React 并发状态更新：掌握基于优先级的渲染

React 并发模式代表了 React 应用处理更新和渲染方式的一次重大演进，尤其是在状态管理方面。其核心是基于优先级的渲染概念，这是一个强大的机制，允许 React 根据更新对用户体验的感知重要性来智能地管理和优先处理它们。这种方法使得应用更流畅、响应更迅速，尤其是在处理复杂 UI 和频繁的状态变化时。

理解 React 并发模式

传统的 React（并发模式之前）是同步运行的。当一个更新发生时，React 会立即开始渲染，这可能会阻塞主线程，导致应用程序变得无响应。这对于简单的应用来说没问题，但对于具有频繁 UI 更新的复杂应用，通常会遭受延迟和卡顿的困扰。

并发模式在 React 18 中引入并持续发展，它允许 React 将渲染任务分解为更小的、可中断的单元。这意味着如果出现更高优先级的更新，React 可以暂停、恢复甚至放弃正在进行的渲染。这种能力为基于优先级的渲染打开了大门。

什么是基于优先级的渲染？

基于优先级的渲染允许开发者为不同的状态更新分配不同的优先级。高优先级的更新，例如与用户交互直接相关的更新（如在输入框中打字、点击按钮），将被优先处理，以确保 UI 保持响应。而较低优先级的更新，如后台数据获取或不太关键的 UI 变化，可以被推迟到主线程不那么繁忙时再执行。

想象一个场景：用户正在搜索栏中输入内容，而后台正在获取一个庞大的数据集来填充推荐列表。如果没有基于优先级的渲染，当 React 努力同时处理这两项任务时，打字体验可能会变得迟钝。而通过基于优先级的渲染，打字更新被优先处理，确保了流畅且响应迅速的搜索体验，而后台数据获取则被稍作延迟，从而最小化其对用户的影响。

核心概念与 API

1. useTransition Hook

useTransition hook 是管理不同 UI 状态之间转换的基础构件。它允许您将某些状态更新标记为“过渡”（transitions），表明它们可能需要一些时间才能完成，并且用户不会立即感知到结果。这样，React 就可以降低这些更新的优先级，让更关键的交互优先进行。

useTransition hook 返回一个包含两个元素的数组：

• isPending: 一个布尔值，指示过渡当前是否正在进行中。这可以用来显示加载指示器。
• startTransition: 一个函数，用于包裹您希望标记为过渡的状态更新。

示例：实现延迟的搜索更新

考虑一个搜索组件，其搜索结果会根据用户的输入进行更新。为了防止在更新期间 UI 变得卡顿，我们可以使用 useTransition：

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

function SearchComponent() {
  const [query, setQuery] = useState('');
  const [results, setResults] = useState([]);
  const [isPending, startTransition] = useTransition();

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

    startTransition(() => {
      // Simulate a network request to fetch search results
      setTimeout(() => {
        const newResults = fetchSearchResults(newQuery);
        setResults(newResults);
      }, 500);
    });
  };

  return (
    <div>
      <input type="text" value={query} onChange={handleChange} />
      {isPending && <p>Searching...</p>}
      <ul>
        {results.map(result => <li key={result.id}>{result.name}</li>)}
      </ul>
    </div>
  );
}

function fetchSearchResults(query) {
  // In a real application, this would make an API call
  // For demonstration purposes, let's just return some dummy data
  return query === '' ? [] : [
    { id: 1, name: `Result 1 for ${query}` },
    { id: 2, name: `Result 2 for ${query}` },
  ];
}

export default SearchComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

在这个例子中，startTransition 函数包裹了模拟网络请求的 setTimeout 调用。这告诉 React 将设置搜索结果的状态更新视为一个过渡，并赋予其较低的优先级。isPending 状态变量用于在过渡进行时显示“Searching...”消息。

2. startTransition API（组件外部）

startTransition API 也可以在 React 组件之外使用，例如在事件处理程序或其他异步操作中。这允许您优先处理源自外部的更新。

示例：优先处理来自 WebSocket 连接的更新

假设您有一个实时应用，它从 WebSocket 连接接收数据更新。您可以使用 startTransition 来优先处理与用户交互直接相关的更新，而不是从 WebSocket 接收到的更新。

            import { startTransition } from 'react';

function handleWebSocketMessage(message) {
  if (message.type === 'user_activity') {
    // Prioritize updates related to user activity
    startTransition(() => {
      updateUserState(message.data);
    });
  } else {
    // Treat other updates as lower priority
    updateAppData(message.data);
  }
}

function updateUserState(data) {
  // Update the user's state in the React component
  // ...
}

function updateAppData(data) {
  // Update other application data
  // ...
}

            

              
                Copy
              
            
          

3. useDeferredValue Hook

useDeferredValue hook 允许您推迟对 UI 非关键部分的更新。它接受一个值并返回一个将在延迟后更新的新值。这对于在渲染大型列表或不需要立即更新的复杂组件时优化性能非常有用。

示例：延迟大型列表的更新

考虑一个渲染大型项目列表的组件。更新列表可能会非常耗费性能，特别是当项目很复杂时。useDeferredValue 可用于延迟列表的更新，从而提高响应性。

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

function LargeListComponent({ items }) {
  const deferredItems = useDeferredValue(items);

  return (
    <ul>
      {deferredItems.map(item => <li key={item.id}>{item.name}</li>)}
    </ul>
  );
}

export default LargeListComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

在此示例中，useDeferredValue 返回 items prop 的一个延迟版本。React 将在其他更高优先级的更新完成后更新 deferredItems 的值。这可以改善组件的初始渲染性能。

