Відновлення після переривання робочого циклу React Fiber: Комплексна стратегія поновлення завдань

React Fiber — це повне переписування алгоритму узгодження (reconciliation) React. Його основна мета — покращити придатність для таких сфер, як анімація, розмітка та жести. Одним з ключових аспектів Fiber є його здатність переривати, призупиняти, відновлювати та навіть скасовувати роботу з рендерингу. Це дозволяє React підтримувати чутливість інтерфейсу користувача навіть під час обробки складних оновлень.

Розуміння архітектури React Fiber

Перш ніж заглиблюватися в переривання та поновлення, коротко розглянемо архітектуру Fiber. React Fiber розбиває оновлення на невеликі одиниці роботи. Кожна одиниця роботи представляє Fiber — JavaScript-об'єкт, пов'язаний з компонентом React. Ці файбери утворюють дерево, що відображає дерево компонентів.

Процес узгодження у Fiber поділяється на дві фази:

• Фаза рендерингу (Render Phase): Визначає, які зміни потрібно внести до DOM. Ця фаза є асинхронною і може бути перервана. Вона створює список ефектів, які будуть застосовані.
• Фаза коміту (Commit Phase): Застосовує зміни до DOM. Ця фаза є синхронною і не може бути перервана. Вона гарантує, що DOM оновлюється послідовно та передбачувано.

Робочий цикл та його роль у рендерингу

Робочий цикл (work loop) — це серце процесу рендерингу. Він ітерує по дереву Fiber, обробляючи кожен Fiber і визначаючи, які зміни необхідні. Основна функція робочого циклу, яку часто називають `workLoopSync` (синхронна) або `workLoopConcurrent` (асинхронна), продовжує виконуватися, доки не залишиться роботи або її не перерве завдання з високим пріоритетом.

У старому Stack reconciler процес рендерингу був синхронним. Якщо велике дерево компонентів потребувало оновлення, браузер блокувався до повного завершення оновлення. Це часто призводило до «зависання» інтерфейсу та поганого користувацького досвіду.

Fiber вирішує цю проблему, дозволяючи переривати робочий цикл. React періодично повертає контроль браузеру, дозволяючи йому обробляти введення користувача, анімації та інші високопріоритетні завдання. Це гарантує, що інтерфейс залишається чутливим навіть під час тривалих оновлень.

Переривання: коли і чому це відбувається?

Робочий цикл може бути перерваний з кількох причин:

• Оновлення з високим пріоритетом: Взаємодії з користувачем, такі як кліки та натискання клавіш, вважаються високопріоритетними. Якщо оновлення з високим пріоритетом відбувається під час роботи циклу, React перерве поточне завдання і надасть пріоритет взаємодії з користувачем.
• Закінчення часового слота: React використовує планувальник для управління виконанням завдань. Кожному завданню надається часовий слот для виконання. Якщо завдання перевищує свій часовий слот, React перериває його і повертає контроль браузеру.
• Планування браузером: Сучасні браузери також мають власні механізми планування. React повинен співпрацювати з планувальником браузера для забезпечення оптимальної продуктивності.

Уявіть собі сценарій: користувач вводить текст у поле вводу, поки рендериться великий набір даних. Без переривання процес рендерингу може заблокувати UI, через що поле вводу перестане реагувати. Завдяки можливостям переривання у Fiber, React може призупинити процес рендерингу, обробити введення користувача, а потім відновити рендеринг.

Стратегія поновлення завдань: як React продовжує з місця, де зупинився

Коли робочий цикл переривається, React потребує механізму для подальшого поновлення завдання. Саме тут в гру вступає стратегія поновлення завдань. React ретельно відстежує свій прогрес і зберігає необхідну інформацію, щоб продовжити з того місця, де він зупинився.

Ось розбір ключових аспектів стратегії поновлення:

1. Дерево Fiber як персистентна структура даних

Дерево Fiber розроблено як персистентна структура даних. Це означає, що при оновленні React не змінює існуюче дерево безпосередньо. Замість цього він створює нове дерево, яке відображає зміни. Старе дерево зберігається доти, доки нове дерево не буде готове до застосування в DOM.

Ця персистентна структура даних дозволяє React безпечно переривати робочий цикл, не втрачаючи прогресу. Якщо робочий цикл перервано, React може просто відкинути частково завершене нове дерево і відновити роботу зі старого дерева, коли буде готовий.

