React/optimizing performance

تستخدم React داخليًّا العديد من التقنيات الذكية للتقليل من عدد عمليات DOM المكلفة المطلوبة لتحديث واجهة المستخدم. يُؤدّي استخدام React بالنسبة للعديد من التطبيقات إلى واجهة مستخدم أسرع دون بذل الكثير من الجهد لتحسين الأداء. بالرغم من ذلك هناك العديد من الطريق لتسريع تطبيق React الخاص بك.

استخدام نسخة الإنتاج

إن كنتَ تعاني من مشاكل في الأداء في تطبيقات React لديك، فتأكد أنّك تختبرها باستخدام نسخة الإنتاج المُصغَّرة من React.

تُعطينا React بشكلٍ افتراضي العديد من رسائل التحذير المفيدة أثناء عمليّة التطوير، ولكنّها تجعل من حجم تطبيق React أكبر وأبطأ، لذلك تأكّد من استخدامك لإصدار الإنتاج عند توزيع التطبيق.

إن لم تكن مُتأكّدًا من إعداد عمليّة بناء التطبيق بشكل صحيح، فبإمكانك أن تتحقّق من ذلك عن طريق تثبيت أدوات تطوير React لمتصفّح Chrome. إن زُرتَ الآن موقعًا مبنيًّا باستخدام React في وضع الإنتاج، فسيكون لأيقونة هذه الأداة خلفية ذات لون غامق:

أمّا إن زُرتَ موقعًا مبنيًّا باستخدام React في وضع التطوير، فسيكون لأيقونة هذه الأداة خلفية حمراء:

من المُفترَض أن تستخدم وضع التطوير أثناء عملك على تطبيقك، ووضع الإنتاج عند توزيع تطبيقك للمستخدمين.

سنتحدّث عن تعليمات بناء التطبيق في الفقرات التالية.

إنشاء تطبيق React

إن كان تطبيقك مبنيًّا باستخدام الأمر create-react-app فنفِّذ الأمر التالي:

npm run build

سيُنشِئ هذا نسخة للإنتاج من تطبيقك في المجلّد build/‎ من مشروعك.

تذكّر أنّ هذا فقط ضروري قبل توزيع تطبيقك للمستخدمين، أمّا بالنسبة للتطوير العادي فاستخدم الأمر npm start.

نسخة تطوير React المؤلفة من ملف واحد

نُوفِّر إصدارات جاهزة للإنتاج من React و React DOM كملف واحد فقط:

<script src="https://unpkg.com/react@16/umd/react.production.min.js"></script>
<script src="https://unpkg.com/react-dom@16/umd/react-dom.production.min.js"></script>

تذكّر أنّ ملفّات React التي تنتهي باللاحقة ‎.production.min.js‎ هي فقط المُلائِمة للإنتاج.

Brunch

للحصول على النسخة الأكثر كفاءةً للإنتاج من أجل Brunch، ثبِّت الإضافة uglify-js-brunch:

# إن كنت تستخدم npm
npm install --save-dev uglify-js-brunch

# إن كنت تستخدم Yarn
yarn add --dev uglify-js-brunch

ولإنشاء نسخة للإنتاج بعد ذلك، أضف العَلَم ‎-p لأمر البناء:

brunch build -p

تذكَّر أنَك تحتاج فقط لفعل ذلك من أجل نُسَخ الإنتاج، فلا يجب تمرير العَلَم ‎-p أو تطبيق هذه الإضافة أثناء التطوير، لأنّها ستُخفي تحذيرات React المُفيدة وتجعل من بناء التطبيق أبطأ.

