React useInsertionEffect：为性能优化 CSS-in-JS 库

React 的 useInsertionEffect 是一个相对较新的钩子，旨在解决特定情况下的性能瓶颈，尤其是在使用 CSS-in-JS 库时。本文提供了一份全面的指南，用于理解 useInsertionEffect、其用途、工作原理，以及如何使用它来优化 CSS-in-JS 库，以提高性能并减少布局抖动。对于任何从事性能敏感型应用开发，或希望改善其 Web 应用感知性能的 React 开发者来说，这里包含的信息都非常重要。

理解问题：CSS-in-JS 与布局抖动

CSS-in-JS 库提供了一种在 JavaScript 代码中管理 CSS 样式的强大方式。流行的例子包括：

• styled-components
• Emotion
• stitches

这些库通常通过根据组件的 props 和 state 动态生成 CSS 规则来工作。虽然这种方法提供了出色的灵活性和可组合性，但如果处理不当，可能会引入性能挑战。主要的问题是布局抖动 (layout thrashing)。

什么是布局抖动？

当浏览器在单次渲染帧内被迫多次重新计算布局（页面上元素的位置和大小）时，就会发生布局抖动。这通常发生在 JavaScript 代码：

1. 修改了 DOM。
2. 立即请求布局信息（例如，offsetWidth, offsetHeight, getBoundingClientRect）。
3. 浏览器因此重新计算布局。

如果这个序列在同一帧内反复发生，浏览器会花费大量时间重新计算布局，导致性能问题，例如：

• 渲染缓慢
• 动画卡顿
• 用户体验差

CSS-in-JS 库可能会导致布局抖动，因为它们通常在 React 更新了组件的 DOM 结构之后才将 CSS 规则注入到 DOM 中。这可能会触发布局重新计算，特别是当样式影响到元素的大小或位置时。过去，这些库通常使用 useEffect 来添加样式，而它在浏览器已经绘制之后才会执行。现在，我们有了更好的工具。

介绍 useInsertionEffect

useInsertionEffect 是一个为解决这一特定性能问题而设计的 React 钩子。它允许你在浏览器绘制之前，但在 DOM 更新之后运行代码。这对于 CSS-in-JS 库至关重要，因为它允许它们在浏览器执行其初始布局计算之前注入 CSS 规则，从而最大限度地减少布局抖动。可以把它看作是 useLayoutEffect 的一个更专门化的版本。

useInsertionEffect 的主要特点：

• 在绘制前运行： 该 effect 在浏览器绘制屏幕之前运行。
• 范围有限： 主要用于注入样式，在指定范围之外对 DOM 进行的修改可能会导致意外结果或问题。
• 在 DOM 修改后运行： 该 effect 在 DOM 被 React 修改后运行。
• 服务器端渲染 (SSR)：它不会在服务器端渲染期间执行。这是因为服务器端渲染不涉及绘制或布局计算。

useInsertionEffect 的工作原理

要理解 useInsertionEffect 如何帮助提高性能，了解 React 的渲染生命周期至关重要。以下是一个简化的概述：

1. 渲染阶段 (Render Phase)： React 根据组件的 state 和 props 确定需要对 DOM 进行哪些更改。
2. 提交阶段 (Commit Phase)： React 将更改应用到 DOM。
3. 浏览器绘制 (Browser Paint)： 浏览器计算布局并绘制屏幕。

传统上，CSS-in-JS 库会使用 useEffect 或 useLayoutEffect 来注入样式。useEffect 在浏览器绘制之后运行，这可能导致无样式内容闪烁 (FOUC) 和潜在的布局抖动。useLayoutEffect 在浏览器绘制之前运行，但在 DOM 修改之后。虽然 useLayoutEffect 在注入样式方面通常优于 useEffect，但它仍然可能导致布局抖动，因为它迫使浏览器在 DOM 更新后、但在初始绘制前重新计算布局。

useInsertionEffect 通过在浏览器绘制之前，但在 DOM 修改之后和 useLayoutEffect 之前运行来解决这个问题。这使得 CSS-in-JS 库能够在浏览器执行其初始布局计算之前注入样式，从而最大限度地减少后续重新计算的需要。

实践示例：优化一个 CSS-in-JS 组件

让我们来看一个使用一个假设的 CSS-in-JS 库 my-css-in-js 的简单示例。这个库提供了一个名为 injectStyles 的函数，用于将 CSS 规则注入到 DOM 中。

原始实现 (使用 useEffect):

            
import React, { useEffect } from 'react';
import { injectStyles } from 'my-css-in-js';

const MyComponent = ({ color }) => {
  useEffect(() => {
    const styles = `
      .my-component {
        color: ${color};
        font-size: 16px;
      }
    `;
    injectStyles(styles);
  }, [color]);

  return <div className="my-component">Hello, world!</div>;
};

