React 应用的性能优化思路

要点梗概

React 应用主要的性能问题在于多余的处理和组件的 DOM 比对。为了避免这些性能陷阱，你应该尽可能的在 shouldComponentUpdate 中返回 false 。

简而言之，归结于如下两点：

加速shouldComponentUpdate 的检查
简化shouldComponentUpdate 的检查

免责声明！

文章中的示例是用 React + Redux 写的。如果你用的是其它的数据流库，原理是相通的但是实现会不同。

在文章中我没有使用 immutability (不可变)库，只是一些普通的 es6 和一点 es7。有些东西用不可变数据库要简单一点，但是我不准备在这里讨论这一部分内容。

React 应用的主要性能问题是什么？

组件中那些不更新 DOM 的冗余操作
DOM 比对那些无须更新的叶子节点
- 虽则 DOM 比对很出色并加速了 React ，但计算成本是不容忽视的

React 默认的渲染行为是怎样的？

我们来看一下 React 是如何渲染组件的。

初始化渲染

在初始化渲染时，我们需要渲染整个应用

（绿色＝已渲染节点）

每一个节点都被渲染 —— 这很赞！现在我们的应用呈现了我们的初始状态。

提出改变

我们想更新一部分数据。这些改变只和一个叶子节点相关

理想更新

我们只想渲染通向叶子节点的关键路径上的这几个节点

默认行为

如果你不告诉 React 别这样做，它便会如此

（橘黄色＝浪费的渲染）

哦，不！我们所有的节点都被重新渲染了。

React 的每一个组件都有一个 shouldComponentUpdate(nextProps,nextState) 函数。它的职责是当组件需要更新时返回 true ，而组件不必更新时则返回 false 。返回 false 会导致组件的 render 函数不被调用。React 总是默认在 shouldComponentUpdate 中返回 true，即便你没有显示地定义一个 shouldComponentUpdate 函数。

// 默认行为
 
shouldComponentUpdate(nextProps,nextState) {
 
    return true;
 
}

这就意味着在默认情况下，你每次更新你的顶层级的 props，整个应用的每一个组件都会渲染。这是一个主要的性能问题。

我们如何获得理想的更新？

尽可能的在 shouldComponentUpdate 中返回 false 。

简而言之：

加速shouldComponentUpdate 的检查
简化shouldComponentUpdate 的检查

加速 shouldComponentUpdate 检查

理想情况下我们不希望在 shouldComponentUpdate 中做深等检查，因为这非常昂贵，尤其是在大规模和拥有大的数据结构的时候。

class Item extends React.component {
 
    shouldComponentUpdate(nextProps) {
 
      // 这很昂贵
 
      return isDeepEqual(this.props,nextProps);
 
    }
 
    // ...
 
}

一个替代方法是只要对象的值发生了变化，就改变对象的引用。

const newValue = {
 
    ...oldValue
 
    // 在这里做你想要的修改
 
};
 
 
 
// 快速检查 —— 只要检查引用
 
newValue === oldValue; // false
 
 
 
// 如果你愿意也可以用 Object.assign 语法
 
const newValue2 = Object.assign({},oldValue);
 
 
 
newValue2 === oldValue; // false

在 Redux reducer 中使用这个技巧：

// 在这个 Redux reducer 中，我们将改变一个 item 的 description
 
export default (state,action) {
 
 
 
    if(action.type === 'ITEM_DESCRIPTION_UPDATE') {
 
 
 
        const { itemId,description } = action;
 
 
 
        const items = state.items.map(item => {
 
            // action 和这个 item 无关 —— 我们可以不作修改直接返回这个 item
 
            if(item.id !== itemId) {
 
              return item;
 
            }
 
 
 
            // 我们想改变这个 item
 
            // 这会保留原本 item 的值，但
 
            // 会返回一个更新过 description 的新对象
 
            return {
 
              ...item,description
 
            };
 
        });
 
 
 
        return {
 
          ...state,items
 
        };
 
    }
 
 
 
    return state;
 
