Khai phá Tiềm năng của React: Tìm hiểu sâu về Các tính năng Đồng thời, Luồng ưu tiên và Tích hợp Scheduler

Trong thế giới phát triển web năng động, việc mang lại trải nghiệm người dùng liền mạch và nhạy bén là điều tối quan trọng. Khi các ứng dụng ngày càng phức tạp và kỳ vọng của người dùng tăng lên, đặc biệt là trên các thị trường toàn cầu đa dạng, các điểm nghẽn về hiệu suất có thể cản trở đáng kể sự hài lòng của người dùng. React, một thư viện JavaScript hàng đầu để xây dựng giao diện người dùng, đã liên tục phát triển để giải quyết những thách thức này. Một trong những tiến bộ có ảnh hưởng nhất trong những năm gần đây là sự ra đời của các tính năng đồng thời (concurrent features), được hỗ trợ bởi một Scheduler tinh vi bên dưới và khái niệm về luồng ưu tiên (priority lanes).

Hướng dẫn toàn diện này sẽ làm sáng tỏ các tính năng đồng thời của React, giải thích vai trò của Scheduler và minh họa cách các luồng ưu tiên cho phép render thông minh và hiệu quả hơn. Chúng ta sẽ khám phá 'tại sao' và 'như thế nào' đằng sau các cơ chế mạnh mẽ này, cung cấp những hiểu biết thực tế và ví dụ liên quan đến việc xây dựng các ứng dụng hiệu suất cao cho khán giả toàn cầu.

Sự cần thiết của Tính đồng thời trong React

Theo truyền thống, quá trình render của React là đồng bộ. Khi một cập nhật xảy ra, React sẽ chặn luồng chính cho đến khi toàn bộ giao diện người dùng được render lại. Mặc dù cách tiếp cận này đơn giản, nó lại đặt ra một vấn đề lớn: các quá trình render kéo dài có thể làm đóng băng giao diện người dùng. Hãy tưởng tượng một người dùng đang tương tác với một trang web thương mại điện tử, cố gắng lọc sản phẩm hoặc thêm một mặt hàng vào giỏ hàng, trong khi một quá trình lấy dữ liệu lớn hoặc tính toán phức tạp đang diễn ra đồng thời. Giao diện người dùng có thể trở nên không phản hồi, dẫn đến một trải nghiệm khó chịu. Vấn đề này càng trở nên nghiêm trọng trên toàn cầu, nơi người dùng có thể có tốc độ internet và khả năng thiết bị khác nhau, khiến cho việc render chậm càng có tác động lớn hơn.

Tính đồng thời trong React nhằm giải quyết vấn đề này bằng cách cho phép React ngắt quãng, ưu tiên và tiếp tục các tác vụ render. Thay vì một lần render duy nhất, nguyên khối, tính đồng thời chia nhỏ việc render thành các phần nhỏ hơn, dễ quản lý hơn. Điều này có nghĩa là React có thể xen kẽ các tác vụ khác nhau, đảm bảo rằng các cập nhật quan trọng nhất (như tương tác của người dùng) được xử lý kịp thời, ngay cả khi các cập nhật ít quan trọng khác vẫn đang trong quá trình xử lý.

Lợi ích chính của React Đồng thời:

• Cải thiện khả năng phản hồi: Các tương tác của người dùng cho cảm giác nhanh nhạy hơn vì React có thể ưu tiên chúng hơn các cập nhật nền.
• Trải nghiệm người dùng tốt hơn: Ngăn chặn tình trạng đóng băng giao diện người dùng, dẫn đến trải nghiệm mượt mà và hấp dẫn hơn cho người dùng trên toàn thế giới.
• Sử dụng tài nguyên hiệu quả: Cho phép lập lịch công việc thông minh hơn, tận dụng tốt hơn luồng chính của trình duyệt.
• Mở đường cho các tính năng mới: Mở khóa các tính năng nâng cao như transitions, streaming server rendering, và concurrent Suspense.

Giới thiệu về React Scheduler

Trọng tâm của các khả năng đồng thời của React là React Scheduler. Mô-đun nội bộ này chịu trách nhiệm quản lý và điều phối việc thực thi các tác vụ render khác nhau. Đó là một công nghệ tinh vi quyết định 'cái gì' được render, 'khi nào', và theo 'thứ tự nào'.

Scheduler hoạt động dựa trên nguyên tắc đa nhiệm hợp tác (cooperative multitasking). Nó không ép buộc ngắt quãng các mã JavaScript khác; thay vào đó, nó định kỳ nhường quyền kiểm soát lại cho trình duyệt, cho phép các tác vụ thiết yếu như xử lý đầu vào của người dùng, hoạt ảnh và các hoạt động JavaScript khác đang diễn ra được tiếp tục. Cơ chế nhường quyền này rất quan trọng để giữ cho luồng chính không bị chặn.

Scheduler hoạt động bằng cách chia công việc thành các đơn vị riêng biệt. Khi một component cần được render hoặc cập nhật, Scheduler sẽ tạo một tác vụ cho nó. Sau đó, nó đặt các tác vụ này vào một hàng đợi và xử lý chúng dựa trên mức độ ưu tiên được gán. Đây là lúc các luồng ưu tiên phát huy tác dụng.

