React Reconciliation Keys：优化列表渲染性能

React 的 virtual DOM 和 reconciliation 算法是其性能效率的核心。 然而，如果处理不当，动态渲染列表通常会带来性能瓶颈。 本文深入探讨了在渲染列表时，keys 在 React 的 reconciliation 过程中所起到的关键作用，探索了它们如何显着影响性能和用户体验。 我们将研究最佳实践、常见陷阱和实际示例，以帮助您掌握 React 应用程序中的列表渲染优化。

了解 React Reconciliation

从根本上讲，React reconciliation 是比较 virtual DOM 和实际 DOM 的过程，并且仅更新必要的部件以反映应用程序状态的变化。 当组件的状态发生变化时，React 不会重新渲染整个 DOM；相反，它会创建一个新的 virtual DOM 表示并将其与之前的 virtual DOM 进行比较。 此过程确定了更新实际 DOM 所需的最小操作集，从而最大限度地减少了昂贵的 DOM 操作并提高了性能。

Virtual DOM 的作用

virtual DOM 是实际 DOM 的一个轻量级、内存中的表示。 React 使用它作为一个暂存区，在将更改提交到实际 DOM 之前有效地执行更改。 这种抽象允许 React 批量更新、优化渲染并提供一种声明式方式来描述 UI。

Reconciliation 算法：概述

React 的 reconciliation 算法主要关注两件事：

• 元素类型比较：如果元素类型不同（例如，<div> 更改为 <span>），React 将卸载旧的树并完全安装新的树。
• 属性和内容更新：如果元素类型相同，React 仅更新已更改的属性和内容。

但是，在处理列表时，这种直接的方法可能会变得效率低下，尤其是在添加、删除或重新排序项目时。

Keys 在列表渲染中的重要性

在渲染列表时，React 需要一种方法来唯一地识别每次渲染中的每个项目。 这就是 keys 发挥作用的地方。 Keys 是您添加到列表中每个项目的特殊属性，可帮助 React 识别哪些项目已更改、已添加或已删除。 如果没有 keys，React 必须进行假设，这通常会导致不必要的 DOM 操作和性能下降。

Keys 如何帮助 Reconciliation

Keys 为 React 提供了每个列表项的稳定标识。 当列表更改时，React 使用这些 keys 来：

• 识别现有项目：React 可以确定一个项目是否仍然存在于列表中。
• 跟踪重新排序：React 可以检测到项目是否已在列表中移动。
• 识别新项目：React 可以识别新添加的项目。
• 检测已删除的项目：React 可以识别何时从列表中删除了一个项目。

通过使用 keys，React 可以对 DOM 执行有针对性的更新，避免对整个列表部分进行不必要的重新渲染。 这将带来显着的性能改进，尤其是在大型和动态列表的情况下。

如果没有 Keys 会发生什么？

如果渲染列表时没有提供 keys，React 将使用该项目的索引作为默认 key。 虽然这最初可能有效，但当列表以简单附加之外的方式更改时，它可能会导致问题。

考虑以下情况：

• 将项目添加到列表的开头：所有后续项目的索引都将被移动，导致 React 不必要地重新渲染它们，即使它们的内容没有改变。
• 从列表的中间删除一个项目：与在开头添加一个项目类似，所有后续项目的索引都将被移动，从而导致不必要的重新渲染。
• 重新排序列表中的项目：React 可能会重新渲染大多数或所有列表项，因为它们的索引已更改。

这些不必要的重新渲染在计算上可能很昂贵，并可能导致明显的性能问题，尤其是在复杂的应用程序或处理能力有限的设备上。 UI 可能会感觉迟缓或无响应，从而对用户体验产生负面影响。

选择正确的 Keys

选择合适的 keys 对于有效的 reconciliation 至关重要。 一个好的 key 应该：

• 唯一：列表中的每个项目都必须有一个不同的 key。
• 稳定：key 不应在渲染之间更改，除非项目本身被替换。
• 可预测：key 应该很容易从项目的数据中确定。

以下是选择 keys 的一些常见策略：

使用来自数据源的唯一 ID

如果您的数据源为每个项目提供唯一 ID（例如，数据库 ID 或 UUID），这是 keys 的理想选择。 这些 ID 通常是稳定的，并且保证是唯一的。

示例：

            
const items = [
 { id: 'a1b2c3d4', name: 'Apple' },
 { id: 'e5f6g7h8', name: 'Banana' },
 { id: 'i9j0k1l2', name: 'Cherry' },
];

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

            

              
                Copy
              
            
          

在此示例中，每个项目的 id 属性被用作 key。 这确保每个列表项都有一个唯一且稳定的标识符。

客户端生成唯一 ID

如果您的数据没有附带唯一 ID，您可以使用 uuid 或 nanoid 等库在客户端生成它们。 但是，如果可能，最好在服务器端分配唯一 ID。 当处理完全在浏览器中创建并在将其保存到数据库之前的数据时，客户端生成可能是必需的。

