React Render: Kết xuất Component và Quản lý Vòng đời

React, một thư viện JavaScript phổ biến để xây dựng giao diện người dùng, dựa vào một quy trình kết xuất hiệu quả để hiển thị và cập nhật các component. Việc hiểu cách React kết xuất các component, quản lý vòng đời của chúng và tối ưu hóa hiệu suất là rất quan trọng để xây dựng các ứng dụng mạnh mẽ và có khả năng mở rộng. Hướng dẫn toàn diện này khám phá chi tiết các khái niệm này, cung cấp các ví dụ thực tế và các phương pháp hay nhất cho các nhà phát triển trên toàn thế giới.

Tìm hiểu Quy trình Kết xuất của React

Cốt lõi hoạt động của React nằm ở kiến trúc dựa trên component và DOM ảo. Khi state hoặc props của một component thay đổi, React không trực tiếp thao tác trên DOM thật. Thay vào đó, nó tạo ra một biểu diễn ảo của DOM, được gọi là DOM ảo (Virtual DOM). Sau đó, React so sánh DOM ảo với phiên bản trước đó và xác định tập hợp thay đổi tối thiểu cần thiết để cập nhật DOM thật. Quá trình này, được gọi là reconciliation (đối chiếu), cải thiện đáng kể hiệu suất.

DOM ảo và Reconciliation (Đối chiếu)

DOM ảo là một biểu diễn nhẹ, trong bộ nhớ của DOM thật. Việc thao tác trên nó nhanh hơn và hiệu quả hơn nhiều so với DOM thật. Khi một component cập nhật, React tạo ra một cây DOM ảo mới và so sánh nó với cây trước đó. Sự so sánh này cho phép React xác định các nút cụ thể nào trong DOM thật cần được cập nhật. React sau đó áp dụng những cập nhật tối thiểu này vào DOM thật, dẫn đến một quá trình kết xuất nhanh hơn và hiệu suất cao hơn.

Hãy xem xét ví dụ đơn giản sau:

Tình huống: Một cú nhấp chuột vào nút sẽ cập nhật bộ đếm hiển thị trên màn hình.

Không có React: Mỗi lần nhấp chuột có thể kích hoạt một bản cập nhật DOM đầy đủ, kết xuất lại toàn bộ trang hoặc các phần lớn của nó, dẫn đến hiệu suất chậm chạp.

Với React: Chỉ có giá trị bộ đếm trong DOM ảo được cập nhật. Quá trình đối chiếu xác định thay đổi này và áp dụng nó vào nút tương ứng trong DOM thật. Phần còn lại của trang không thay đổi, mang lại trải nghiệm người dùng mượt mà và nhạy bén.

Cách React Xác định Thay đổi: Thuật toán Diffing

Thuật toán diffing của React là trái tim của quá trình đối chiếu. Nó so sánh cây DOM ảo mới và cũ để xác định sự khác biệt. Thuật toán đưa ra một số giả định để tối ưu hóa việc so sánh:

• Hai phần tử thuộc loại khác nhau sẽ tạo ra các cây khác nhau. Nếu các phần tử gốc có loại khác nhau (ví dụ: thay đổi một <div> thành <span>), React sẽ gỡ bỏ cây cũ và xây dựng cây mới từ đầu.
• Khi so sánh hai phần tử cùng loại, React xem xét các thuộc tính của chúng để xác định xem có thay đổi hay không. Nếu chỉ có các thuộc tính thay đổi, React sẽ cập nhật các thuộc tính của nút DOM hiện có.
• React sử dụng prop 'key' để xác định duy nhất các mục trong danh sách. Cung cấp prop 'key' cho phép React cập nhật danh sách một cách hiệu quả mà không cần kết xuất lại toàn bộ danh sách.

Hiểu những giả định này giúp các nhà phát triển viết các component React hiệu quả hơn. Ví dụ, việc sử dụng 'key' khi kết xuất danh sách là rất quan trọng đối với hiệu suất.

Vòng đời Component của React

Các component của React có một vòng đời được xác định rõ ràng, bao gồm một loạt các phương thức được gọi tại các thời điểm cụ thể trong sự tồn tại của một component. Hiểu các phương thức vòng đời này cho phép các nhà phát triển kiểm soát cách các component được kết xuất, cập nhật và gỡ bỏ. Với sự ra đời của Hooks, các phương thức vòng đời vẫn còn phù hợp, và việc hiểu các nguyên tắc cơ bản của chúng là rất hữu ích.

