React Fiber verstehen: Leistung und Benutzererfahrung in React verbessern

React Fiber-Übersicht

React Fiber ist eine vollständige Neufassung des in React 16 eingeführten React-Kernalgorithmus. Es wurde entwickelt, um die Einschränkungen des vorherigen React-Abstimmungsalgorithmus zu beseitigen und eine bessere Leistung, ein verbessertes Benutzererlebnis und erweiterte Funktionen für die Handhabung komplexer Updates zu bieten.

React Fiber verbessert den Rendering-Prozess, indem es inkrementelles Rendering ermöglicht, sodass React die Arbeit anhalten und später fortsetzen kann. Dieser inkrementelle Ansatz ermöglicht es React, Updates zu priorisieren und die Benutzeroberfläche (UI) auch bei komplexen und umfangreichen Aufgaben reaktionsfähig zu halten.

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Hauptmerkmale von React Fiber

1. Inkrementelles Rendering: React Fiber kann den Rendering-Prozess in kleinere Arbeitseinheiten aufteilen, sodass der Browser auch bei komplexen Rendering-Aufgaben reaktionsfähig bleibt. Es kann die Arbeit basierend auf der Priorität der Updates anhalten und wieder aufnehmen.

2. Priorisierung: React kann jetzt verschiedene Updates priorisieren. Beispielsweise kann ein Benutzereingabeereignis Vorrang vor Hintergrundaufgaben haben, um sicherzustellen, dass die Benutzeroberfläche weiterhin reagiert.

3. Parallelität: React Fiber kann mehrere Updates gleichzeitig (gleichzeitig) verarbeiten, wodurch die Reaktionsfähigkeit verbessert und Ruckeln oder Einfrieren der Benutzeroberfläche reduziert werden.

4. Fehlergrenzen: Fiber hat eine verbesserte Fehlerbehandlung in React-Komponenten eingeführt. Wenn in einer Komponente ein Fehler auftritt, verhindert die Fehlergrenze, dass die App abstürzt, und ermöglicht eine ordnungsgemäße Wiederherstellung der Komponente.

5. Time-Slicing: React Fibre führt Time-Slicing ein, das es React ermöglicht, Aufgaben in kleinen Zeitabschnitten zu bearbeiten. Es kann die Ausführung von Arbeiten während der Leerlaufzeit planen und so sicherstellen, dass die Benutzeroberfläche bei umfangreichen Berechnungen nicht einfriert oder verzögert.

6. Bessere Animationen und Übergänge: Mit Fiber sind Animationen und Übergänge flüssiger. React hat jetzt die Möglichkeit, nicht dringende UI-Updates zu verschieben und wichtige visuelle Elemente wie Animationen mit den richtigen Bildraten laufen zu lassen.

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Wie React Fiber funktioniert

Die interne Architektur von React Fiber basiert auf dem Konzept von Fiber-Objekten, bei denen es sich um leichte Darstellungen von React-Komponenten handelt. Diese Faserobjekte halten den Zustand der Komponente fest und sind in einer baumartigen Struktur verbunden. Der Baum ist als Faserbaum bekannt und jede Komponente hat ihr eigenes Faserobjekt.

Der Versöhnungsprozess gliedert sich in drei Phasen:

1. Renderphase: Während der Renderphase berechnet React die Änderungen, die zum Aktualisieren der Benutzeroberfläche erforderlich sind. React baut einen Baum aus Fasern auf, die die Komponenten darstellen. Diese Phase ist jetzt inkrementell, was bedeutet, dass React die Arbeit pausieren und wieder aufnehmen kann.

2. Commit-Phase: Nach der Renderphase wendet React die berechneten Änderungen auf das tatsächliche DOM an. Dies ist die Phase, in der der Browser mit der neuen Benutzeroberfläche aktualisiert wird.

3. Abgleich: React vergleicht den vorherigen und den aktuellen Status des Komponentenbaums und ermittelt, was sich geändert hat. Dieser Prozess wird von React Fiber effizient im Hintergrund durchgeführt.

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React Fiber: Wie es sich von früheren Versionen unterscheidet

Vor React Fiber war das Rendern von React synchron, was bedeutete, dass Aktualisierungen alle auf einmal angewendet wurden, wodurch der Hauptthread blockiert wurde und die Benutzeroberfläche bei komplexen Aktualisierungen einfrierte. Dieser Ansatz war ineffizient, insbesondere bei großen Anwendungen mit vielen Komponenten und komplexen UI-Updates.

Mit React Fiber erfolgt das Rendern asynchron und die Aktualisierungen werden in kleinere Teile aufgeteilt. Dieser asynchrone Ansatz macht React effizienter und reaktionsschneller, insbesondere bei komplexen Benutzeroberflächen oder Aufgaben, die priorisiert werden müssen.

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React Fiber vs. React 15 (Pre-Fiber)

1. Priorisierung:

   • Pre-Fiber (React 15): React arbeitete an Updates in einem einzigen Batch, was bei schweren Aufgaben zu UI-Ruckeln führte.
   • React Fiber: React kann Aktualisierungen mit hoher Priorität (wie Benutzereingaben oder Animationen) gegenüber weniger kritischen (wie dem Abrufen von Hintergrunddaten) Vorrang geben.

