React Fiber: Розуміння нової архітектури

React, популярна JavaScript-бібліотека для створення користувацьких інтерфейсів, зазнала значних змін протягом багатьох років. Однією з найвпливовіших змін стало впровадження React Fiber, повного переписування основного алгоритму узгодження React. Ця нова архітектура відкриває потужні можливості, забезпечуючи плавніший користувацький досвід, покращену продуктивність та більшу гнучкість в управлінні складними додатками. Ця стаття надає комплексний огляд React Fiber, його ключових концепцій та наслідків для React-розробників у всьому світі.

Що таке React Fiber?

За своєю суттю, React Fiber — це реалізація алгоритму узгодження React, який відповідає за порівняння поточного стану UI додатка з бажаним станом, а потім оновлення DOM (Document Object Model) для відображення змін. Оригінальний алгоритм узгодження, який часто називають "стековим узгоджувачем", мав обмеження в обробці складних оновлень, особливо в сценаріях, що включають тривалі обчислення або часті зміни стану. Ці обмеження могли призводити до вузьких місць у продуктивності та "смиканих" користувацьких інтерфейсів.

React Fiber вирішує ці обмеження, запроваджуючи концепцію асинхронного рендерингу, що дозволяє React розбивати процес рендерингу на менші, переривані одиниці роботи. Це дозволяє React пріоритезувати оновлення, більш чутливо реагувати на взаємодію з користувачем та забезпечувати плавніший, більш гнучкий користувацький досвід. Уявіть собі шеф-кухаря, який готує складну страву. Старий метод означав завершення кожної страви по черзі. Fiber — це ніби шеф-кухар готує невеликі частини багатьох страв одночасно, і призупиняє одну, щоб швидко відповісти на запит клієнта або виконати термінове завдання.

Ключові концепції React Fiber

Щоб повністю зрозуміти React Fiber, важливо осягнути його ключові концепції:

1. Волокна (Fibers)

Fiber (волокно) — це фундаментальна одиниця роботи в React Fiber. Воно представляє віртуальне уявлення екземпляра компонента React. Кожен компонент у додатку має відповідний вузол волокна, утворюючи деревоподібну структуру, що називається деревом волокон. Це дерево відображає дерево компонентів, але містить додаткову інформацію, яку React використовує для відстеження, пріоритезації та управління оновленнями. Кожне волокно містить інформацію про:

Тип: Тип компонента (наприклад, функціональний компонент, класовий компонент або DOM-елемент).
Ключ: Унікальний ідентифікатор компонента, який використовується для ефективного узгодження.
Пропси: Дані, передані компоненту.
Стан: Внутрішні дані, якими керує компонент.
Дочірній елемент (Child): Вказівник на перший дочірній елемент компонента.
Сусідній елемент (Sibling): Вказівник на наступний сусідній елемент компонента.
Батьківський елемент (Return): Вказівник на батьківський елемент компонента.
Тег ефекту (Effect Tag): Прапорець, що вказує на тип оновлення, яке потрібно виконати для компонента (наприклад, оновлення, розміщення, видалення).

2. Узгодження (Reconciliation)

Узгодження — це процес порівняння поточного дерева волокон з новим деревом волокон для визначення змін, які необхідно внести до DOM. React Fiber використовує алгоритм обходу в глибину для проходження по дереву волокон та виявлення відмінностей між двома деревами. Цей алгоритм оптимізований для мінімізації кількості операцій з DOM, необхідних для оновлення UI.

3. Планування (Scheduling)

Планування — це процес пріоритезації та виконання оновлень, виявлених під час узгодження. React Fiber використовує складний планувальник, який дозволяє розбивати процес рендерингу на менші, переривані одиниці роботи. Це дозволяє React пріоритезувати оновлення на основі їх важливості, більш чутливо реагувати на взаємодію з користувачем і запобігати блокуванню основного потоку тривалими обчисленнями.

Планувальник працює за системою на основі пріоритетів. Оновленням можуть бути присвоєні різні пріоритети, такі як:

Immediate (Негайний): Для критичних оновлень, які потрібно застосувати негайно (наприклад, введення користувача).
User-Blocking (Блокуючий для користувача): Для оновлень, що викликані взаємодією користувача і повинні бути оброблені якомога швидше.
Normal (Звичайний): Для загальних оновлень, які не мають строгих вимог до часу виконання.
Low (Низький): Для менш важливих оновлень, які можна відкласти за потреби.
Idle (Простій): Для оновлень, які можна виконати, коли браузер неактивний.

