Профілювання планувальника React: аналіз виконання завдань для оптимізації продуктивності

У світі сучасної веброзробки створення плавного та чутливого користувацького досвіду є першочерговим завданням. React, з його компонентною архітектурою та віртуальним DOM, став наріжним каменем для створення складних інтерфейсів. Однак, навіть з оптимізаціями React, можуть виникати вузькі місця продуктивності, особливо у великих та складних додатках. Розуміння того, як React планує та виконує завдання, є ключовим для виявлення та вирішення цих проблем. Ця стаття заглиблюється у світ профілювання планувальника React, надаючи вичерпний посібник з аналізу виконання завдань та оптимізації ваших React-додатків для досягнення максимальної продуктивності.

Розуміння планувальника React

Перш ніж перейти до технік профілювання, давайте сформуємо базове розуміння планувальника React. Планувальник React відповідає за керування виконанням роботи в додатку. Він пріоритезує завдання, розбиває їх на менші одиниці роботи та планує їх виконання таким чином, щоб мінімізувати блокування основного потоку. Це планування є критично важливим для підтримки чутливого користувацького інтерфейсу.

React використовує архітектуру Fiber, яка дозволяє розбивати рендеринг на менші, переривчасті одиниці роботи. Ці одиниці називаються Fiber'ами, і планувальник React керує ними, щоб забезпечити швидку обробку завдань з високим пріоритетом (наприклад, введення користувача). Планувальник використовує чергу з пріоритетом для керування Fiber'ами, що дозволяє йому пріоритезувати оновлення залежно від їхньої терміновості.

Ключові поняття:

• Fiber: Одиниця роботи, що представляє екземпляр компонента.
• Планувальник (Scheduler): Модуль, відповідальний за пріоритезацію та планування Fiber'ів.
• Робочий цикл (WorkLoop): Функція, що проходить по дереву Fiber'ів і виконує оновлення.
• Черга з пріоритетом (Priority Queue): Структура даних, що використовується для керування Fiber'ами на основі їхнього пріоритету.

Важливість профілювання

Профілювання — це процес вимірювання та аналізу характеристик продуктивності вашого додатка. У контексті React профілювання дозволяє зрозуміти, як планувальник React виконує завдання, виявляти тривалі операції та визначати області, де оптимізація матиме найбільший ефект. Без профілювання ви, по суті, дієте наосліп, покладаючись на припущення для покращення продуктивності.

Розглянемо сценарій, коли ваш додаток помітно гальмує, коли користувач взаємодіє з певним компонентом. Профілювання може показати, чи пов'язана затримка зі складною операцією рендерингу в цьому компоненті, неефективним процесом отримання даних або надмірними повторними рендерами, викликаними оновленнями стану. Виявивши першопричину, ви зможете зосередити свої зусилля на оптимізації тих областей, які дадуть найзначніший приріст продуктивності.

Інструменти для профілювання планувальника React

Існує кілька потужних інструментів для профілювання React-додатків та отримання уявлення про виконання завдань у планувальнику React:

1. Вкладка Performance у Chrome DevTools

Вкладка Performance у Chrome DevTools — це універсальний інструмент для профілювання різних аспектів вебдодатків, включаючи продуктивність React. Вона надає детальну хронологію всіх дій, що відбуваються в браузері, включаючи виконання JavaScript, рендеринг, малювання та мережеві запити. Записавши профіль продуктивності під час взаємодії з вашим React-додатком, ви можете виявити вузькі місця та проаналізувати виконання завдань React.

Як використовувати:

1. Відкрийте Chrome DevTools (Ctrl+Shift+I або Cmd+Option+I).
2. Перейдіть на вкладку "Performance".
3. Натисніть кнопку "Record" (Записати).
4. Взаємодійте з вашим React-додатком, щоб викликати поведінку, яку ви хочете профілювати.
5. Натисніть кнопку "Stop" (Зупинити), щоб зупинити запис.
6. Проаналізуйте згенеровану хронологію, щоб виявити вузькі місця продуктивності.

Вкладка Performance надає різні режими для аналізу зібраних даних, зокрема:

• Полум'яний графік (Flame Chart): Візуалізує стек викликів функцій JavaScript, дозволяючи визначити функції, які споживають найбільше часу.
• Знизу-вгору (Bottom-Up): Агрегує час, витрачений на кожну функцію та її викликаючі елементи, допомагаючи визначити найдорожчі операції.
• Дерево викликів (Call Tree): Відображає стек викликів у ієрархічному форматі, надаючи чітке уявлення про потік виконання.

