React experimental_useCache: Освоєння кешування на стороні клієнта для підвищення продуктивності

React, провідна сила у фронтенд-розробці, постійно розвивається, щоб відповідати зростаючим вимогам сучасних вебзастосунків. Одним із найновіших та найцікавіших експериментальних доповнень до його арсеналу є experimental_useCache — хук, розроблений для спрощення кешування на стороні клієнта. Цей хук, особливо актуальний у контексті серверних компонентів React (RSC) та отримання даних, пропонує потужний механізм для оптимізації продуктивності та користувацького досвіду. Цей вичерпний посібник детально розгляне experimental_useCache, охоплюючи його переваги, сценарії використання, стратегії реалізації та аспекти, які варто врахувати при впровадженні.

Розуміння кешування на стороні клієнта

Перш ніж заглиблюватися в деталі experimental_useCache, давайте сформуємо чітке розуміння кешування на стороні клієнта та його важливості у веброзробці.

Що таке кешування на стороні клієнта?

Кешування на стороні клієнта — це зберігання даних безпосередньо в браузері або на пристрої користувача. Ці кешовані дані можна швидко отримати без повторних запитів до сервера. Це значно зменшує затримку, покращує чутливість застосунку та знижує навантаження на сервер.

Переваги кешування на стороні клієнта

• Покращена продуктивність: Зменшення кількості мережевих запитів призводить до швидшого завантаження та більш плавного користувацького досвіду.
• Зменшене навантаження на сервер: Кешування переносить отримання даних з сервера, звільняючи його ресурси для інших завдань.
• Офлайн-функціональність: У деяких випадках кешовані дані можуть увімкнути обмежену офлайн-функціональність, дозволяючи користувачам взаємодіяти із застосунком навіть без підключення до Інтернету.
• Економія коштів: Зменшення навантаження на сервер може призвести до зниження витрат на інфраструктуру, особливо для застосунків із високим трафіком.

Представляємо React experimental_useCache

experimental_useCache — це хук React, спеціально розроблений для спрощення та покращення кешування на стороні клієнта, особливо в межах серверних компонентів React. Він надає зручний та ефективний спосіб кешування результатів дорогих операцій, таких як отримання даних, гарантуючи, що ті самі дані не будуть повторно запитуватися для однакових вхідних параметрів.

Ключові особливості та переваги experimental_useCache

• Автоматичне кешування: Хук автоматично кешує результати функції, переданої йому, на основі її аргументів.
• Інвалідація кешу: Хоча сам хук useCache не надає вбудованої інвалідації кешу, його можна поєднувати з іншими стратегіями (обговореними пізніше) для керування оновленнями кешу.
• Інтеграція з серверними компонентами React: useCache розроблений для безшовної роботи з серверними компонентами React, дозволяючи кешувати дані, отримані на сервері.
• Спрощене отримання даних: Він спрощує логіку отримання даних, абстрагуючи складнощі керування ключами кешу та зберіганням.

Як працює experimental_useCache

Хук experimental_useCache приймає функцію як свій аргумент. Ця функція зазвичай відповідає за отримання або обчислення деяких даних. Коли хук викликається з тими самими аргументами, він спочатку перевіряє, чи результат функції вже кешований. Якщо так, повертається кешоване значення. В іншому випадку функція виконується, її результат кешується, а потім повертається.

Базове використання experimental_useCache

Проілюструймо базове використання experimental_useCache на простому прикладі отримання даних користувача з API:

import { experimental_useCache as useCache } from 'react';

async function fetchUserData(userId: string): Promise<{ id: string; name: string }> {
  // Симуляція виклику API
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 500)); // Симуляція затримки
  return { id: userId, name: `User ${userId}` };
}

function UserProfile({ userId }: { userId: string }) {
  const userData = useCache(fetchUserData, userId);

  if (!userData) {
    return <p>Завантаження даних користувача...</p>;
  }

  return (
    <div>
      <h2>Профіль користувача</h2>
      <p><strong>ID:</strong> {userData.id}</p>
      <p><strong>Ім'я:</strong> {userData.name}</p>
    </div>
  );
}

export default UserProfile;

У цьому прикладі:

• Ми імпортуємо experimental_useCache з пакета react.
• Ми визначаємо асинхронну функцію fetchUserData, яка симулює отримання даних користувача з API (зі штучною затримкою).
• У компоненті UserProfile ми використовуємо useCache для отримання та кешування даних користувача на основі пропса userId.
• Під час першого рендерингу компонента з конкретним userId буде викликана функція fetchUserData. Подальші рендеринги з тим самим userId отримуватимуть дані з кешу, уникаючи повторного виклику API.

