React useCallback：掌握函数记忆化以优化性能

在 React 开发领域，优化性能对于提供流畅且响应迅速的用户体验至关重要。 useCallback 是 React 开发人员武器库中用于实现此目的的强大工具，它是一个 React Hook，可以实现函数记忆化。 本综合指南深入探讨了 useCallback 的复杂性，探索了它的目的、好处以及在优化 React 组件中的实际应用。

理解函数记忆化

从本质上讲，记忆化是一种优化技术，它涉及缓存昂贵的函数调用的结果，并在再次出现相同的输入时返回缓存的结果。 在 React 的上下文中，使用 useCallback 进行函数记忆化侧重于在渲染过程中保留函数的标识，从而防止依赖于该函数的子组件不必要的重新渲染。

如果没有 useCallback，即使函数的逻辑和依赖项保持不变，也会在函数组件的每次渲染时创建一个新的函数实例。 当这些函数作为 props 传递给子组件时，这可能会导致性能瓶颈，从而导致它们不必要地重新渲染。

介绍 useCallback Hook

useCallback Hook 提供了一种在 React 函数组件中记忆函数的方法。 它接受两个参数：

1. 要记忆的函数。
2. 依赖项数组。

useCallback 返回函数的记忆版本，该版本仅在依赖项数组中的一个依赖项在渲染之间发生更改时才会更改。

这是一个基本示例：

import React, { useCallback } from 'react';

function MyComponent() {
 const handleClick = useCallback(() => {
 console.log('Button clicked!');
 }, []); // Empty dependency array

 return <button onClick={handleClick}>Click me</button>;
}

export default MyComponent;

在此示例中，使用 useCallback 和一个空依赖项数组 ([]) 来记忆 handleClick 函数。 这意味着 handleClick 函数仅在组件最初渲染时创建一次，并且其标识在后续重新渲染中保持不变。 按钮的 onClick prop 将始终接收相同的函数实例，从而防止按钮组件不必要的重新渲染（如果它是一个更复杂的组件，可以从记忆化中受益）。

使用 useCallback 的好处

• 防止不必要的重新渲染： useCallback 的主要好处是防止子组件不必要的重新渲染。 当作为 prop 传递的函数在每次渲染时都更改时，它会触发子组件的重新渲染，即使底层数据没有更改。 使用 useCallback 记忆函数可确保传递相同的函数实例，从而避免不必要的重新渲染。
• 性能优化： 通过减少重新渲染的次数，useCallback 有助于显着的性能改进，尤其是在具有深度嵌套组件的复杂应用程序中。
• 提高代码可读性： 通过显式声明函数的依赖项，使用 useCallback 可以使你的代码更具可读性和可维护性。 这有助于其他开发人员了解函数的行为和潜在的副作用。

实际示例和用例

示例 1：优化列表组件

考虑一个场景，其中你有一个父组件，该组件使用名为 ListItem 的子组件渲染项目列表。 ListItem 组件接收一个 onItemClick prop，该 prop 是一个处理每个项目的单击事件的函数。

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

function ListItem({ item, onItemClick }) {
 console.log(`ListItem rendered for item: ${item.id}`);
 return <li onClick={() => onItemClick(item.id)}>{item.name}</li>;
}

const MemoizedListItem = React.memo(ListItem);

function MyListComponent() {
 const [items, setItems] = useState([
 { id: 1, name: 'Item 1' },
 { id: 2, name: 'Item 2' },
 { id: 3, name: 'Item 3' },
 ]);
 const [selectedItemId, setSelectedItemId] = useState(null);

 const handleItemClick = useCallback((id) => {
 console.log(`Item clicked: ${id}`);
 setSelectedItemId(id);
 }, []); // No dependencies, so it never changes

 return (
 <ul>
 {items.map(item => (
 <MemoizedListItem key={item.id} item={item} onItemClick={handleItemClick} />
 ))}
 </ul>
 );
}

export default MyListComponent;

在此示例中，使用 useCallback 记忆 handleItemClick。 重要的是，ListItem 组件用 React.memo 包装，它执行 props 的浅比较。 因为 handleItemClick 仅在其依赖项更改时才会更改（它们不会更改，因为依赖项数组为空），所以如果 `items` 状态更改（例如，如果我们添加或删除项目），React.memo 会阻止 ListItem 重新渲染。