示例：

            
import { v4 as uuidv4 } from 'uuid';

function ItemList({ items }) {
 const itemsWithIds = items.map(item => ({ ...item, id: uuidv4() }));

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

            

              
                Copy
              
            
          

在此示例中，uuidv4() 函数在渲染列表之前为每个项目生成一个唯一 ID。 请注意，此方法会修改数据结构，因此请确保它符合您的应用程序的要求。

使用属性组合

在极少数情况下，您可能没有单个唯一标识符，但可以通过组合多个属性来创建一个。 但是，如果组合属性不是真正唯一且稳定的，则应谨慎使用此方法，因为它可能会变得复杂且容易出错。

示例（谨慎使用！）：

            
const items = [
 { firstName: 'John', lastName: 'Doe', age: 30 },
 { firstName: 'Jane', lastName: 'Doe', age: 25 },
];

function ItemList() {
 return (
 <ul>
 {items.map(item => (
 <li key={`${item.firstName}-${item.lastName}-${item.age}`}>
 {item.firstName} {item.lastName} ({item.age})
 </li>
 ))}
 </ul>
 );
}

            

              
                Copy
              
            
          

在此示例中，key 是通过组合 firstName、lastName 和 age 属性创建的。 仅当此组合保证列表中每个项目的唯一性时，此方法才有效。 考虑两个人同名同龄的情况。

避免使用索引作为 Keys（通常）

如前所述，通常不建议将项目的索引用作 key，尤其是在列表是动态的并且可以添加、删除或重新排序项目时。 索引本质上是不稳定的，并且在列表结构发生变化时会发生变化，从而导致不必要的重新渲染和潜在的性能问题。

虽然将索引用作 keys 可能会对永远不会更改的静态列表起作用，但最好完全避免它们以防止将来出现问题。 仅当用于纯粹的呈现组件，显示永远不会更改的数据时，才认为此方法是可以接受的。 任何交互式列表都应始终具有唯一的、稳定的 key。

实际示例和最佳实践

让我们探索一些实际示例和最佳实践，以便在不同场景中有效地使用 keys。

示例 1：一个简单的待办事项列表

考虑一个简单的待办事项列表，用户可以在其中添加、删除任务并将任务标记为已完成。

            
import React, { useState } from 'react';
import { v4 as uuidv4 } from 'uuid';

function TodoList() {
 const [todos, setTodos] = useState([
 { id: uuidv4(), text: 'Learn React', completed: false },
 { id: uuidv4(), text: 'Build a Todo App', completed: false },
 ]);

 const addTodo = (text) => {
 setTodos([...todos, { id: uuidv4(), text, completed: false }]);
 };

 const removeTodo = (id) => {
 setTodos(todos.filter(todo => todo.id !== id));
 };

 const toggleComplete = (id) => {
 setTodos(todos.map(todo =>
 todo.id === id ? { ...todo, completed: !todo.completed } : todo
 ));
 };

 return (
 <div>
 <input type="text" placeholder="Add a todo" onKeyDown={(e) => { if (e.key === 'Enter') { addTodo(e.target.value); e.target.value = ''; } }} />
 <ul>
 {todos.map(todo => (
 <li key={todo.id}>
 <input type="checkbox" checked={todo.completed} onChange={() => toggleComplete(todo.id)} />
 <span style={{ textDecoration: todo.completed ? 'line-through' : 'none' }}>
 {todo.text}
 </span>
 <button onClick={() => removeTodo(todo.id)}>Remove</button>
 </li>
 ))}
 </ul>
 </div>
 );
}

            

              
                Copy
              
            
          

在此示例中，每个待办事项都有一个使用 uuidv4() 生成的唯一 ID。 此 ID 用作 key，确保在添加、删除或切换待办事项的完成状态时进行有效的 reconciliation。

示例 2：可排序列表

考虑一个列表，用户可以在其中拖放项目以对其重新排序。 在重新排序过程中，使用稳定的 keys 对于维护每个项目的正确状态至关重要。

            
import React, { useState } from 'react';
import { DragDropContext, Droppable, Draggable } from 'react-beautiful-dnd';
import { v4 as uuidv4 } from 'uuid';

function SortableList() {
 const [items, setItems] = useState([
 { id: uuidv4(), content: 'Item 1' },
 { id: uuidv4(), content: 'Item 2' },
 { id: uuidv4(), content: 'Item 3' },
 ]);

 const handleOnDragEnd = (result) => {
 if (!result.destination) return;

 const reorderedItems = Array.from(items);
 const [movedItem] = reorderedItems.splice(result.source.index, 1);
 reorderedItems.splice(result.destination.index, 0, movedItem);

 setItems(reorderedItems);
 };

 return (
 <DragDropContext onDragEnd={handleOnDragEnd}>
 <Droppable droppableId="items">
 {(provided) => (
 <ul {...provided.droppableProps} ref={provided.innerRef}>
 {items.map((item, index) => (
 <Draggable key={item.id} draggableId={item.id} index={index}>
 {(provided) => (
 <li {...provided.draggableProps} {...provided.dragHandleProps} ref={provided.innerRef}>
 {item.content}
 </li>
 )}
 </Draggable>
 ))}
 {provided.placeholder}
 </ul>
 )}
 </Droppable>
 </DragDropContext>
 );
}