Розширені сценарії використання та аспекти

Хоча базове використання є простим, experimental_useCache можна застосовувати у складніших сценаріях. Ось деякі розширені сценарії використання та важливі аспекти:

Кешування складних структур даних

experimental_useCache може ефективно кешувати складні структури даних, такі як масиви та об'єкти. Однак важливо переконатися, що аргументи, передані в кешовану функцію, правильно серіалізовані для генерації ключа кешу. Якщо аргументи містять мутабельні об'єкти, зміни в цих об'єктах не будуть відображені в ключі кешу, що потенційно може призвести до застарілих даних.

Кешування трансформацій даних

Часто може знадобитися трансформувати дані, отримані з API, перед їх рендерингом. experimental_useCache можна використовувати для кешування трансформованих даних, запобігаючи зайвим трансформаціям при наступних рендерингах. Наприклад:

import { experimental_useCache as useCache } from 'react';

async function fetchProducts(): Promise<{ id: string; name: string; price: number }[]> {
  // Симуляція отримання продуктів з API
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 300));
  return [
    { id: '1', name: 'Product A', price: 20 },
    { id: '2', name: 'Product B', price: 30 },
  ];
}

function formatCurrency(price: number, currency: string = 'USD'): string {
  return new Intl.NumberFormat('en-US', { style: 'currency', currency }).format(price);
}

function ProductList() {
  const products = useCache(fetchProducts);

  const formattedProducts = useCache(
    (prods: { id: string; name: string; price: number }[]) => {
      return prods.map(product => ({
        ...product,
        formattedPrice: formatCurrency(product.price),
      }));
    },
    products || [] // Передаємо продукти як аргумент
  );

  if (!formattedProducts) {
    return <p>Завантаження продуктів...</p>;
  }

  return (
    <ul>
      {formattedProducts.map(product => (
        <li key={product.id}>
          <strong>{product.name}</strong> - {product.formattedPrice}
        </li>
      ))}
    </ul>
  );
}

export default ProductList;

У цьому прикладі ми отримуємо список продуктів, а потім форматуємо ціну кожного продукту за допомогою функції formatCurrency. Ми використовуємо useCache для кешування як необроблених даних про продукти, так і відформатованих даних, запобігаючи зайвим викликам API та форматуванню цін.

Стратегії інвалідації кешу

experimental_useCache не надає вбудованих механізмів інвалідації кешу. Тому вам потрібно реалізувати власні стратегії, щоб забезпечити оновлення кешу, коли базові дані змінюються. Ось деякі поширені підходи:

• Ручна інвалідація кешу: Ви можете вручну інвалідувати кеш, використовуючи змінну стану або контекст для відстеження змін у базових даних. Коли дані змінюються, ви можете оновити змінну стану або контекст, що викличе повторний рендеринг і змусить useCache повторно отримати дані.
• Завершення терміну дії за часом: Ви можете реалізувати стратегію завершення терміну дії, зберігаючи часову мітку разом із кешованими даними. При доступі до кешу ви можете перевірити, чи часова мітка не старіша за певний поріг. Якщо так, ви можете інвалідувати кеш і повторно отримати дані.
• Інвалідація на основі подій: Якщо ваш застосунок використовує систему pub/sub або подібний механізм, ви можете інвалідувати кеш, коли публікується відповідна подія. Наприклад, якщо користувач оновлює інформацію свого профілю, ви можете опублікувати подію, яка інвалідує кеш профілю користувача.