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

此实现使用 useEffect 来注入样式。虽然它能工作，但可能导致 FOUC 和潜在的布局抖动。

优化后的实现 (使用 useInsertionEffect):

            
import React, { useInsertionEffect } from 'react';
import { injectStyles } from 'my-css-in-js';

const MyComponent = ({ color }) => {
  useInsertionEffect(() => {
    const styles = `
      .my-component {
        color: ${color};
        font-size: 16px;
      }
    `;
    injectStyles(styles);
  }, [color]);

  return <div className="my-component">Hello, world!</div>;
};

export default MyComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

通过切换到 useInsertionEffect，我们确保了样式在浏览器绘制之前被注入，从而降低了布局抖动的可能性。

最佳实践与注意事项

在使用 useInsertionEffect 时，请牢记以下最佳实践和注意事项：

• 专用于样式注入： useInsertionEffect 主要设计用于注入样式。避免将其用于其他类型的副作用，因为这可能导致意外行为。
• 最小化副作用： 保持 useInsertionEffect 中的代码尽可能精简和高效。避免可能减慢渲染过程的复杂计算或 DOM 操作。
• 理解执行顺序： 请注意 useInsertionEffect 在 useLayoutEffect 之前运行。如果这些 effect 之间存在依赖关系，这一点可能很重要。
• 充分测试： 充分测试你的组件，以确保 useInsertionEffect 正确注入样式，并且没有引入任何性能回归。
• 衡量性能： 使用浏览器开发者工具来衡量 useInsertionEffect 的性能影响。比较使用和不使用 useInsertionEffect 时组件的性能，以验证它是否带来了好处。
• 注意第三方库： 在使用第三方 CSS-in-JS 库时，检查它们是否已在内部使用 useInsertionEffect。如果已经使用，你可能不需要在你的组件中直接使用它。

真实世界中的示例与用例

虽然前面的示例展示了一个基本的用例，但 useInsertionEffect 在更复杂的场景中尤其有用。以下是一些真实世界中的示例和用例：

• 动态主题： 在应用中实现动态主题时，你可以使用 useInsertionEffect 在浏览器绘制前注入特定主题的样式。这确保了主题能够平滑应用，而不会引起布局偏移。
• 组件库： 如果你正在构建一个组件库，使用 useInsertionEffect 可以帮助提高你的组件在不同应用中使用时的性能。通过高效地注入样式，你可以最大限度地减少对整体应用性能的影响。
• 复杂布局： 在具有复杂布局的应用中，例如仪表盘或数据可视化，useInsertionEffect 可以帮助减少由频繁的样式更新引起的布局抖动。

示例：使用 useInsertionEffect 实现动态主题

考虑一个允许用户在浅色和深色主题之间切换的应用。主题样式定义在一个单独的 CSS 文件中，并使用 useInsertionEffect 注入到 DOM 中。

            
import React, { useInsertionEffect, useState } from 'react';
import { injectStyles } from 'my-css-in-js';

const themes = {
  light: `
    body {
      background-color: #fff;
      color: #000;
    }
  `,
  dark: `
    body {
      background-color: #000;
      color: #fff;
    }
  `,
};

const ThemeSwitcher = () => {
  const [theme, setTheme] = useState('light');

  useInsertionEffect(() => {
    injectStyles(themes[theme]);
  }, [theme]);

  const toggleTheme = () => {
    setTheme(theme === 'light' ? 'dark' : 'light');
  };

  return (
    <div>
      <button onClick={toggleTheme}>Toggle Theme</button>
      <p>Current Theme: {theme}</p>
    </div>
  );
};

export default ThemeSwitcher;

            

              
                Copy
              
            
          

在这个例子中，useInsertionEffect 确保了主题样式在浏览器绘制之前被注入，从而实现了平滑的主题切换，没有任何明显的布局偏移。

何时不应使用 useInsertionEffect

虽然 useInsertionEffect 是优化 CSS-in-JS 库的宝贵工具，但认识到何时它并非必要或不适用也很重要：

• 简单应用： 在样式极少或样式更新不频繁的简单应用中，useInsertionEffect 的性能优势可能微不足道。
• 当库已处理优化时： 许多现代 CSS-in-JS 库已经在内部使用 useInsertionEffect 或拥有其他优化技术。在这些情况下，你可能不需要在你的组件中直接使用它。
• 非样式相关的副作用： useInsertionEffect 是专门为注入样式设计的。避免将其用于其他类型的副作用，因为这可能导致意外行为。
• 服务器端渲染： 此 effect 在服务器端渲染期间不会执行，因为没有绘制过程。

useInsertionEffect 的替代方案

虽然 useInsertionEffect 是一个强大的工具，但你也可以考虑其他方法来优化 CSS-in-JS 库：

• CSS 模块 (CSS Modules)： CSS 模块提供了一种将 CSS 规则局部作用于组件的方式，避免了全局命名空间冲突。虽然它们不像 CSS-in-JS 库那样提供同等级别的动态样式，但对于更简单的样式需求来说，它们是一个很好的替代方案。
• 原子化 CSS (Atomic CSS)： 原子化 CSS（也称为功能优先 CSS）涉及创建小型的、单一用途的 CSS 类，这些类可以组合在一起为元素设置样式。这种方法可以带来更高效的 CSS 并减少代码重复。
• 优化的 CSS-in-JS 库： 一些 CSS-in-JS 库在设计时就考虑到了性能，并提供了内置的优化技术，如 CSS 提取和代码分割。研究并选择一个符合你性能要求的库。

结论

useInsertionEffect 是一个用于优化 CSS-in-JS 库和最小化 React 应用中布局抖动的宝贵工具。通过理解它的工作原理和使用时机，你可以提高 Web 应用的性能和用户体验。请记住专用于样式注入，最小化副作用，并充分测试你的组件。通过仔细的规划和实施，useInsertionEffect 可以帮助你构建高性能的 React 应用，提供流畅和响应迅速的用户体验。

通过认真考虑本文中讨论的技术，你可以有效地应对与 CSS-in-JS 库相关的挑战，并确保你的 React 应用为全球用户提供流畅、响应迅速且高性能的体验。