React experimental_useContextSelector：精通上下文优化

React Context API 提供了一种强大的机制，用于在组件树中共享数据，而无需进行 props 逐层传递。然而，在具有频繁变化的上下文值的复杂应用中，React Context 的默认行为可能导致不必要的重渲染，从而影响性能。这时候 experimental_useContextSelector 就派上用场了。本博客文章将引导您理解和实现 experimental_useContextSelector，以优化您的 React 上下文使用。

理解 React Context 的问题

在深入研究 experimental_useContextSelector 之前，了解它旨在解决的根本问题至关重要。当一个上下文值发生变化时，所有消费该上下文的组件都会重新渲染，即使它们只使用了该上下文值的一小部分。这种无差别的重渲染可能成为一个严重的性能瓶颈，尤其是在具有复杂 UI 的大型应用中。

考虑一个全局主题上下文：

            const ThemeContext = React.createContext({
  theme: 'light',
  toggleTheme: () => {},
  accentColor: 'blue'
});

function ThemedComponent() {
  const { theme, accentColor } = React.useContext(ThemeContext);
  return (
    <div style={{ backgroundColor: theme === 'light' ? '#fff' : '#000', color: theme === 'light' ? '#000' : '#fff' }}>
      <p>Current Theme: {theme}</p>
      <p>Accent Color: {accentColor}</p>
    </div>
  );
}

function ThemeToggleButton() {
  const { toggleTheme } = React.useContext(ThemeContext);
  return (<button onClick={toggleTheme}>Toggle Theme</button>);
}

            

              
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如果 accentColor 发生变化，ThemeToggleButton 也会重新渲染，尽管它只使用了 toggleTheme 函数。这种不必要的重渲染是对资源的浪费，并可能降低性能。

介绍 experimental_useContextSelector

experimental_useContextSelector 是 React 不稳定（实验性）API 的一部分，它允许您只订阅上下文值的特定部分。这种选择性订阅确保组件仅在其使用的上下文部分实际发生变化时才重新渲染。这通过减少不必要的重渲染次数，带来了显著的性能提升。

重要提示： 由于 experimental_useContextSelector 是一个实验性 API，它在未来的 React 版本中可能会发生变化或被移除。请谨慎使用，并准备好在必要时更新您的代码。

experimental_useContextSelector 的工作原理

experimental_useContextSelector 接受两个参数：

1. 上下文对象： 您使用 React.createContext 创建的上下文对象。
2. 选择器函数： 一个函数，它接收整个上下文值作为输入，并返回组件所需的上下文特定部分。

选择器函数就像一个过滤器，允许您仅从上下文中提取相关数据。然后，React 使用这个选择器来确定当上下文值变化时组件是否需要重新渲染。

实现 experimental_useContextSelector

让我们重构前面的例子来使用 experimental_useContextSelector：

            import { unstable_useContextSelector as useContextSelector } from 'react';

const ThemeContext = React.createContext({
  theme: 'light',
  toggleTheme: () => {},
  accentColor: 'blue'
});

function ThemedComponent() {
  const { theme, accentColor } = useContextSelector(ThemeContext, (value) => ({
    theme: value.theme,
    accentColor: value.accentColor
  }));

  return (
    <div style={{ backgroundColor: theme === 'light' ? '#fff' : '#000', color: theme === 'light' ? '#000' : '#fff' }}>
      <p>Current Theme: {theme}</p>
      <p>Accent Color: {accentColor}</p>
    </div>
  );
}

function ThemeToggleButton() {
  const toggleTheme = useContextSelector(ThemeContext, (value) => value.toggleTheme);
  return (<button onClick={toggleTheme}>Toggle Theme</button>);
}

            

              
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在这个重构后的代码中：

• 我们导入 unstable_useContextSelector 并为了简洁将其重命名为 useContextSelector。
• 在 ThemedComponent 中，选择器函数仅从上下文中提取 theme 和 accentColor。
• 在 ThemeToggleButton 中，选择器函数仅从上下文中提取 toggleTheme。

现在，如果 accentColor 发生变化，ThemeToggleButton 将不再重新渲染，因为它的选择器函数仅依赖于 toggleTheme。这展示了 experimental_useContextSelector 如何防止不必要的重渲染。