如果没有 useCallback，则会在每次渲染 MyListComponent 时创建一个新的 handleItemClick 函数，从而导致每个 ListItem 重新渲染，即使项目数据本身没有更改。

示例 2：优化表单组件

考虑一个表单组件，其中你有多个输入字段和一个提交按钮。 每个输入字段都有一个 onChange 处理程序，用于更新组件的状态。 你可以使用 useCallback 来记忆这些 onChange 处理程序，从而防止依赖于它们的子组件不必要的重新渲染。

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

function MyFormComponent() {
 const [name, setName] = useState('');
 const [email, setEmail] = useState('');

 const handleNameChange = useCallback((event) => {
 setName(event.target.value);
 }, []);

 const handleEmailChange = useCallback((event) => {
 setEmail(event.target.value);
 }, []);

 const handleSubmit = useCallback((event) => {
 event.preventDefault();
 console.log(`Name: ${name}, Email: ${email}`);
 }, [name, email]);

 return (
 <form onSubmit={handleSubmit}>
 <label>
 Name:
 <input type="text" value={name} onChange={handleNameChange} />
 </label>
 <label>
 Email:
 <input type="email" value={email} onChange={handleEmailChange} />
 </label>
 <button type="submit">Submit</button>
 </form>
 );
}

export default MyFormComponent;

在此示例中，handleNameChange、handleEmailChange 和 handleSubmit 都使用 useCallback 进行记忆。 handleNameChange 和 handleEmailChange 具有空的依赖项数组，因为它们只需要设置状态，而不依赖于任何外部变量。 handleSubmit 依赖于 `name` 和 `email` 状态，因此只有在其中一个值更改时才会重新创建它。

示例 3：优化全局搜索栏

假设你正在为全球电子商务平台构建一个网站，该网站需要处理不同语言和字符集中的搜索。 搜索栏是一个复杂的组件，并且你想确保其性能已优化。

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

function SearchBar({ onSearch }) {
 const [searchTerm, setSearchTerm] = useState('');

 const handleInputChange = (event) => {
 setSearchTerm(event.target.value);
 };

 const handleSearch = useCallback(() => {
 onSearch(searchTerm);
 }, [searchTerm, onSearch]);

 return (
 <div>
 <input
 type="text"
 placeholder="Search products..."
 value={searchTerm}
 onChange={handleInputChange}
 />
 <button onClick={handleSearch}>Search</button>
 </div>
 );
}

export default SearchBar;

在此示例中，handleSearch 函数使用 useCallback 进行记忆。 它依赖于 searchTerm 和 onSearch prop（我们假设它也在父组件中记忆）。 这确保了仅在搜索词更改时才重新创建搜索函数，从而防止搜索栏组件及其可能具有的任何子组件不必要的重新渲染。 如果 `onSearch` 触发计算量大的操作（如过滤大型产品目录），这一点尤其重要。

何时使用 useCallback

虽然 useCallback 是一个强大的优化工具，但重要的是要明智地使用它。 过度使用 useCallback 实际上会由于创建和管理记忆函数的开销而降低性能。

以下是何时使用 useCallback 的一些准则：

• 在将函数作为 props 传递给包装在 React.memo 中的子组件时： 这是 useCallback 最常见和最有效的用例。 通过记忆该函数，你可以防止子组件不必要地重新渲染。
• 在 useEffect hooks 中使用函数时： 如果一个函数用作 useEffect hook 中的依赖项，则使用 useCallback 记忆它可以防止该效果在每次渲染时都不必要地运行。 这是因为函数标识仅在其依赖项更改时才会更改。
• 在处理计算量大的函数时： 如果一个函数执行复杂的计算或操作，则使用 useCallback 记忆它可以通过缓存结果来节省大量的处理时间。

相反，请避免在以下情况下使用 useCallback：

• 对于没有依赖项的简单函数： 记忆简单函数的开销可能超过好处。
• 当函数的依赖项经常更改时： 如果函数的依赖项不断更改，则记忆函数将在每次渲染时重新创建，从而抵消了性能优势。
• 当你不确定它是否会提高性能时： 始终在使用 useCallback 之前和之后对你的代码进行基准测试，以确保它实际上提高了性能。