Các Phương thức Vòng đời trong Class Component

Trong các component dựa trên class, các phương thức vòng đời được sử dụng để thực thi mã ở các giai đoạn khác nhau trong cuộc đời của một component. Dưới đây là tổng quan về các phương thức vòng đời chính:

• constructor(props): Được gọi trước khi component được mount. Nó được sử dụng để khởi tạo state và ràng buộc các trình xử lý sự kiện.
• static getDerivedStateFromProps(props, state): Được gọi trước khi kết xuất, cả khi mount lần đầu và các lần cập nhật sau đó. Nó nên trả về một đối tượng để cập nhật state, hoặc null để chỉ ra rằng props mới không yêu cầu bất kỳ cập nhật state nào. Phương thức này thúc đẩy các cập nhật state có thể dự đoán được dựa trên các thay đổi của prop.
• render(): Phương thức bắt buộc trả về JSX để kết xuất. Nó phải là một hàm thuần túy của props và state.
• componentDidMount(): Được gọi ngay sau khi một component được mount (chèn vào cây). Đây là một nơi tốt để thực hiện các tác vụ phụ, chẳng hạn như tìm nạp dữ liệu hoặc thiết lập các đăng ký.
• shouldComponentUpdate(nextProps, nextState): Được gọi trước khi kết xuất khi nhận được props hoặc state mới. Nó cho phép bạn tối ưu hóa hiệu suất bằng cách ngăn chặn các lần kết xuất lại không cần thiết. Nên trả về true nếu component nên cập nhật, hoặc false nếu không.
• getSnapshotBeforeUpdate(prevProps, prevState): Được gọi ngay trước khi DOM được cập nhật. Hữu ích để ghi lại thông tin từ DOM (ví dụ: vị trí cuộn) trước khi nó thay đổi. Giá trị trả về sẽ được truyền dưới dạng tham số cho componentDidUpdate().
• componentDidUpdate(prevProps, prevState, snapshot): Được gọi ngay sau khi một bản cập nhật xảy ra. Đây là một nơi tốt để thực hiện các thao tác DOM sau khi một component đã được cập nhật.
• componentWillUnmount(): Được gọi ngay trước khi một component được gỡ bỏ và phá hủy. Đây là một nơi tốt để dọn dẹp tài nguyên, chẳng hạn như xóa các trình lắng nghe sự kiện hoặc hủy các yêu cầu mạng.
• static getDerivedStateFromError(error): Được gọi sau khi xảy ra lỗi trong quá trình kết xuất. Nó nhận lỗi làm đối số và nên trả về một giá trị để cập nhật state. Nó cho phép component hiển thị một giao diện người dùng dự phòng.
• componentDidCatch(error, info): Được gọi sau khi xảy ra lỗi trong quá trình kết xuất, trong một component con. Nó nhận lỗi và thông tin stack của component làm đối số. Đây là một nơi tốt để ghi lại lỗi vào một dịch vụ báo cáo lỗi.

Ví dụ về Các Phương thức Vòng đời trong Thực tế

Hãy xem xét một component tìm nạp dữ liệu từ một API khi nó mount và cập nhật dữ liệu khi props của nó thay đổi:

class DataFetcher extends React.Component {
  constructor(props) {
    super(props);
    this.state = { data: null };
  }

  componentDidMount() {
    this.fetchData();
  }

  componentDidUpdate(prevProps) {
    if (this.props.url !== prevProps.url) {
      this.fetchData();
    }
  }

  fetchData = async () => {
    try {
      const response = await fetch(this.props.url);
      const data = await response.json();
      this.setState({ data });
    } catch (error) {
      console.error('Error fetching data:', error);
    }
  };

  render() {
    if (!this.state.data) {
      return <p>Loading...</p>;
    }

    return <div>{this.state.data.message}</div>;
  }
}

Trong ví dụ này:

• componentDidMount() tìm nạp dữ liệu khi component được mount lần đầu.
• componentDidUpdate() tìm nạp lại dữ liệu nếu prop url thay đổi.
• Phương thức render() hiển thị thông báo đang tải trong khi dữ liệu đang được tìm nạp và sau đó kết xuất dữ liệu khi nó đã có sẵn.