使用 experimental_useContextSelector 的好处

• 提升性能： 减少不必要的重渲染，从而带来更好的性能，尤其是在复杂应用中。
• 细粒度控制： 在上下文变化时，可以精确控制哪些组件需要重新渲染。
• 简化优化： 提供了一种直接的方法来优化上下文使用，而无需借助复杂的 memoization 技术。

注意事项和潜在缺点

• 实验性 API： 作为一个实验性 API，experimental_useContextSelector 可能会发生变化或被移除。请关注 React 的发布说明，并准备好调整您的代码。
• 增加复杂性： 虽然它通常能简化优化，但也可能给您的代码增加一层轻微的复杂性。在采用它之前，请确保其带来的好处大于增加的复杂性。
• 选择器函数性能： 选择器函数本身应具有高性能。避免在选择器内部进行复杂的计算或昂贵的操作，因为这可能会抵消其带来的性能优势。
• 陈旧闭包的可能： 注意选择器函数中可能出现的陈旧闭包问题。确保您的选择器函数能访问到最新的上下文值。如有必要，考虑使用 useCallback 来 memoize 选择器函数。

真实场景示例与用例

experimental_useContextSelector 在以下场景中特别有用：

• 大型表单： 当使用 context 管理表单状态时，使用 experimental_useContextSelector 可以只重新渲染受状态变化直接影响的输入字段。例如，电子商务平台的结账表单可以从中受益匪浅，优化地址、支付和配送选项变化时的重渲染。
• 复杂数据网格： 在具有大量列和行的数据网格中，使用 experimental_useContextSelector 可以在只有特定单元格或行更新时优化重渲染。一个显示实时股价的金融仪表板可以利用这一点高效地更新单个股票代码，而无需重渲染整个仪表板。
• 主题系统： 如前例所示，使用 experimental_useContextSelector 确保只有依赖特定主题属性的组件在主题变化时才重新渲染。一个大型组织的全局样式指南可能会实现一个动态变化的复杂主题，这使得这种优化至关重要。
• 认证上下文： 当使用 context 管理认证状态（例如，用户登录状态、用户角色）时，使用 experimental_useContextSelector 可以只重新渲染依赖于认证状态变化的组件。考虑一个基于订阅的网站，不同账户类型解锁不同功能。用户订阅类型的变化只会触发相关组件的重渲染。
• 国际化 (i18n) 上下文： 当使用 context 管理当前选择的语言或地区设置时，使用 experimental_useContextSelector 可以只重新渲染文本内容需要更新的组件。一个支持多种语言的旅游预订网站可以使用它来刷新 UI 元素的文本，而不会不必要地影响其他网站元素。

使用 experimental_useContextSelector 的最佳实践

• 从性能分析开始： 在实施 experimental_useContextSelector 之前，使用 React Profiler 识别那些因 context 变化而进行不必要重渲染的组件。这有助于您有效地定位优化目标。
• 保持选择器简单： 选择器函数应尽可能简单高效。避免在选择器内部进行复杂的逻辑或昂贵的计算。
• 必要时使用 Memoization： 如果选择器函数依赖于 props 或其他可能频繁变化的变量，请使用 useCallback 来 memoize 选择器函数。
• 充分测试您的实现： 确保您对 experimental_useContextSelector 的实现进行了充分的测试，以防止意外行为或功能退化。
• 考虑替代方案： 在采用 experimental_useContextSelector 之前，评估其他优化技术，如 React.memo 或 useMemo。有时更简单的解决方案也能达到预期的性能提升。
• 记录您的使用情况： 清晰地记录您在何处以及为何使用 experimental_useContextSelector。这将帮助其他开发人员理解您的代码并在未来进行维护。