У вкладці Performance шукайте записи, пов'язані з React, такі як "Update" (що представляє оновлення компонента) або "Commit" (що представляє фінальний рендеринг оновленого DOM). Ці записи можуть надати цінну інформацію про час, витрачений на рендеринг компонентів.

2. Профайлер React DevTools

Профайлер React DevTools — це спеціалізований інструмент, створений спеціально для профілювання React-додатків. Він надає більш сфокусоване уявлення про внутрішні операції React, що полегшує виявлення проблем продуктивності, пов'язаних з рендерингом компонентів, оновленнями стану та змінами пропсів.

Встановлення:

Профайлер React DevTools доступний як розширення для браузерів Chrome, Firefox та Edge. Ви можете встановити його з відповідного магазину розширень вашого браузера.

Використання:

1. Відкрийте панель React DevTools у вашому браузері.
2. Перейдіть на вкладку "Profiler".
3. Натисніть кнопку "Record" (Записати).
4. Взаємодійте з вашим React-додатком, щоб викликати поведінку, яку ви хочете профілювати.
5. Натисніть кнопку "Stop" (Зупинити), щоб зупинити запис.

Профайлер надає два основних режими для аналізу зібраних даних:

• Полум'яний граф (Flamegraph): Візуальне представлення дерева компонентів, де кожна смуга представляє компонент, а її ширина — час, витрачений на його рендеринг.
• Ранжований список (Ranked): Список компонентів, відсортований за часом, який вони зайняли на рендеринг, що дозволяє швидко визначити найдорожчі компоненти.

Профайлер React DevTools також надає функції для:

• Підсвічування оновлень: Візуальне підсвічування компонентів, що повторно рендеряться, допомагаючи виявити непотрібні ре-рендери.
• Інспектування пропсів та стану компонента: Вивчення пропсів та стану компонентів, щоб зрозуміти, чому вони повторно рендеряться.
• Фільтрація компонентів: Фокусування на конкретних компонентах або частинах дерева компонентів.

3. Компонент React.Profiler

Компонент React.Profiler — це вбудований API React, який дозволяє вимірювати продуктивність рендерингу певних частин вашого додатка. Він надає програмний спосіб збирати дані профілювання, не покладаючись на зовнішні інструменти.

Використання:

Оберніть компоненти, які ви хочете профілювати, компонентом React.Profiler. Надайте пропс id для ідентифікації профайлера та пропс onRender, який є колбек-функцією, що викликатиметься після кожного рендеру.

import React from 'react';

function MyComponent() {
  return (
    
      {/* Вміст компонента */}
    
  );
}

function onRenderCallback(
  id: string,
  phase: 'mount' | 'update',
  actualDuration: number,
  baseDuration: number,
  startTime: number,
  commitTime: number,
  interactions: Set
) {
  console.log(`Компонент ${id} відрендерено`);
  console.log(`Фаза: ${phase}`);
  console.log(`Фактична тривалість: ${actualDuration}ms`);
  console.log(`Базова тривалість: ${baseDuration}ms`);
}

Колбек-функція onRender отримує кілька аргументів, які надають інформацію про процес рендерингу:

• id: Пропс id компонента React.Profiler.
• phase: Вказує, чи був компонент щойно змонтований або оновлений.
• actualDuration: Час, витрачений на рендеринг компонента під час цього оновлення.
• baseDuration: Орієнтовний час для рендерингу дерева компонентів без мемоізації.
• startTime: Час, коли React почав рендеринг цього оновлення.
• commitTime: Час, коли React застосував це оновлення.
• interactions: Набір "взаємодій", які відстежувалися під час планування цього оновлення.

Ви можете використовувати ці дані для відстеження продуктивності рендерингу ваших компонентів та виявлення областей, де потрібна оптимізація.

Аналіз даних профілювання

Після того, як ви зібрали дані профілювання за допомогою одного з вищезгаданих інструментів, наступним кроком є аналіз даних та виявлення вузьких місць продуктивності. Ось кілька ключових областей, на які варто звернути увагу:

1. Виявлення повільних компонентів

Полум'яний граф (Flamegraph) та ранжований список (Ranked) у профайлері React DevTools особливо корисні для виявлення компонентів, рендеринг яких займає багато часу. Шукайте компоненти з широкими смугами у Flamegraph або компоненти, що з'являються на вершині списку Ranked. Ці компоненти, ймовірно, є кандидатами на оптимізацію.

