前端框架：性能与灵活性的取舍

2022-11-22 14:45:08 浏览数 (1)

大家好，我卡颂。

针对「前端框架」，长期存在着各种纷争。其中争论比较大的是下面两项：

  • 性能之争
  • API设计之争

比如，各大新兴框架都会掏出benchmark证明自己优秀的运行时性能，在这些benchmark中React通常是垫底的存在。

在API设计上，Vue爱好者认为：“更多的API约束了开发者，不会因为团队成员水平的差异造成代码质量较大的差异”。

而React爱好者则认为：“Vue大量的API限制了灵活性，JSX yyds”。

上述讨论归根结底是框架「性能」与「灵活性」的取舍。

本文将介绍一款名为legendapp[1]的状态管理库，他与其他状态管理库设计理念上有很大不同。

在React中合理使用legendapp，可以极大提升应用的运行时性能。

但本文的目的并不仅仅是「介绍一个状态管理库」，而是与你一起感受「随着性能提高，框架灵活性发生的变化」。

React的性能优化

React性能确实不算太好，这是不争的事实。原因在于React自顶向下的更新机制。

每次状态更新，React都会从根组件开始深度优先遍历整棵组件树。

既然遍历方式是固定的，那么如何优化性能呢？答案是「寻找遍历时可以跳过的子树」。

什么样的子树可以跳过遍历呢？显然是「没有发生变化的子树」。

在React中，「变化」主要由下面3个要素造成：

  • state
  • props
  • context

他们都可能改变UI，或者触发useEffect。

所以，一棵子树中如果存在上述3个要素的改变，可能会发生变化，也就不能跳过遍历。

从「变化」的角度，我们再来看看React中的性能优化API，对于下面2个：

  • useMemo
  • useCallback

他们的本质是 —— 减少props的变化。

对于下面2个：

  • PureComponent
  • React.memo

他们的本质是 —— 直接告诉React这个组件比较prop变化的方式由全等比较变为浅比较了。

状态管理库能做的优化

了解了React的性能优化，我们再来看看状态管理库能为「性能优化」做些什么呢。

性能瓶颈主要发生在更新时，所以性能优化的方向主要有两个：

  • 减少不必要的更新
  • 减少每次更新时要遍历的子树

像Redux语境下的useSelector走的就是第一条路。

对于后一条路，「减少更新时遍历的子树」通常意味着「减少上文介绍的3要素的变化」。

PS：黄玄开发的React Forget，是一个「可以产生等效于useMemo、useCallback代码的编译器」，目的就是减少三要素中props的变化。

状态管理库在这方面能发挥的地方很有限，因为不管状态管理库如何巧妙的封装，也无法掩盖「他操作的其实是一个React状态」这一事实。

比如，虽然Mobx为React带来了「细粒度更新」，但并不能带来与Vue中「细粒度更新」相匹配的性能，因为Mobx最终触发的是自顶向下的更新。

legendapp的思路

本文要介绍的legendapp也走的是第二条路，但他的理念蛮特别的 —— 如果减少3要素的数量，那不就能减少3要素的变化么？

举个极端的例子，如果一个庞大的应用中一个状态都没有，那更新时整棵组件树都能被跳过。

下面是个Hook实现的计数器例子，useInterval每秒触发一次回调，回调中会触发更新：

代码语言：javascript复制
function Counter() {
  const [count, setCount] = useState(1)

  useInterval(() => {
    setCount(v => v   1)
  }, 1000)

  return <div>Count: {count}</div>
}

根据3要素法则，Counter中包含名为count的state，且每秒发生变化，则更新时Counter不会被跳过（表现为Counter每秒都会render）。

下面是使用legendapp改造的例子：

代码语言：javascript复制
function Counter() {
  const count = useObservable(1)

  useInterval(() => {
    count.set(v => v   1)
  }, 1000)

  return <div>Count: {count}</div>
}

在这个例子中，使用legendapp提供的useObservable方法定义状态count。

Counter只会render一次，后续即使count变化，Counter也不会render。

在线Demo[2]

这是如何办到的呢？

在legendapp源码中，useObservable方法代码如下：

代码语言：javascript复制
function useObservable(initialValue) {
    return React.useMemo(() => {
      // ...一套类似Vue的细粒度更新机制
    }, []);
}