Các Phương thức Vòng đời và Xử lý Lỗi

React cũng cung cấp các phương thức vòng đời để xử lý các lỗi xảy ra trong quá trình kết xuất:

• static getDerivedStateFromError(error): Được gọi sau khi xảy ra lỗi trong quá trình kết xuất. Nó nhận lỗi làm đối số và nên trả về một giá trị để cập nhật state. Điều này cho phép component hiển thị một giao diện người dùng dự phòng.
• componentDidCatch(error, info): Được gọi sau khi xảy ra lỗi trong quá trình kết xuất ở một component con. Nó nhận lỗi và thông tin stack của component làm đối số. Đây là một nơi tốt để ghi lại lỗi vào một dịch vụ báo cáo lỗi.

Những phương thức này cho phép bạn xử lý lỗi một cách duyên dáng và ngăn ứng dụng của bạn bị sập. Ví dụ, bạn có thể sử dụng getDerivedStateFromError() để hiển thị một thông báo lỗi cho người dùng và componentDidCatch() để ghi lại lỗi vào một máy chủ.

Hooks và Functional Component

React Hooks, được giới thiệu trong React 16.8, cung cấp một cách để sử dụng state và các tính năng khác của React trong các functional component. Mặc dù các functional component không có các phương thức vòng đời giống như class component, Hooks cung cấp chức năng tương đương.

• useState(): Cho phép bạn thêm state vào các functional component.
• useEffect(): Cho phép bạn thực hiện các tác vụ phụ trong các functional component, tương tự như componentDidMount(), componentDidUpdate(), và componentWillUnmount().
• useContext(): Cho phép bạn truy cập vào React context.
• useReducer(): Cho phép bạn quản lý state phức tạp bằng một hàm reducer.
• useCallback(): Trả về một phiên bản được ghi nhớ của một hàm mà chỉ thay đổi nếu một trong các phụ thuộc đã thay đổi.
• useMemo(): Trả về một giá trị được ghi nhớ mà chỉ tính toán lại khi một trong các phụ thuộc đã thay đổi.
• useRef(): Cho phép bạn duy trì các giá trị giữa các lần kết xuất.
• useImperativeHandle(): Tùy chỉnh giá trị instance được phơi bày cho các component cha khi sử dụng ref.
• useLayoutEffect(): Một phiên bản của useEffect được kích hoạt đồng bộ sau tất cả các thay đổi DOM.
• useDebugValue(): Được sử dụng để hiển thị một giá trị cho các custom hook trong React DevTools.

Ví dụ về useEffect Hook

Đây là cách bạn có thể sử dụng Hook useEffect() để tìm nạp dữ liệu trong một functional component:

import React, { useState, useEffect } from 'react';

function DataFetcher({ url }) {
  const [data, setData] = useState(null);

  useEffect(() => {
    async function fetchData() {
      try {
        const response = await fetch(url);
        const json = await response.json();
        setData(json);
      } catch (error) {
        console.error('Error fetching data:', error);
      }
    }

    fetchData();
  }, [url]); // Chỉ chạy lại effect nếu URL thay đổi

  if (!data) {
    return <p>Loading...</p>;
  }

  return <div>{data.message}</div>;
}

Trong ví dụ này:

• useEffect() tìm nạp dữ liệu khi component được kết xuất lần đầu và bất cứ khi nào prop url thay đổi.
• Đối số thứ hai của useEffect() là một mảng các phụ thuộc. Nếu bất kỳ phụ thuộc nào thay đổi, effect sẽ được chạy lại.
• Hook useState() được sử dụng để quản lý state của component.

