React experimental_useMemoCacheInvalidation：掌握缓存控制以优化性能

React 持续发展，引入强大的功能，旨在增强性能和开发者体验。其中一项目前处于实验阶段的功能是 experimental_useMemoCacheInvalidation。该 API 提供了对记忆化缓存的精细控制，允许开发者根据自定义逻辑使特定的缓存条目失效。本博文全面概述了 experimental_useMemoCacheInvalidation，探讨了其用例、优势和实现策略。

了解 React 中的记忆化

记忆化是一种强大的优化技术，React 利用它来避免不必要的重新渲染和昂贵的计算。 像 useMemo 和 useCallback 这样的函数通过根据其依赖项缓存计算结果来实现记忆化。 如果依赖项保持不变，则返回缓存的结果，从而绕过重新计算的需要。

考虑以下示例：

const expensiveCalculation = (a, b) => {
  console.log('执行昂贵的计算...');
  // 模拟一个耗时的操作
  let result = 0;
  for (let i = 0; i < 1000000; i++) {
    result += a * b;
  }
  return result;
};

const MyComponent = ({ a, b }) => {
  const result = React.useMemo(() => expensiveCalculation(a, b), [a, b]);

  return (
    

      
结果：{result}
    
  );
};

在这种情况下，expensiveCalculation 仅当 a 或 b 的值发生变化时才会执行。 但是，传统的记忆化有时可能过于粗粒度。 如果您需要根据未直接反映在依赖项中的更复杂的条件使缓存失效怎么办？

介绍 experimental_useMemoCacheInvalidation

experimental_useMemoCacheInvalidation 通过提供一种显式使记忆化缓存失效的机制来解决此限制。 这允许更精确地控制何时重新执行计算，从而在特定情况下进一步提高性能。 当处理以下情况时，它特别有用：

• 复杂的状态管理场景
• 外部因素影响缓存数据有效性的情况
• 乐观更新或数据更改，其中缓存值变得过时

experimental_useMemoCacheInvalidation 的工作原理

该 API 围绕创建缓存，然后根据特定键或条件使缓存失效。 以下是关键组件的细分：

1. 创建缓存： 使用 React.unstable_useMemoCache() 创建一个缓存实例。
2. 记忆化计算： 在您的记忆化函数（例如，在 useMemo 回调中）中使用 React.unstable_useMemoCache() 从缓存中存储和检索值。
3. 使缓存失效： 通过调用创建缓存时返回的特殊失效函数来使缓存失效。 您可以使用键使特定条目失效，或使整个缓存失效。

一个实际示例：缓存 API 响应

让我们通过一个缓存 API 响应的场景来说明这一点。 假设我们正在构建一个仪表板，该仪表板显示从不同 API 提取的数据。 我们希望缓存 API 响应以提高性能，但当基础数据发生更改时（例如，用户更新记录，从而触发数据库更改），我们还需要使缓存失效。

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

const fetchData = async (endpoint) => {
  console.log(`从 ${endpoint} 获取数据...`);
  const response = await fetch(endpoint);
  if (!response.ok) {
    throw new Error(`HTTP 错误！ 状态：${response.status}`);
  }
  return response.json();
};

const Dashboard = () => {
  const [userId, setUserId] = useState(1);
  const [refresh, setRefresh] = useState(false);

  // 使用 experimental_useMemoCache 创建缓存
  const cache = React.unstable_useMemoCache(10); // 限制为 10 个条目

  const invalidateCache = () => {
    console.log("使缓存失效...");
    setRefresh(prev => !prev); // 切换刷新状态以触发重新渲染
  };

  // 记忆化数据获取函数
  const userData = React.useMemo(() => {
    const endpoint = `https://jsonplaceholder.typicode.com/users/${userId}`;

