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React 性能优化完全指南,将自己这几年的心血总结成这篇! #763
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React 性能优化完全指南,将自己这几年的心血总结成这篇! by 前端桃园2021-03-22
本文分为三部分,首先介绍 React 的工作流,让读者对 React 组件更新流程有宏观的认识。然后列出笔者总结的一系列优化技巧,并为稍复杂的优化技巧准备了 CodeSandbox 源码,以便读者实操体验。最后分享笔者使用 React Profiler 的一点心得,帮助读者更快定位性能瓶颈。 React 工作流React 是声明式 UI 库,负责将 State 转换为页面结构(虚拟 DOM 结构)后,再转换成真实 DOM 结构,交给浏览器渲染。当 State 发生改变时,React 会先进行调和(Reconciliation)阶段,调和阶段结束后立刻进入提交(Commit)阶段,提交阶段结束后,新 State 对应的页面才被展示出来。 React 的调和阶段需要做两件事。1、计算出目标 State 对应的虚拟 DOM 结构。2、寻找「将虚拟 DOM 结构修改为目标虚拟 DOM 结构」的最优更新方案。 React 按照深度优先遍历虚拟 DOM 树的方式,在一个虚拟 DOM 上完成两件事的计算后,再计算下一个虚拟 DOM。第一件事主要是调用类组件的 render 方法或函数组件自身。第二件事为 React 内部实现的 Diff 算法,Diff 算法会记录虚拟 DOM 的更新方式(如:Update、Mount、Unmount),为提交阶段做准备。 React 的提交阶段也需要做两件事。1、将调和阶段记录的更新方案应用到 DOM 中。2、调用暴露给开发者的钩子方法,如:componentDidUpdate、useLayoutEffect 等。 提交阶段中这两件事的执行时机与调和阶段不同,在提交阶段 React 会先执行 1,等 1 完成后再执行 2。因此在子组件的 componentDidMount 方法中,可以执行 由于调和阶段的「Diff 过程」和提交阶段的「应用更新方案到 DOM」都属于 React 的内部实现,开发者能提供的优化能力有限,本文仅有一条优化技巧(列表项使用 key 属性[2])与它们有关。实际工程中大部分优化方式都集中在调和阶段的「计算目标虚拟 DOM 结构」过程,该过程是优化的重点,React 内部的 Fiber 架构和并发模式也是在减少该过程的耗时阻塞。对于提交阶段的「执行钩子函数」过程,开发者应保证钩子函数中的代码尽量轻量,避免耗时阻塞,相关的优化技巧参考本文的避免在 didMount、didUpdate 中更新组件 State[3]。
定义 Render 过程本文为了叙述方便, 将调和阶段中「计算目标虚拟 DOM 结构」过程称为 Render 过程 。触发 React 组件的 Render 过程目前有三种方式,分别为 forceUpdate、State 更新、父组件 Render 触发子组件 Render 过程。 优化技巧PureComponent、React.memo在 React 工作流中,如果只有父组件发生状态更新,即使父组件传给子组件的所有 Props 都没有修改,也会引起子组件的 Render 过程。 从 React 的声明式设计理念来看,如果子组件的 Props 和 State 都没有改变,那么其生成的 DOM 结构和副作用也不应该发生改变。当子组件符合声明式设计理念时,就可以忽略子组件本次的 Render 过程。 PureComponent 和 React.memo 就是应对这种场景的,PureComponent 是对类组件的 Props 和 State 进行浅比较,React.memo 是对函数组件的 Props 进行浅比较。 shouldComponentUpdate在 React 刚开源的那段时期,数据不可变性还没有现在这样流行。当时 Flux 架构就使用的模块变量来维护 State,并在状态更新时直接修改该模块变量的属性值,而不是使用展开语法[6]生成新的对象引用。 例如要往数组中添加一项数据时,当时的代码很可能是 在此背景下,当时的开发者经常使用 shouldComponentUpdate 来深比较 Props,只在 Props 有修改才执行组件的 Render 过程。如今由于数据不可变性和函数组件的流行,这样的优化场景已经不会再出现了。 接下来介绍另一种可以使用 shouldComponentUpdate 来优化的场景。在项目初始阶段,开发者往往图方便会给子组件传递一个大对象作为 Props,后面子组件想用啥就用啥。 当大对象中某个「子组件未使用的属性」发生了更新,子组件也会触发 Render 过程。 在这种场景下,通过实现子组件的 shouldComponentUpdate 方法,仅在「子组件使用的属性」发生改变时才返回 但使用 shouldComponentUpdate 优化第二个场景有两个弊端。
B 组件的 shouldComponentUpdate 中只比较了 data.a 和 data.b,目前是没任何问题的。 之后开发者想在 C 组件中使用 data.c,假设项目中 data.a 和 data.c 是一起更新的,所以也没任何问题。 但这份代码已经变得脆弱了,如果某次修改导致 data.a 和 data.c 不一起更新了,那么系统就会出问题。 而且实际业务中代码往往更复杂,从 B 到 C 可能还有若干中间组件,这时就很难想到是 shouldComponentUpdate 引起的问题了。