Browserify

للحصول على النسخة الأكثر كفاءةً للإنتاج من أجل Browserify، ثبِّت بعض الإضافات:

# إن كنت تستخدم npm
npm install --save-dev envify uglify-js uglifyify 

# إن كنت تستخدم Yarn
yarn add --dev envify uglify-js uglifyify

لإنشاء نُسخة للإنتاج، تأكَّد من أن تُضيف هذه التحويلات (الترتيب مُهم هنا):

• يضمن تحويل envify تعيين البيئة الصحيحة للبناء. اجعله عامًّا عن طريق العَلَم (‎-g).
• يُزيل التحويل uglifyify استيرادات التطوير، اجعله عامًّا أيضًا (‎-g).
• وأخيرًا نُمرِّر الحزمة الناتجة إلى الأمر uglify-js (تعرَّف على السبب من هنا).

على سبيل المثال نكتب:

browserify ./index.js \
  -g [ envify --NODE_ENV production ] \
  -g uglifyify \
  | uglifyjs --compress --mangle > ./bundle.js

ملاحظة: اسم الحزمة هو uglify-js، ولكن الملف الثنائي الذي تُعطينا إيّاه يُدعى uglifyjs، لذلك هذا ليس خطأ في الكتابة هنا.

تذكَّر أنَك تحتاج فقط لفعل ذلك من أجل نُسَخ الإنتاج، فلا يجب تطبيق هذه الإضافات أثناء التطوير، لأنّها ستُخفي تحذيرات React المُفيدة وتجعل من بناء التطبيق أبطأ.

Rollup

للحصول على النسخة الأكثر كفاءةً للإنتاج من أجل Rollup، ثبِّت بعض الإضافات:

# إن كنت تستخدم npm
npm install --save-dev rollup-plugin-commonjs rollup-plugin-replace rollup-plugin-uglify 

# إن كنت تستخدم Yarn
yarn add --dev rollup-plugin-commonjs rollup-plugin-replace rollup-plugin-uglify

لإنشاء نُسخة للإنتاج، تأكَّد من أن تُضيف هذه الإضافات (الترتيب مُهم هنا):

• تضمن الإضافة replace من تعيين البيئة الصحيحة للبناء.
• تُزوِّد الإضافة commonjs دعمًا لأجل CommonJS في Rollup.
• تضغط الإضافة uglify الحزمة النهائيّة.

plugins: [
  // ...
  require('rollup-plugin-replace')({
    'process.env.NODE_ENV': JSON.stringify('production')
  }),
  require('rollup-plugin-commonjs')(),
  require('rollup-plugin-uglify')(),
  // ...
]

للحصول على مثال كامل عن طريقة الإعداد انظر هنا.

تذكَّر أنَك تحتاج فقط لفعل ذلك من أجل نُسَخ الإنتاج، فلا يجب تطبيق الإضافة uglify أو الإضافة replace أثناء التطوير، لأنّها ستُخفي تحذيرات React المُفيدة وتجعل من بناء التطبيق أبطأ.

webpack

ملاحظة: إن كُنتَ تستخدم الأمر create-react-app، فمن فضلك اتبع التعليمات السّابقة. هذا القسم يُفيدك فقط إن كنت تريد ضبط إعدادات webpack بشكلٍ مباشر.

للحصول على النسخة الأكثر كفاءةً للإنتاج من أجل webpack، تأكّد من تضمين هذه الإضافات في إعدادات الإنتاج:

new webpack.DefinePlugin({
  'process.env.NODE_ENV': JSON.stringify('production')
}),
new webpack.optimize.UglifyJsPlugin()

بإمكانك تعلّم المزيد حول هذا الموضوع في توثيق webpack.

تذكَّر أنَك تحتاج فقط لفعل ذلك من أجل نُسَخ الإنتاج، فلا يجب تطبيق الإضافة UglifyJsPlugin أو الإضافة DefinePlugin أثناء التطوير، لأنّها ستُخفي تحذيرات React المُفيدة وتجعل من بناء التطبيق أبطأ.

