завдання, які не є негайно необхідними, такі як попередній рендеринг контенту, що не видимий користувачеві, можуть бути відкладені на пізніше, коли система менш завантажена. Це зменшує обсяг пам'яті додатка та покращує його загальну продуктивність.

Практичні приклади та сценарії використання

Давайте розглянемо деякі практичні приклади того, як планування ресурсів у паралельному режимі React може покращити досвід користувача:

Приклад 1: Обробка вводу

Уявіть собі форму з кількома полями вводу та складною логікою валідації. У традиційному додатку React введення тексту в поле може викликати синхронне оновлення всієї форми, що призведе до помітної затримки. З паралельним режимом React може пріоритезувати обробку вводу користувача, забезпечуючи чутливість інтерфейсу, навіть коли логіка валідації складна. Коли користувач вводить текст, React негайно оновлює поле вводу. Логіка валідації виконується як фонове завдання з нижчим пріоритетом, що гарантує, що вона не заважає процесу введення тексту користувачем. Для міжнародних користувачів, які вводять дані з різними наборами символів, ця чутливість є критичною, особливо на пристроях з менш потужними процесорами.

Приклад 2: Завантаження даних

Розглянемо панель інструментів, яка відображає дані з кількох API. У традиційному додатку React завантаження всіх даних одночасно може заблокувати інтерфейс, доки всі запити не будуть виконані. З паралельним режимом React може завантажувати дані асинхронно та рендерити інтерфейс поступово. Найважливіші дані можуть бути завантажені та відображені першими, тоді як менш важливі дані завантажуються та відображаються пізніше. Це забезпечує швидший початковий час завантаження та більш чутливий досвід користувача. Уявіть собі додаток для торгівлі акціями, що використовується в усьому світі. Трейдерам у різних часових поясах потрібні оновлення даних у реальному часі. Паралельний режим дозволяє миттєво відображати критичну інформацію про акції, тоді як менш критичний ринковий аналіз завантажується у фоновому режимі, пропонуючи чутливий досвід навіть за змінної швидкості мережі у світі.

Приклад 3: Анімація

Анімації можуть бути обчислювально дорогими, що потенційно призводить до пропуску кадрів та "рваного" досвіду користувача. Паралельний режим дозволяє React пріоритезувати анімації, забезпечуючи їх плавне відтворення, навіть коли у фоні виконуються інші завдання. Призначаючи високий пріоритет завданням анімації, React гарантує, що кадри анімації рендеряться вчасно, забезпечуючи візуально привабливий досвід. Наприклад, сайт електронної комерції, що використовує анімацію для переходу між сторінками продуктів, може забезпечити плавний та візуально приємний досвід для міжнародних покупців, незалежно від їхнього пристрою чи місцезнаходження.

Увімкнення паралельного режиму

Щоб увімкнути паралельний режим у вашому додатку React, вам потрібно використовувати API `createRoot` замість традиційного API `ReactDOM.render`. Ось приклад:

import React from 'react';
import { createRoot } from 'react-dom/client';
import App from './App';

const container = document.getElementById('root');
const root = createRoot(container); // createRoot(container!) якщо ви використовуєте TypeScript
root.render();

Вам також потрібно переконатися, що ваші компоненти сумісні з паралельним режимом. Це означає, що ваші компоненти повинні бути чистими функціями, які не покладаються на побічні ефекти або змінюваний стан. Якщо ви використовуєте класові компоненти, вам слід розглянути можливість переходу на функціональні компоненти з хуками.

Найкращі практики оптимізації пам'яті в паралельному режимі

Ось деякі найкращі практики для оптимізації використання пам'яті в додатках React з паралельним режимом:

• Уникайте зайвих перерендерів: Використовуйте `React.memo` та `useMemo`, щоб запобігти перерендеру компонентів, коли їхні пропси не змінилися. Це може значно зменшити обсяг роботи, яку повинен виконати React, та покращити продуктивність.
• Використовуйте ліниве завантаження: Завантажуйте компоненти лише тоді, коли вони потрібні. Це може зменшити початковий час завантаження вашого додатка та покращити його чутливість.
• Оптимізуйте зображення: Використовуйте оптимізовані зображення, щоб зменшити розмір вашого додатка. Це може покращити час завантаження та зменшити кількість пам'яті, яку використовує ваш додаток.
• Використовуйте розділення коду: Розділяйте свій код на менші частини, які можна завантажувати на вимогу. Це може зменшити початковий час завантаження вашого додатка та покращити його чутливість.
• Уникайте витоків пам'яті: Переконайтеся, що ви очищуєте будь-які ресурси, які використовуєте, коли ваші компоненти демонтуються. Це може запобігти витокам пам'яті та покращити стабільність вашого додатка. Зокрема, скасовуйте підписки, таймери та звільняйте будь-які інші ресурси, які ви утримуєте.
• Профілюйте ваш додаток: Використовуйте React Profiler для виявлення вузьких місць у продуктивності вашого додатка. Це допоможе вам визначити області, де ви можете покращити продуктивність та зменшити використання пам'яті.

Міркування щодо інтернаціоналізації та доступності

При створенні додатків React для глобальної аудиторії важливо враховувати інтернаціоналізацію (i18n) та доступність (a11y). Ці аспекти стають ще важливішими при використанні паралельного режиму, оскільки асинхронна природа рендерингу може вплинути на досвід користувачів з обмеженими можливостями або тих, хто перебуває в інших регіонах.

Інтернаціоналізація

• Використовуйте бібліотеки i18n: Використовуйте бібліотеки, такі як `react-intl` або `i18next`, для керування перекладами та обробки різних локалей. Переконайтеся, що ваші переклади завантажуються асинхронно, щоб уникнути блокування інтерфейсу.
• Форматуйте дати та числа: Використовуйте відповідне форматування для дат, чисел та валют на основі локалі користувача.
• Підтримуйте мови з письмом справа наліво: Якщо ваш додаток повинен підтримувати мови з письмом справа наліво, переконайтеся, що ваш макет та стилі сумісні з цими мовами.
• Враховуйте регіональні відмінності: Будьте обізнані про культурні відмінності та адаптуйте свій контент та дизайн відповідно. Наприклад, символіка кольорів, зображення та навіть розташування кнопок можуть мати різне значення в різних культурах. Уникайте використання культурно специфічних ідіом або сленгу, які можуть бути незрозумілими для всіх користувачів. Простий приклад — форматування дати (MM/DD/YYYY проти DD/MM/YYYY), яке потрібно обробляти коректно.

Доступність

• Використовуйте семантичний HTML: Використовуйте семантичні елементи HTML, щоб надати структуру та значення вашому контенту. Це полегшує розуміння вашого додатка скрінрідерами та іншими допоміжними технологіями.
• Надавайте альтернативний текст для зображень: Завжди надавайте альтернативний текст для зображень, щоб користувачі з вадами зору могли зрозуміти їхній зміст.
• Використовуйте атрибути ARIA: Використовуйте атрибути ARIA для надання додаткової інформації про ваш додаток допоміжним технологіям.
• Забезпечте доступність з клавіатури: Переконайтеся, що всі інтерактивні елементи у вашому додатку доступні за допомогою клавіатури.
• Тестуйте з допоміжними технологіями: Тестуйте ваш додаток за допомогою скрінрідерів та інших допоміжних технологій, щоб переконатися, що він доступний для всіх користувачів. Тестуйте з міжнародними наборами символів, щоб забезпечити правильний рендеринг для всіх мов.

Висновок

Планування ресурсів та керування завданнями з урахуванням пам'яті в паралельному режимі React — це потужні інструменти для створення продуктивних та чутливих користувацьких інтерфейсів. Пріоритезуючи взаємодії з користувачем, відкладаючи некритичні завдання та оптимізуючи використання пам'яті, ви можете створювати додатки, які забезпечують безшовний досвід для користувачів у всьому світі, незалежно від їхнього пристрою чи умов мережі. Використання цих функцій не лише покращить досвід користувача, але й сприятиме створенню більш інклюзивного та доступного вебу для всіх. Оскільки React продовжує розвиватися, розуміння та використання паралельного режиму буде ключовим для створення сучасних, високопродуктивних веб-додатків.