Універсальні підходи до керування станом: від React до Vue та Angular

Керування станом (State Management) безсумнівно є основою сучасних вебдодатків, що дозволяє розробникам синхронізувати елементи інтерфейсу з базовими даними. Без належного управління станом інтерфейси можуть стати несумісними з фактичними даними, тоді як надійне управління станом робить додатки масштабованими та легкими в обслуговуванні.

У нашій роботі з різними фреймворками ми часто стикаємося з викликами вибору правильного підходу до керування станом. Redux, наприклад, є передбачуваним контейнером стану для JavaScript-додатків і має крихітне ядро розміром лише 2 кБ. Коли ми розглядаємо Angular State Management, React State Management або Vue State Management, ми шукаємо рішення, які добре масштабуються з TypeScript і сприяють ефективній співпраці між розробниками. Саме тому Global State Management став невіддільною частиною розробки сучасних вебдодатків.

У цій статті ми розглянемо універсальні підходи до керування станом у популярних JavaScript-фреймворках. Від гнучкості та продуктивності React до опініонованого підходу Angular з його Observables та RxJS — ми дослідимо, як різні Redux State Management бібліотеки та альтернативи допомагають розв'язувати спільні проблеми, зберігаючи при цьому гнучкість вашого коду.

Розробка вебдодатків без централізованого керування станом створює низку суттєвих проблем, що перешкоджають ефективній роботі команд та стабільності програмних продуктів. Розглянемо основні виклики, з якими стикаються розробники, коли використовують традиційні підходи замість спеціалізованих рішень для State Management.

Станова розсинхронізація між компонентами

Передача стану між компонентами без централізованого сховища даних є однією з найгостріших проблем сучасної веброзробки. При використанні базових методів керування станом, таких як useState у React, часто виникають ситуації, коли стан різних частин додатка стає несинхронізованим. Це особливо помітно в складних інтерфейсах, де дані мають відображатися в декількох місцях одночасно.

Коли компоненти не мають єдиного джерела правди, це призводить до розсинхронізації даних, що відображаються користувачеві. Наприклад, оновлення стану в одному компоненті може не відобразитися в іншому, що залежить від тих самих даних. Через це виникають невідповідності в інтерфейсі, які погіршують користувацький досвід та створюють враження «поламаного» додатку.

Складність масштабування додатків

З ростом додатка збільшується кількість компонентів та зв'язків між ними, що призводить до експоненційного зростання складності коду. Без централізованого керування станом розробники змушені створювати складні ланцюжки передачі пропсів або використовувати патерни з підняттям стану, що робить код важким для розуміння та підтримки.

При масштабуванні такого додатка з'являються додаткові виклики:

• складність відстеження потоку даних через компоненти;
• збільшення взаємозалежностей, що ускладнює рефакторинг;
• зниження продуктивності через неоптимальні оновлення компонентів;
• труднощі з тестуванням функціональності, що залежить від стану.

За відсутності централізованого підходу зростає технічний борг, який з часом лише посилюється. Неправильне масштабування архітектури стану може призвести до суттєвих проблем з продуктивністю та стабільністю всього додатку.

Важкість у відстеженні змін стану

Відстеження змін стану без спеціалізованих інструментів перетворюється на справжній виклик для команд розробників. Традиційні підходи не надають зручних засобів для дебагінгу та аналізу змін стану. Це суттєво ускладнює процес виявлення та виправлення помилок, особливо в продакшн-середовищі.

За відсутності централізованого керування станом розробники стикаються з такими труднощами:

1. Неможливість легко відтворити стан додатка, в якому виникла помилка.
2. Складність у визначенні причинно-наслідкових зв'язків між діями користувача та змінами стану.
3. Відсутність інструментів для моніторингу та аналізу історії змін.

Ці проблеми погіршуються в процесі зростання команди, коли нові розробники мають витрачати багато часу на розуміння наявної архітектури стану. Через складність відстеження змін зростає ймовірність появи регресій та нових помилок при внесенні змін до коду.

Загалом, розробка без централізованого підходу до керування станом створює значні накладні витрати на синхронізацію даних і збільшує затримку в запитах. Це напряму впливає на швидкодію додатків та погіршує взаємодію з користувачем, особливо в системах, де час відгуку має критичне значення.

Саме тому використання спеціалізованих бібліотек для Global State Management стало стандартом у розробці масштабованих додатків. Бібліотеки на кшталт Redux для React, NgRx для Angular та Pinia для Vue надають структуровані та передбачувані способи керування станом, що вирішують більшість описаних вище проблем.

Сучасні фреймворки пропонують різноманітні підходи до керування станом, кожен з яких має свої особливості та переваги для конкретних сценаріїв використання.