4. Асинхронний рендеринг

Асинхронний рендеринг — це ключова інновація React Fiber. Він дозволяє React призупиняти та відновлювати процес рендерингу, що дає змогу ефективніше обробляти оновлення з вищим пріоритетом та взаємодію з користувачем. Це досягається шляхом розбиття процесу рендерингу на менші, переривані одиниці роботи та планування їх на основі пріоритету. Якщо оновлення з вищим пріоритетом надходить, поки React працює над завданням з нижчим пріоритетом, React може призупинити завдання з нижчим пріоритетом, обробити оновлення з вищим пріоритетом, а потім відновити завдання з нижчим пріоритетом з того місця, де воно було зупинено. Це гарантує, що користувацький інтерфейс залишається чутливим навіть при обробці складних оновлень.

5. Цикл роботи (WorkLoop)

WorkLoop — це серце архітектури Fiber. Це функція, яка ітерує по дереву волокон, обробляючи окремі волокна та виконуючи необхідні оновлення. Цей цикл триває доти, доки вся незавершена робота не буде виконана або доки React не знадобиться призупинитися для обробки завдання з вищим пріоритетом. WorkLoop відповідає за:

Вибір наступного волокна для обробки.
Виконання методів життєвого циклу компонента.
Обчислення відмінностей між поточним і новим деревами волокон.
Оновлення DOM.

Переваги React Fiber

React Fiber надає кілька значних переваг як для розробників, так і для користувачів React:

1. Покращена продуктивність

Розбиваючи процес рендерингу на менші, переривані одиниці роботи, React Fiber значно покращує продуктивність React-додатків. Це особливо помітно в складних додатках з частими змінами стану або тривалими обчисленнями. Можливість пріоритезувати оновлення та більш чутливо реагувати на взаємодію з користувачем призводить до більш плавного та гнучкого користувацького досвіду.

Наприклад, розглянемо веб-сайт електронної комерції зі складною сторінкою списку товарів. Без React Fiber фільтрація та сортування списку товарів могли б призвести до того, що UI перестав би відповідати, що розчаровувало б користувача. З React Fiber ці операції можуть виконуватися асинхронно, дозволяючи UI залишатися чутливим і забезпечуючи більш безперебійний досвід для користувача.

2. Підвищена чутливість

Можливості асинхронного рендерингу React Fiber дозволяють React більш чутливо обробляти взаємодію з користувачем. Пріоритезуючи оновлення, викликані діями користувача, React може гарантувати, що UI залишається інтерактивним навіть при обробці складних оновлень. Це призводить до більш захоплюючого та задовільного користувацького досвіду.

Уявіть собі редактор документів для спільної роботи, де кілька користувачів одночасно вносять зміни. З React Fiber UI може залишатися чутливим до дій кожного користувача, навіть при обробці великої кількості одночасних оновлень. Це дозволяє користувачам співпрацювати в реальному часі без затримок.

3. Більша гнучкість

React Fiber забезпечує більшу гнучкість в управлінні складними додатками. Можливість пріоритезувати оновлення та обробляти асинхронні операції дозволяє розробникам оптимізувати процес рендерингу для конкретних випадків використання. Це дозволяє їм створювати більш складні та продуктивні додатки.

Наприклад, розглянемо додаток для візуалізації даних, який відображає велику кількість даних у реальному часі. З React Fiber розробники можуть пріоритезувати рендеринг найважливіших точок даних, гарантуючи, що користувач бачить найактуальнішу інформацію в першу чергу. Вони також можуть відкласти рендеринг менш важливих точок даних доти, доки браузер не буде в простої, що ще більше покращує продуктивність.

4. Нові можливості для дизайну UI

React Fiber відкриває нові можливості для дизайну UI. Можливість виконувати асинхронний рендеринг та пріоритезувати оновлення дозволяє розробникам створювати більш складні та динамічні UI без шкоди для продуктивності. Це дозволяє їм створювати більш захоплюючі та імерсивні користувацькі досвіди.