2. Parallelität:

   • Pre-Fiber: React war Single-Threaded und konnte gleichzeitige Updates nicht effizient verarbeiten.
   • React Fiber: React kann jetzt mehrere Updates gleichzeitig verarbeiten und verbessert so die Reaktionsfähigkeit großer Apps.

3. Inkrementelles Rendering:

   • Pre-Fiber: React hat alles synchron gerendert, was zu Leistungsengpässen und Einfrieren der Benutzeroberfläche führte.
   • React Fiber: React kann das Rendern jetzt in kleinere Teile aufteilen und die Arbeit fortsetzen, wodurch die Leistung verbessert und UI-Ruckler reduziert werden.

4. Fehlergrenzen:

   • Pre-Fiber: Fehler in Komponenten können zum Absturz der gesamten App führen.
   • React Fiber: Verbesserte Fehlerbehandlung, sodass Komponenten ordnungsgemäß wiederhergestellt werden können, ohne dass die gesamte Anwendung abstürzt.

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Faser-Lebenszyklusphasen reagieren

1. Renderphase: Während der Renderphase berechnet React, welche Komponenten aktualisiert werden müssen. Die Arbeit erfolgt schrittweise, wobei React bei Bedarf pausiert und fortfährt.

2. Commit-Phase: Nachdem React die Änderungen berechnet hat, wendet es diese Änderungen in einer separaten Phase auf das DOM an.

3. Aktualisierungsphase: React Fiber aktualisiert die Komponenten im Baum nach Bedarf, basierend auf dem neuen Status und den neuen Requisiten.

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Time Slicing und React Fiber

Time Slicing ist eine Schlüsselfunktion, die in React Fiber eingeführt wurde. Es zerlegt Aufgaben in kleinere Teile, sodass React sie in Leerlaufzeiten (wenn der Browser keine anderen Aufgaben ausführt) in Blöcken ausführen kann. Dies verhindert ein Blockieren der Benutzeroberfläche und sorgt dafür, dass die Benutzeroberfläche reibungslos und reaktionsfähig bleibt.

Wenn React beispielsweise eine große Liste aktualisieren muss, kann es in Leerlaufzeiten, anstatt den Hauptthread zu blockieren, bis alle Elemente gerendert sind, jeweils einige Elemente gleichzeitig rendern. Dadurch bleibt die Benutzeroberfläche interaktiv und reaktionsfähig.

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Faser und Animationen reagieren

React Fiber macht Animationen flüssiger, indem es mehr Kontrolle über den Renderzyklus gibt. Da React nun die Arbeit pausieren und wieder aufnehmen kann, können Animationen reibungslos und ohne Unterbrechungen ablaufen. React kann Animationen auch gegenüber anderen Aufgaben priorisieren, um sicherzustellen, dass sie mit der richtigen Bildrate gerendert werden.

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React Fiber und Concurrent Mode

React Fiber ist ein wichtiger Bestandteil des Concurrent Mode, der es React ermöglicht, das Rendern zu unterbrechen, um Aufgaben mit hoher Priorität wie Animationen oder Benutzereingaben zu bearbeiten, und später wiederzukommen, um die weniger wichtige Arbeit fortzusetzen. Das bedeutet, dass React Aufgaben entsprechend ihrer Dringlichkeit priorisieren kann, was zu einem reibungsloseren Benutzererlebnis führt.

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Vorteile von React Fiber

• Bessere Leistung: React Fiber bietet inkrementelles Rendering und Priorisierung und verbessert so die Leistung, insbesondere bei großen Anwendungen mit komplexen Updates.
• Reibungslose Benutzererfahrung: Die Fähigkeit von Fiber, Time-Slicing durchzuführen, stellt sicher, dass selbst komplexe Benutzeroberflächen reaktionsfähig bleiben, mit minimaler Verzögerung und Ruckeln.
• Verbesserte Fehlerbehandlung: Mit Fiber kann React Fehler eleganter behandeln und Apps eine Wiederherstellung ohne Absturz ermöglichen.
• Parallelität: Fiber ermöglicht gleichzeitiges Rendern, wodurch mehrere Updates gleichzeitig verarbeitet werden können und die Reaktionsfähigkeit verbessert wird.
• Flexibles und vorhersehbares Rendering: React Fiber gibt Entwicklern mehr Kontrolle über das Rendering und ermöglicht so eine bessere Optimierung von Ressourcen und Leistung.

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Fazit

React Fiber ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber der vorherigen Rendering-Architektur von React. Durch inkrementelles Rendering, Priorisierung und Parallelität werden React-Apps schneller, reaktionsfähiger und in der Lage, komplexe Benutzeroberflächen und Interaktionen zu verarbeiten. Diese Verbesserungen ermöglichen Entwicklern die Erstellung hochgradig interaktiver Anwendungen ohne Einbußen bei Leistung oder Benutzererfahrung.

Fiber hat den Weg für den Concurrent Mode von React geebnet, der noch größere Leistungsoptimierungen und Flexibilität in zukünftigen Versionen verspricht.

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