2. Вказівники `finishedWork` та `nextUnitOfWork`

Під час процесу рендерингу React підтримує два важливі вказівники:

• `nextUnitOfWork`: Вказує на наступний Fiber, який потрібно обробити. Цей вказівник оновлюється в міру просування робочого циклу.
• `finishedWork`: Вказує на корінь завершеної роботи. Після завершення кожного файбера він додається до списку ефектів.

Коли робочий цикл переривається, вказівник `nextUnitOfWork` містить ключ до поновлення завдання. React може використовувати цей вказівник, щоб почати обробку дерева Fiber з того місця, де він зупинився.

3. Збереження та відновлення контексту

Під час процесу рендерингу React підтримує об'єкт контексту, який містить інформацію про поточне середовище рендерингу. Цей контекст включає такі речі, як поточна тема, локаль та інші налаштування конфігурації.

Коли робочий цикл переривається, React повинен зберегти поточний контекст, щоб його можна було відновити при поновленні завдання. Це гарантує, що процес рендерингу продовжиться з правильними налаштуваннями.

4. Пріоритезація та планування

React використовує планувальник для управління виконанням завдань. Планувальник призначає пріоритети завданням залежно від їхньої важливості. Високопріоритетні завдання, такі як взаємодії з користувачем, мають перевагу над низькопріоритетними, такими як фонові оновлення.

Коли робочий цикл переривається, React може використовувати планувальник, щоб визначити, яке завдання слід відновити першим. Це гарантує, що найважливіші завдання виконуються першими, підтримуючи чутливість інтерфейсу.

Наприклад, уявіть, що виконується складна анімація, і користувач натискає кнопку. React перерве рендеринг анімації, надасть пріоритет обробнику натискання кнопки, а потім, після його завершення, відновить рендеринг анімації з місця, де він був призупинений.