    // 尝试从缓存中获取数据
    const cachedData = cache.read(() => endpoint, () => {
      // 如果不在缓存中，则获取它
      console.log("缓存未命中。获取数据...");
      return fetchData(endpoint);
    });

    return cachedData;
  }, [userId, cache, refresh]);

  const handleUserIdChange = (event) => {
    setUserId(parseInt(event.target.value));
  };

  return (
    

      
用户仪表板
      用户 ID：
      
      刷新数据
      {userData ? (
        

          
用户详细信息
          
姓名： {userData.name}
          
电子邮件： {userData.email}
        
      ) : (
        
正在加载...
      )}
    
  );
};

export default Dashboard;

说明：

• 我们使用 React.unstable_useMemoCache(10) 创建一个最多可容纳 10 个条目的缓存。
• userData 变量使用 React.useMemo 来记忆数据获取过程。 依赖项包括 userId、cache 和 refresh。 refresh 状态由 invalidateCache 函数切换，强制重新渲染和重新评估 useMemo。
• 在 useMemo 回调内部，我们使用 cache.read 来检查当前 endpoint 的数据是否已经在缓存中。
• 如果数据在缓存中（缓存命中），则 cache.read 返回缓存的数据。 否则（缓存未命中），它执行提供的回调，该回调使用 fetchData 从 API 获取数据并将其存储在缓存中。
• invalidateCache 函数允许我们在需要时手动使缓存失效。 在本例中，它由按钮点击触发。 切换 refresh 状态会强制 React 重新评估 useMemo 回调，从而有效地清除相应 API 终结点的缓存。

重要注意事项：

• 缓存大小： React.unstable_useMemoCache(size) 的参数决定了缓存可以容纳的最大条目数。 根据您的应用程序的需求选择适当的大小。
• 缓存键： cache.read 的第一个参数用作缓存键。 它应该是一个唯一标识正在缓存的数据的值。 在我们的示例中，我们使用 API 终结点作为键。
• 失效策略： 仔细考虑您的失效策略。 过于频繁地使缓存失效会抵消记忆化的性能优势。 过于不频繁地使它失效会导致数据陈旧。

高级用例和场景

1. 乐观更新

在具有乐观更新的应用程序中（例如，在服务器确认更改之前更新 UI 元素），可以使用 experimental_useMemoCacheInvalidation 在服务器返回错误或确认更新时使缓存失效。

示例： 想象一个任务管理应用程序，用户可以在其中将任务标记为已完成。 当用户单击“完成”按钮时，UI 会立即更新（乐观更新）。 同时，将请求发送到服务器以更新数据库中任务的状态。 如果服务器返回错误（例如，由于网络问题），我们需要恢复 UI 更改并使缓存失效，以确保 UI 反映正确的状态。

2. 基于上下文的失效

当缓存数据依赖于 React 上下文中的值时，对上下文的更改可以触发缓存失效。 这确保了组件始终可以访问基于当前上下文值的最新数据。

示例： 考虑一个国际电子商务平台，产品价格以不同的货币显示，具体取决于用户选择的货币。 用户的货币偏好存储在 React 上下文中。 当用户更改货币时，我们需要使包含产品价格的缓存失效，以便以新货币获取价格。

3. 具有多个键的精细缓存控制

对于更复杂的场景，您可以创建多个缓存或使用更复杂的键结构来实现精细的缓存失效。 例如，您可以使用组合键，该键结合了影响数据的多个因素，从而允许您使缓存数据的特定子集失效，而不会影响其他子集。

使用 experimental_useMemoCacheInvalidation 的好处

• 提高性能： 通过对记忆化缓存进行精细控制，您可以最大限度地减少不必要的重新计算和重新渲染，从而显着提高性能，尤其是在数据经常变化的复杂应用程序中。
• 增强控制： 您可以更好地控制何时以及如何使缓存数据失效，从而使您可以根据特定应用程序的需求定制缓存行为。
• 减少内存消耗： 通过使陈旧的缓存条目失效，您可以减少应用程序的内存占用，防止其随着时间的推移过度增长。
• 简化状态管理： 在某些情况下，experimental_useMemoCacheInvalidation 可以通过允许您直接从缓存派生值而不是管理复杂的状态变量来简化状态管理。