تفحص المكونات باستخدام نافذة الأداء في متصفح Chrome

يُمكنِك في وضع التطوير إيجاد مخطّطات توضيحية لعمليّة وصل المُكوِّنات (mount)، وتحديثها، وفصلها (unmount)، وذلك باستخدام أدوات الأداء في المتصفحات التي تدعمها. على سبيل المثال:

لفعل ذلك في متصفح Chrome:

1. عطِّل بشكل مؤقَّت كافة إضافات Chrome خاصة أدوات تطوير React، فهي تُفسِد النتائج بالتأكيد.
2. تأكّد من تشغيل التطبيق في وضع التطوير.
3. افتح نافذة الأداء (Performance) في أدوات تطوير المتصفّح Chrome واضغط على تسجيل (Record).
4. نفّذ الإجراءات التي ترغب بتفحصها. لا تُسجِّل أكثر من 20 ثانية فقد يتوقّف Chrome عن الاستجابة.
5. أوقف التسجيل.
6. ستُجمَّع أحداث React تحت العنوان User Timing.

للحصول على دليل مفصّل، راجع هذه المقالة.

لاحظ أنّ هذه الأرقام نسبيّة لذلك ستُصيَّر المُكوِّنات بشكلٍ أسرع في مرحلة الإنتاج. يُساعدك ذلك على إدراك متى تُحدَّث عناصر واجهة المستخدم عن طريق الخطأ، ومتى تحصل هذه التحديثات.

المتصفحات التي تدعم هذه الميزة حاليًّا هي Chrome، و Edge، و Internet Explorer، ولكنّنا نستخدم واجهة توقيت المستخدم (User Timing API) المعياريّة، لذلك نتوقع الدعم من المزيد من المتصفحات.

إظهار مُخطَّطات للقوائم الطويلة

إن كان تطبيقك يُصيِّر قوائم طويلة من البيانات (مئات أو آلاف الصفوف)، فنوصي باستخدام تقنيّة تدعى النوافذ (windowing)، وهي تقنية تُصيِّر مجموعة صغيرة من الصفوف في أي وقت مُحدَّد، وتستطيع تقليل الزمن الذي تستغرقه إعادة تصيير المُكوِّنات وعدد عُقَد DOM المُنشأة.

إنّ مكتبة React Virtualized هي مكتبة نوافذ شائعة تُزوِّدنا بالعديد من المُكوِّنات القابلة لإعادة الاستخدام لعرض القوائم، الشبكات، وبيانات الجداول. بإمكانك أيضًا إنشاء مُكوِّن النوافذ الخاص بك، مثلما تفعل Twitter، إن أردتَ شيئًا مُخصّصًا لأجل تطبيقك.

تجنب المطابقة (Reconciliation)

تبني React وتدعم تمثيلًا داخليًّا لواجهة المستخدم المُصيَّرة. يتضمّن ذلك عناصر React التي تُعيدها من المُكوِّنات. يُتيح لك هذا التمثيل تجنّب إنشاء عقد DOM غير الضروريّة والوصول إليها، حيث يكون ذلك عملية بطيئة على كائنات JavaScript. يُشار إلى ذلك أحيانًا بـ DOM الافتراضي، ولكنّه يعمل بنفس الطريقة في React Native.

عندما تتغيّر خاصيّة أو حالة المُكوِّن، تُقرِّر React أي عقدة DOM هي التي يجب تحديثها عن طريق مقارنة العنصر الجديد المُعاد مع العنصر السابق المُصيَّر. وعندما لا يكونان متطابقين ستُحدِّث React واجهة DOM.

بإمكانك الآن إظهار مخططات لعملية إعادة تصيير DOM الافتراضي باستخدام أدوات تطوير React:

• إضافة متصفّح Chrome.
• إضافة متصفّح Firefox.
• حزمة Node المستقلة.

حدِّد من نافذة Console الخيار Highlight Updates في النافذة React:

تفاعل مع الصفحة وسترى حدود ملوّنة تظهر بشكل آني حول أي مُكوِّن يُعاد تصييره. يُتيح لك ذلك التقاط أي إعادة تصيير غير ضروريّة. يُمكنِك تعلم المزيد حول هذه الميزة من هنا.