useMemo、useCallback 实现稳定的 Props 值如果传给子组件的派生状态或函数,每次都是新的引用,那么 PureComponent 和 React.memo 优化就会失效。所以需要使用 useMemo 和 useCallback 来生成稳定值,并结合 PureComponent 或 React.memo 避免子组件重新 Render。
useMemo 减少组件 Render 过程耗时useMemo 是一种缓存机制提速,当它的依赖未发生改变时,就不会触发重新计算。一般用在「计算派生状态的代码」非常耗时的场景中,如:遍历大列表做统计信息。
列表项使用 key 属性当渲染列表项时,如果不给组件设置不相等的属性 key,就会收到如下报警。相信很多开发者已经见过该报警成百上千次了,那 key 属性到底在优化了什么呢?举个 🌰,在不使用 key 时,组件两次 Render 的结果如下。
此时 React 的 Diff 算法会按照
React Diff 算法会把 key 值为 2015 的虚拟 DOM 进行比较,发现 key 为 2015 的虚拟 DOM 没有发生修改,不用更新。 同样,key 值为 2016 的虚拟 DOM 也不需要更新。结果就只需要创建 key 值为 2014 的虚拟 DOM。 相比于不使用 key 的代码,使用 key 节省了两次 DOM 更新操作。如果把例子中的 那么使用 key 属性就不只节省了 DOM 更新,还避免了组件的 Render 过程。 React 官方推荐[15]将每项数据的 ID 作为组件的 key,以达到上述的优化目的。 并且不推荐使用每项的索引作为 key,因为传索引作为 key 时,就会退化为不使用 key 时的代码。 那么是否在所有列表渲染的场景下,使用 ID 都优于使用索引呢?答案是否定的,在常见的分页列表中,第一页和第二页的列表项 ID 都是不同,假设每页展示三条数据,那么切换页面前后组件 Render 结果如下。
切换到第二页后,由于所有 整个更新过程需要三次 DOM 删除、三次 DOM 创建。如果不使用 key,Diff 算法只会将三个 参考 Demo 没有添加、删除、排序功能的分页列表[16], 使用 key 时每次翻页耗时约为 140ms,而不使用 key 仅为 70ms。尽管存在以上场景,React 官方仍然推荐使用 ID 作为每项的 key 值。其原因有两:
批量更新,减少 Render 次数我们先回忆一道前几年的 React 面试常考题,React 类组件中 setState 是同步的还是异步的?如果对类组件不熟悉也没关系,可以将 setState 理解为 useState 的第二个返回值。balabala... 答案是:在 React 管理的事件回调和生命周期中,setState 是异步的,而其他时候 setState 都是同步的。这个问题根本原因就是 React 在自己管理的事件回调和生命周期中,对于 setState 是批量更新的,而在其他时候是立即更新的。 读者可参考线上示例 setState 同步还是异步[17],并自行验证。 批量更新 setState 时,多次执行 setState 只会触发一次 Render 过程。相反在立即更新 setState 时,每次 setState 都会触发一次 Render 过程,就存在性能影响。 假设有如下组件代码,该组件在
该组件会在
按优先级更新,及时响应用户优先级更新是批量更新的逆向操作,其思想是:优先响应用户行为,再完成耗时操作。常见的场景是:页面弹出一个 Modal,当用户点击 Modal 中的确定按钮后,代码将执行两个操作。 a) 关闭 Modal。 b) 页面处理 Modal 传回的数据并展示给用户。 当 b) 操作需要执行 500ms 时,用户会明显感觉到从点击按钮到 Modal 被关闭之间的延迟。 例子参考:CodeSandbox 在线 Demo[22]。 在该例子中,用户添加一个整数后,页面要隐藏输入框,并将新添加的整数加入到整数列表,将列表排序后再展示。 以下为一般的实现方式,将
如果让页面优先隐藏输入框,用户便能立刻感知到页面更新,不会有卡顿感。 实现优先级更新的要点是将耗时任务移动到下一个宏任务中执行,优先响应用户行为。 例如在该例中,将
发布者订阅者跳过中间组件 Render 过程React 推荐将公共数据放在所有「需要该状态的组件」的公共祖先上,但将状态放在公共祖先上后,该状态就需要层层向下传递,直到传递给使用该状态的组件为止。 每次状态的更新都会涉及中间组件的 Render 过程,但中间组件并不关心该状态,它的 Render 过程只负责将该状态再传给子组件。在这种场景下可以将状态用发布者订阅者模式维护,只有关心该状态的组件才去订阅该状态,不再需要中间组件传递该状态。 当状态更新时,发布者发布数据更新消息,只有订阅者组件才会触发 Render 过程,中间组件不再执行 Render 过程。 只要是发布者订阅者模式的库,都可以进行该优化。比如:redux、use-global-state、React.createContext 等。例子参考:发布者订阅者模式跳过中间组件的渲染阶段[23],本示例使用 React.createContext 进行实现。
运行后效果:TODO: 放图。从图中可看出,优化后只有使用了公共状态的组件 CompA 和 CompB 发生了更新,减少了父组件和 CompC 组件的 Render 次数。 useMemo 返回虚拟 DOM 可跳过该组件 Render 过程利用 useMemo 可以缓存计算结果的特点,如果 useMemo 返回的是组件的虚拟 DOM,则将在 useMemo 依赖不变时,跳过组件的 Render 阶段。 该方式与 React.memo 类似,但与 React.memo 相比有以下优势:
