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재조정 (Reconciliation)

https://ko.reactjs.org/docs/reconciliation.html

React는 선언적 API를 제공하기 때문에 갱신이 될 때마다 매번 무엇이 바뀌었는지를 걱정할 필요가 없습니다. 이는 애플리케이션 작성을 무척 쉽게 만들어주지만, React 내부에서 어떤 일이 일어나고 있는지는 명확히 눈에 보이지 않습니다. 이 글에서는 우리가 React의 ''비교 (diffing)' 알고리즘을 만들 때 어떤 선택을 했는지를 소개합니다. 이 비교 알고리즘 덕분에 컴포넌트의 갱신이 예측 가능해지면서도 고성능 앱이라고 불러도 손색없을 만큼 충분히 빠른 앱을 만들 수 있습니다.

동기

React를 사용하다 보면, ’render() 함수는 React 엘리먼트 트리를 만드는 것이다.‘라고 생각이 드는 순간이 있을 것이다. state나 props가 갱신되면 render() 함수는 새로운 React 엘리먼트 트리를 반환한다. 이때 React는 어떻게 방금 만들어진 트리에 맞게 가장 효과적으로 UI를 갱신하는 방법을 알아낼까?

하나의 트리를 가지고 다른 트리로 변환하기 위한 최소한의 연산 수를 구하는 알고리즘 문제를 풀기 위한 일반적인 해결책들이 있다. 하지만 이러한 최첨단의 알고리즘도 n개의 엘리먼트가 있는 트리에 대해 O(n3)의 복잡도를 가진다.

React에 이 알고리즘을 적용한다면, 1000개의 엘리먼트를 그리기 위해 10억 번의 비교 연산을 수행해야 한다. 너무나도 비싼 연산이다. React는 대신, 두 가지 가정을 기반하여 O(n) 복잡도의 휴리스틱 알고리즘을 구현했다.

  1. 서로 다른 타입의 두 엘리먼트는 서로 다른 트리를 만들어낸다.
  2. 개발자가 key prop을 통해, 여러 렌더링 사이에서 어떤 자식 엘리먼트가 변경되지 않아야 할지 표시해 줄 수 있다.

비교 알고리즘 (Diffing Algorithm)

두 개의 트리를 비교할 때, React는 두 엘리먼트의 루트(root) 엘리먼트부터 비교합니다. 이후의 동작은 루트 엘리먼트의 타입에 따라 달라진다.

Virtual DOM과 Reconciliation | feynubrick의 블로그

엘리먼트의 타입이 다른 경우

두 루트 엘리먼트의 타입이 다르면, React는 이전 트리를 버리고 완전히 새로운 트리를 구축한다. <a>에서 <img>로, <Article>에서 <Comment>로, 혹은 <Button>에서 <div>로 바뀌는 것 모두 트리 전체를 재구축하는 경우이다. 트리를 버릴 때 이전 DOM 노드들은 모두 파괴된다.

컴포넌트 인스턴스는 componentWillUnmount()가 실행된다. 새로운 트리가 만들어질 때, 새로운 DOM 노드들이 DOM에 삽입된다. 그에 따라 컴포넌트 인스턴스는 UNSAFE_componentWillMount()가 실행되고 componentDidMount()가 이어서 실행됩니다. 이전 트리와 연관된 모든 state는 사라진다.

루트 엘리먼트 아래의 모든 컴포넌트도 언마운트되고 그 state도 사라집니다. 예를 들어, 아래와 같은 비교가 일어나면,

<div>
  <Counter />
</div>

<span>
  <Counter />
</span>

이전 Counter는 사라지고, 새로 다시 마운트가 된다.

주의

아래 메서드들은 레거시이며 새로 작성하는 코드에서는 피해야 한다.

  • UNSAFE_componentWillMount()

DOM 엘리먼트의 타입이 같은 경우

같은 타입의 두 React DOM 엘리먼트를 비교할 때, React는 두 엘리먼트의 속성을 확인하여, 동일한 내역은 유지하고 변경된 속성들만 갱신한다.

  1. className이 갱신될 때
<div className="before" title="stuff" />

<div className="after" title="stuff" />

이 두 엘리먼트를 비교하면, React는 현재 DOM 노드 상에 className만 수정한다.

  1. style이 갱신될 때
<div style={{color: 'red', fontWeight: 'bold'}} />

<div style={{color: 'green', fontWeight: 'bold'}} />

style이 갱신될 때 React는 또한 변경된 속성만을 갱신한다. 위 두 엘리먼트 사이에서 변경될 때, React는 fontWeight는 수정하지 않고 color 속성 만을 수정한다.

DOM 노드의 처리가 끝나면, React는 이어서 해당 노드의 자식들을 재귀적으로 처리한다.

같은 타입의 컴포넌트 엘리먼트

컴포넌트가 갱신되면 인스턴스는 동일하게 유지되어 렌더링 간 state가 유지된다. React는 새로운 엘리먼트의 내용을 반영하기 위해 현재 컴포넌트 인스턴스의 props를 갱신한다. 이때 해당 인스턴스의 UNSAFE_componentWillReceiveProps(), UNSAFE_componentWillUpdate(), componentDidUpdate를 호출한다.