Відповідний вибір бібліотеки може суттєво вплинути на продуктивність розробки та ефективність додатка.

Redux vs MobX: предиктивність проти реактивності

Redux та MobX втілюють два фундаментально різні підходи до керування станом у React-додатках. Redux пропонує передбачуване керування станом через централізоване сховище та чітко визначений життєвий цикл змін даних. Це робить Redux особливо цінним для великих проєктів, де передбачуваність і прозорість змін стану є критично важливими.

Натомість MobX зосереджується на автоматичному реагуванні та простоті використання. Завдяки механізму автоматичного реагування зміни стану автоматично оновлюються у відповідних компонентах, що підвищує продуктивність. Це також потребує менше шаблонного коду порівняно з Redux, що спрощує процес розробки.

Цікаво, що статистика завантажень на npm демонструє значну різницю у популярності: MobX має приблизно 1,071,895 завантажень на тиждень, тоді як Redux — 8,992,903, що свідчить про його домінантне положення на ринку.

React Query vs Apollo Client: серверний стан

У контексті управління серверним станом React Query та Apollo Client пропонують різні підходи. Apollo Client спеціалізується на роботі з GraphQL та надає вбудований нормалізований кеш, що забезпечує узгодженість даних при їх використанні в кількох компонентах.

Однак React Query, створена наприкінці 2019 року, перейняла найкращі практики з Apollo та адаптувала їх для роботи з REST API. Бібліотека працює з будь-якою функцією, що повертає Promise, та використовує стратегію кешування stale-while-revalidate.

Особливістю React Query є її намагання підтримувати дані максимально актуальними, одночасно відображаючи їх користувачеві якомога швидше. Завдяки цьому досвід користування додатком стає більш приємним і швидким.

Vuex vs Pinia: класичний підхід проти Composition API

У світі Vue.js відбувся значний перехід від Vuex до Pinia. Pinia, що розроблена командою Vue.js, тепер є рекомендованою бібліотекою для керування станом у Vue-додатках. Вона забезпечує простіший API з меншою кількістю формальностей та пропонує API в стилі Composition API.

На відміну від Vuex, у Pinia немає мутацій, які часто сприймалися як надмірно багатослівні. Крім того, Pinia має кращу підтримку TypeScript, що робить її більш зручною для сучасної розробки.

Важливою перевагою Pinia є можливість створювати кілька сховищ і автоматично розділяти їх у коді бандлера, а також групувати зміни на часовій шкалі devtools за допомогою $patch.

NgRx vs NGXS: складність проти простоти

У екосистемі Angular NgRx є найпопулярнішою бібліотекою для обробки Redux-патернів (550 тисяч щотижневих завантажень у червні 2023 року). NgRx використовує Observables для моніторингу змін стану та реагування на них у реальному часі, що дозволяє розробникам створювати реактивні та масштабовані додатки.

З іншого боку, NGXS пропонує більш структурований підхід до керування станом. Він спрощує керування станом і робить його зрозумілішим як для розробників, так і для тестування. NGXS використовує декоратори та класи, що полегшує розуміння та використання.

Головною перевагою підходу NgRx є розділення відповідальності, хоча з NGXS можна досягти того ж результату з меншою кількістю коду та коротшим процесом. Вибір між цими бібліотеками часто залежить від потреб проєкту та досвіду команди розробників.

Отже, вибір правильної бібліотеки керування станом має бути зваженим рішенням, що враховує специфіку проєкту, досвід команди та вимоги до продуктивності й масштабованості додатка.

Вибір правильної бібліотеки керування станом суттєво впливає на архітектуру та продуктивність вашого додатка. Розглянемо критерії вибору для найпопулярніших фреймворків.

React: коли обрати Redux, MobX або Recoil

Для React-додатків існує кілька потужних інструментів State Management, кожен з яких має свої переваги для конкретних сценаріїв.

Redux (Redux Toolkit) варто обирати, коли:

• проєкт потребує суворої архітектури та передбачуваного потоку даних;
• розробляєте додаток зі складною логікою або великим масштабом;
• команда віддає перевагу функціональному стилю програмування;
• потрібна висока продуктивність та оптимізований потік даних.

Однак, Redux вимагає значного обсягу шаблонного коду, що може збільшити час розробки для невеликих проєктів.

MobX найкраще підходить, якщо:

• потрібен більш декларативний та інтуїтивний код з меншою кількістю шаблонів;
• розробляєте проєкт середнього або малого масштабу;
• команда надає перевагу об'єктноорієнтованому стилю програмування;
• важлива автоматична та гнучка синхронізація стану та представлення.

MobX пропонує простіший потік даних, але може призвести до неочевидності змін стану та залежностей між компонентами.