У вкладці Performance в Chrome DevTools шукайте записи "Update", які споживають значну кількість часу. Ці записи представляють оновлення компонентів, і час, витрачений на них, вказує на вартість рендерингу відповідних компонентів.

2. Виявлення непотрібних повторних рендерів

Непотрібні повторні рендери можуть значно впливати на продуктивність, особливо у складних додатках. Профайлер React DevTools може допомогти вам визначити компоненти, які повторно рендеряться, навіть коли їхні пропси або стан не змінилися.

Увімкніть опцію "Highlight updates when components render" (Підсвічувати оновлення при рендері компонентів) у налаштуваннях React DevTools. Це візуально підсвітить компоненти, які повторно рендеряться, що полегшить виявлення непотрібних ре-рендерів. Дослідіть причини, через які ці компоненти рендеряться, та впровадьте техніки для їх запобігання, такі як використання React.memo або useMemo.

3. Дослідження дорогих обчислень

Тривалі обчислення всередині ваших компонентів можуть блокувати основний потік і викликати проблеми з продуктивністю. Вкладка Performance у Chrome DevTools є цінним інструментом для виявлення цих обчислень.

Шукайте функції JavaScript, які споживають значну кількість часу в режимах Flame Chart або Bottom-Up. Ці функції можуть виконувати складні розрахунки, перетворення даних або інші дорогі операції. Розгляньте можливість оптимізації цих функцій за допомогою мемоізації, кешування або більш ефективних алгоритмів.

4. Аналіз мережевих запитів

Мережеві запити також можуть сприяти виникненню вузьких місць продуктивності, особливо якщо вони повільні або часті. Вкладка Network у Chrome DevTools надає інформацію про мережеву активність вашого додатка.

Шукайте запити, виконання яких займає багато часу, або запити, що виконуються повторно. Розгляньте можливість оптимізації цих запитів за допомогою кешування, пагінації або більш ефективних стратегій отримання даних.

5. Розуміння взаємодій з планувальником

Глибше розуміння того, як планувальник React пріоритезує та виконує завдання, може бути неоціненним для оптимізації продуктивності. Хоча вкладка Performance у Chrome DevTools та профайлер React DevTools дають певну видимість операцій планувальника, аналіз зібраних даних вимагає більш тонкого розуміння внутрішньої роботи React.

Зосередьтеся на взаємодіях між компонентами та планувальником. Якщо певні компоненти постійно викликають оновлення з високим пріоритетом, проаналізуйте, чому ці оновлення необхідні і чи можна їх відкласти або оптимізувати. Зверніть увагу на те, як планувальник чергує різні типи завдань, такі як рендеринг, компонування та малювання. Якщо планувальник постійно перемикається між завданнями, це може вказувати на те, що додаток зазнає "пробуксовки" (thrashing), що може призвести до погіршення продуктивності.

Техніки оптимізації

Після того, як ви виявили вузькі місця продуктивності за допомогою профілювання, наступним кроком є впровадження технік оптимізації для покращення продуктивності вашого додатка. Ось кілька поширених стратегій оптимізації:

1. Мемоізація

Мемоізація — це техніка кешування результатів дорогих викликів функцій та повернення кешованого результату, коли ті самі вхідні дані з'являються знову. У React ви можете використовувати React.memo для мемоізації функціональних компонентів та хук useMemo для мемоізації результатів обчислень.

import React, { useMemo } from 'react';

const MyComponent = React.memo(function MyComponent(props) {
  // ... логіка компонента
});

function MyComponentWithMemoizedValue() {
  const expensiveValue = useMemo(() => {
    // ... дорогі обчислення
    return result;
  }, [dependencies]);

  return (
    

      {expensiveValue}
    
  );
}

2. Віртуалізація

Віртуалізація — це техніка ефективного рендерингу великих списків або таблиць шляхом рендерингу лише видимих елементів. Бібліотеки, такі як react-window та react-virtualized, надають компоненти для віртуалізації списків та таблиць у React-додатках.

3. Розділення коду (Code Splitting)

Розділення коду — це техніка розбиття вашого додатка на менші частини та завантаження їх за вимогою. Це може зменшити початковий час завантаження вашого додатка та покращити його загальну продуктивність. React підтримує розділення коду за допомогою динамічних імпортів та компонентів React.lazy і Suspense.

import React, { Suspense } from 'react';

const MyComponent = React.lazy(() => import('./MyComponent'));

function App() {
  return (
    Завантаження...