基于优先级的渲染的优势

• 提升响应性： 通过优先处理用户交互，应用程序感觉更快捷、响应更迅速。
• 更平滑的动画和过渡： UI 状态之间的转换变得更加流畅和视觉上更具吸引力。
• 更好的用户体验： 用户不太可能遇到延迟或卡顿，从而获得更愉悦的整体体验。
• 高效的资源利用： React 可以通过首先关注最重要的更新来更好地管理资源。

真实世界的示例和用例

1. 协同编辑工具

在像 Google Docs 或 Figma 这样的协同编辑工具中，多个用户可以同时进行更改。基于优先级的渲染可用于优先处理与用户自身操作相关的更新（例如，打字、移动对象），而不是来自其他用户的更新。这确保了即使用户在有许多并发编辑的情况下，自己的操作也感觉是即时和响应迅速的。

2. 数据可视化仪表盘

数据可视化仪表盘通常显示复杂的图表，这些图表会频繁地用实时数据进行更新。基于优先级的渲染可用于优先处理对用户直接可见的更新（例如，高亮显示某个数据点），而不是后台更新（例如，获取新数据）。这确保了用户可以与仪表盘交互而不会遇到延迟或卡顿。

3. 电子商务平台

电子商务平台通常有复杂的产品页面，其中包含许多交互元素，如筛选器、排序选项和图片库。基于优先级的渲染可用于优先处理与用户交互相关的更新（例如，点击筛选器、更改排序顺序），而不是不太关键的更新（例如，加载相关产品）。这确保了用户可以快速找到他们想要的产品而不会遇到性能问题。

4. 社交媒体信息流

社交媒体信息流通常显示来自多个用户的连续更新流。基于优先级的渲染可用于优先处理对用户直接可见的更新（例如，新帖子、评论、点赞），而不是后台更新（例如，获取旧帖子）。这确保了用户可以及时了解最新内容而不会遇到性能问题。

实施基于优先级的渲染的最佳实践

• 识别关键交互： 仔细分析您的应用程序，以识别对用户体验最重要的交互。这些是应该被赋予最高优先级的更新。
• 策略性地使用 useTransition： 不要过度使用 useTransition。只有当更新确实不那么关键，并且可以在不负面影响用户体验的情况下延迟时，才将其标记为过渡。
• 监控性能： 使用 React DevTools 监控应用程序的性能，并识别潜在的瓶颈。注意渲染不同组件和更新不同状态变量所需的时间。
• 在不同设备和网络上测试： 在各种设备和网络条件下测试您的应用程序，以确保它在不同情况下都能表现良好。模拟慢速网络连接和低功耗设备，以识别潜在的性能问题。
• 考虑用户感知： 最终，基于优先级的渲染的目标是改善用户体验。关注您的应用程序给用户的感觉，并根据他们的反馈进行调整。

挑战与注意事项

• 增加复杂性： 实施基于优先级的渲染会增加应用程序的复杂性。它需要仔细规划和考虑如何优先处理不同的更新。
• 潜在的视觉故障： 如果实施不当，基于优先级的渲染可能会导致视觉故障或不一致。例如，如果一个高优先级更新在渲染过程中中断了一个低优先级更新，用户可能会看到一个部分渲染的 UI。
• 调试挑战： 在并发模式下调试性能问题可能比在传统 React 中更具挑战性。它需要更深入地了解 React 如何调度和优先处理更新。
• 浏览器兼容性： 虽然并发模式通常得到很好的支持，但要确保您的目标浏览器对底层技术有足够的支持。

迁移到并发模式

将现有的 React 应用程序迁移到并发模式并非总是那么直接。它通常需要大量的代码更改和对新 API 及概念的透彻理解。以下是一个大致的路线图：

1. 更新到 React 18 或更高版本： 确保您正在使用最新版本的 React。
2. 启用并发模式： 通过使用 createRoot 而不是 ReactDOM.render 来选择加入并发模式。
3. 识别潜在问题： 使用 React DevTools 识别导致性能瓶颈的组件。
4. 实施基于优先级的渲染： 使用 useTransition 和 useDeferredValue 来优先处理更新和延迟非关键渲染。
5. 彻底测试： 彻底测试您的应用程序，以确保其性能良好，并且没有视觉故障或不一致之处。

React 与并发的未来

React 的并发模式正在不断发展，持续的改进和新功能定期被添加。React 团队致力于使并发更易于使用和更强大，让开发者能够构建日益复杂和高性能的应用程序。随着 React 的不断发展，我们可以期待看到更多创新的方式来利用并发以改善用户体验。

结论

React 并发模式和基于优先级的渲染为构建响应迅速和高性能的 React 应用程序提供了一套强大的工具。通过理解核心概念和 API，并遵循最佳实践，您可以利用这些功能为您的用户创造更好的用户体验。尽管需要牢记一些挑战和注意事项，但基于优先级的渲染所带来的好处使其成为任何希望优化其应用程序性能的 React 开发者的宝贵技术。随着 React 的不断发展，掌握这些技术对于构建世界级的 Web 应用程序将变得越来越重要。