다음으로 render() 메서드가 호출되고 비교 알고리즘이 이전 결과와 새로운 결과를 재귀적으로 처리한다.

주의

아래 메서드들은 레거시이며 새로 작성하는 코드에서는 피해야 한다.

  • UNSAFE_componentWillUpdate()
  • UNSAFE_componentWillReceiveProps()

자식에 대한 재귀적 처리

DOM 노드의 자식들을 재귀적으로 처리할 때, React는 기본적으로 동시에 두 리스트를 순회하고 차이점이 있으면 변경을 생성한다.

<ul>
  <li>first</li>
  <li>second</li>
</ul>

<ul>
  <li>first</li>
  <li>second</li>
  <li>third</li>
</ul>

  1. React는 두 트리에서 <li>first</li>가 일치하는 것을 확인한다.

  2. <li>second</li>가 일치하는 것을 확인한다.

  3. 그리고 마지막으로 <li>third</li>를 트리에 추가한다.

하지만 위와 같이 단순하게 구현하면, 리스트의 맨 앞에 엘리먼트를 추가하는 경우 성능이 좋지 않다. 예를 들어, 아래의 두 트리 변환은 형편없이 작동한다.

<ul>
  <li>Duke</li>
  <li>Villanova</li>
</ul>

<ul>
  <li>Connecticut</li>
  <li>Duke</li>
  <li>Villanova</li>
</ul>

React는 <li>Duke</li>와 <li>Villanova</li> 종속 트리를 그대로 유지하는 대신 모든 자식을 변경한다. 이러한 비효율은 문제가 될 수 있다.

Keys

이러한 문제를 해결하기 위해, React는 key 속성을 지원합니다. 자식들이 key를 가지고 있다면, React는 key를 통해 기존 트리와 이후 트리의 자식들이 일치하는지 확인한다.

예를 들어, 위 비효율적인 예시에 key를 추가하여 트리의 변환 작업이 효율적으로 수행되도록 수정할 수 있다.

<ul>
  <li key="2015">Duke</li>
  <li key="2016">Villanova</li>
</ul>

<ul>
  <li key="2014">Connecticut</li>
  <li key="2015">Duke</li>
  <li key="2016">Villanova</li>
</ul>

이제 React는 '2014' key를 가진 엘리먼트가 새로 추가되었고, '2015'와 '2016' key를 가진 엘리먼트는 그저 이동만 하면 되는 것을 알 수 있다.

실제로, key로 사용할 값을 정하는 것은 어렵지 않다. 그리려고 하는 엘리먼트는 일반적으로 식별자를 가지고 있을 것이고, 그대로 해당 데이터를 key로 사용할 수 있다.

<li key={item.id}>{item.name}</li>

해당 key는 오로지 형제 사이에서만 유일하면 되고, 전역에서 유일할 필요는 없다.

식별자가 없다면 최후의 수단으로 배열의 인덱스를 key로 사용할 수 있다. 항목들이 재배열되지 않는다면 이 방법도 잘 동작할 것이지만, 재배열되는 경우 비효율적으로 동작할 것이다.

컴포넌트 인스턴스는 key를 기반으로 갱신되고 재사용된다. 인덱스를 key로 사용하면, 항목의 순서가 바뀌었을 때 key 또한 바뀔 것이다. 그 결과로, 컴포넌트의 state가 엉망이 되거나 의도하지 않은 방식으로 바뀔 수도 있다.

고려 사항

재조정 알고리즘은 구현상의 세부사항이다. React는 항상 전체 앱을 재렌더링할 수도 있지만, 최종적으로 출력되는 결과는 항상 같을 것이다. 좀 더 정확히 말하자면, 여기서 말하는 재렌더링은 모든 컴포넌트의 render를 호출하는 것이지 React가 언마운트시키고 다시 마운트하는 것은 아니다. 즉, 앞서 설명했던 규칙에 따라 렌더링 전후에 변경된 부분만을 적용할 것이다.

React는 휴리스틱에 의존하고 있기 때문에, 휴리스틱이 기반하고 있는 가정에 부합하지 않는 경우 성능이 나빠질 수 있다.

  1. 알고리즘은 다른 컴포넌트 타입을 갖는 종속 트리들의 일치 여부를 확인하지 않는다. 매우 비슷한 결과물을 출력하는 두 컴포넌트를 교체하고 있다면, 그 둘을 같은 타입으로 만드는 것이 더 나을 수도 있다.
  2. key는 반드시 변하지 않고, 예상 가능하며, 유일해야 한다. 변하는 key(Math.random()으로 생성된 값 등)를 사용하면 많은 컴포넌트 인스턴스와 DOM 노드를 불필요하게 재생성하여 성능이 나빠지거나 자식 컴포넌트의 state가 유실될 수 있다.