React 并发模式调度器集成：任务队列协调

React 并发模式代表了 React 应用程序处理更新和渲染方式的重大转变。它的核心是一个复杂的调度器，负责管理任务并对其进行优先级排序，以确保即使在复杂的应用程序中也能提供流畅和响应迅速的用户体验。本文探讨了 React 并发模式调度器的内部工作原理，重点介绍了它如何协调任务队列并确定不同类型更新的优先级。

了解 React 的并发模式

在深入研究任务队列协调的细节之前，让我们简要回顾一下并发模式是什么以及它为什么重要。并发模式允许 React 将渲染任务分解成更小、可中断的单元。这意味着长时间运行的更新不会阻塞主线程，从而防止浏览器冻结并确保用户交互保持响应。主要功能包括：

• 可中断渲染： React 可以根据优先级暂停、恢复或放弃渲染任务。
• 时间切片： 大型更新被分解成更小的块，允许浏览器在它们之间处理其他任务。
• Suspense： 一种用于处理异步数据获取和在数据加载时渲染占位符的机制。

调度器的作用

调度器是并发模式的核心。它负责决定要执行哪些任务以及何时执行。它维护一个待处理更新的队列，并根据其重要性对它们进行优先级排序。调度器与 React 的 Fiber 架构协同工作，后者将应用程序的组件树表示为 Fiber 节点的链表。每个 Fiber 节点代表一个工作单元，可以由调度器独立处理。

调度器的主要职责：

• 任务优先级排序： 确定不同更新的紧迫性。
• 任务队列管理： 维护待处理更新的队列。
• 执行控制： 决定何时启动、暂停、恢复或放弃任务。
• 向浏览器屈服： 将控制权释放给浏览器，让它处理用户输入和其他关键任务。

详细的任务队列协调

调度器管理多个任务队列，每个队列代表不同的优先级。这些队列根据优先级排序，最优先的队列首先被处理。当计划新更新时，它会根据其优先级被添加到相应的队列中。

任务队列的类型：

React 对各种类型的更新使用不同的优先级。这些优先级级别的具体数量和名称可能因 React 版本而略有不同，但基本原则保持不变。以下是一个常见的细分：

• 立即优先级： 用于需要尽快完成的任务，例如处理用户输入或响应关键事件。这些任务会中断任何当前正在运行的任务。
• 用户阻塞优先级： 用于直接影响用户体验的任务，例如响应用户交互更新 UI（例如，在输入字段中键入）。这些任务的优先级也相对较高。
• 普通优先级： 用于重要但不紧迫的任务，例如根据网络请求或其他异步操作更新 UI。
• 低优先级： 用于不太重要且在必要时可以推迟的任务，例如后台更新或分析跟踪。
• 空闲优先级： 用于浏览器空闲时可以执行的任务，例如预加载资源或执行长时间运行的计算。

将特定操作映射到优先级级别对于维护响应迅速的 UI 至关重要。例如，直接的用户输入将始终以最高优先级处理，以便向用户提供即时反馈，而日志记录任务可以安全地推迟到空闲状态。

示例：确定用户输入的优先级

考虑一个用户在输入字段中键入的场景。每次击键都会触发对组件状态的更新，进而触发重新渲染。在并发模式下，这些更新被分配了高优先级（用户阻塞），以确保输入字段实时更新。同时，其他不太关键的任务（例如从 API 获取数据）被分配了较低的优先级（普通或低），并且可能会被推迟，直到用户完成键入。

            
function MyInput() {
 const [value, setValue] = React.useState('');

 const handleChange = (event) => {
 setValue(event.target.value);
 };

 return (
  <input type="text" value={value} onChange={handleChange} />
 );
}

            

              
                Copy
              
            
          

在这个简单的示例中，由用户输入触发的 handleChange 函数将由 React 的调度器自动确定优先级。React 隐式地根据事件源处理优先级排序，确保流畅的用户体验。