Приклад коду: ілюстрація переривання та поновлення

Хоча внутрішня реалізація складна, давайте проілюструємо концепцію на спрощеному прикладі:

```javascript let nextUnitOfWork = null; let shouldYield = false; // Simulate yielding to the browser function performWork(fiber) { // ... process the fiber ... if (shouldYield) { // Pause the work and schedule it to resume later requestIdleCallback(() => { nextUnitOfWork = fiber; // Store the current fiber workLoop(); }); return; } // ... continue to the next fiber ... nextUnitOfWork = fiber.child || fiber.sibling || fiber.return; if (nextUnitOfWork) { performWork(nextUnitOfWork); } } function workLoop() { while (nextUnitOfWork && !shouldYield) { nextUnitOfWork = performWork(nextUnitOfWork); } } // Start the initial work nextUnitOfWork = rootFiber; workLoop(); ```

У цьому спрощеному прикладі `shouldYield` симулює переривання. `requestIdleCallback` планує поновлення `workLoop` пізніше, ефективно демонструючи стратегію поновлення.

Переваги переривання та поновлення

Стратегія переривання та поновлення в React Fiber надає кілька значних переваг:

• Покращена чутливість UI: Дозволяючи переривати робочий цикл, React може гарантувати, що UI залишається чутливим навіть під час тривалих оновлень.
• Кращий користувацький досвід: Чутливий UI призводить до кращого досвіду користувача, оскільки користувачі можуть взаємодіяти з додатком без затримок чи зависань.
• Підвищена продуктивність: React може оптимізувати процес рендерингу, надаючи пріоритет важливим завданням і відкладаючи менш важливі.
• Підтримка конкурентного рендерингу: Переривання та поновлення є важливими для конкурентного рендерингу, що дозволяє React виконувати кілька завдань рендерингу одночасно.

Практичні приклади в різних контекстах

Ось кілька практичних прикладів того, як переривання та поновлення в React Fiber приносять користь у різних контекстах додатків:

• Платформа електронної комерції (глобальне охоплення): Уявіть собі глобальну платформу електронної комерції зі складними списками товарів. Коли користувачі переглядають товари, React Fiber забезпечує плавне прокручування, навіть коли зображення та інші компоненти завантажуються ліниво. Переривання дозволяє пріоритезувати взаємодії користувача, як-от додавання товарів у кошик, запобігаючи зависанню UI незалежно від місцезнаходження користувача та швидкості інтернету.
• Інтерактивна візуалізація даних (наукові дослідження - міжнародна співпраця): У наукових дослідженнях поширені складні візуалізації даних. React Fiber дозволяє вченим взаємодіяти з цими візуалізаціями в реальному часі, масштабуючи, панорамуючи та фільтруючи дані без затримок. Стратегія переривання та поновлення гарантує, що взаємодії мають пріоритет над рендерингом нових точок даних, сприяючи плавному дослідженню.
• Інструмент для співпраці в реальному часі (глобальні команди): Для глобальних команд, що співпрацюють над документами чи дизайнами, оновлення в реальному часі є вирішальними. React Fiber дозволяє користувачам безперешкодно вводити та редагувати документи, навіть коли інші користувачі одночасно вносять зміни. Система пріоритезує введення користувача, наприклад, натискання клавіш, підтримуючи відчуття чутливості для всіх учасників, незалежно від затримки їхньої мережі.
• Соціальна мережа (різноманітна база користувачів): Соціальна мережа, що рендерить стрічку із зображеннями, відео та текстом, отримує величезну користь. React Fiber забезпечує плавне прокручування стрічки, пріоритезуючи рендеринг контенту, який зараз видимий користувачеві. Коли користувач взаємодіє з постом, наприклад, ставить лайк або коментує, React перериває рендеринг стрічки і негайно обробляє взаємодію, пропонуючи плавний досвід для всіх користувачів.

Оптимізація для переривання та поновлення

Хоча React Fiber обробляє переривання та поновлення автоматично, є кілька речей, які ви можете зробити, щоб оптимізувати свій додаток для цієї функції:

• Мінімізуйте складну логіку рендерингу: Розбивайте великі компоненти на менші, більш керовані. Це зменшує обсяг роботи, яку потрібно виконати за одну одиницю часу, полегшуючи React переривання та поновлення завдання.
• Використовуйте техніки мемоізації: Використовуйте `React.memo`, `useMemo` та `useCallback` для запобігання непотрібним повторним рендерам. Це зменшує обсяг роботи, яку потрібно виконати під час процесу рендерингу.
• Оптимізуйте структури даних: Використовуйте ефективні структури даних та алгоритми, щоб мінімізувати час, витрачений на обробку даних.
• Ліниве завантаження компонентів: Використовуйте `React.lazy` для завантаження компонентів тільки тоді, коли вони потрібні. Це зменшує початковий час завантаження та покращує загальну продуктивність додатка.
• Використовуйте Web Workers: Для обчислювально інтенсивних завдань розгляньте можливість використання веб-воркерів, щоб перенести роботу в окремий потік. Це запобігає блокуванню основного потоку, покращуючи чутливість UI.

Поширені помилки та як їх уникнути

Хоча переривання та поновлення в React Fiber пропонують значні переваги, деякі поширені помилки можуть знизити їх ефективність:

• Непотрібні оновлення стану: Часте викликання оновлень стану в компонентах може призвести до надмірних повторних рендерів. Переконайтеся, що компоненти оновлюються лише за необхідності. Використовуйте інструменти, такі як React Profiler, для виявлення непотрібних оновлень.
• Складні дерева компонентів: Глибоко вкладені дерева компонентів можуть збільшити час, необхідний для узгодження. Рефакторьте дерево у більш пласкі структури, коли це можливо, для покращення продуктивності.
• Тривалі синхронні операції: Уникайте виконання тривалих синхронних операцій, таких як складні обчислення або мережеві запити, у фазі рендерингу. Це може заблокувати основний потік і звести нанівець переваги Fiber. Використовуйте асинхронні операції (наприклад, `async/await`, `Promise`) і переміщуйте такі операції у фазу коміту або фонові потоки за допомогою Web Workers.
• Ігнорування пріоритетів компонентів: Неправильне призначення пріоритетів оновленням компонентів може призвести до поганої чутливості UI. Використовуйте такі функції, як `useTransition`, щоб позначати менш критичні оновлення, дозволяючи React пріоритезувати взаємодії з користувачем.

Висновок: використання потужності переривання та поновлення

Стратегія переривання та поновлення робочого циклу React Fiber є потужним інструментом для створення високопродуктивних, чутливих користувацьких інтерфейсів. Розуміючи, як працює цей механізм, і дотримуючись найкращих практик, викладених у цій статті, ви можете створювати додатки, які забезпечують плавний та захоплюючий досвід користувача навіть у складних та вимогливих середовищах.

Використовуючи переривання та поновлення, React дає змогу розробникам створювати справді додатки світового класу, які можуть легко та витончено обробляти різноманітні взаємодії користувачів та складнощі даних, забезпечуючи позитивний досвід для користувачів по всьому світу.