通过包裹依赖项为空的React.useMemo，useObservable返回的实际是个「永远不会变的值」。

既然返回的不是state，那Counter组件中就不包含3要素（state、props、context）中的任何一个，当然不会render了。

我们将这个思路推广开，如果整个应用中所有状态都通过useObservable定义，那不就意味着整个应用都不存在state，那么更新时整棵组件树不都能跳过了么？

也就是说，legendapp在React原有更新机制基础上，实现了一套基于「细粒度更新」的完整更新流程，最大限度摆脱React的影响。

legendapp的原理

接下来我们再聊聊legendapp状态更新的实现。

在传统的React例子中：

代码语言：javascript复制
function Counter() {
  const [count, setCount] = useState(1)

  useInterval(() => {
    setCount(v => v   1)
  }, 1000)

  return <div>Count: {count}</div>
}

count变化，造成Counter组件render，render时count是新的值，所以返回的div中count是新的值。

而在legendapp例子中，Counter只会render一次，count如何更新呢？

代码语言：javascript复制
function Counter() {
  const count = useObservable(1)

  useInterval(() => {
    count.set(v => v   1)
  }, 1000)

  return <div>Count: {count}</div>
}

实际上，useObservable返回的count并不是一个数字，而是一个叫做Text的组件：

代码语言：javascript复制
const Text = React.memo(function ({ data }) {
    // 省略内部实现
});

在Text组件中，会监听count的变化。

当count变化后，会通过内部定义的useReducer触发一次React更新。

虽然React的更新是自顶向下遍历整棵组件树，但是整个应用中只有Text组件中存在状态且发生变化，所以除Text组件外其他子树都会被跳过。

性能与易用性的取舍

现在我们知道在legendapp中文本节点如何更新。

但JSX非常灵活，除了文本节点，还有比如：

  • 条件语句

如：

代码语言：javascript复制
isShow ? <A/> : <B/>
  • 自定义属性

如：

代码语言：javascript复制
<div className={isFocus ? 'text-blue' : ''}></div>

这些形式的变化该如何监听，并触发更新呢？

为此，legendapp提供了自定义组件Computed：

代码语言：javascript复制
<Computed>
  <span
    className={showChild.get() ? 'text-blue' : ''}
  >
    {showChild.get() ? 'true' : 'false'}
  </span>
</Computed>

对应的React语句：

代码语言：javascript复制
<span className={showChild ? 'text-blue' : ''}>
  {showChild ? 'true' : 'false'}
</span>

Computed相当于一个容器，会监听children中的状态变化，并触发React更新。

文本节点对应的Text组件可以类比为「被Computed包裹的文本内容」：

代码语言：javascript复制
<Computed>{文本内容}</Computed>

除此之外，还有些更具语意化的标签（本质都是Computed的封装），比如用于条件语句的Show：

代码语言：javascript复制
<Show if={showChild}>
  <div>Child element</div>
</Show>

对应的React语句：

代码语言：javascript复制
{showChild && (
  <div>Child element</div>
)}

还有用于数组遍历的<For/>组件等。

到这一步你应该发现了，虽然我们利用legendapp提高了运行时性能，但也引入了如Computed、Show等新的API。

你是愿意框架更灵活、有更多想象力，还是愿意牺牲灵活性，获得更高的性能？

这就是本文想表达的「性能与易用性的取舍」。

总结

用过Solid.js的同学会发现，引入legendapp的React在API上已经无限接近Solid.js了。

事实上，当Solid.js选择结合React与「细粒度更新」，并在性能上作出优化的那一刻起，就决定了他的最终形态就是如此。

legendapp React已经在运行时做到了很高的性能，如果想进一步优化，一个可行的方向是「编译时优化」。

如果朝着这个路子继续前进，在不舍弃「虚拟DOM」的情况下，就会与Vue3无限接近。

如果更极端点，舍弃了「虚拟DOM」，那么就会与Svelte无限接近。

每个框架都在性能与灵活性上作出了取舍，以讨好他们的目标受众。

参考资料

[1]

legendapp: https://www.legendapp.com/open-source/state/hooks/

[2]

在线Demo: https://codesandbox.io/s/legend-state-primitives-140tmg

react 编程算法 api

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