协作调度

React 的调度器采用了一种称为协作调度的技术。这意味着每个任务负责定期将控制权交还给调度器，使其检查更高优先级的任务并可能中断当前任务。这种屈服是通过 requestIdleCallback 和 setTimeout 等技术实现的，这些技术允许 React 在后台安排工作，而不会阻塞主线程。

但是，直接使用这些浏览器 API 通常被 React 的内部实现抽象掉。开发人员通常不需要手动屈服控制；React 的 Fiber 架构和调度器会根据正在执行的工作的性质自动处理此问题。

协调和 Fiber 树

调度器与 React 的协调算法和 Fiber 树紧密合作。当更新被触发时，React 会创建一个新的 Fiber 树，该树代表 UI 的所需状态。然后，协调算法将新的 Fiber 树与现有的 Fiber 树进行比较，以确定需要更新哪些组件。这个过程也是可中断的；React 可以在任何时候暂停协调并在稍后恢复它，从而允许调度器对其他任务进行优先级排序。

任务队列协调的实际例子

让我们探讨一些任务队列协调在实际 React 应用程序中如何工作的实际例子。

示例 1：使用 Suspense 延迟数据加载

考虑一个从远程 API 获取数据的场景。使用 React Suspense，您可以在数据加载时显示后备 UI。数据获取操作本身可能会被分配普通或低优先级，而后备 UI 的渲染则被分配更高的优先级，以便向用户提供即时反馈。

            
import React, { Suspense } from 'react';

const fetchData = () => {
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      resolve('Data loaded!');
    }, 2000);
  });
};

const Resource = React.createContext(null);

const createResource = () => {
  let status = 'pending';
  let result;
  let suspender = fetchData().then(
    (r) => {
      status = 'success';
      result = r;
    },
    (e) => {
      status = 'error';
      result = e;
    }
  );

  return {
    read() {
      if (status === 'pending') {
        throw suspender;
      } else if (status === 'error') {
        throw result;
      } else if (status === 'success') {
        return result;
      }
    },
  };
};

const DataComponent = () => {
  const resource = React.useContext(Resource);
  const data = resource.read();
  return <p>{data}</p>;
};

function MyComponent() {
  const resource = createResource();

  return (
    <Resource.Provider value={resource}>
      <Suspense fallback=<p>Loading data...</p>>
        <DataComponent />
      </Suspense>
    </Resource.Provider>
  );
}

            

              
                Copy
              
            
          

在这个例子中，<Suspense fallback=<p>Loading data...</p>> 组件将在 fetchData promise 处于 pending 状态时显示“正在加载数据...”消息。调度器优先显示此后备界面，提供比空白屏幕更好的用户体验。一旦数据加载完毕，<DataComponent /> 就会被渲染。

示例 2：使用 useDeferredValue 去抖输入

另一个常见的场景是去抖动输入以避免过度重新渲染。React 的 useDeferredValue hook 允许您将更新推迟到较低的优先级。这对于您希望根据用户输入更新 UI 但又不想在每次击键时触发重新渲染的场景非常有用。

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

function MyComponent() {
 const [value, setValue] = useState('');
 const deferredValue = useDeferredValue(value);

 const handleChange = (event) => {
  setValue(event.target.value);
 };

 return (
  <div>
  <input type="text" value={value} onChange={handleChange} />
  <p>Value: {deferredValue}</p>
  </div>
 );
}

            

              
                Copy
              
            
          

在这个例子中，deferredValue 将略微滞后于实际的 value。这意味着 UI 将更新得不那么频繁，从而减少了重新渲染的次数并提高了性能。实际的输入将感觉很灵敏，因为输入字段直接更新了 value 状态，但该状态变化的下游影响被推迟了。

示例 3：使用 useTransition 批量处理状态更新

React 的 useTransition hook 允许批量处理状态更新。过渡是一种将特定状态更新标记为非紧急状态的方式，允许 React 推迟它们并防止阻塞主线程。这对于处理涉及多个状态变量的复杂更新特别有用。

