React useInsertionEffect：革新CSS-in-JS优化

React生态系统在不断发展，新的功能和API层出不穷，旨在解决性能瓶颈并提升开发者体验。其中一项新增功能就是React 18中引入的useInsertionEffect钩子。这个钩子为优化CSS-in-JS库提供了一种强大的机制，能够显著提升性能，尤其是在复杂的应用程序中。

什么是CSS-in-JS？

在深入了解useInsertionEffect之前，我们先简要回顾一下CSS-in-JS。这是一种在JavaScript组件内部编写和管理CSS样式的技术。CSS-in-JS库允许开发者直接在React代码中定义样式，而不是使用传统的CSS样式表。流行的CSS-in-JS库包括：

• Styled-components
• Emotion
• Linaria
• Aphrodite

CSS-in-JS提供了几个好处：

• 组件级作用域：样式被封装在组件内部，防止命名冲突并提高可维护性。
• 动态样式：样式可以根据组件的props或应用程序的状态动态调整。
• 代码并置：样式与它们所应用的组件位于同一位置，改善了代码组织。
• 无效代码消除：未使用的样式可以被自动移除，从而减小CSS包的体积。

然而，CSS-in-JS也带来了一些性能挑战。在渲染过程中动态注入CSS可能导致布局抖动（layout thrashing），即浏览器因样式变化而反复重新计算布局。这可能导致动画卡顿和糟糕的用户体验，尤其是在低性能设备或具有深度嵌套组件树的应用程序中。

理解布局抖动

当JavaScript代码在样式变更后、但在浏览器有机会重新计算布局之前读取布局属性（例如offsetWidth、offsetHeight、scrollTop）时，就会发生布局抖动。这会强制浏览器同步重新计算布局，从而导致性能瓶颈。在CSS-in-JS的场景中，这通常发生在渲染阶段将样式注入DOM，而后续的计算又依赖于更新后的布局时。

请看这个简化示例：

function MyComponent() {
  const [width, setWidth] = React.useState(0);
  const ref = React.useRef(null);

  React.useEffect(() => {
    // Inject CSS dynamically (e.g., using styled-components)
    ref.current.style.width = '200px';

    // Read layout property immediately after style change
    setWidth(ref.current.offsetWidth);
  }, []);

  return 
My Element
;
}

在这个场景中，offsetWidth在设置width样式后立即被读取。这会触发一次同步的布局计算，可能导致布局抖动。

useInsertionEffect简介

useInsertionEffect是React为解决CSS-in-JS库中动态CSS注入相关的性能挑战而设计的钩子。它允许你在浏览器绘制屏幕之前将CSS规则插入DOM，从而最大限度地减少布局抖动，并确保更平滑的渲染体验。

以下是useInsertionEffect与useEffect和useLayoutEffect等其他React钩子之间的关键区别：

• useInsertionEffect：在DOM发生突变之前同步运行，允许你在浏览器计算布局前注入样式。它无法访问DOM，只应用于插入CSS规则等任务。
• useLayoutEffect：在DOM发生突变之后、但在浏览器绘制之前同步运行。它可以访问DOM，可用于测量布局和进行调整。然而，如果使用不当，它也可能导致布局抖动。
• useEffect：在浏览器绘制之后异步运行。它适用于不需要立即访问DOM或进行布局测量的副作用。

通过使用useInsertionEffect，CSS-in-JS库可以在渲染管道的早期注入样式，给浏览器更多时间来优化布局计算，并减少布局抖动的可能性。

如何使用useInsertionEffect

useInsertionEffect通常在CSS-in-JS库内部使用，以管理向DOM中插入CSS规则。除非你在构建自己的CSS-in-JS解决方案，否则你很少会在应用程序代码中直接使用它。

以下是一个CSS-in-JS库可能如何使用useInsertionEffect的简化示例：

import * as React from 'react';

const styleSheet = new CSSStyleSheet();
document.adoptedStyleSheets = [...document.adoptedStyleSheets, styleSheet];

function insertCSS(rule) {
  styleSheet.insertRule(rule, styleSheet.cssRules.length);
}

export function useMyCSS(css) {
  React.useInsertionEffect(() => {
    insertCSS(css);
  }, [css]);
}

function MyComponent() {
  useMyCSS('.my-class { color: blue; }');

  return 
Hello, World!
;
}

解释：

1. 创建了一个新的CSSStyleSheet。这是一种管理CSS规则的高性能方式。
2. 样式表被文档采纳（adopted），使其规则生效。
3. useMyCSS自定义钩子接受一个CSS规则作为输入。
4. 在useInsertionEffect内部，使用insertCSS将CSS规则插入到样式表中。
5. 该钩子依赖于css规则，确保在规则变化时重新运行。

重要注意事项：

• useInsertionEffect只在客户端运行。它不会在服务器端渲染（SSR）期间执行。因此，请确保你的CSS-in-JS库能妥善处理SSR，通常做法是在渲染期间收集生成的CSS并将其注入到HTML中。
• useInsertionEffect无法访问DOM。避免在此钩子内尝试读取或操作DOM元素。应专注于插入CSS规则。
• 在组件树中，多个useInsertionEffect调用的执行顺序是不保证的。请注意CSS的特异性（specificity）和样式之间可能存在的冲突。如果顺序很重要，请考虑使用更受控的机制来管理CSS插入。