Cách Scheduler hoạt động (Tổng quan khái niệm):

1. Tạo tác vụ: Khi một cập nhật state của React hoặc một lần render mới được khởi tạo, Scheduler sẽ tạo một tác vụ tương ứng.
2. Gán độ ưu tiên: Mỗi tác vụ được gán một mức độ ưu tiên dựa trên bản chất của nó (ví dụ: tương tác người dùng so với tìm nạp dữ liệu nền).
3. Xếp hàng đợi: Các tác vụ được đặt vào một hàng đợi ưu tiên.
4. Thực thi và Nhường quyền: Scheduler chọn tác vụ có độ ưu tiên cao nhất từ hàng đợi. Nó bắt đầu thực thi tác vụ. Nếu tác vụ kéo dài, Scheduler sẽ định kỳ nhường quyền kiểm soát lại cho trình duyệt, cho phép các sự kiện quan trọng khác được xử lý.
5. Tiếp tục: Sau khi nhường quyền, Scheduler có thể tiếp tục tác vụ bị gián đoạn hoặc chọn một tác vụ ưu tiên cao khác.

Scheduler được thiết kế để có hiệu suất cao và tích hợp liền mạch với vòng lặp sự kiện của trình duyệt. Nó sử dụng các kỹ thuật như requestIdleCallback và requestAnimationFrame (khi thích hợp) để lập lịch công việc mà không chặn luồng chính.

Luồng ưu tiên: Điều phối quy trình Render

Khái niệm về luồng ưu tiên (priority lanes) là nền tảng cho cách React Scheduler quản lý và ưu tiên công việc render. Hãy tưởng tượng một đường cao tốc với các làn đường khác nhau, mỗi làn dành cho các phương tiện di chuyển ở tốc độ khác nhau hoặc với mức độ khẩn cấp khác nhau. Các luồng ưu tiên trong React hoạt động tương tự, gán một 'mức độ ưu tiên' cho các loại cập nhật và tác vụ khác nhau. Điều này cho phép React tự động điều chỉnh công việc nào sẽ thực hiện tiếp theo, đảm bảo rằng các hoạt động quan trọng không bị bỏ qua bởi những hoạt động kém quan trọng hơn.

React định nghĩa một số mức độ ưu tiên, mỗi mức tương ứng với một 'luồng' cụ thể. Các luồng này giúp phân loại mức độ khẩn cấp của một cập nhật render. Dưới đây là cái nhìn đơn giản về các mức độ ưu tiên phổ biến:

• NoPriority: Mức ưu tiên thấp nhất, thường được sử dụng cho các tác vụ có thể bị trì hoãn vô thời hạn.
• UserBlockingPriority: Mức ưu tiên cao, được sử dụng cho các tác vụ được kích hoạt trực tiếp bởi tương tác của người dùng và yêu cầu phản hồi trực quan ngay lập tức. Ví dụ bao gồm việc gõ vào một trường nhập liệu, nhấp vào một nút hoặc một modal xuất hiện. Các cập nhật này không nên bị gián đoạn.
• NormalPriority: Mức ưu tiên tiêu chuẩn cho hầu hết các cập nhật không liên quan trực tiếp đến tương tác người dùng tức thời nhưng vẫn cần render kịp thời.
• LowPriority: Mức ưu tiên thấp hơn cho các cập nhật có thể bị trì hoãn, chẳng hạn như các hoạt ảnh không quan trọng đối với trải nghiệm người dùng ngay lập tức hoặc các lần tìm nạp dữ liệu nền có thể bị trì hoãn nếu cần.
• ContinuousPriority: Mức ưu tiên rất cao, được sử dụng cho các cập nhật liên tục như hoạt ảnh hoặc theo dõi sự kiện cuộn, đảm bảo chúng được render một cách mượt mà.

Scheduler sử dụng các luồng ưu tiên này để quyết định tác vụ nào sẽ thực thi. Khi có nhiều cập nhật đang chờ xử lý, React sẽ luôn chọn tác vụ từ luồng ưu tiên cao nhất có sẵn. Nếu một tác vụ có độ ưu tiên cao (ví dụ: người dùng nhấp chuột) đến trong khi React đang thực hiện một tác vụ có độ ưu tiên thấp hơn (ví dụ: render một danh sách các mục không quan trọng), React có thể ngắt quãng tác vụ có độ ưu tiên thấp, render bản cập nhật có độ ưu tiên cao, và sau đó tiếp tục tác vụ đã bị gián đoạn.

Ví dụ minh họa: Tương tác người dùng so với Dữ liệu nền

Hãy xem xét một ứng dụng thương mại điện tử hiển thị danh sách sản phẩm. Người dùng hiện đang xem danh sách và một quy trình nền đang tìm nạp thêm chi tiết sản phẩm không hiển thị ngay lập tức. Đột nhiên, người dùng nhấp vào một sản phẩm để xem chi tiết của nó.