Розглянемо ігровий додаток, який вимагає частих оновлень стану гри. З React Fiber розробники можуть пріоритезувати рендеринг найважливіших елементів гри, таких як персонаж гравця та ворожі персонажі, гарантуючи, що гра залишається чутливою навіть при обробці великої кількості оновлень. Вони також можуть відкласти рендеринг менш важливих елементів гри, таких як фонові пейзажі, доки браузер не буде в простої, що ще більше покращує продуктивність.

Наслідки для React-розробників

Хоча React Fiber є переважно деталлю реалізації, він має певні наслідки для React-розробників. Ось деякі ключові аспекти, які варто враховувати:

1. Розуміння конкурентного режиму (Concurrent Mode)

React Fiber уможливлює конкурентний режим, набір нових функцій, які дозволяють React ефективніше обробляти асинхронний рендеринг. Конкурентний режим вводить нові API та концепції, з якими розробники повинні бути знайомі, такі як:

Suspense: Механізм для призупинення рендерингу компонента доти, доки його дані не стануть доступними.
Transitions (Переходи): Спосіб позначати менш важливі оновлення, які можна відкласти за потреби.
useDeferredValue: Хук, який дозволяє відкласти оновлення частини UI.
useTransition: Хук, який дозволяє позначати оновлення як переходи.

Розуміння цих API та концепцій є вирішальним для повного використання можливостей React Fiber.

2. Запобіжники помилок (Error Boundaries)

При асинхронному рендерингу помилки можуть виникати в різних точках процесу рендерингу. Запобіжники помилок — це механізм для перехоплення помилок, що виникають під час рендерингу, та запобігання збою всього додатка. Розробники повинні використовувати запобіжники помилок для коректної обробки помилок та надання користувачеві запасного UI.

Наприклад, уявіть компонент, який отримує дані із зовнішнього API. Якщо виклик API зазнає невдачі, компонент може викинути помилку. Обгорнувши компонент у запобіжник помилок, ви можете перехопити помилку та відобразити користувачеві повідомлення про те, що дані не вдалося завантажити.

3. Ефекти та побічні ефекти

При використанні асинхронного рендерингу важливо пам'ятати про ефекти та побічні ефекти. Ефекти слід виконувати в хуку useEffect, що гарантує їх виконання після рендерингу компонента. Також важливо уникати виконання побічних ефектів, які можуть втручатися в процес рендерингу, наприклад, прямої маніпуляції DOM поза React.

Розглянемо компонент, який повинен оновити заголовок документа після рендерингу. Замість того, щоб безпосередньо встановлювати заголовок документа у функції рендерингу компонента, слід використовувати хук useEffect для оновлення заголовка після рендерингу компонента. Це гарантує, що заголовок буде оновлено коректно навіть при використанні асинхронного рендерингу.

4. Уникнення блокуючих операцій

Щоб повною мірою скористатися можливостями асинхронного рендерингу React Fiber, важливо уникати виконання блокуючих операцій, які можуть блокувати основний потік. До них належать тривалі обчислення, синхронні виклики API та надмірні маніпуляції з DOM. Натомість розробники повинні використовувати асинхронні техніки, такі як Web Workers або асинхронні виклики API, для виконання цих операцій у фоновому режимі.

Наприклад, замість виконання складних обчислень в основному потоці, ви можете використовувати Web Worker для виконання обчислень в окремому потоці. Це запобіжить блокуванню основного потоку та гарантує, що UI залишатиметься чутливим.

Практичні приклади та випадки використання

Давайте розглянемо деякі практичні приклади та випадки використання, де React Fiber може значно покращити користувацький досвід:

1. Додатки з великим обсягом даних

Додатки, що відображають великі обсяги даних, такі як панелі інструментів, інструменти візуалізації даних та веб-сайти електронної комерції, можуть значно виграти від покращеної продуктивності та чутливості React Fiber. Пріоритезуючи рендеринг найважливіших точок даних і відкладаючи рендеринг менш важливих, розробники можуть гарантувати, що користувач бачить найактуальнішу інформацію в першу чергу, і що UI залишається чутливим навіть при роботі з великою кількістю даних.

Наприклад, фінансова панель інструментів, що відображає ціни на акції в реальному часі, може використовувати React Fiber для пріоритезації рендерингу поточних цін на акції та відкладання рендерингу історичних цін. Це гарантує, що користувач бачить найсвіжішу інформацію, і що панель залишається чутливою навіть при роботі з великою кількістю даних.

