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 descriptionexport 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 itemif(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 falsereturn 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 reducerexport 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; // trueconst 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

Firefox: 点击查看

Chrome: 点击查看

感谢阅读，祝你顺利构建出高性能的 React 应用！