注意事项和潜在的缺点

• 复杂性： 实现 experimental_useMemoCacheInvalidation 可能会增加代码的复杂性，尤其是如果您不熟悉记忆化和缓存技术。
• 开销： 虽然记忆化通常会提高性能，但它也会引入一些开销，因为需要管理缓存。 如果使用不当，experimental_useMemoCacheInvalidation 可能会降低性能。
• 调试： 调试与缓存相关的问题可能具有挑战性，尤其是在处理复杂的失效逻辑时。
• 实验状态： 请记住，experimental_useMemoCacheInvalidation 目前是一个实验性 API。 它的 API 和行为可能会在未来版本的 React 中发生变化。

使用 experimental_useMemoCacheInvalidation 的最佳实践

• 了解您的数据： 在实现 experimental_useMemoCacheInvalidation 之前，请彻底分析您的数据并确定影响其有效性的因素。
• 选择合适的缓存键： 选择唯一标识正在缓存的数据的缓存键，并准确反映影响其有效性的依赖项。
• 实施清晰的失效策略： 制定一个明确定义的策略来使缓存失效，确保及时删除陈旧数据，同时最大限度地减少不必要的失效。
• 监控性能： 在实现 experimental_useMemoCacheInvalidation 之后，仔细监控应用程序的性能，以确保它实际上提高了性能，而不是引入回归。
• 记录您的缓存逻辑： 清楚地记录您的缓存逻辑，以便其他开发人员（以及您未来的自己）更容易理解和维护代码。
• 从小处着手： 首先在应用程序的一小部分孤立部分中实现 experimental_useMemoCacheInvalidation，并随着经验的积累逐渐扩大其使用范围。

experimental_useMemoCacheInvalidation 的替代方案

虽然 experimental_useMemoCacheInvalidation 提供了管理记忆化缓存的强大方法，但其他技术可以在某些情况下实现类似的结果。 一些替代方法包括：

• 全局状态管理库（Redux、Zustand、Recoil）： 这些库提供集中式状态管理解决方案，具有内置的记忆化和缓存功能。 它们适用于管理复杂应用程序状态，并且在某些情况下可以简化缓存失效。
• 自定义记忆化逻辑： 您可以使用 JavaScript 对象或 Map 数据结构实现您自己的记忆化逻辑。 这使您可以完全控制缓存行为，但需要更多手动工作。
• 像 `memoize-one` 或 `lodash.memoize` 这样的库： 这些库提供了简单的记忆化函数，可用于缓存昂贵计算的结果。 但是，它们通常不提供类似 experimental_useMemoCacheInvalidation 的精细缓存失效功能。

结论

experimental_useMemoCacheInvalidation 是 React 生态系统的一个有价值的补充，它为开发人员提供了对记忆化缓存的精细控制。 通过了解其用例、优势和局限性，您可以利用此 API 来优化 React 应用程序的性能，并创建更高效、响应更快的用户体验。 请记住，它仍然是一个实验性 API，因此其行为可能会在将来发生变化。 但是，对于寻求突破性能优化界限的高级 React 开发人员来说，这是一个很有前景的工具。

随着 React 的不断发展，探索这些实验性功能对于保持领先地位和构建前沿应用程序至关重要。 通过试验 experimental_useMemoCacheInvalidation 和其他高级技术，您可以释放 React 项目中新的性能和效率水平。

进一步探索

• React 官方文档：及时了解最新的 React 功能和 API。
• React 源代码：检查 experimental_useMemoCacheInvalidation 的源代码以更深入地了解其实现。
• 社区论坛：与 React 社区互动，讨论和分享使用 experimental_useMemoCacheInvalidation 的最佳实践。