Обробка помилок

При використанні experimental_useCache для отримання даних важливо коректно обробляти потенційні помилки. Ви можете використовувати блок try...catch, щоб перехопити будь-які помилки, що виникають під час отримання даних, і відобразити відповідне повідомлення про помилку користувачеві. Розгляньте можливість обгортання функцій, подібних до `fetchUserData`, у try/catch.

Інтеграція з серверними компонентами React (RSC)

experimental_useCache особливо ефективний при використанні в серверних компонентах React (RSC). RSC виконуються на сервері, дозволяючи отримувати дані та рендерити компоненти перед відправкою їх клієнту. Використовуючи experimental_useCache в RSC, ви можете кешувати результати операцій отримання даних на сервері, значно покращуючи продуктивність вашого застосунку. Результати можуть передаватися клієнту потоково.

Ось приклад використання experimental_useCache в RSC:

// app/components/ServerComponent.tsx (Це RSC)
import { experimental_useCache as useCache } from 'react';
import { cookies } from 'next/headers'

async function getSessionData() {
  // Симуляція читання сесії з бази даних або зовнішнього сервісу
  const cookieStore = cookies()
  const token = cookieStore.get('sessionToken')

  await new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, 100));
  return { user: 'authenticatedUser', token: token?.value };
}

export default async function ServerComponent() {
  const session = await useCache(getSessionData);

  return (
    <div>
      <h2>Серверний компонент</h2>
      <p>Користувач: {session?.user}</p>
      <p>Токен сесії: {session?.token}</p>
    </div>
  );
}

У цьому прикладі функція getSessionData викликається в межах серверного компонента, і її результат кешується за допомогою useCache. Подальші запити будуть використовувати кешовані дані сесії, зменшуючи навантаження на сервер. Зверніть увагу на ключове слово `async` у самому компоненті.

Аспекти продуктивності та компроміси

Хоча experimental_useCache пропонує значні переваги у продуктивності, важливо усвідомлювати потенційні компроміси:

• Розмір кешу: Розмір кешу може з часом зростати, потенційно споживаючи значний обсяг пам'яті. Важливо стежити за розміром кешу та впроваджувати стратегії для видалення даних, що рідко використовуються.
• Накладні витрати на інвалідацію кешу: Реалізація стратегій інвалідації кешу може ускладнити ваш застосунок. Важливо вибрати стратегію, яка збалансує точність та продуктивність.
• Застарілі дані: Якщо кеш не інвалідується належним чином, він може надавати застарілі дані, що призведе до некоректних результатів або неочікуваної поведінки.

Найкращі практики використання experimental_useCache

Щоб максимізувати переваги experimental_useCache та мінімізувати потенційні недоліки, дотримуйтесь цих найкращих практик:

• Кешуйте дорогі операції: Кешуйте лише ті операції, які є обчислювально дорогими або включають мережеві запити. Кешування простих обчислень або трансформацій даних навряд чи дасть значні переваги.
• Вибирайте відповідні ключі кешу: Використовуйте ключі кешу, які точно відображають вхідні дані кешованої функції. Уникайте використання мутабельних об'єктів або складних структур даних як ключів кешу.
• Реалізуйте стратегію інвалідації кешу: Виберіть стратегію інвалідації кешу, яка відповідає вимогам вашого застосунку. Розгляньте можливість використання ручної інвалідації, завершення терміну дії за часом або інвалідації на основі подій.
• Моніторте продуктивність кешу: Відстежуйте розмір кешу, коефіцієнт влучень та частоту інвалідації, щоб виявити потенційні вузькі місця у продуктивності.
• Розгляньте рішення для глобального управління станом: Для складних сценаріїв кешування розгляньте використання бібліотек, таких як TanStack Query (React Query), SWR або Zustand зі збереженням стану. Ці бібліотеки пропонують надійні механізми кешування, стратегії інвалідації та можливості синхронізації стану з сервером.