}

如果你采用这个方法，那你只需在 shouldComponentUpdate 函数中作引用检查

// 超级快 —— 你所做的只是检查引用！
 
shouldComponentUpdate(nextProps) {
 
    return isObjectEqual(this.props,nextProps);
 
}

isObjectEqual 的一个实现示例

const isObjectEqual = (obj1,obj2) => {
 
    if(!isObject(obj1) || !isObject(obj2)) {
 
        return false;
 
    }
 
 
 
    // 引用是否相同
 
    if(obj1 === obj2) {
 
        return true;
 
    }
 
 
 
    // 它们包含的键名是否一致？
 
    const item1Keys = Object.keys(obj1).sort();
 
    const item2Keys = Object.keys(obj2).sort();
 
 
 
    if(!isArrayEqual(item1Keys,item2Keys)) {
 
        return false;
 
    }
 
 
 
    // 属性所对应的每一个对象是否具有相同的引用？
 
    return item2Keys.every(key => {
 
        const value = obj1[key];
 
        const nextValue = obj2[key];
 
 
 
        if(value === nextValue) {
 
            return true;
 
        }
 
 
 
        // 数组例外，再检查一个层级的深度
 
        return Array.isArray(value) && 
 
            Array.isArray(nextValue) && 
 
            isArrayEqual(value,nextValue);
 
    });
 
};
 
 
 
const isArrayEqual = (array1 = [],array2 = []) => {
 
    if(array1 === array2) {
 
        return true;
 
    }
 
 
 
    // 检查一个层级深度
 
    return array1.length === array2.length &&
 
        array1.every((item,index) => item === array2[index]);
 
};

简化 shouldComponentUpdate 检查

先看一个复杂的 shouldComponentUpdate 示例

// 关注分离的数据结构（标准化数据）
 
const state = {
 
    items: [
 
        {
 
            id: 5,description: 'some really cool item'
 
        }
 
    ]
 
 
 
    // 表示用户与系统交互的对象
 
    interaction: {
 
        selectedId: 5
 
    }
 
};

如果这样组织你的数据，会使得在 shouldComponentUpdate 中进行检查变得困难

import React,{ Component,PropTypes } from 'react'
 
 
 
class List extends Component {
 
 
 
    propTypes = {
 
        items: PropTypes.array.isrequired,iteraction: PropTypes.object.isrequired
 
    }
 
 
 
    shouldComponentUpdate (nextProps) {
 
        // items 中的元素是否发生了改变？
 
        if(!isArrayEqual(this.props.items,nextProps.items)) {
 
            return true;
 
        }
 
 
 
        // 从这里开始事情会变的很恐怖
 
 
 
        // 如果 interaction 没有变化，那可以返回 false （真棒！）
 
        if(isObjectEqual(this.props.interaction,nextProps.interaction)) {
 
            return false;
 
        }
 
 
 
        // 如果代码运行到这里，我们知道：
 
        //    1. items 没有变化
 
        //    2. interaction 变了
 
        // 我们需要 interaction 的变化是否与我们相干
 
 
 
        const wasItemSelected = this.props.items.any(item => {
 
            return item.id === this.props.interaction.selectedId
 
        })
 
        const isItemSelected = nextProps.items.any(item => {
 
            return item.id === nextProps.interaction.selectedId
 
        })
 
 
 
        // 如果发生了改变就返回 true
 
        // 如果没有发生变化就返回 false
 
        return wasItemSelected !== isItemSelected;
 
    }
 
 
 
    render() {
 
        <div>
 
            {this.props.items.map(item => {
 
                const isSelected = this.props.interaction.selectedId === item.id;
 
                return (<Item item={item} isSelected={isSelected} />);
 
            })}
 
        </div>
 
    }
 
}

问题1：shouldComponentUpdate 体积庞大

你可以看出一个非常简单的数据对应的 shouldComponentUpdate 即庞大又复杂。这是因为它需要知道数据的结构以及它们之间的关联。shouldComponentUpdate 函数的复杂度和体积只随着你的数据结构增长。这很容易导致两点错误：