陷阱和常见错误

• 忘记依赖项： 使用 useCallback 时最常见的错误是忘记在依赖项数组中包含函数的所有依赖项。 这可能导致过时的闭包和意外行为。 始终仔细考虑函数依赖于哪些变量，并将它们包含在依赖项数组中。
• 过度优化： 如前所述，过度使用 useCallback 会降低性能。 仅在真正必要时以及你有证据表明它正在提高性能时才使用它。
• 不正确的依赖项数组： 确保依赖项正确至关重要。 例如，如果你在函数中使用状态变量，则必须将其包含在依赖项数组中，以确保在状态更改时更新函数。

useCallback 的替代方案

虽然 useCallback 是一个强大的工具，但还有其他方法可以优化 React 中的函数性能：

• React.memo： 如示例所示，将子组件包装在 React.memo 中可以防止它们在 props 未更改时重新渲染。 这通常与 useCallback 结合使用，以确保传递给子组件的函数 props 保持稳定。
• useMemo： useMemo hook 类似于 useCallback，但它记忆函数调用的*结果*而不是函数本身。 这对于记忆昂贵的计算或数据转换非常有用。
• 代码拆分： 代码拆分涉及将你的应用程序分解为按需加载的较小块。 这可以改善初始加载时间和整体性能。
• 虚拟化： 虚拟化技术（例如窗口化）可以通过仅渲染可见项目来提高渲染大型数据列表时的性能。

useCallback 和引用相等

useCallback 确保记忆函数的引用相等。 这意味着函数标识（即，内存中函数的引用）在渲染过程中保持不变，只要依赖项没有更改。 这对于优化依赖于严格相等性检查以确定是否重新渲染的组件至关重要。 通过保持相同的函数标识，useCallback 可以防止不必要的重新渲染并提高整体性能。

真实示例：扩展到全球应用程序

在为全球受众开发应用程序时，性能变得更加重要。 加载时间慢或交互迟缓会显着影响用户体验，尤其是在互联网连接较慢的地区。

• 国际化 (i18n)： 想象一个根据用户区域设置格式化日期和数字的函数。 使用 useCallback 记忆此函数可以防止在区域设置不经常更改时进行不必要的重新渲染。 该区域设置将是一个依赖项。
• 大型数据集： 在表格或列表中显示大型数据集时，记忆负责过滤、排序和分页的函数可以显着提高性能。
• 实时协作： 在协作应用程序（如在线文档编辑器）中，记忆处理用户输入和数据同步的函数可以减少延迟并提高响应能力。

使用 useCallback 的最佳实践

• 始终包含所有依赖项： 仔细检查你的依赖项数组是否包含 useCallback 函数中使用的所有变量。
• 与 React.memo 一起使用： 将 useCallback 与 React.memo 配对以获得最佳性能提升。
• 对你的代码进行基准测试： 测量 useCallback 在实施前后的性能影响。
• 保持函数小而集中： 较小、更集中的函数更易于记忆和优化。
• 考虑使用 linter： Linters 可以帮助你识别 useCallback 调用中缺少的依赖项。

结论

useCallback 是一个有价值的工具，用于优化 React 应用程序中的性能。 通过了解其目的、好处和实际应用，你可以有效地防止不必要的重新渲染并改善整体用户体验。 但是，必须明智地使用 useCallback 并对你的代码进行基准测试，以确保它实际上提高了性能。 通过遵循本指南中概述的最佳实践，你可以掌握函数记忆化并为全球受众构建更高效、更响应迅速的 React 应用程序。

请记住始终分析你的 React 应用程序以识别性能瓶颈，并有策略地使用 useCallback（和其他优化技术）来有效解决这些瓶颈。

进一步阅读

• <a href="https://reactjs.org/docs/hooks-reference.html#usecallback">React useCallback 文档</a>
• <a href="https://reactjs.org/docs/optimizing-performance.html">优化 React 中的性能</a>
• <a href="https://kentcdodds.com/blog/usememo-and-usecallback">useMemo 和 useCallback</a>