React并发模式：解锁可中断渲染，实现更流畅的用户体验

React已成为构建动态和交互式用户界面的首选库。随着应用程序日益复杂，保持响应能力和提供无缝的用户体验变得越来越具有挑战性。React并发模式是一系列新功能，它通过启用可中断渲染来帮助应对这些挑战，允许React在不阻塞主线程的情况下并发处理多个任务。

什么是并发模式？

并发模式并非一个简单的开关；它是React处理更新和渲染方式的根本性转变。它引入了任务优先级和中断长时间渲染的概念，以保持UI的响应性。可以把它想象成一位熟练的指挥家指挥一个管弦乐队——管理不同的乐器（任务）并确保和谐的演奏（用户体验）。

传统上，React使用同步渲染模型。当更新发生时，React会阻塞主线程，计算DOM的变化，然后更新UI。这可能会导致明显的延迟，尤其是在具有复杂组件或频繁更新的应用程序中。而并发模式则允许React根据优先级暂停、恢复甚至放弃渲染任务，将更高优先级赋予直接影响用户交互的任务，例如键盘输入或按钮点击。

并发模式的核心概念

要理解并发模式的工作原理，熟悉以下几个核心概念非常重要：

1. React Fiber

Fiber是React的内部架构，它使并发模式成为可能。它是对React核心算法的重新实现。Fiber不再是递归地遍历组件树并同步更新DOM，而是将渲染过程分解为可以暂停、恢复或放弃的更小的工作单元。每个工作单元都由一个Fiber节点表示，该节点包含有关组件、其props和其state的信息。

可以将Fiber看作是React的内部项目管理系统。它跟踪每个渲染任务的进度，并允许React根据优先级和可用资源在任务之间切换。

2. 调度与优先级

并发模式引入了一种复杂的调度机制，允许React对不同类型的更新进行优先级排序。更新可以分为：

紧急更新：这些更新需要立即处理，例如用户输入或动画。React会优先处理这些更新以确保响应迅速的用户体验。
普通更新：这些更新不那么关键，可以推迟而不会显著影响用户体验。例如数据获取或后台更新。
低优先级更新：这些更新最不关键，可以延迟更长时间。例如更新一个当前在屏幕上不可见的图表。

React利用这种优先级划分来调度更新，从而最大限度地减少对主线程的阻塞。它将高优先级更新与低优先级更新交错执行，给用户带来流畅且响应迅速的UI印象。

3. 可中断渲染

这是并发模式的核心。可中断渲染允许React在有更高优先级的更新进入时暂停当前的渲染任务。然后，React可以切换到更高优先级的任务，完成它，再恢复原来的渲染任务。这可以防止长时间运行的渲染阻塞主线程，导致UI无响应。

想象一下你正在编辑一个大文档。在并发模式下，如果你突然需要滚动页面或点击一个按钮，React可以暂停文档编辑过程，处理滚动或按钮点击，然后恢复编辑文档，而不会有任何明显的延迟。这与传统的同步渲染模型相比是一个巨大的进步，在同步模型中，编辑过程必须完成后，React才能响应用户的交互。

4. 时间分片

时间分片是并发模式使用的一种技术，它将长时间运行的渲染任务分割成更小的工作块。每个工作块在一个短时间片内执行，允许React定期将控制权交还给主线程。这可以防止任何单个渲染任务长时间阻塞主线程，从而确保UI保持响应。

考虑一个需要大量计算的复杂数据可视化。通过时间分片，React可以将可视化任务分解成更小的块，并在不同的时间片中渲染每一块。这可以防止可视化过程阻塞主线程，并允许用户在可视化渲染期间与UI进行交互。

5. Suspense

Suspense是一种以声明式方式处理异步操作（如数据获取）的机制。它允许你用一个 <Suspense> 边界包裹异步组件，并指定一个在数据获取期间显示的回退（fallback）UI。当数据可用时，React会自动用数据渲染该组件。Suspense与并发模式无缝集成，允许React在后台获取数据时优先渲染回退UI。

例如，你可以使用Suspense在从API获取数据时显示一个加载指示器。当数据到达时，React会自动将加载指示器替换为实际数据，从而提供流畅无缝的用户体验。

并发模式的优势

提升响应能力：通过允许React中断长时间渲染并优先处理用户交互，并发模式使应用程序感觉更具响应性和交互性。
增强用户体验：在数据获取期间能够显示回退UI以及优先处理关键更新，带来了更流畅、更无缝的用户体验。
更好的性能：虽然并发模式不一定能让整体渲染速度更快，但它更均匀地分配了工作，防止了长时间的阻塞，从而提升了感知性能。
简化的异步处理：Suspense简化了处理异步操作的过程，使得构建依赖数据获取的复杂应用程序变得更加容易。

并发模式的用例

并发模式对于具有以下特征的应用程序尤其有益：

复杂UI：拥有大量组件或复杂渲染逻辑的应用程序。
频繁更新：需要频繁更新UI的应用程序，例如实时仪表板或数据密集型应用。
异步数据获取：依赖于从API或其他异步源获取数据的应用程序。
动画：使用动画来增强用户体验的应用程序。