            

              
                Copy
              
            
          

在此示例中，使用 react-beautiful-dnd 库来实现拖放功能。 每个项目都有一个唯一的 ID，并且 key 属性在 <Draggable> 组件中设置为 item.id。 这确保了 React 在重新排序过程中正确跟踪每个项目的位置，从而防止不必要的重新渲染并保持正确的状态。

最佳实践总结

• 渲染列表时始终使用 keys：避免依赖基于默认索引的 keys。
• 使用唯一且稳定的 keys：选择保证唯一且在渲染之间保持一致的 keys。
• 首选来自数据源的 ID：如果可用，请使用数据源提供的唯一 ID。
• 如果需要，生成唯一 ID：当没有服务器端 ID 时，使用 uuid 或 nanoid 等库在客户端生成唯一 ID。
• 除非绝对必要，否则避免组合属性：仅当组合保证是唯一且稳定时，才组合属性以创建 keys。
• 注意性能：选择高效且最大限度地减少开销的 key 生成策略。

常见陷阱以及如何避免它们

以下是与 React reconciliation keys 相关的一些常见陷阱以及如何避免它们：

1. 对多个项目使用相同的 Key

陷阱：将相同的 key 分配给列表中的多个项目会导致不可预测的行为和渲染错误。 React 将无法区分具有相同 key 的项目，从而导致不正确的更新和潜在的数据损坏。

解决方案：确保列表中的每个项目都有一个唯一的 key。 仔细检查您的 key 生成逻辑和数据源，以防止重复的 keys。

2. 每次渲染时生成新的 Keys

陷阱：在每次渲染时生成新的 keys 会违背 keys 的目的，因为 React 会将每个项目视为一个新项目，从而导致不必要的重新渲染。 如果您在渲染函数本身中生成 keys，则可能会发生这种情况。

解决方案：在渲染函数之外生成 keys，或将它们存储在组件的状态中。 这可确保 keys 在渲染之间保持稳定。

3. 错误地处理条件渲染

陷阱：在列表中有条件地渲染项目时，请确保 keys 仍然是唯一的和稳定的。 错误地处理条件渲染会导致 key 冲突或不必要的重新渲染。

解决方案：确保 keys 在每个条件分支内都是唯一的。 尽可能对渲染和非渲染项目使用相同的 key 生成逻辑。

4. 忘记在嵌套列表中使用 Keys

陷阱：渲染嵌套列表时，很容易忘记将 keys 添加到内部列表。 这可能会导致性能问题和渲染错误，尤其是在内部列表是动态的情况下。

解决方案：确保所有列表（包括嵌套列表）都为其项目分配了 keys。 在您的应用程序中使用一致的 key 生成策略。

性能监控和调试

要监控和调试与列表渲染和 reconciliation 相关的性能问题，您可以使用 React DevTools 和浏览器分析工具。

React DevTools

React DevTools 提供了对组件渲染和性能的深入了解。 您可以使用它来：

• 识别不必要的重新渲染：React DevTools 突出显示了正在重新渲染的组件，使您能够识别潜在的性能瓶颈。
• 检查组件 props 和状态：您可以检查每个组件的 props 和状态，以了解它为何重新渲染。
• 分析组件渲染：React DevTools 允许您分析组件渲染，以识别应用程序中最耗时的部分。

浏览器分析工具

浏览器分析工具（例如 Chrome DevTools）提供了有关浏览器性能的详细信息，包括 CPU 使用率、内存分配和渲染时间。 您可以使用这些工具来：

• 识别 DOM 操作瓶颈：浏览器分析工具可以帮助您识别 DOM 操作较慢的区域。
• 分析 JavaScript 执行：您可以分析 JavaScript 执行，以识别代码中的性能瓶颈。
• 衡量渲染性能：浏览器分析工具允许您衡量渲染应用程序不同部分所需的时间。

结论

React reconciliation keys 对于优化动态和数据驱动型应用程序中的列表渲染性能至关重要。 通过了解 keys 在 reconciliation 过程中的作用，并遵循选择和使用它们的最佳实践，您可以显着提高 React 应用程序的效率并增强用户体验。 记住始终使用唯一且稳定的 keys，尽可能避免使用索引作为 keys，并监控您的应用程序的性能以识别和解决潜在的瓶颈。 通过对细节的细致关注和对 React reconciliation 机制的深刻理解，您可以掌握列表渲染优化并构建高性能 React 应用程序。

本指南涵盖了 React reconciliation keys 的基本方面。 继续探索高级技术，例如 memoization、虚拟化和代码拆分，以在复杂的应用程序中获得更大的性能提升。 继续试验和完善您的方法，以在您的 React 项目中实现最佳的渲染效率。