React Fiber 优先级通道管理：掌握渲染优先级控制

React Fiber，React 核心协调算法的重新实现，引入了一种强大的机制来管理渲染优先级。这种机制，被称为优先级通道管理，允许开发者微调更新的处理顺序，从而显著提高性能和更流畅的用户体验，尤其是在复杂和交互式应用程序中。理解和利用优先级通道管理对于构建高性能的 React 应用程序至关重要。

理解 React Fiber 及其调度系统

在深入研究优先级通道之前，理解 React Fiber 的基础知识至关重要。传统的 React 使用同步协调过程，这意味着更新在一个单一、不间断的时间块中处理。这可能导致 UI 卡顿，尤其是在处理大型组件树或计算密集型更新时。React Fiber 通过将渲染工作分解为更小、可中断的单元来解决这一限制。

关键概念：

Fiber: Fiber 是一个工作单元。它代表一个组件实例。
Scheduler: 调度器决定何时以及如何处理这些工作单元。
Reconciliation: 基于组件树中的变化，确定需要对 DOM 进行哪些更改的过程。

React Fiber 引入了一个协作式多任务处理系统，允许调度器暂停、恢复和优先处理不同的任务。这确保了高优先级更新（例如用户交互）被及时处理，而不太重要的更新被推迟以防止 UI 阻塞。

介绍优先级通道

优先级通道是 React Fiber 优先处理不同类型更新的机制。每个更新都基于其感知到的重要性被分配到一个特定的通道。然后，调度器使用这些通道来确定更新的处理顺序。

将优先级通道视为不同的“队列”，更新正在等待处理。调度器检查这些队列，并从可用的最高优先级通道中选择更新。

虽然优先级通道的具体数量和含义可能在不同的 React 版本中略有不同，但核心概念保持不变：优先处理面向用户的更新，并推迟不太重要的更新。

常见优先级通道

以下是一些您可能会遇到的常见优先级通道的细分：

Immediate Priority: 用于需要立即处理的关键更新，例如由直接用户输入触发的更新（例如，在输入字段中键入）。
User-Blocking Priority: 用于如果未及时处理会阻止用户与 UI 交互的更新（例如，导航转换）。
Normal Priority: 用于没有直接面向用户的后果的一般更新（例如，数据获取完成）。
Low Priority: 用于可以延迟而不会显着影响用户体验的更新（例如，分析更新）。
Offscreen Priority: 用于当前对用户不可见的内容的更新（例如，在隐藏的选项卡中渲染内容）。

React 如何分配优先级

React 根据更新发生的上下文自动为更新分配优先级。例如：

由事件处理程序触发的更新（例如，`onClick`、`onChange`）通常被分配一个高优先级（Immediate 或 User-Blocking）。
由组件中的 `setState` 调用触发的更新通常被分配一个 Normal 优先级。
由 `useEffect` 钩子触发的更新可能会被分配一个较低的优先级，具体取决于它们的依赖关系和 effect 的性质。

虽然 React 在自动分配优先级方面做得很好，但在某些情况下，您可能需要手动控制更新的优先级。

手动控制渲染优先级

虽然 React 在很大程度上自动化了优先级管理，但在某些特定情况下，可能需要手动干预以实现最佳控制。某些 API 和技术允许开发人员影响渲染优先级。

`useDeferredValue` 和 `useTransition` 钩子

React 18 引入了 `useDeferredValue` 和 `useTransition` 钩子，为管理渲染优先级提供了强大的工具。

`useDeferredValue`

`useDeferredValue` 钩子允许您延迟 UI 的一部分的渲染。当您有一个不需要立即更新的计算密集型操作时，这尤其有用。

示例：

            
import { useState, useDeferredValue } from 'react';

function SearchResults({ query }) {
  // Expensive operation to filter and display search results
  const results = performExpensiveSearch(query);
  return (
    
      {results.map(result => (
        {result.name}
      ))}
    
  );
}

function SearchBar() {
  const [query, setQuery] = useState('');
  const deferredQuery = useDeferredValue(query);

  return (
    
       setQuery(e.target.value)} />
      
    
  );
}

在此示例中，`useDeferredValue` 会延迟更新 `SearchResults` 组件，直到 React 完成处理更高优先级的更新。这可以防止搜索结果阻止搜索栏中的用户输入。

`useTransition`

`useTransition` 钩子允许您将更新标记为 transitions。Transitions 是不太紧急的更新，可以在不中断用户体验的情况下中断。

示例：

            
import { useState, useTransition } from 'react';

function App() {
  const [isPending, startTransition] = useTransition();
  const [data, setData] = useState(null);

  const handleClick = () => {
    startTransition(() => {
      // Simulate a slow data fetch
      setTimeout(() => {
        setData({ message: 'Data loaded!' });
      }, 1000);
    });
  };

  return (
    
      
      {isPending && Loading...}
      {data && {data.message}}
    
  );
}

在此示例中，`startTransition` 函数将数据加载过程标记为 transition。这允许 React 优先处理其他更新（例如 UI 交互），同时获取数据。`isPending` 标志可用于显示加载指示器。