Recoil доцільно використовувати, коли:

• потрібна експериментальна бібліотека від Facebook з сучасним підходом;
• важлива сумісність з майбутніми можливостями React (Concurrent Mode);
• потрібно створити граф стану, пов'язаний з деревом React;
• необхідне просте рішення без великої кількості шаблонного коду.

Vue: коли краще Pinia, а коли Vuex

У світі Vue вибір між Pinia та Vuex став більш очевидним з офіційними рекомендаціями команди Vue.

Pinia є оптимальним вибором, коли:

• розробляєте новий проєкт на Vue (Pinia є офіційно рекомендованою бібліотекою);
• використовуєте Composition API в Vue 3;
• потрібна краща підтримка TypeScript;
• хочете уникнути надмірного шаблонного коду (відсутність мутацій).

Pinia забезпечує простіший API з меншою кількістю формальностей та підтримує створення декількох сховищ, які автоматично розділяються бандлером.

Vuex може бути кращим вибором, якщо:

• підтримуєте існуючий проєкт, де вже використовується Vuex;
• потрібна стабільна та перевірена часом бібліотека;
• команда має досвід роботи з Vuex і його архітектурою.

Зауважте, що Vuex перейшов у режим підтримки та більше не отримує нових функцій, тому для нових проєктів рекомендується Pinia.

Angular: коли використовувати NgRx або NGXS

Angular-розробники стикаються з вибором між складністю та продуктивністю NgRx або простотою NGXS.

NgRx варто обрати, коли:

• розробляєте великі та складні додатки з високими вимогами до продуктивності;
• команда має досвід роботи з Redux-патернами;
• потрібна чітка архітектура з розділенням логіки на дії, редюсери та селектори;
• необхідні потужні інструменти для налагодження та моніторингу.

NgRx пропонує передбачуваний потік даних та строгу архітектуру, але вимагає значної кількості шаблонного коду.

NGXS більше підходить, якщо:

• розробляєте середні або невеликі додатки;
• потрібен більш декларативний підхід з меншою кількістю шаблонів;
• важлива простота налаштування та зрозумілість коду;
• команда прагне до швидшої розробки та простішого входження в проєкт.

NGXS використовує декоратори та класи для визначення стану, що робить код більш зрозумілим та зменшує кількість необхідних файлів.

Насамперед вибір бібліотеки керування станом залежить від розміру проєкту, складності логіки, досвіду команди та специфічних вимог до продуктивності. Жодне рішення не є універсальним, тому важливо зважити переваги та недоліки кожного варіанту для вашого конкретного випадку.

Ефективне керування станом неможливе без належної оптимізації продуктивності.

Правильно підібрані техніки дозволяють зменшити кількість непотрібних оновлень інтерфейсу та прискорити роботу додатків незалежно від обраного фреймворку.

Мемоізація та useMemo() у React

React пропонує потужні інструменти для запобігання зайвим рендерам компонентів. React.memo запобігає повторному рендерингу, якщо пропси (props або properties) не змінилися, однак не працює «глибоко» – якщо ви передаєте об'єкт, його варто окремо мемоізувати.

Для оптимізації обчислень всередині компонентів React пропонує хук useMemo, який кешує результати важких обчислень:

const memoizedValue = useMemo(() => computeExpensiveValue(a, b), [a, b]);

Цей хук повторно обчислює значення лише при зміні залежностей, вказаних у масиві. Важливо пам'ятати, що useMemo – це оптимізація продуктивності, а не семантична гарантія. У деяких випадках React може «забути» мемоізовані значення для звільнення пам'яті.

Доповненням до useMemo є useCallback, що дозволяє кешувати функції. Натомість useEffect слід використовувати лише для роботи з побічними ефектами, а не для керування станом.

OnPush Change Detection в Angular

Angular підтримує дві стратегії виявлення змін:

• Default – перевіряє всі компоненти при будь-якій зміні;
• OnPush – перевіряє компонент лише при зміні вхідних параметрів або подіях.

Використання OnPush може покращити продуктивність на 25-30% порівняно з Default стратегією. Для реалізації цього підходу достатньо додати відповідний параметр:

@Component({

  selector: 'app-optimized',

  changeDetection: ChangeDetectionStrategy.OnPush,

  template: `<p></p>`

})

З OnPush важливо розуміти, коли компонент позначається як «брудний» (dirty). Angular автоматично позначає компоненти в таких випадках: зміна вхідного значення (@Input), подія в шаблоні, async пайп отримав нове значення.

Для ручного позначення компонента використовують ChangeDetectorRef.markForCheck(). Це дозволяє явно вказати, що стан компонента змінився і його потрібно оновити.