使用useInsertionEffect的好处

useInsertionEffect的主要好处是性能提升，尤其是在严重依赖CSS-in-JS的应用程序中。通过在渲染管道的早期注入样式，它可以帮助缓解布局抖动，并确保更流畅的用户体验。

以下是其主要好处的摘要：

• 减少布局抖动：在布局计算前注入样式，最大限度地减少了同步的重新计算，提高了渲染性能。
• 更流畅的动画：通过防止布局抖动，useInsertionEffect有助于实现更平滑的动画和过渡效果。
• 提升性能：整体渲染性能可以得到显著改善，尤其是在具有深度嵌套组件树的复杂应用程序中。
• 样式一致性：确保样式在不同浏览器和设备上得到一致的应用。

实际应用示例

虽然在应用程序代码中直接使用useInsertionEffect并不常见，但它对CSS-in-JS库的作者至关重要。让我们来探讨一下它如何影响整个生态系统。

Styled-components

作为最受欢迎的CSS-in-JS库之一，Styled-components已在内部采用useInsertionEffect来优化样式注入。这一变化为使用styled-components的应用程序带来了显著的性能提升，尤其是在那些有复杂样式需求的场景中。

Emotion

Emotion是另一个广泛使用的CSS-in-JS库，它也利用useInsertionEffect来提升性能。通过在渲染过程的早期注入样式，Emotion减少了布局抖动并提高了整体渲染速度。

其他库

其他CSS-in-JS库也在积极探索和采用useInsertionEffect，以利用其性能优势。随着React生态系统的发展，我们可以期待看到更多库将此钩子整合到其内部实现中。

何时使用useInsertionEffect

如前所述，你通常不会在应用程序代码中直接使用useInsertionEffect。它主要由CSS-in-JS库的作者用来优化样式注入。

以下是一些useInsertionEffect特别有用的场景：

• 构建CSS-in-JS库：如果你正在创建自己的CSS-in-JS库，useInsertionEffect对于优化样式注入和防止布局抖动至关重要。
• 为CSS-in-JS库做贡献：如果你正在为一个现有的CSS-in-JS库做贡献，可以考虑使用useInsertionEffect来提升其性能。
• 遇到CSS-in-JS性能问题：如果你遇到了与CSS-in-JS相关的性能瓶颈，请检查你使用的库是否已采用useInsertionEffect。如果没有，可以考虑向库的维护者建议采纳。

useInsertionEffect的替代方案

虽然useInsertionEffect是优化CSS-in-JS的强大工具，但你也可以使用其他技术来提高样式性能。

• CSS Modules：CSS Modules提供组件级作用域，可用于避免命名冲突。它们不像CSS-in-JS那样提供动态样式，但对于更简单的样式需求来说，是一个不错的选择。
• 原子化CSS：原子化CSS（也称为功能优先CSS）涉及创建小而可重用的CSS类，这些类可以组合起来为元素设置样式。这种方法可以减小CSS包的体积并提高性能。
• 静态CSS：对于不需要动态调整的样式，可以考虑使用传统的CSS样式表。这可能比CSS-in-JS性能更高，因为样式是预先加载的，不需要动态注入。
• 谨慎使用useLayoutEffect：如果你需要在样式更改后读取布局属性，请谨慎使用useLayoutEffect以最大限度地减少布局抖动。避免不必要地读取布局属性，并批量更新以减少布局重新计算的次数。

CSS-in-JS优化最佳实践

无论你是否使用useInsertionEffect，都可以遵循以下几个最佳实践来优化CSS-in-JS的性能：

• 最小化动态样式：除非必要，否则避免使用动态样式。静态样式通常性能更高。
• 批量更新样式：如果需要动态更新样式，请将更新批量处理以减少重新渲染的次数。
• 使用记忆化（Memoization）：使用记忆化技术（如React.memo、useMemo、useCallback）来防止依赖于CSS-in-JS的组件进行不必要的重新渲染。
• 分析你的应用程序：使用React开发者工具来分析你的应用程序，并找出与CSS-in-JS相关的性能瓶颈。
• 考虑使用CSS变量（自定义属性）：CSS变量可以为在整个应用程序中管理动态样式提供一种高性能的方式。

结论

useInsertionEffect是React生态系统的一个宝贵补充，它为优化CSS-in-JS库提供了一种强大的机制。通过在渲染管道的早期注入样式，它可以帮助缓解布局抖动并确保更流畅的用户体验。虽然你通常不会在应用程序代码中直接使用useInsertionEffect，但了解其目的和好处对于跟上最新的React最佳实践至关重要。随着CSS-in-JS的不断发展，我们可以期待看到更多库采用useInsertionEffect和其他性能优化技术，为全球用户提供更快、响应更迅速的Web应用程序。

通过理解CSS-in-JS的细微差别并利用useInsertionEffect等工具，开发者可以创建高性能、可维护的React应用程序，为全球不同设备和网络的用户提供卓越的体验。请记住，始终要分析你的应用程序以识别和解决性能瓶颈，并在不断发展的Web开发世界中随时了解最新的最佳实践。