انظر إلى هذا المثال:

لاحظ أنّنا حين أدخلنا واجبًا ثانيًا لفعله استمر الواجب الأول بالإضاءة على الشاشة مع كل نقرة زر، ويعني هذا أنّه يُعاد تصييره مع كل إدخال من قبل React. يُدعى هذا أحيانًا بالتصيير المُضيِّع للوقت، ونعلم أنّه غير ضروري لأنّ الواجب الأول لم يتغيّر، ولكنّ React لا تعلم ذلك. على الرغم من تحديث React لعُقَد DOM التي تغيّرت، فلا تزال إعادة التصيير تستغرق بعض الوقت. في العديد من الحالات لن تكون هذه مشكلة، ولكن إن كان البطء ملاحظًا فبإمكانك تسريع العملية عن طريق تجاوز تابع دورة حياة المُكوِّن shouldComponentUpdate والذي يُطلَق قبل بدء عملية إعادة التصيير. يُعيد هذا التابع بشكل افتراضي القيمة true وبذلك يترك لمكتبة React إنجاز التحديث:

shouldComponentUpdate(nextProps, nextState) {
  return true;
}

إن كانت لديك بعض الحالات التي لا ينبغي فيها تحديث المُكوّن فبإمكانك إعادة القيمة false من التابع shouldComponentUpdate وذلك لتجاوز كامل عمليّة التصيير بما في ذلك التابع render()‎ في هذا المُكوِّن والمُكوِّنات الأدنى منه.

في معظم الحالات بدلًا من كتابة shouldComponentUpdate()‎ بشكل يدوي بإمكانك وراثته من React.PureComponent. يُكافِئ ذلك تنفيذ التابع shouldComponentUpdate()‎ مع مقارنة صغيرة للخاصيّات والحالة السّابقة مع الحاليّة.

مخطط لعمل التابع shouldComponentUpdate

تجد في الصورة التالية شجرة فرعية من المُكوّنات. تُشير SCU بالنسبة لكل واحد إلى القيمة التي يجب أن يُعيدها التابع shouldComponentUpdate، وتدلّنا vDOMEq إن كانت عناصر React المُصيَّرة متطابقة. وأخيرًا يُشير لون الدائرة إن كان يجب إجراء مُطابَقة على المُكوِّن أم لا:

بما أنّ التابع shouldComponentUpdate أعاد القيمة false من أجل الشجرة الفرعية التي جذرها هو C2، فلم تُحاول React تصيير C2، وبهذا لم يتوجّب أيضًا استدعاء shouldComponentUpdate على C4 و C5.

بالنسبة للجذر C1 و C3 أعاد التابع shouldComponentUpdate القيمة true، وبذلك توجّب على React النزول حتى الفروع والتحقّق منها. بالنسبة للجذر C6 أعاد التابع shouldComponentUpdate القيمة true، وبما أنّ العناصر المُصيَّرة لم تكن متطابقة فتوجَّب على React تحديث DOM.

الحالة الأخيرة الهامّة هي الجذر C8. هنا يجب على React تصيير هذا المُكوّن، ولكن بما أنّ عناصر React التي أعادها كانت مطابقةً للعناصر المُصيَّرة سابقًا، فلم يجب عليها تحديث DOM.

لاحظ أنّه وجبَ على React إجراء تعديلات على DOM من أجل الجذر C6 فقط، والتي لم يكن هناك مفرًّا منها. بالنسبة للجذر C8 أنقذت نفسها من التحديث عن طريق مُقارنة عناصر React المُصيَّرة، ومن أجل التفرّعات C2 و C7 لم يجب عليها حتى مقارنة العناصر حيث أوقفنا ذلك من خلال التابع shouldComponentUpdate ولم يُستدعى التابع render.