以下是并发模式在实际应用中的一些具体示例：

电子商务网站：提高产品列表和搜索结果的响应速度。使用Suspense在获取产品图片和描述时显示加载指示器。
社交媒体平台：通过优先更新用户的信息流和通知来增强用户体验。使用并发模式平滑地处理动画和过渡效果。
数据可视化仪表板：通过将复杂的数据可视化分解成更小的块，并在不同的时间片中渲染它们，来提高性能。
协作文档编辑器：通过优先处理用户输入并防止长时间运行的操作阻塞主线程，来确保响应迅速的编辑体验。

如何启用并发模式

要启用并发模式，你需要使用React 18中引入的新的根API之一：

createRoot：这是为新应用程序启用并发模式的推荐方法。它创建的根节点默认使用并发模式。
hydrateRoot：这用于服务器端渲染（SSR）和注水（hydration）。它允许你渐进式地对应用程序进行注水，从而改善初始加载时间。

以下是如何使用 createRoot 的示例：


import React from 'react';
import { createRoot } from 'react-dom/client';
import App from './App';

const container = document.getElementById('root');
const root = createRoot(container); // 创建一个根。
root.render(<App />);

注意：在使用并发模式时，ReactDOM.render 在React 18中已被弃用。请改用 createRoot 或 hydrateRoot。

采用并发模式：一个渐进的过程

将现有的React应用程序迁移到并发模式并非总是一个直接的过程。它通常需要仔细的规划和渐进的方法。以下是一个建议的策略：

更新到React 18：第一步是将你的应用程序更新到React 18。
启用并发模式：使用 createRoot 或 hydrateRoot 来启用并发模式。
识别潜在问题：使用React开发者工具的Profiler来识别导致性能瓶颈或意外行为的组件。
解决兼容性问题：一些第三方库或旧的React模式可能与并发模式不完全兼容。你可能需要更新这些库或重构你的代码来解决这些问题。
实现Suspense：使用Suspense来处理异步操作并改善用户体验。
充分测试：彻底测试你的应用程序，以确保并发模式按预期工作，并且没有功能或性能上的回归。

潜在的挑战与考量

虽然并发模式带来了显著的好处，但了解一些潜在的挑战和需要考虑的因素也很重要：

兼容性问题：如前所述，一些第三方库或旧的React模式可能与并发模式不完全兼容。你可能需要更新这些库或重构代码来解决这些问题。这可能涉及重写某些生命周期方法或使用React 18提供的新API。
代码复杂性：并发模式可能会增加代码库的复杂性，尤其是在处理异步操作和Suspense时。理解其底层概念并以与并发模式兼容的方式编写代码非常重要。
调试：调试并发模式应用程序可能比调试传统的React应用程序更具挑战性。React开发者工具的Profiler是识别性能瓶颈和理解并发模式行为的宝贵工具。
学习曲线：并发模式有一定的学习曲线。开发者需要理解新的概念和API才能有效地使用它。投入时间学习并发模式及其最佳实践至关重要。
服务器端渲染 (SSR)：确保你的SSR设置与并发模式兼容。使用 hydrateRoot 对于在服务器渲染后在客户端正确地进行应用程序注水至关重要。

并发模式的最佳实践

要充分利用并发模式，请遵循以下最佳实践：

保持组件小而专注：较小的组件更容易渲染和更新，这可以提高性能。将大组件分解为更小、更易于管理的单元。
避免在渲染中产生副作用：避免在render方法中直接执行副作用（例如，数据获取、DOM操作）。使用 useEffect 钩子来处理副作用。
优化渲染性能：使用像memoization (React.memo)、shouldComponentUpdate和PureComponent等技术来防止不必要的重新渲染。
为异步操作使用Suspense：用 <Suspense> 边界包裹异步组件，以便在获取数据时提供回退UI。
分析你的应用程序：使用React开发者工具的Profiler来识别性能瓶颈并优化你的代码。
充分测试：彻底测试你的应用程序，以确保并发模式按预期工作，并且没有功能或性能上的回归。

React与并发模式的未来

并发模式代表了React发展过程中的一个重要里程碑。它为构建响应迅速和交互性强的用户界面开启了新的可能性。随着React的不断发展，我们可以期待看到更多基于并发模式构建的更高级的功能和优化。React正越来越多地被用于全球各种环境中，从拉丁美洲到东南亚。确保React应用程序表现良好，尤其是在世界上许多地区普遍存在的低功耗设备和较慢网络连接上，是至关重要的。

React对性能的承诺，结合并发模式的强大功能，使其成为构建现代Web应用的绝佳选择，能够为全球用户提供卓越的用户体验。随着越来越多的开发者拥抱并发模式，我们可以期待看到新一代的React应用程序，它们将更具响应性、性能更高、也更友好。

结论

React并发模式是一套强大的功能，它实现了可中断渲染、更新优先级划分以及对异步操作的改进处理。通过理解并发模式的核心概念并遵循最佳实践，你可以释放React的全部潜力，构建能为全球用户提供更流畅、更具响应性用户体验的应用程序。拥抱并发模式，用React开始构建Web的未来吧！