与其他优化技术的比较

虽然 experimental_useContextSelector 是一个用于上下文优化的强大工具，但了解它与 React 中其他优化技术的比较也至关重要：

• React.memo： React.memo 是一个高阶组件，用于 memoize 函数式组件。如果 props 没有变化（浅比较），它会阻止重渲染。与 experimental_useContextSelector 不同，React.memo 基于 props 的变化进行优化，而不是 context 的变化。它对那些频繁接收 props 且渲染成本高的组件最有效。
• useMemo： useMemo 是一个 hook，用于 memoize 函数调用的结果。除非其依赖项发生变化，否则它会阻止函数被重新执行。您可以使用 useMemo 来 memoize 组件内的派生数据，防止不必要的重新计算。
• useCallback： useCallback 是一个 hook，用于 memoize 函数。除非其依赖项发生变化，否则它会阻止函数被重新创建。这对于将函数作为 props 传递给子组件非常有用，可以防止它们不必要地重渲染。
• Redux 选择器函数 (配合 Reselect)： 像 Redux 这样的库使用选择器函数（通常与 Reselect 配合）来高效地从 Redux store 中派生数据。这些选择器在概念上与 experimental_useContextSelector 使用的选择器函数相似，但它们是 Redux 特有的，并且作用于 Redux store 的状态。

最佳的优化技术取决于具体情况。考虑结合使用这些技术以实现最佳性能。

代码示例：一个更复杂的场景

让我们考虑一个更复杂的场景：一个带有全局任务上下文的任务管理应用。

            import { unstable_useContextSelector as useContextSelector } from 'react';

const TaskContext = React.createContext({
  tasks: [],
  addTask: () => {},
  updateTaskStatus: () => {},
  deleteTask: () => {},
  filter: 'all',
  setFilter: () => {}
});

function TaskList() {
  const filteredTasks = useContextSelector(TaskContext, (value) => {
    switch (value.filter) {
      case 'active':
        return value.tasks.filter((task) => !task.completed);
      case 'completed':
        return value.tasks.filter((task) => task.completed);
      default:
        return value.tasks;
    }
  });

  return (
    <ul>
      {filteredTasks.map((task) => (
        <li key={task.id}>{task.title}</li>
      ))}
    </ul>
  );
}

function TaskFilter() {
  const { filter, setFilter } = useContextSelector(TaskContext, (value) => ({
    filter: value.filter,
    setFilter: value.setFilter
  }));

  return (
    <div>
      <button onClick={() => setFilter('all')}>All</button>
      <button onClick={() => setFilter('active')}>Active</button>
      <button onClick={() => setFilter('completed')}>Completed</button>
    </div>
  );
}

function TaskAdder() {
  const addTask = useContextSelector(TaskContext, (value) => value.addTask);
  const [newTaskTitle, setNewTaskTitle] = React.useState('');

  const handleSubmit = (e) => {
    e.preventDefault();
    addTask({ id: Date.now(), title: newTaskTitle, completed: false });
    setNewTaskTitle('');
  };

  return (
    <form onSubmit={handleSubmit}>
      <input
        type="text"
        value={newTaskTitle}
        onChange={(e) => setNewTaskTitle(e.target.value)}
      />
      <button type="submit">Add Task</button>
    </form>
  );
}

            

              
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在这个例子中：

• TaskList 仅在 filter 或 tasks 数组变化时才重新渲染。
• TaskFilter 仅在 filter 或 setFilter 函数变化时才重新渲染。
• TaskAdder 仅在 addTask 函数变化时才重新渲染。

这种选择性渲染确保了即使任务上下文频繁变化，也只有需要更新的组件才会被重新渲染。

结论

experimental_useContextSelector 是一个用于优化 React Context 使用和提升应用性能的宝贵工具。通过选择性地订阅上下文值的特定部分，您可以减少不必要的重渲染，并增强应用的整体响应性。请记住要审慎使用它，考虑潜在的缺点，并充分测试您的实现。在实施此优化前后，务必进行性能分析，以确保它带来了显著的改善，并且没有引起任何未预见的副作用。

随着 React 的不断发展，了解新的功能和最佳优化实践至关重要。掌握像 experimental_useContextSelector 这样的上下文优化技术，将使您能够构建更高效、性能更强的 React 应用。

进一步探索

• React 文档： 持续关注 React 官方文档，以获取有关实验性 API 的更新。
• 社区论坛： 在论坛和社交媒体上与 React 社区互动，学习其他开发者使用 experimental_useContextSelector 的经验。
• 动手实验： 在您自己的项目中尝试使用 experimental_useContextSelector，以更深入地了解其功能和局限性。