أمثلة

إن كانت الطريقة الوحيدة لتغيير المُكوِّن هي تغيير props.color أو state.count، فبإمكانك أن تدع التابع shouldComponentUpdate يتحقّق من ذلك:

class CounterButton extends React.Component {
  constructor(props) {
    super(props);
    this.state = {count: 1};
  }

  shouldComponentUpdate(nextProps, nextState) {
    if (this.props.color !== nextProps.color) {
      return true;
    }
    if (this.state.count !== nextState.count) {
      return true;
    }
    return false;
  }

  render() {
    return (
      <button
        color={this.props.color}
        onClick={() => this.setState(state => ({count: state.count + 1}))}>
        Count: {this.state.count}
      </button>
    );
  }
}

في هذه الشيفرة يتحقّق التابع shouldComponentUpdate إن كانت هناك أيّة تغييرات في props.color أو state.count. إن كانت قيمها لا تتغير فلن يُحدَّث المُكوِّن. إن أصبح مُكوِّنك أكثر تعقيدًا فيُمكنك إجراء مقارنة بين كافة حقول الخاصيّات props والحالة state لتحديد ما إذا كان ينبغي تحديث المُكوّن. طريقة المقارنة هذه شائعة بحيث تُزوّدنا React بمُساعِد لاستخدام هذا المنطق عن طريق الوراثة من الصّنف React.PureComponent. لذلك الشيفرة التالية هي طريقة أبسط لتحقيق نفس الشيء:

class CounterButton extends React.PureComponent {
  constructor(props) {
    super(props);
    this.state = {count: 1};
  }

  render() {
    return (
      <button
        color={this.props.color}
        onClick={() => this.setState(state => ({count: state.count + 1}))}>
        Count: {this.state.count}
      </button>
    );
  }
}

في معظم الأوقات يُمكنك استخدام React.PureComponent بدلًا من كتابة التابع shouldComponentUpdate الخاص بك. يُجري هذا الصنف مقارنة بسيطة لذلك لا يُمكنك استخدامه إن كانت الخاصيّات والحالة مُعدَّلة بطريقة قد لا تلتقطها المقارنة البسيطة. قد يصبح ذلك مشكلة بالنسبة لنا عند استخدامه مع بنى البيانات الأكثر تعقيدًا، فمثلًا لنفترض أنّك تريد من المُكوِّن ListOfWords تصيير قائمة من الكلمات المنفصلة بينها مع وجود مُكوّن أب يُدعى WordAdder والذي يُتيح لنا الضغط على زر لإضافة كلمة للقائمة، لن تعمل هذه الشيفرة بشكلٍ صحيح:

class ListOfWords extends React.PureComponent {
  render() {
    return <div>{this.props.words.join(',')}</div>;
  }
}

class WordAdder extends React.Component {
  constructor(props) {
    super(props);
    this.state = {
      words: ['marklar']
    };
    this.handleClick = this.handleClick.bind(this);
  }

  handleClick() {
	// يسبب هذا المقطع خطأ
    const words = this.state.words;
    words.push('marklar');
    this.setState({words: words});
  }

  render() {
    return (
      <div>
        <button onClick={this.handleClick} />
        <ListOfWords words={this.state.words} />
      </div>
    );
  }
}

المشكلة هي قيام المُكوّن PureComponent بمقارنة بسيطة بين القيم القديمة والجديدة لـ this.props.words. وبما أنّ هذه الشيفرة تُعدِّل المصفوفة words في التابع handleClick الموجود في المُكوِّن WordAdder، فستُعتبَر القيم القديمة والجديدة للمصفوفة this.props.words متكافئة، على الرغم من أنّ الكلمات قد تغيّرت فعليًّا في المصفوفة، وبهذا لن يُحدَّث المُكوِّن ListOfWords على الرغم من أنّه يمتلك كلمات جديدة يجب تصييرها.