2. Інтерактивні UI

Додатки зі складними інтерактивними UI, такі як ігри, симуляції та редактори для спільної роботи, можуть отримати переваги від підвищеної чутливості React Fiber. Пріоритезуючи оновлення, викликані діями користувача, розробники можуть гарантувати, що UI залишається інтерактивним навіть при обробці великої кількості оновлень.

Уявіть собі стратегічну гру в реальному часі, де гравці постійно віддають команди своїм підрозділам. З React Fiber UI може залишатися чутливим до дій кожного гравця, навіть при обробці великої кількості одночасних оновлень. Це дозволяє гравцям керувати своїми підрозділами в реальному часі без затримок.

3. Додатки з анімаціями

Додатки, що використовують анімації, можуть отримати переваги від можливостей асинхронного рендерингу React Fiber. Розбиваючи процес анімації на менші, переривані одиниці роботи, розробники можуть гарантувати, що анімації відтворюються плавно, і що UI залишається чутливим, навіть коли анімації складні.

Наприклад, веб-сайт зі складною анімацією переходу між сторінками може використовувати React Fiber, щоб гарантувати, що анімація відтворюється плавно, і що користувач не відчуває жодних затримок під час переходу.

4. Розділення коду та ліниве завантаження

React Fiber бездоганно інтегрується з техніками розділення коду та лінивого завантаження. Використовуючи React.lazy та Suspense, ви можете завантажувати компоненти за вимогою, покращуючи початковий час завантаження вашого додатка. Fiber гарантує, що індикатори завантаження та запасні UI відображаються плавно, а завантажені компоненти рендеряться ефективно.

Найкращі практики використання React Fiber

Щоб отримати максимум від React Fiber, дотримуйтесь цих найкращих практик:

Використовуйте конкурентний режим: Увімкніть конкурентний режим, щоб розкрити повний потенціал можливостей асинхронного рендерингу React Fiber.
Впроваджуйте запобіжники помилок: Використовуйте запобіжники помилок для коректної обробки помилок та запобігання збою всього додатка.
Оптимізуйте ефекти: Використовуйте хук useEffect для управління ефектами та побічними ефектами та уникайте виконання побічних ефектів, які можуть втручатися в процес рендерингу.
Уникайте блокуючих операцій: Використовуйте асинхронні техніки, щоб уникнути виконання блокуючих операцій, які можуть блокувати основний потік.
Профілюйте ваш додаток: Використовуйте інструменти профілювання React для виявлення вузьких місць у продуктивності та оптимізації вашого коду.

React Fiber у глобальному контексті

Переваги React Fiber є універсально застосовними, незалежно від географічного розташування чи культурного контексту. Його покращення продуктивності, чутливості та гнучкості є вирішальними для надання безперебійного користувацького досвіду глобальній аудиторії. При створенні додатків для різноманітних користувачів по всьому світу важливо враховувати такі фактори, як затримка мережі, можливості пристроїв та регіональні уподобання. React Fiber може допомогти пом'якшити деякі з цих проблем шляхом оптимізації процесу рендерингу та забезпечення того, що UI залишається чутливим навіть у менш ідеальних умовах.

Наприклад, у регіонах з повільнішим інтернет-з'єднанням можливості асинхронного рендерингу React Fiber можуть допомогти забезпечити швидке завантаження UI та його чутливість, надаючи кращий досвід для користувачів у цих регіонах. Аналогічно, у регіонах з широким діапазоном можливостей пристроїв, здатність React Fiber пріоритезувати оновлення та обробляти асинхронні операції може допомогти забезпечити безперебійну роботу додатка на різноманітних пристроях, від висококласних смартфонів до бюджетних телефонів.

Висновок

React Fiber — це революційна архітектура, яка трансформувала спосіб створення та рендерингу React-додатків. Впроваджуючи асинхронний рендеринг та складний алгоритм планування, React Fiber відкриває потужні можливості, які забезпечують плавніший користувацький досвід, покращену продуктивність та більшу гнучкість. Хоча він вводить нові концепції та API, розуміння React Fiber є вирішальним для будь-якого React-розробника, який прагне створювати сучасні, продуктивні та масштабовані додатки. Приймаючи React Fiber та пов'язані з ним функції, розробники можуть надавати винятковий користувацький досвід глобальній аудиторії та розширювати межі можливого з React.