React Context Selector 模式：优化重渲染以提升性能

React Context API 提供了一种强大的方式来管理应用中的全局状态。然而，使用 Context 时会出现一个常见的挑战：不必要的重渲染。当 Context 的值发生变化时，所有消费该 Context 的组件都会重新渲染，即使它们只依赖于 Context 数据的一小部分。这可能导致性能瓶颈，尤其是在大型、复杂的应用中。Context Selector 模式提供了一种解决方案，它允许组件仅订阅它们所需的 Context 特定部分，从而显著减少不必要的重渲染。

理解问题所在：不必要的重渲染

让我们用一个例子来说明这个问题。想象一个电子商务应用，它将用户信息（姓名、电子邮件、国家、语言偏好、购物车项目）存储在 Context provider 中。如果用户更新了他们的语言偏好，所有消费该 Context 的组件，包括那些只显示用户姓名的组件，都会重新渲染。这是低效的，并且会影响用户体验。考虑到不同地理位置的用户；如果一个美国用户更新了他的个人资料，一个显示欧洲用户详细信息的组件*不应该*重新渲染。

为什么重渲染很重要

性能影响：不必要的重渲染会消耗宝贵的 CPU 周期，导致渲染变慢和用户界面响应迟钝。这在低功耗设备和具有复杂组件树的应用中尤其明显。
资源浪费：重新渲染未发生变化的组件会浪费内存和网络带宽等资源，尤其是在获取数据或执行昂贵计算时。
用户体验：缓慢且无响应的用户界面会令用户感到沮丧，并导致糟糕的用户体验。

引入 Context Selector 模式

Context Selector 模式通过允许组件仅订阅它们所需的 Context 特定部分，解决了不必要的重渲染问题。这是通过使用一个选择器函数从 Context 值中提取所需数据来实现的。当 Context 值发生变化时，React 会比较选择器函数的结果。如果所选数据没有改变（使用严格相等，即 ===），组件就不会重新渲染。

工作原理

定义 Context：使用 React.createContext() 创建一个 React Context。
创建 Provider：用 Context Provider 包裹您的应用或相关部分，使其子组件可以访问 Context 的值。
实现选择器：定义选择器函数，从 Context 值中提取特定数据。这些函数应该是纯函数，并且只返回必要的数据。
使用选择器：使用自定义 Hook（或库）来利用 useContext 和您的选择器函数，以检索所选数据并仅订阅该数据的变化。

实现 Context Selector 模式

有几个库和自定义实现可以帮助我们使用 Context Selector 模式。让我们来探讨一种使用自定义 Hook 的常见方法。

示例：一个简单的用户 Context

考虑一个具有以下结构的用户上下文：


const UserContext = React.createContext({
  name: 'John Doe',
  email: 'john.doe@example.com',
  country: 'USA',
  language: 'en',
  theme: 'light'
});

1. 创建 Context


const UserContext = React.createContext({
  name: 'John Doe',
  email: 'john.doe@example.com',
  country: 'USA',
  language: 'en',
  theme: 'light'
});

2. 创建 Provider


const UserProvider = ({ children }) => {
  const [user, setUser] = React.useState({
    name: 'John Doe',
    email: 'john.doe@example.com',
    country: 'USA',
    language: 'en',
    theme: 'light'
  });

  const updateUser = (updates) => {
    setUser(prevUser => ({ ...prevUser, ...updates }));
  };

  const value = React.useMemo(() => ({ user, updateUser }), [user]);

  return (
    
      {children}
    
  );
};

3. 创建带选择器的自定义 Hook


import React from 'react';

function useUserContext() {
  const context = React.useContext(UserContext);
  if (!context) {
    throw new Error('useUserContext must be used within a UserProvider');
  }
  return context;
}

function useUserSelector(selector) {
  const context = useUserContext();
  const [selected, setSelected] = React.useState(() => selector(context.user));

  React.useEffect(() => {
    setSelected(selector(context.user)); // Initial selection
    const unsubscribe = context.updateUser;

    return () => {}; // No actual unsubscription needed in this simple example, see below for memoizing.
  }, [context.user, selector]);

  return selected;
}

重要提示：上面的 `useEffect` 缺乏适当的记忆化处理。当 `context.user` 改变时，它*总是*会重新运行，即使所选的值是相同的。要实现一个健壮的、经过记忆化处理的选择器，请参阅下一节或使用像 `use-context-selector` 这样的库。

4. 在组件中使用选择器 Hook


function UserName() {
  const name = useUserSelector(user => user.name);

  return Name: {name};
}

function UserEmail() {
  const email = useUserSelector(user => user.email);

  return Email: {email};
}

function UserCountry() {
  const country = useUserSelector(user => user.country);

  return Country: {country};
}

在这个例子中，`UserName`、`UserEmail` 和 `UserCountry` 组件仅在它们选择的特定数据（分别是姓名、电子邮件、国家）发生变化时才会重新渲染。如果用户的语言偏好被更新，这些组件将*不会*重新渲染，从而带来显著的性能提升。

记忆化选择器和值：优化的关键

要使 Context Selector 模式真正有效，记忆化至关重要。没有它，选择器函数可能会返回新的对象或数组，即使底层数据在语义上没有改变，这也会导致不必要的重渲染。同样，确保 provider 的值也经过记忆化处理非常重要。

使用 `useMemo` 记忆化 Provider 的值

useMemo Hook 可用于记忆化传递给 UserContext.Provider 的值。这确保了 provider 的值仅在底层依赖项发生变化时才会改变。


const UserProvider = ({ children }) => {
  const [user, setUser] = React.useState({
    name: 'John Doe',
    email: 'john.doe@example.com',
    country: 'USA',
    language: 'en',
    theme: 'light'
  });

  const updateUser = (updates) => {
    setUser(prevUser => ({ ...prevUser, ...updates }));
  };