Альтернативи experimental_useCache

Хоча experimental_useCache надає зручний спосіб реалізації кешування на стороні клієнта, існує кілька інших варіантів, кожен зі своїми сильними та слабкими сторонами:

• Техніки мемоізації (useMemo, useCallback): Ці хуки можна використовувати для мемоізації результатів дорогих обчислень або викликів функцій. Однак вони не забезпечують автоматичної інвалідації кешу або його стійкості.
• Сторонні бібліотеки для кешування: Бібліотеки, такі як TanStack Query (React Query) та SWR, пропонують більш комплексні рішення для кешування, включаючи автоматичну інвалідацію кешу, фонове отримання даних та синхронізацію стану з сервером.
• Сховище браузера (LocalStorage, SessionStorage): Ці API можна використовувати для зберігання даних безпосередньо в браузері. Однак вони не призначені для кешування складних структур даних або управління інвалідацією кешу.
• IndexedDB: Більш надійна клієнтська база даних, яка дозволяє зберігати великі обсяги структурованих даних. Вона підходить для офлайн-можливостей та складних сценаріїв кешування.

Приклади використання experimental_useCache в реальному світі

Розгляньмо деякі реальні сценарії, де experimental_useCache можна ефективно використовувати:

• Застосунки для електронної комерції: Кешування деталей продуктів, списків категорій та результатів пошуку для покращення часу завантаження сторінок та зменшення навантаження на сервер.
• Соціальні мережі: Кешування профілів користувачів, стрічок новин та ланцюжків коментарів для покращення користувацького досвіду та зменшення кількості викликів API.
• Системи управління контентом (CMS): Кешування контенту, до якого часто звертаються, наприклад, статей, дописів у блогах та зображень, для покращення продуктивності вебсайту.
• Панелі візуалізації даних: Кешування результатів складних агрегацій та обчислень даних для покращення чутливості панелей інструментів.

Приклад: Кешування налаштувань користувача

Розглянемо вебзастосунок, де користувачі можуть налаштовувати свої уподобання, такі як тема, мова та налаштування сповіщень. Ці уподобання можна отримати з сервера та кешувати за допомогою experimental_useCache:

import { experimental_useCache as useCache } from 'react';

async function fetchUserPreferences(userId: string): Promise<{
  theme: string;
  language: string;
  notificationsEnabled: boolean;
}> {
  // Симуляція отримання налаштувань користувача з API
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 200));
  return {
    theme: 'light',
    language: 'en',
    notificationsEnabled: true,
  };
}

function UserPreferences({ userId }: { userId: string }) {
  const preferences = useCache(fetchUserPreferences, userId);

  if (!preferences) {
    return <p>Завантаження налаштувань...</p>;
  }

  return (
    <div>
      <h2>Налаштування користувача</h2>
      <p><strong>Тема:</strong> {preferences.theme}</p>
      <p><strong>Мова:</strong> {preferences.language}</p>
      <p><strong>Сповіщення увімкнені:</strong> {preferences.notificationsEnabled ? 'Так' : 'Ні'}</p>
    </div>
  );
}

export default UserPreferences;

Це гарантує, що уподобання користувача отримуються лише один раз, а потім кешуються для подальшого доступу, покращуючи продуктивність та чутливість застосунку. Коли користувач оновлює свої уподобання, вам потрібно буде інвалідувати кеш, щоб відобразити зміни.

Висновок

experimental_useCache пропонує потужний та зручний спосіб реалізації кешування на стороні клієнта в застосунках React, особливо при роботі з серверними компонентами React. Кешуючи результати дорогих операцій, таких як отримання даних, ви можете значно покращити продуктивність, зменшити навантаження на сервер та покращити користувацький досвід. Однак важливо ретельно враховувати потенційні компроміси та впроваджувати відповідні стратегії інвалідації кешу для забезпечення узгодженості даних. У міру того, як experimental_useCache буде вдосконалюватися і стане стабільною частиною екосистеми React, він, безсумнівно, відіграватиме все більш важливу роль в оптимізації продуктивності сучасних вебзастосунків. Не забувайте стежити за найновішою документацією React та найкращими практиками спільноти, щоб повною мірою використовувати потенціал цієї захоплюючої нової функції.

Цей хук все ще є експериментальним. Завжди звертайтеся до офіційної документації React для отримання найактуальнішої інформації та деталей API. Також зауважте, що API може змінитися до того, як стане стабільним.