`unstable_batchedUpdates`

`unstable_batchedUpdates` API（注意 `unstable_` 前缀，表明它可能在未来的版本中发生变化）允许您将多个状态更新批处理到单个更新中。这可以通过减少 React 需要重新渲染组件树的次数来提高性能。它通常在 React 的正常渲染周期之外使用。

示例：

            
import { unstable_batchedUpdates } from 'react-dom';

function updateMultipleStates(setState1, setState2, value1, value2) {
  unstable_batchedUpdates(() => {
    setState1(value1);
    setState2(value2);
  });
}

通过将多个状态更新分组在 `unstable_batchedUpdates` 中，React 可以有效地将它们作为单个工作单元处理，从而优化渲染并增强应用程序的响应能力。

实际示例和用例

以下是一些实际示例，说明如何使用优先级通道管理来提高 React 应用程序的性能：

Typeahead/Autocomplete: 在 typeahead 组件中，应快速更新搜索结果以响应用户输入。通过为搜索更新分配高优先级，您可以确保及时显示结果，从而提供流畅且响应迅速的用户体验。
Animated Transitions: 在动画化不同状态之间的 transitions 时，您可以使用 `useTransition` 将 transition 更新标记为不太紧急。这允许 React 在动画运行时优先处理其他更新（例如用户交互）。
Data Fetching: 从 API 获取数据时，您可以使用 `useTransition` 将数据加载过程标记为 transition。这可以防止数据加载阻止 UI，并允许用户在获取数据时继续与应用程序交互。
Long Lists or Tables: 渲染非常大的列表或表格可能是性能密集型的。通过使用诸如窗口化或虚拟化之类的技术并优先渲染可见元素，您可以确保用户获得流畅的滚动体验。React-window 是用于此目的的流行库。

优先级通道管理的最佳实践

以下是在使用优先级通道时要记住的一些最佳实践：

Profile your application: 使用 React DevTools 识别性能瓶颈并了解如何优先处理更新。这将帮助您确定可以优化代码并改善用户体验的区域。
Avoid unnecessary re-renders: 通过使用 memoization 技术（例如，`React.memo`、`useMemo`、`useCallback`）并仔细管理依赖项来最大限度地减少组件重新渲染的次数。
Break down large updates: 如果您有导致性能问题的大型更新，请尝试将其分解为更小、更易于管理的更新。这将允许 React 优先处理其他更新并防止 UI 阻塞。
Use the right tool for the job: 根据您的应用程序的特定要求选择适当的 API（`useDeferredValue`、`useTransition`、`unstable_batchedUpdates`）。
Understand the trade-offs: 手动控制渲染优先级可能很复杂，并且需要对 React 的内部工作原理有很好的了解。在进行任何更改之前，请务必仔细考虑权衡。

对全球用户的影响

高效的渲染，尤其是在优先级通道管理的帮助下，直接以多种方式影响全球用户：

网速较慢的用户：优化渲染确保即使在较慢的连接上，应用程序仍保持响应。减少传输的数据量并优先处理重要元素（如用户交互）可在带宽受限时增强用户体验。例如，在后台加载高分辨率图像时显示低分辨率图像占位符可以显着提高感知性能。
设备性能较低的用户：低端设备从渲染优化中获益匪浅。通过高效的渲染实践减少 CPU 和内存使用量使这些设备能够流畅地运行应用程序，从而防止滞后和冻结。代码拆分、组件的延迟加载以及优化图像可以为使用较旧或性能较低的硬件的用户带来显着差异。
国际化 (i18n)：在处理不同语言时，高效地渲染本地化内容变得至关重要。使用代码拆分来处理不同的语言环境，或仅根据用户的首选语言渲染必要的文本，可以优化渲染过程并提高应用程序在不同区域的响应能力。
辅助功能：优先考虑辅助功能可以增强残疾人士的用户体验。确保屏幕阅读器和其他辅助技术可以有效地访问内容，并且在使用这些工具时应用程序仍保持响应可以显着提高辅助功能。

全球应用程序示例：假设我们正在构建一个为全球用户提供服务的电子商务网站。产品图片可能非常大。首先使用 `useDeferredValue` 加载较低分辨率的图像，然后加载较高分辨率的图像，这将显着改善互联网连接速度较慢的地区的用户体验。同样，优先考虑产品页面上的用户交互可确保用户即使在页面加载大量内容时仍然可以与“添加到购物车”或“查看详细信息”等元素进行交互。

结论

React Fiber 的优先级通道管理是优化 React 应用程序性能的强大工具。通过理解优先级通道的工作原理以及如何手动控制渲染优先级，您可以构建更具响应性、更流畅的应用程序，并为全球用户提供更好的用户体验。虽然掌握它需要时间和精力，但性能优势值得投资。

拥抱优先级通道管理的力量，分析您的应用程序，并不断努力进行优化的渲染。全球用户都会感谢您的努力！