React 的 batch update 策略,包含 React 18 和 hooks


Posted by Lauviah0622 on 2021-06-10

在面試時有一題讓自己印象深刻:

export default function App() {
  const [counter, setCounter] = useState(0);

  const handleClick = () => {
      setCounter(counter + 1);
      setCounter(counter + 1);
  }

  return (
    <div className='App'>
      <h1>Function Component</h1>
      <div>
        counter: {counter}
      </div>
      <br/>
      <button onClick={handleClick}>Click me</button>
    </div>
  );
}

CodeSandbox 連結

第一個問題是:上面的 code,即使點擊一次 button,counter 也只會 + 1,原因是什麼?

我的回答是:

因為 setCounter(counter + 1); 這段已經改變 state 了,所以當下 Component 就會被 rerender,那後面第二次的 setCounter 就不會被執行。

後面緊接著第二個問題:如果上面的 Code 要改成 +2,你會怎麼做?

自己是有回答的出來(有做到 +2 的需求),不過主管表示說解題的方向不對,這題主要是在考 batch update 的觀念。

後來查了一下,回頭發現連第一題都回答錯了(慘爆)。了解之後就想寫篇文章分享這個觀念。

什麼是 Batch Update

在 React 裡面,不管是 state 或者是 props 的改變都會造成 Component 的 re-render,這點在使用 hook 或者是 class component 中都一樣。

那如果當一個操作中多次改變了 state,是不是就會造成 component 多次 rerender 呢?那對應的就會造成資源耗損,所以這時候就會將所有的改變 state 的操作一次蒐集起來,再統一改變 state,這樣就只需要 re-render 一次就好了,這個就是 Batch update。

那 React 的 Batch Update 是怎麼做的?我們可以看看 React 作者之一 Dan 的 文章中的範例,這邊擷取文章中的一部分範例以及原文。但個人還是推薦去閱讀 Dan 的真跡,每一篇文章都受益良多。

function Parent() {
  let [count, setCount] = useState(0);
  return (
    <div onClick={() => setCount(count + 1)}>
      Parent clicked {count} times
      <Child />
    </div>
  );
}

function Child() {
  let [count, setCount] = useState(0);
  return (
    <button onClick={() => setCount(count + 1)}>
      Child clicked {count} times
    </button>
  );
}

當你在點擊 Child 中的 button 時,因為 event bubbling 的關係,所以也會連帶觸發到 Parentdivonclick 事件。如果在沒有 batch update 的狀況下,會是這樣 re-render 的

*** Entering React's browser click event handler ***
Child (onClick)
  - setState
  - re-render Child // 😞 不需要的 re-render
Parent (onClick)
  - setState
  - re-render Parent
  - re-render Child
*** Exiting React's browser click event handler ***

Child 因為自己的 setState 而 re-render 一次,但又因為 Parent 的 state 改變而 re-render 第二次。

但是在 React 中,對於 event handler 中的 update 有進行 batch update 的處理,所以實際上的方式會是這樣:

*** Entering React's browser click event handler ***
Child (onClick)
  - setState
Parent (onClick)
  - setState
*** Processing state updates                     ***
  - re-render Parent
  - re-render Child
*** Exiting React's browser click event handler  ***

這樣就減少了一次 re-render 了!真棒!

理解了 React 中 batch update 的觀念後就可以來看面試題了,這裡再放一次 code

export default function App() {
  const [counter, setCounter] = useState(0);

  const handleClick = () => {
      setCounter(counter + 1);
      setCounter(counter + 1);
  }

  return (
    <div className='App'>
      <h1>Function Component</h1>
      <div>
        counter: {counter}
      </div>
      <br/>
      <button onClick={handleClick}>Click me</button>
    </div>
  );
}

第一題:
上面的 code,即使點擊一次 button,counter 也只會 + 1,原因是什麼?

原因根本不是如自己說的,因為第一次的 setCounter 就已經觸發 re-render,所以第二次的 setCounter 就被忽略。雖然和 Dan 的例子不太一樣,但是在同一個 Component 中的 event handler 也是會進行 batch update 的。

等等,那不就應該 +2 才對嗎?怎麼會是 +1?