  // Memoize the value passed to the provider
  const value = React.useMemo(() => ({
    user,
    updateUser
  }), [user, updateUser]);

  return (
    
      {children}
    
  );
};

使用 `useCallback` 记忆化选择器

如果选择器函数在组件内联定义，它们将在每次渲染时被重新创建，即使它们在逻辑上是相同的。这可能会破坏 Context Selector 模式的初衷。为防止这种情况，请使用 useCallback Hook 来记忆化选择器函数。


function UserName() {
  // Memoize the selector function
  const nameSelector = React.useCallback(user => user.name, []);
  const name = useUserSelector(nameSelector);

  return Name: {name};
}

深度比较与不可变数据结构

对于更复杂的场景，当 Context 内的数据是深度嵌套的或包含可变对象时，可以考虑使用不可变数据结构（例如，Immutable.js、Immer）或在您的选择器中实现一个深度比较函数。这确保了即使底层对象被就地修改，也能正确检测到变化。

用于 Context Selector 模式的库

有几个库为实现 Context Selector 模式提供了预构建的解决方案，简化了流程并提供了附加功能。

use-context-selector

use-context-selector 是一个流行且维护良好的库，专为此目的而设计。它提供了一种简单高效的方法，可以从 Context 中选择特定值并防止不必要的重渲染。

安装：


npm install use-context-selector

用法：


import { useContextSelector } from 'use-context-selector';

function UserName() {
  const name = useContextSelector(UserContext, user => user.name);

  return Name: {name};
}

Valtio

Valtio 是一个更全面的状态管理库，它利用代理来实现高效的状态更新和选择性重渲染。它提供了一种不同的状态管理方法，但可以用来实现与 Context Selector 模式类似的性能优势。

Context Selector 模式的优点

提升性能：减少不必要的重渲染，使应用响应更迅速、更高效。
减少内存消耗：防止组件订阅不必要的数据，从而减少内存占用。
提高可维护性：通过明确定义每个组件的数据依赖关系，提高了代码的清晰度和可维护性。
更好的可伸缩性：随着组件数量和状态复杂性的增加，使应用更容易扩展。

何时使用 Context Selector 模式

Context Selector 模式在以下场景中特别有用：

庞大的 Context 值：当您的 Context 存储大量数据，而组件只需要其中的一小部分时。
频繁的 Context 更新：当 Context 值频繁更新，而您希望最小化重渲染时。
性能关键型组件：当某些组件对性能敏感，而您希望确保它们只在必要时才重新渲染。
复杂的组件树：在具有深层组件树的应用中，不必要的重渲染会沿着组件树向下传播，从而显著影响性能。想象一个全球分布的团队正在开发一个复杂的设计系统；一个地方对按钮组件的更改可能会触发整个系统的重渲染，从而影响到其他时区的开发人员。

Context Selector 模式的替代方案

虽然 Context Selector 模式是一个强大的工具，但它并非优化 React 重渲染的唯一解决方案。以下是一些替代方法：

Redux：Redux 是一个流行的状态管理库，它使用单一的 store 和可预测的状态更新。它提供了对状态更新的精细控制，可用于防止不必要的重渲染。
MobX：MobX是另一个状态管理库，它使用可观察数据和自动依赖跟踪。它会自动重新渲染仅当其依赖项发生变化时的组件。
Zustand：一个小型、快速且可扩展的轻量级状态管理解决方案，采用简化的 flux 原则。
Recoil：Recoil 是 Facebook 推出的一个实验性状态管理库，它使用原子（atoms）和选择器（selectors）来提供对状态更新的精细控制并防止不必要的重渲染。
组件组合：在某些情况下，您可以通过组件 props 向下传递数据来完全避免使用全局状态。这可以提高性能并简化您的应用架构。

针对全球应用的考量

在为全球用户开发应用时，实施 Context Selector 模式时应考虑以下因素：

国际化 (i18n)：如果您的应用支持多种语言，请确保您的 Context 存储用户的语言偏好，并且在语言更改时您的组件会重新渲染。但是，应用 Context Selector 模式可以防止其他不相关的组件进行不必要的重渲染。例如，一个货币转换器组件可能只需要在用户位置发生变化从而影响默认货币时才重新渲染。
本地化 (l10n)：考虑数据格式方面的文化差异（例如，日期和时间格式、数字格式）。使用 Context 存储本地化设置，并确保您的组件根据用户的区域设置来渲染数据。同样，应用选择器模式。
时区：如果您的应用显示对时间敏感的信息，请正确处理时区。使用 Context 存储用户的时区，并确保您的组件以用户的本地时间显示时间。
无障碍性 (a11y)：确保您的应用对残障用户是无障碍的。使用 Context 存储无障碍性偏好（例如，字体大小、颜色对比度），并确保您的组件尊重这些偏好。

结论

React Context Selector 模式是一项宝贵的技术，用于优化 React 应用中的重渲染和提升性能。通过允许组件仅订阅它们所需的 Context 特定部分，您可以显著减少不必要的重渲染，并创建一个响应更迅速、更高效的用户界面。请记住对您的选择器和 provider 值进行记忆化处理以实现最大程度的优化。可以考虑使用像 use-context-selector 这样的库来简化实现。随着您构建日益复杂的应用，理解和利用像 Context Selector 模式这样的技术，对于保持性能和提供卓越的用户体验至关重要，特别是对于全球用户而言。