• Không có Tính đồng thời: React sẽ hoàn thành việc render chi tiết sản phẩm nền trước khi xử lý nhấp chuột của người dùng, có khả năng gây ra sự chậm trễ và làm cho ứng dụng có cảm giác ì ạch.
• Với Tính đồng thời: Cú nhấp chuột của người dùng kích hoạt một cập nhật với UserBlockingPriority. React Scheduler, khi thấy tác vụ có độ ưu tiên cao này, có thể ngắt quãng việc render chi tiết sản phẩm nền (có độ ưu tiên thấp hơn, có thể là NormalPriority hoặc LowPriority). React sau đó sẽ ưu tiên và render chi tiết sản phẩm mà người dùng yêu cầu. Sau khi hoàn tất, nó có thể tiếp tục render dữ liệu nền. Người dùng nhận thấy một phản hồi ngay lập tức cho cú nhấp chuột của họ, mặc dù các công việc khác vẫn đang diễn ra.

Transitions: Đánh dấu các Cập nhật không khẩn cấp

React 18 đã giới thiệu khái niệm Transitions, đây là một cách để đánh dấu rõ ràng các cập nhật không khẩn cấp. Transitions thường được sử dụng cho những việc như điều hướng giữa các trang hoặc lọc các bộ dữ liệu lớn, nơi một sự chậm trễ nhỏ là chấp nhận được và việc giữ cho giao diện người dùng phản hồi với đầu vào của người dùng trong thời gian chờ là rất quan trọng.

Sử dụng API startTransition, bạn có thể bọc các cập nhật state nên được coi là transition. Scheduler của React sau đó sẽ gán cho các cập nhật này một mức độ ưu tiên thấp hơn so với các cập nhật khẩn cấp (như gõ vào một trường nhập liệu). Điều này có nghĩa là nếu người dùng gõ trong khi một transition đang diễn ra, React sẽ tạm dừng transition đó, render cập nhật đầu vào khẩn cấp, và sau đó tiếp tục transition.

Ví dụ sử dụng startTransition:

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

function App() {
  const [inputVal, setInputVal] = useState('');
  const [listItems, setListItems] = useState([]);
  const [isPending, startTransition] = useTransition();

  const handleChange = (e) => {
    setInputVal(e.target.value);

    // Mark this update as a transition
    startTransition(() => {
      // Simulate fetching or filtering a large list based on input
      const newList = Array.from({ length: 5000 }, (_, i) => `Item ${i + 1} - ${e.target.value}`);
      setListItems(newList);
    });
  };

  return (
    

      
      {isPending && 
Loading...
}
      

        {listItems.map((item, index) => (
          
{item}
        ))}
      
    
  );
}

export default App;

            

              
                Copy
              
            
          

Trong ví dụ này, việc gõ vào trường nhập liệu (`setInputVal`) là một cập nhật khẩn cấp. Tuy nhiên, việc lọc hoặc tìm nạp lại `listItems` dựa trên đầu vào đó là một transition. Bằng cách bọc `setListItems` trong startTransition, chúng ta nói với React rằng cập nhật này có thể bị gián đoạn bởi công việc khẩn cấp hơn. Nếu người dùng gõ nhanh, trường nhập liệu sẽ vẫn phản hồi vì React sẽ tạm dừng việc cập nhật danh sách có thể bị chậm để render ký tự mà người dùng vừa gõ.

Tích hợp Scheduler và Luồng ưu tiên trong Ứng dụng React của bạn

Với tư cách là một nhà phát triển, trong hầu hết các trường hợp, bạn không tương tác trực tiếp với các chi tiết triển khai cấp thấp của React Scheduler hoặc các luồng ưu tiên của nó. Các tính năng đồng thời của React được thiết kế để được tận dụng thông qua các API và mẫu hình cấp cao hơn.

Các API và Mẫu hình chính cho React Đồng thời:

• createRoot: Điểm khởi đầu để sử dụng các tính năng đồng thời. Bạn phải sử dụng ReactDOM.createRoot thay vì ReactDOM.render cũ. Điều này cho phép render đồng thời cho ứng dụng của bạn.

              
  import { createRoot } from 'react-dom/client';
  import App from './App';
  
  const container = document.getElementById('root');
  const root = createRoot(container);
  root.render();
      
              
  
                
                  Copy
                
              
            

• Suspense: Cho phép bạn trì hoãn việc render một phần của cây component cho đến khi một điều kiện được đáp ứng. Điều này hoạt động song song với trình render đồng thời để cung cấp trạng thái tải cho việc tìm nạp dữ liệu, tách mã hoặc các hoạt động bất đồng bộ khác. Khi một component bị tạm ngưng bên trong một ranh giới <Suspense> được render, React sẽ tự động lên lịch cho nó với một mức độ ưu tiên thích hợp.

              
  import React, { Suspense } from 'react';
  import UserProfile from './UserProfile'; // Assume UserProfile fetches data and can suspend
  
  function App() {
    return (
      
  
        
  User Dashboard
        Loading User Profile...
  }>
          
        
      

  ); } export default App;
  Copy