Tối ưu hóa Hiệu suất Kết xuất của React

Kết xuất hiệu quả là rất quan trọng để xây dựng các ứng dụng React có hiệu suất cao. Dưới đây là một số kỹ thuật để tối ưu hóa hiệu suất kết xuất:

1. Ngăn chặn các lần Kết xuất lại không cần thiết

Một trong những cách hiệu quả nhất để tối ưu hóa hiệu suất kết xuất là ngăn chặn các lần kết xuất lại không cần thiết. Dưới đây là một số kỹ thuật để ngăn chặn việc kết xuất lại:

• Sử dụng React.memo(): React.memo() là một component bậc cao giúp ghi nhớ một functional component. Nó chỉ kết xuất lại component nếu props của nó đã thay đổi.
• Triển khai shouldComponentUpdate(): Trong các class component, bạn có thể triển khai phương thức vòng đời shouldComponentUpdate() để ngăn chặn việc kết xuất lại dựa trên các thay đổi của prop hoặc state.
• Sử dụng useMemo() và useCallback(): Các Hook này có thể được sử dụng để ghi nhớ các giá trị và hàm, ngăn chặn các lần kết xuất lại không cần thiết.
• Sử dụng các cấu trúc dữ liệu bất biến: Các cấu trúc dữ liệu bất biến đảm bảo rằng các thay đổi đối với dữ liệu sẽ tạo ra các đối tượng mới thay vì sửa đổi các đối tượng hiện có. Điều này giúp dễ dàng phát hiện các thay đổi và ngăn chặn các lần kết xuất lại không cần thiết.

2. Tách mã (Code-Splitting)

Tách mã là quá trình chia ứng dụng của bạn thành các phần nhỏ hơn có thể được tải theo yêu cầu. Điều này có thể làm giảm đáng kể thời gian tải ban đầu của ứng dụng.

React cung cấp một số cách để triển khai việc tách mã:

• Sử dụng React.lazy() và Suspense: Các tính năng này cho phép bạn nhập các component một cách linh động, chỉ tải chúng khi cần thiết.
• Sử dụng dynamic imports: Bạn có thể sử dụng dynamic imports để tải các module theo yêu cầu.

3. Ảo hóa danh sách (List Virtualization)

Khi kết xuất các danh sách lớn, việc kết xuất tất cả các mục cùng một lúc có thể chậm. Các kỹ thuật ảo hóa danh sách cho phép bạn chỉ kết xuất các mục hiện đang hiển thị trên màn hình. Khi người dùng cuộn, các mục mới được kết xuất và các mục cũ được gỡ bỏ.

Có một số thư viện cung cấp các component ảo hóa danh sách, chẳng hạn như:

• react-window
• react-virtualized

4. Tối ưu hóa Hình ảnh

Hình ảnh thường có thể là một nguồn gây ra các vấn đề về hiệu suất. Dưới đây là một số mẹo để tối ưu hóa hình ảnh:

• Sử dụng các định dạng hình ảnh được tối ưu hóa: Sử dụng các định dạng như WebP để nén tốt hơn và chất lượng cao hơn.
• Thay đổi kích thước hình ảnh: Thay đổi kích thước hình ảnh cho phù hợp với kích thước hiển thị của chúng.
• Tải lười (Lazy load) hình ảnh: Chỉ tải hình ảnh khi chúng hiển thị trên màn hình.
• Sử dụng CDN: Sử dụng mạng phân phối nội dung (CDN) để phục vụ hình ảnh từ các máy chủ gần gũi về mặt địa lý với người dùng của bạn.

5. Phân tích và Gỡ lỗi

React cung cấp các công cụ để phân tích và gỡ lỗi hiệu suất kết xuất. React Profiler cho phép bạn ghi lại và phân tích hiệu suất kết xuất, xác định các component đang gây ra các điểm nghẽn về hiệu suất.

Tiện ích mở rộng trình duyệt React DevTools cung cấp các công cụ để kiểm tra các component, state và props của React.

Ví dụ Thực tế và Các Phương pháp hay nhất

Ví dụ: Ghi nhớ một Functional Component

Hãy xem xét một functional component đơn giản hiển thị tên của người dùng:

function UserProfile({ user }) {
  console.log('Rendering UserProfile');
  return <div>{user.name}</div>;
}

Để ngăn component này kết xuất lại một cách không cần thiết, bạn có thể sử dụng React.memo():

import React from 'react';

const UserProfile = React.memo(({ user }) => {
  console.log('Rendering UserProfile');
  return <div>{user.name}</div>;
});

Bây giờ, UserProfile sẽ chỉ kết xuất lại nếu prop user thay đổi.