原因出在這段:

setCounter(counter + 1);
setCounter(counter + 1);

當這段 code 被送出去時,state 的指向的是過去的 state(詳細可以看這篇 Dan 的文章,雖然很長)換句話說,這段可以看成這樣:

setCounter(0 + 1);
setCounter(0 + 1);

所以等於設定了兩次 setCounter(0 + 1)。檢查方法很簡單,在 eventHandler 後面 print 出一點東西就知道有沒有執行到最後了。

那第二個問題:

如果上面的 Code 要改成 +2,你會怎麼做?

只要改成這樣就可以了

const increase = prevCounter => prevCounter + 1
const handleClick = () => {
      setCounter(increase);
      setCounter(increase);
  }

利用 setState 的 functional update,那就會變成「前次值 + 1」,而不是指定數字。就能夠達到 +2 的需求了。

目前如何該使用 Batch Update

了解什麼是 batch update 後,可以開始了解說哪裡會進行這樣的處理。

React 中的 Batch update

event Handler

Handler Batch 範例:https://codesandbox.io/s/romantic-sanne-e9hgs-e9hgs?file=/src/HandlerBatchSample.jsx

可以看到不管是點擊 add many local state,還是點擊 increace all State in Another Component,render 次數都只會新增 1。只要是單次的 event 中的所有的 state change 都會被 batch 起來,即使在不同的 component、不同的元素也都會做 batching。面試題也屬於這個狀況。

useEffect

Effect Batch 範例:https://codesandbox.io/s/affectionate-carson-2jovc?file=/src/EffectBatchSample.jsx

同樣的 useEffect 中也會。範例中改變 toggle 後,useEffect 被觸發,進而其中多個 setCounter,但是卻沒有被 rerender 四次。證明說有進行 batch。

那為什麼每次點擊之後 counter 都會 +2 呢?原因是因為,couter 的 useEffect 並沒有設置 dependency,所以會在每次 render 的時候被觸發,所以:

  1. 第一次為 toggle 改變的時候被觸發
  2. 第二次為 couter 改變的時候被觸發

話說這裡有個問題,還有除了這兩種操作 State 以外的情境嗎...?

非同步操作和 ReactDOM.unstable_batchedUpdates()

再回頭看 Event Handler 的範例中,如果點擊 async increase all state,就會依照我們原本預期的重新 render 4 次(在其中操作 state 4 次)。React 在非同步的操作中並不會自動執行 batch State。

但可以使用 ReactDOM.unstable_batchedUpdates(callback),將操作包在 callback 裡面,那一樣會進行 batching。

Redux 的 Batch

在 Redux 裡面也有 batching,可以使用 batch 這個 API 一次 dispatch 多個 action,避免多次的 rerender。

React 18 的 Batching

Dan 在 Keep to single setState call? 這份 issue 裡面有提到:

There exists a temporary API to force batching. If you write ReactDOM.unstable_batchedUpdates(() => { this.fn1(); }); then both calls will be batched. But we expect to remove this API in the future and instead batch everything by default.

是的!就是現在!react 18 beta 版釋出啦,其中就有實現上面提到的方式。可以參考其中一篇 discusstions:Automatic batching for fewer renders in React 18,這邊稍微做介紹

在新的 React 18,所有的狀況都會預設進行 batching(原本在非同步的狀況不會進行)。而如果有需要即時更新 state 來讓 DOM 渲染的話,則可以使用新的 API ReactDOM.flushSync(),使用方法如下,範例來自

import { flushSync } from 'react-dom'; // Note: react-dom, not react

function handleClick() {
  flushSync(() => {
    setCounter(c => c + 1);
  });
  // React has updated the DOM by now
  flushSync(() => {
    setFlag(f => !f);
  });
  // React has updated the DOM by now
}

用法算是反過來,你想要剝離的操作,用 flushSync 包起來,而想要 batching 的操作就維持原狀。自己稍微測試的結果,ReactDOM.flushSync() 裡面的 state change 會先於 batching,不論執行順序。不過這樣一來,原本的 ReactDOM.unstable_batchedUpdates() 就可以說是被棄用了。

結語

整個研究的過程蠻久的,從面試題完到現在寫完文章,有趣的是剛好搭上 React 18 更新也稍微研究一下 XD。

Big guy is John,如果有任何問題或錯誤的部份歡迎留言或者是寄信,會超級感謝!!

參考資料


#React #frontend







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