在不应该返回 false 的时候返回 false（应用显示错误的状态）
在不应该返回 true 的时候返回 true（引发性能问题）

为什么要让事情变得这么复杂？你只想让这些检查变得简单一点，以至于你根本就不必考虑它们。

问题2：父子级之间强耦合

通常而言，应用都要推广松耦合（组件对其它的组件知道的越少越好）。父组件应该尽量避免知晓其子组件的工作原理。这就允许你改变子组件的行为而无须让父级知晓这些变化（假设 PropsTypes 保持不变）。它还允许子组件独立运转，而不必让父级紧密的控制其行为。

解决办法：压平你的数据

通过压平（合并）你的数据结构，你可以重新使用非常简单的引用检查来看是否有什么发生了变化。

const state = {
 
    items: [
 
        {
 
            id: 5,description: 'some really cool item',// interaction 现在存在于 item 的内部
 
            interaction: {
 
                isSelected: true
 
            }
 
        }
 
    }
 
};

这样组织你的数据使得在 shouldComponentUpdate 中做检查变得简单

import React,{Component,PropTypes} from 'react'
 
 
 
class List extends Component {
 
 
 
    propTypes = {
 
        items: PropTypes.array.isrequired
 
    }
 
 
 
    shouldComponentUpdate(nextProps) {
 
        // so easy，麻麻再也不用担心我的更新检查了
 
        return isObjectEqual(this.props,nextProps);
 
    }
 
 
 
    render() {
 
        <div>
 
            {this.props.items.map(item => {
 
 
 
                return (
 
                <Item item={item}
 
                    isSelected={item.interaction.isSelected} />)
 
            })}
 
        </div>
 
    }
 
}

如果你想要更新 interaction 你就改变整个对象的引用

// redux reducer
 
export default (state,action) => {
 
 
 
    if(action.type === 'ITEM_SELECT') {
 
 
 
        const { itemId } = action;
 
 
 
        const items = state.items.map(item => {
 
            if(item.id !== itemId) {
 
                return item;
 
            }
 
 
 
            // 改变整个对象的引用
 
            return {
 
                ...item,interaction: {
 
                    isSelected: true
 
                }
 
            }
 
        })
 
 
 
        return {
 
            ...state,items
 
        };
 
    }
 
 
 
    return state;
 
};

误区：引用检查与动态 props

一个创建动态 props 的例子

class Foo extends React.Component {
 
    render() {
 
        const {items} = this.props;
 
 
 
        // 这个对象每次都有一个新的引用
 
        const newData = { hello: 'world' };
 
 
 
 
 
        return <Item name={name} data={newData} />
 
    }
 
}
 
 
 
class Item extends React.Component {
 
 
 
    // 即便前后两个对象的值相同，检查也总会返回true，因为 `data` 每次都会得到一个新的引用
 
    shouldComponentUpdate(nextProps) {
 
        return isObjectEqual(this.props,nextProps);
 
    }
 
}

通常我们不会在组件中创建一个新的 props 把它传下来。但是，这在循环中更为常见

class List exntends React.Component {
 
    render() {
 
        const {items} = this.props;
 
 
 
        <div>
 
            {items.map((item,index) => {
 
                // 这个对象每次都会获得一个新引用
 
                const newData = {
 
                    hello: 'world',isFirst: index === 0
 
                };
 
 
 
 
 
                return <Item name={name} data={newData} />
 
            })}
 
        </div>
 
    }
 
}

这在创建函数时很常见

import myActionCreator from './my-action-creator';
 
 
 
class List extends React.Component {
 
    render() {
 
        const {items,dispatch} = this.props;
 
 
 
        <div>
 
            {items.map(item => {
 
                // 这个函数的引用每次都会变
 
                const callback = () => {
 
                    dispatch(myActionCreator(item));
 
                }
 
 
 
                return <Item name={name} onUpdate={callback} />
 
            })}
 
        </div>
 
    }
 
}

解决问题的策略

避免在组件中创建动态的 props

改善你的数据模型，这样你就可以直接把 props 传下来

把动态 props 转化成满足全等（===）的类型传下来

eg:

boolean
number
string

const bool1 = true;
 
const bool2 = true;
 