قوة عدم تعديل البيانات

الطريقة الأبسط لتجاوز هذه المشكلة هي تجنّب تعديل القيم التي تستخدمها كخاصيّات أو حالة، فيُمكِن كتابة التابع handleClick السّابع باستخدام concat كما يلي:

handleClick() {
  this.setState(prevState => ({
    words: prevState.words.concat(['marklar'])
  }));
}

تدعم ES6 صياغة النشر لأجل المصفوفات والذي يُسهِّل هذه العمليّة. إن كنت تستخدم الأمر create-react-app فهذه الصياغة متوفرة بشكل افتراضي لديك:

handleClick() {
  this.setState(prevState => ({
    words: [...prevState.words, 'marklar'],
  }));
};

تستطيع أيضًا إعادة كتابة الشيفرة التي تُعدِّل الكائنات لتجنّب ذلك بطريقة مماثلة. فلنفترض مثلًا أنّنا لدينا كائن يُدعى colormap ونريد كتابة دالة لتغيير قيمة colormap.right لتكون 'blue'، فنكتب ما يلي:

function updateColorMap(colormap) {
  colormap.right = 'blue';
}

لكتابة ذلك بدون تعديل الكائن الأصلي نستخدم التابع Object.assign:

function updateColorMap(colormap) {
  return Object.assign({}, colormap, {right: 'blue'});
}

يُعيد التابع updateColorMap الآن كائنًا جديدًا بدلًا من تعديل القديم. هنالك اقتراح من JavaScript بإضافة خاصيّة نشر الكائن لسهولة تحديث الكائنات بدون تعديلها أيضًا:

function updateColorMap(colormap) {
  return {...colormap, right: 'blue'};
}

إن كنتَ تستخدم create-react-app فسيكون التابع Object.assign وصيغة نشر الكائن متوفرة بشكلٍ افتراضي.

استخدام بنى البيانات غير القابلة للتعديل

إنّ مكتبة Immutable.js هي طريقة أخرى لحل هذه المشكلة، فهي تُزوّدنا بمجموعات دائمة غير قابلة للتعديل والتي تعمل عبر المشاركة البنيوية:

• غير قابلة للتعديل (Immutable): فحالما تُنشَأ المجموعة لا يُمكن تبديلها في أي نقطة زمنية.
• دائمة (Persistent): يُمكِن إنشاء مجموعات جديدة من مجموعة قديمة بعد تعديلها. وتبقى المجموعة الأصلية صالحة بعد إنشاء المجموعة الجديدة.
• المشاركة البنيوية (Structural Sharing): تُنشأ مجموعات جديدة باستخدام مماثلة لبنية المجموعة الأصلية قدر الإمكان مع تقليل النسخ إلى الحد الأدنى لتحسين الأداء.

تجعل عدم القدرة على التعديل من تتبّع التغييرات أمرًا سهلًا، فالتغيير سيُنتِج دومًا كائنًا جديدًا لذا نحتاج فقط للتحقق إن كان مرجع الكائن قد تغيّر. فمثلًا في شيفرة JavaScript الاعتيادية التالية:

const x = { foo: 'bar' };
const y = x;
y.foo = 'baz';
x === y; // true

على الرغم من أنّنا عدّلنا المتغيّر y بما أنّه مرجع لنفس الكائن مثل المتغيّر x، فستُعيد المقارنة القيمة true. بإمكانك كتابة نفس الشيفرة باستخدام immutable.js:

const SomeRecord = Immutable.Record({ foo: null });
const x = new SomeRecord({ foo: 'bar' });
const y = x.set('foo', 'baz');
const z = x.set('foo', 'bar');
x === y; // false
x === z; // true

في هذه الحالة بما أنّنا أعدنا مرجعًا عند تعديل المتغيّر x فيُمكننا استخدام المقارنة بين المراجع (x === y) للتأكد من أنّ القيمة الجديدة المُخزّنة في y مختلفة عن القيمة الأصليّة المُخزّنة في x.

من المكتبات الأخرى التي تساعد على استخدام البيانات غير القابلة للتعديل نجد seamless-immutable و  immutability-helper.

تُزوِّدك بنى البيانات غير القابلة للتعديل بطريقة سهلة لتتبّع التغييرات على الكائنات، وهو كل ما نحتاجه لتنفيذ التابع shouldComponentUpdate. يُزوِّدك ذلك بدفعة جيدة لتحسين الأداء في تطبيقك.

 مصادر

• صفحة تحسين الأداء في توثيق React الرسمي.