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

function MyComponent() {
 const [isPending, startTransition] = useTransition();
 const [count, setCount] = useState(0);

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

 return (
  <div>
  <button onClick={handleClick}>Increment</button>
  <p>Count: {count}</p>
  {isPending ? <p>Updating...</p> : null}
  </div>
 );
}

            

              
                Copy
              
            
          

在这个例子中，setCount 更新被包裹在 startTransition 块中。这告诉 React 将更新视为非紧急过渡。isPending 状态变量可用于在过渡进行时显示加载指示器。

优化应用程序响应能力

有效的任务队列协调对于优化 React 应用程序的响应能力至关重要。以下是一些需要牢记的最佳实践：

• 优先处理用户交互： 确保用户交互触发的更新始终获得最高优先级。
• 推迟非关键更新： 将不太重要的更新推迟到较低的优先级队列，以避免阻塞主线程。
• 使用 Suspense 进行数据获取： 利用 React Suspense 处理异步数据获取并在数据加载时显示后备 UI。
• 去抖输入： 使用 useDeferredValue 去抖输入并避免过度重新渲染。
• 批量状态更新： 使用 useTransition 批量处理状态更新并防止阻塞主线程。
• 分析您的应用程序： 使用 React DevTools 分析您的应用程序并识别性能瓶颈。
• 优化组件： 使用 React.memo 记忆组件以防止不必要的重新渲染。
• 代码拆分： 使用代码拆分来减少应用程序的初始加载时间。
• 图像优化： 优化图像以减小其文件大小并缩短加载时间。这对于网络延迟可能很重要的全球分布式应用程序尤其重要。
• 考虑服务器端渲染 (SSR) 或静态站点生成 (SSG)： 对于内容丰富的应用程序，SSR 或 SSG 可以改善初始加载时间和 SEO。

全球考虑因素

为全球受众开发 React 应用程序时，考虑网络延迟、设备功能和语言支持等因素非常重要。以下是一些针对全球受众优化应用程序的提示：

• 内容分发网络 (CDN)： 使用 CDN 将应用程序的资产分发到世界各地的服务器。这可以显着减少不同地理区域用户的延迟。
• 自适应加载： 实施自适应加载策略，根据用户的网络连接和设备功能提供不同的资产。
• 国际化 (i18n)： 使用 i18n 库来支持多种语言和区域变体。
• 本地化 (l10n)： 通过提供本地化的日期、时间和货币格式来使您的应用程序适应不同的区域设置。
• 可访问性 (a11y)： 确保您的应用程序对残疾用户可访问，遵循 WCAG 指南。这包括为图像提供替代文本、使用语义 HTML 以及确保键盘导航。
• 针对低端设备进行优化： 留意旧设备或功能较弱的设备上的用户。最大限度地减少 JavaScript 执行时间并减小资产的大小。
• 在不同地区进行测试： 使用 BrowserStack 或 Sauce Labs 等工具在不同的地理区域和不同的设备上测试您的应用程序。
• 使用适当的数据格式： 处理日期和数字时，请注意不同的区域约定。使用 date-fns 或 Numeral.js 等库根据用户的区域设置格式化数据。

结论

React 并发模式的调度器及其复杂的任务队列协调机制对于构建响应迅速且性能卓越的 React 应用程序至关重要。通过了解调度器如何确定任务的优先级并管理不同类型的更新，开发人员可以优化其应用程序，以便为世界各地的用户提供流畅和令人愉悦的用户体验。通过利用 Suspense、useDeferredValue 和 useTransition 等功能，您可以微调应用程序的响应能力，并确保即使在较慢的设备或网络上也能提供出色的体验。

随着 React 的不断发展，并发模式可能会变得更加融入框架，使其成为 React 开发人员必须掌握的越来越重要的概念。