 
 
bool1 === bool2; // true
 
 
 
const string1 = 'hello';
 
const string2 = 'hello';
 
 
 
string1 === string2; // true

如果你实在需要传递动态对象，那就把它当作字符串传下来，再在子级进行解构

render() {
 
    const {items} = this.props;
 
 
 
    <div>
 
        {items.map(item => {
 
            // 每次获得新引用
 
            const bad = {
 
                id: item.id,type: item.type
 
            };
 
 
 
            // 相同的值可以满足严格的全等 '==='
 
            const good = `${item.id}::${item.type}`;
 
 
 
            return <Item identifier={good} />
 
        })}
 
    </div>
 
}

特殊情况：函数

如果可以的话，尽量避免传递函数。相反，让子组件自由的 dispatch 动作。这还有个附加的好处就是把业务逻辑移出组件。
在 shouldComponetUpdate 中忽略函数检查。这样不是很理想，因我们不知道函数的值是否变化了。
创建一个 data -> function 的不可变绑定。你可以在 componentWillReceiveProps 函数中把它们存到 state 中去。这样就不会在每一次 render 时拿到新的引用。这个方法极度笨重，因为你须要维护和更新一个函数列表。
创建一个拥有正确 this 绑定的中间组件。这也不够理想，因为你在层级中引入了一个冗余层。
任何其它你能够想到的、能够避免每次 render 调用时创建一个新函数的方法。

方案4 的示例

// 引入另外一层 'ListItem'
 
<List>
 
    <ListItem> // 你可以在这里创建正确的 this 绑定
 
        <Item />
 
    </ListItem>
 
</List>
 
 
 
class ListItem extends React.Component {
 
 
 
    // 这样总能得到正确的 this 绑定，因为它绑定在了实例上
 
    // 感谢 es7！
 
    const callback = () => {
 
        dispatch(doSomething());
 
    }
 
 
 
    render() {
 
        return <Item callback={this.callback} item={this.props.item} />
 
    }
 
}

工具

以上列出来的所有规则和技巧都是通过使用性能测量工具发现的。使用工具可以帮助你发现你的应用的具体性能问题所在。

console.time

这一个相当简单：

开始一个计时器
做点什么
停止计时器

一个比较好的做法是使用 Redux 中间件：

export default store => next => action => {
 
    console.time(action.type)
 
 
 
    // `next` 是一个函数，它接收 'action' 并把它发送到 ‘reducers' 进行处理
 
    // 这会导致你应有的一次重渲
 
    const result = next(action);
 
 
 
    // 渲染用了多久？
 
    console.timeEnd(action.type);
 
 
 
    return result;
 
};

用这个方法可以记录你应用的每一个 action 和它引起的渲染所花费的时间。你可以快速知道哪些 action 渲染时间最长，这样当你解决性能问题时就可以从那里着手。拿到时间值还能帮助你判断你所做的性能优化是否奏效了。

React.perf

这个工具的思路和 console.time 是一致的，只不过用的是 React 的性能工具：

Perf.start()
do stuff
Perf.stop()

Redux 中间件示例：

import Perf from 'react-addons-perf';
 
 
 
export default store => next => action => {
 
    const key = `performance:${action.type}`;
 
    Perf.start();
 
 
 
    // 拿到新的 state 重渲应用
 
    const result = next(action);
 
    Perf.stop();
 
 
 
    console.group(key);
 
    console.info('wasted');
 
    Perf.printWasted();
 
    // 你可以在这里打印任何你感兴趣的 Perf 测量值
 
 
 
    console.groupEnd(key);
 
    return result;
 
};

与 console.time 方法类似，它能让你看到你每一个 action 的性能指标。更多关于 React 性能 addon 的信息请点击这里

浏览器工具

cpu 分析器火焰图表在寻找你的应用程序的性能问题时也能发挥作用。

在做性能分析时，火焰图表会展示出每一毫秒你的代码的 Javascript 堆栈的状态。在记录的时候，你就可以确切地知道任意时间点执行的是哪一个函数，它执行了多久，又是谁调用了它。—— Mozilla

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感谢阅读，祝你顺利构建出高性能的 React 应用！