Ví dụ: Sử dụng useCallback()

Hãy xem xét một component truyền một hàm callback cho một component con:

import React, { useState } from 'react';

function ParentComponent() {
  const [count, setCount] = useState(0);

  const handleClick = () => {
    setCount(count + 1);
  };

  return (
    <div>
      <ChildComponent onClick={handleClick} />
      <p>Count: {count}</p>
    </div>
  );
}

function ChildComponent({ onClick }) {
  console.log('Rendering ChildComponent');
  return <button onClick={onClick}>Click me</button>;
}

Trong ví dụ này, hàm handleClick được tạo lại mỗi khi ParentComponent kết xuất. Điều này khiến ChildComponent kết xuất lại một cách không cần thiết, ngay cả khi props của nó không thay đổi.

Để ngăn chặn điều này, bạn có thể sử dụng useCallback() để ghi nhớ hàm handleClick:

import React, { useState, useCallback } from 'react';

function ParentComponent() {
  const [count, setCount] = useState(0);

  const handleClick = useCallback(() => {
    setCount(count + 1);
  }, [count]); // Chỉ tạo lại hàm nếu count thay đổi

  return (
    <div>
      <ChildComponent onClick={handleClick} />
      <p>Count: {count}</p>
    </div>
  );
}

function ChildComponent({ onClick }) {
  console.log('Rendering ChildComponent');
  return <button onClick={onClick}>Click me</button>;
}

Bây giờ, hàm handleClick sẽ chỉ được tạo lại nếu state count thay đổi.

Ví dụ: Sử dụng useMemo()

Hãy xem xét một component tính toán một giá trị dẫn xuất dựa trên props của nó:

import React, { useState } from 'react';

function MyComponent({ items }) {
  const [filter, setFilter] = useState('');

  const filteredItems = items.filter(item => item.name.includes(filter));

  return (
    <div>
      <input type="text" value={filter} onChange={e => setFilter(e.target.value)} />
      <ul>
        {filteredItems.map(item => (
          <li key={item.id}>{item.name}</li>
        ))}
      </ul>
    </div>
  );
}

Trong ví dụ này, mảng filteredItems được tính toán lại mỗi khi MyComponent kết xuất, ngay cả khi prop items không thay đổi. Điều này có thể không hiệu quả nếu mảng items lớn.

Để ngăn chặn điều này, bạn có thể sử dụng useMemo() để ghi nhớ mảng filteredItems:

import React, { useState, useMemo } from 'react';

function MyComponent({ items }) {
  const [filter, setFilter] = useState('');

  const filteredItems = useMemo(() => {
    return items.filter(item => item.name.includes(filter));
  }, [items, filter]); // Chỉ tính toán lại nếu items hoặc filter thay đổi

  return (
    <div>
      <input type="text" value={filter} onChange={e => setFilter(e.target.value)} />
      <ul>
        {filteredItems.map(item => (
          <li key={item.id}>{item.name}</li>
        ))}
      </ul>
    </div>
  );
}

Bây giờ, mảng filteredItems sẽ chỉ được tính toán lại nếu prop items hoặc state filter thay đổi.

Kết luận

Hiểu quy trình kết xuất và vòng đời component của React là điều cần thiết để xây dựng các ứng dụng có hiệu suất cao và dễ bảo trì. Bằng cách tận dụng các kỹ thuật như ghi nhớ, tách mã và ảo hóa danh sách, các nhà phát triển có thể tối ưu hóa hiệu suất kết xuất và tạo ra trải nghiệm người dùng mượt mà và nhạy bén. Với sự ra đời của Hooks, việc quản lý state và các tác vụ phụ trong các functional component đã trở nên đơn giản hơn, nâng cao hơn nữa tính linh hoạt và sức mạnh của việc phát triển React. Cho dù bạn đang xây dựng một ứng dụng web nhỏ hay một hệ thống doanh nghiệp lớn, việc nắm vững các khái niệm kết xuất của React sẽ cải thiện đáng kể khả năng tạo ra các giao diện người dùng chất lượng cao của bạn.

Tài nguyên tham khảo thêm

• Tài liệu React về Kết xuất các phần tử
• Tài liệu React về State và Vòng đời
• Tài liệu React về Hooks
• Tài liệu React về Tối ưu hóa Hiệu suất