Тестування правильно організованої системи керування станом є одним з ключових факторів успішного створення надійних вебдодатків. Добре протестований стан забезпечує стабільність та передбачуваність поведінки застосунку незалежно від обраного фреймворку.

Юніт-тести для reducers та selectors

Reducers як чисті функції ідеально підходять для юніт-тестування. Їхня передбачуваність дозволяє легко перевіряти, чи повертають вони очікуваний новий стан після застосування дії до попереднього стану. Тестування reducers зазвичай складається з трьох кроків: створення початкового стану, виклик редюсера з дією та перевірка результату.

test('should handle a todo being added to an existing list', () => {

  const previousState = [{ text: 'Run the tests', completed: true, id: 0 }];

  expect(reducer(previousState, todoAdded('Use Redux'))).toEqual([

    { text: 'Run the tests', completed: true, id: 0 },

    { text: 'Use Redux', completed: false, id: 1 }

  ]);

});

Для тестування селекторів часто використовують властивість resultFunc, яка повертає останню передану функцію. Такий підхід дозволяє перевіряти лише логіку селектора, уникаючи необхідності створювати повний стан програми.

Мокінг стану у компонентних тестах

Компонентне тестування часто вимагає наявності певних даних у сховищі Redux перед рендерингом компонента. Існують два основні підходи до налаштування стану для тестів:

Передача preloadedState у користувацьку функцію рендерингу:

const { getByText } = renderWithProviders(<TodoList />,

1.   { preloadedState: { todos: initialTodos } });

Створення конкретного екземпляра сховища та диспетчеризація дій:
const store = setupStore();

store.dispatch(todoAdded('Buy milk'));

2. const { getByText } = renderWithProviders(<TodoList />, { store });

Загалом, найкращою практикою є уникнення прямого тестування логіки Redux, натомість трактуючи її як деталь реалізації. Такий підхід дозволяє вільно змінювати реалізацію, зберігаючи впевненість у роботі програми.

Модульна структура для великих додатків

Для ефективного масштабування додатків зі складним станом рекомендується поділяти їх на окремі модулі. Кожен модуль розділяється на уніфіковані компоненти, що дозволяє писати тести лише для бізнес-логіки, ігноруючи інфраструктуру.

Крім того, якщо потрібно використовувати логіку отримання даних із зовнішніх джерел у різних модулях, її виносять в окремі сервіси. Сервіс — це простий request-response механізм, який може зберігати лише той внутрішній стан, що потрібен для успішного виконання запитів.

Для зберігання спільних даних використовують сховища, наприклад, Authentication — для даних аутентифікації, та User — для даних користувача. Сервіси та сховища дозволяють реалізувати потік будь-якої складності.

Автоматизовані тести допомагають команді швидко та впевнено створювати складні додатки, запобігаючи регресії та заохочуючи розбивати застосунок на функції, модулі та компоненти, які можна перевірити.

Керування станом безперечно є фундаментальним аспектом сучасної веброзробки. Протягом статті ми розглянули різноманітні підходи та бібліотеки, що допомагають ефективно організувати дані в додатках.

Насамперед ми з'ясували, що відсутність централізованого керування станом призводить до розсинхронізації компонентів, складнощів масштабування та проблем відстеження змін. Саме тому структурований підхід став невіддільною частиною розробки сучасних додатків.

Під час порівняння бібліотек ми побачили, що кожна з них має свої переваги та специфічні випадки використання. Redux пропонує передбачуваність та чіткий потік даних, MobX забезпечує реактивність, тоді як Pinia надає простіший API для Vue-розробників. Відповідно, вибір інструменту залежить від особливостей проєкту та потреб команди.

Важливо зазначити, що правильний вибір бібліотеки — лише перший крок.

Оптимізація продуктивності вимагає комплексного підходу до кожного фреймворку:

• у React ми зосереджуємося на запобіганні зайвих рендерингів через мемоізацію та правильну структуру компонентів;
• Angular пропонує потужні інструменти оптимізації через стратегію виявлення змін OnPush та ефективну модуляризацію;
• Vue дозволяє оптимізувати завантаження через модульну структуру та відкладене завантаження компонентів.

Крім того, належне тестування reducers, selectors та компонентів забезпечує стабільність усієї системи.

Зрештою, незалежно від обраного фреймворку чи бібліотеки, ключем до успіху є розуміння базових принципів керування станом та адаптація їх до конкретних потреб проєкту. Модульна структура, чітке розділення відповідальності та послідовне тестування допоможуть створити масштабовані, підтримувані та продуктивні вебдодатки.

Отже, інвестуючи час у вивчення та впровадження ефективних стратегій керування станом, ми закладаємо міцний фундамент для розробки якісних додатків, які залишаються гнучкими та надійними навіть при значному зростанні складності.