例子参考:useMemo 跳过组件 Render 过程[25]。 该例子中,父组件状态更新后,不使用 useMemo 的子组件会执行 Render 过程,而使用 useMemo 的子组件不会执行。
debounce、throttle 优化频繁触发的回调在搜索组件中,当 input 中内容修改时就触发搜索回调。当组件能很快处理搜索结果时,用户不会感觉到输入延迟。 但实际场景中,中后台应用的列表页非常复杂,组件对搜索结果的 Render 会造成页面卡顿,明显影响到用户的输入体验。 在搜索场景中一般使用 useDebounce[26] + useEffect 的方式获取数据。 例子参考:debounce-search[27]。
为什么搜索场景中是使用 debounce,而不是 throttle 呢?throttle 是 debounce 的特殊场景,throttle 给 debounce 传了 maxWait 参数,可参考 useThrottleCallback[28]。 在搜索场景中,只需响应用户最后一次输入,无需响应用户的中间输入值,debounce 更适合使用在该场景中。 而 throttle 更适合需要实时响应用户的场景中更适合,如通过拖拽调整尺寸或通过拖拽进行放大缩小(如:window 的 resize 事件)。 实时响应用户操作场景中,如果回调耗时小,甚至可以用 requestAnimationFrame 代替 throttle。 懒加载在 SPA 中,懒加载优化一般用于从一个路由跳转到另一个路由。 还可用于用户操作后才展示的复杂组件,比如点击按钮后展示的弹窗模块(有时候弹窗就是一个复杂页面 😌)。 在这些场景下,结合 Code Split 收益较高。懒加载的实现是通过 Webpack 的动态导入和 实现懒加载优化时,不仅要考虑加载态,还需要对加载失败进行容错处理。
懒渲染懒渲染指当组件进入或即将进入可视区域时才渲染组件。常见的组件 Modal/Drawer 等,当 visible 属性为 true 时才渲染组件内容,也可以认为是懒渲染的一种实现。懒渲染的使用场景有:
懒渲染的实现中判断组件是否出现在可视区域内是通过 react-visibility-observer[30] 进行监听。例子参考:懒渲染[31]
虚拟列表虚拟列表是懒渲染的一种特殊场景。虚拟列表的组件有 react-window[32] 和 react-virtualized,它们都是同一个作者开发的。 react-window 是 react-virtualized 的轻量版本,其 API 和文档更加友好。 所以新项目中推荐使用 react-window,而不是使用 Star 更多的 react-virtualized。 使用 react-window 很简单,只需要计算每项的高度即可。下面代码中每一项的高度是 35px。 例子参考:官方示例[33]
如果每项的高度是变化的,可给 itemSize 参数传一个函数。对于这个优化点,笔者遇到一个真实案例。 在公司的招聘项目中,通过下拉菜单可查看某个候选人的所有投递记录。平常这个列表也就几十条,但后来用户反馈『下拉菜单点击后要很久才能展示出投递列表』。 该问题的原因就是这个候选人在我们系统中有上千条投递,一次性展示上千条投递导致页面卡住了。 所以在开发过程中,遇到接口返回的是所有数据时,需提前预防这类 bug,使用虚拟列表优化。 跳过回调函数改变触发的 Render 过程React 组件的 Props 可以分为两类。 a) 一类是在对组件 Render 有影响的属性,如:页面数据、getPopupContainer[34] 和 renderProps 函数。 b) 另一类是组件 Render 后的回调函数,如:onClick、onVisibleChange[35]。 b) 类属性并不参与到组件的 Render 过程,因为可以对 b) 类属性进行优化。 当 b)类属性发生改变时,不触发组件的重新 Render ,而是在回调触发时调用最新的回调函数。 Dan Abramov 在 A Complete Guide to useEffect[36] 文章中认为,每次 Render 都有自己的事件回调是一件很酷的特性。 但该特性要求每次回调函数改变就触发组件的重新 Render ,这在性能优化过程中是可以取舍的。 例子参考:跳过回调函数改变触发的 Render 过程[37]。 以下代码比较难以理解,可通过调试该例子,帮助理解消化。
动画库直接修改 DOM 属性,跳过组件 Render 阶段这个优化在业务中应该用不上,但还是非常值得学习的,将来可以应用到组件库中。 参考 react-spring[38] 的动画实现,当一个动画启动后,每次动画属性改变不会引起组件重新 Render ,而是直接修改了 dom 上相关属性值。 例子演示:CodeSandbox 在线 Demo[39]
避免在 didMount、didUpdate 中更新组件 State这个技巧不仅仅适用于 didMount、didUpdate,还包括 willUnmount、useLayoutEffect 和特殊场景下的 useEffect(当父组件的 cDU/cDM 触发时,子组件的 useEffect 会同步调用),本文为叙述方便将他们统称为「提交阶段钩子」。 React 工作流[40]提交阶段的第二步就是执行提交阶段钩子,它们的执行会阻塞浏览器更新页面。 如果在提交阶段钩子函数中更新组件 State,会再次触发组件的更新流程,造成两倍耗时。一般在提交阶段的钩子中更新组件状态的场景有:
use-swr 的源码[43]就使用了该优化技巧。当某个接口存在缓存数据时,use-swr 会先使用该接口的缓存数据,并在 如果 use-swr 不做该优化的话,就会在 useLayoutEffect 中触发重新验证并设置 isValidating 状态为 true[44],引起组件的更新流程,造成性能损失。 React Profiler 定位 Render 过程瓶颈React Profiler 是 React 官方提供的性能审查工具,本文只介绍笔者的使用心得,详细的使用手册请移步官网文档[45]。 Profiler 只记录了 Render 过程耗时通过 React Profiler,开发者可以查看组件 Render 过程耗时,但无法知晓提交阶段的耗时。 尽管 Profiler 面板中有 Committed at 字段,但这个字段是相对于录制开始时间,根本没有意义。 所以提醒读者不要通过 Profiler 定位非 Render 过程的性能瓶颈问题。 通过在 React v16 版本上进行实验,同时开启 Chrome 的 Performance 和 React Profiler 统计。 如下图,在 Performance 面板中,调和阶段和提交阶段耗时分别为 642ms 和 300ms,而 Profiler 面板中只显示了 642ms。
开启「记录组件更新原因」点击面板上的齿轮,然后勾选「Record why each component rendered while profiling.」,如下图。 然后点击面板中的虚拟 DOM 节点,右侧便会展示该组件重新 Render 的原因。 定位产生本次 Render 过程原因由于 React 的批量更新(Batch Update)机制,产生一次 Render 过程可能涉及到很多个组件的状态更新。那么如何定位是哪些组件状态更新导致的呢? 在 Profiler 面板左侧的虚拟 DOM 树结构中,从上到下审查每个发生了渲染的(不会灰色的)组件。 如果组件是由于 State 或 Hook 改变触发了 Render 过程,那它就是我们要找的组件,如下图。 结语笔者是从年前开始写这篇文章,到发布时已经写了一个月了,期间断断续续将自己这几年对 React 的理解加入到文章中,然后调整措辞和丰富示例,最后终于在周四前完成(周四是我定的 deadline 😌)。既然自己付出了那么多努力,那就希望它能成为一份优秀的 React 优化手册吧。 参考资料[1] 线上代码: https://codesandbox.io/s/cdm-yu-commit-jieduanzhixingshunxu-fzu1w?file=/src/App.js [2] 列表项使用 key 属性: #heading-7 [3] 避免在 didMount、didUpdate 中更新组件 State: #heading-18 [4] React 组件的生命周期图: https://projects.wojtekmaj.pl/react-lifecycle-methods-diagram/ [5] 介绍事件循环的视频: https://www.youtube.com/watch?v=u1kqx6AenYw&t=853s [6] 展开语法: https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/Reference/Operators/Spread\_syntax [7] ...state, item]`。这点可参考 Dan Abramov 在[演讲 Redux 时: https://www.youtube.com/watch?v=xsSnOQynTHs&t=690s [8] 发布者订阅者跳过中间组件 Render 过程: #heading-10 [9] 跳过回调函数改变触发的 Render 过程: #heading-16 [10] React Server Hooks 代码: https://github.com/facebook/react/blob/ee432635724d5a50301448016caa137ac3c0a7a2/packages/react-dom/src/server/ReactPartialRendererHooks.js#L452 [11] [12] [13] How to memoize calculations: https://reactjs.org/docs/hooks-faq.html#how-to-memoize-calculations [14] memoizee: https://www.npmjs.com/package/memoizee [15] React 官方推荐: https://reactjs.org/docs/lists-and-keys.html#keys [16] 没有添加、删除、排序功能的分页列表: https://codesandbox.io/s/meiyoutianjiashanchupaixugongnengdefenyeliebiao-d6zqr?file=/src/App.js [17] setState 同步还是异步: https://codesandbox.io/s/setstate-tongbuhuanshiyibu-1bo16 [18] batchUpdates 批量更新: https://codesandbox.io/s/batchupdates-pilianggengxin-qqdsc [19] 为什么 setState 是异步的?: facebook/react#11527 (comment) [20] 线上示例: https://codesandbox.io/s/setstate-tongbuhuanshiyibu-1bo16 [21] 官方文档: https://reactjs.org/docs/concurrent-mode-adoption.html#feature-comparison [22] CodeSandbox 在线 Demo: https://codesandbox.io/s/youxianjigengxinlijixiangyingyonghucaozuo-eb740 [23] 发布者订阅者模式跳过中间组件的渲染阶段: https://codesandbox.io/s/fabuzhedingyuezhemoshitiaoguozhongjianzujiande-render-guocheng-nm7nt?file=/src/PubSubCommunicate.js [24] useDeepCompareMemo: https://github.com/sandiiarov/use-deep-compare#usedeepcomparememo [25] useMemo 跳过组件 Render 过程: https://codesandbox.io/s/usememo-tiaoguozujian-render-guocheng-bzz9r [26] useDebounce: https://github.com/xnimorz/use-debounce#simple-values-debouncing [27] debounce-search: https://codesandbox.io/s/debounce-search-4dkn3 [28] useThrottleCallback: https://github.com/xnimorz/use-debounce/blob/master/src/useThrottledCallback.ts#L57 [29] lazy-loading: https://codesandbox.io/s/lazy-loading-bmyd7 [30] react-visibility-observer: https://www.npmjs.com/package/react-visibility-observer [31] 懒渲染: https://codesandbox.io/s/lanxuanran-ls65r [32] react-window: https://react-window.now.sh/#/examples/list/fixed-size [33] 官方示例: https://react-window.now.sh/#/examples/list/fixed-size [34] getPopupContainer: https://ant.design/components/dropdown/ [35] onVisibleChange: https://ant.design/components/dropdown/ [36] A Complete Guide to useEffect: https://overreacted.io/a-complete-guide-to-useeffect/#each-render-has-its-own-event-handlers [37] 跳过回调函数改变触发的 Render 过程: https://codesandbox.io/s/tiaoguohuidiaohanshugaibianhongfade-render-guocheng-3i59n [38] react-spring: https://github.com/pmndrs/react-spring [39] CodeSandbox 在线 Demo: https://codesandbox.io/s/donghuakuzhijiexiugai-domtiaoguoxuanranjieduan-ij7px [40] React 工作流: #heading-0 [41] getDerivedStateFromProps: https://reactjs.org/docs/react-component.html#static-getderivedstatefromprops [42] 函数调用时执行 setState: https://reactjs.org/docs/hooks-faq.html#how-do-i-implement-getderivedstatefromprops [43] use-swr 的源码: https://github.com/vercel/swr/blob/0.3.8/src/use-swr.ts#L536 [44] 设置 isValidating 状态为 true: https://github.com/vercel/swr/blob/dedc017248e3de9502f5d9ff874d45de3b20ab06/src/use-swr.ts#L352 [45] 官网文档: https://zh-hans.reactjs.org/blog/2018/09/10/introducing-the-react-profiler.html [46] PR#18417: facebook/react#18417 [47] 测试代码: https://codesandbox.io/s/react-profiler-shifoutongji-componentdidmount-zhixingshijian-yosid 推荐阅读 点赞并分享给你的朋友是最好的支持~ |
https://mp.weixin.qq.com/s/-dVGGoVA8kpv9PaSNMoMSg
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