Mobx 与 Redux 的性能对比

在本文中你将看到我最终得出的结论是 Mobx 的性能优于 Redux。但很明显这样的结论是片面的,甚至是有失偏颇的,因为我只选取了一个的场景对两者进行测试。可能真实的情况恰恰相反,Mobx 仅仅在我测试的这个场景中优于 Redux,但是在我所有没有测试到的场景中都劣于 Redux,这都是有可能的。性能跑分这类东西从来都不要放在心上,「鲁大师」不也是被戏称为「娱乐大师」。

本文的重点不在于让两者拼个你死我活,而是在对比性能的过程中探索优劣可能是由什么原因造成的,并且我们能从中学习到什么

退一万步说,即使 Redux 性能确实略逊一筹,也无伤大雅。当我们在评价一个框架,或者在为产品做技术选型时,性能只是其中的一个方面。比如 Redux 天生的 event sourcing 机制能够帮助我们方便的回溯状态,如果你的产品里需要这样的业务场景,那么 Redux 当然是不二之选。通常在低于某个阈值下性能不会出现大的差别。

和谁比,怎么比

让我们从一个 stackoverflow 上关于 Mobx 的有趣的性能问题开始

提问者做了一个测试,往observable.array装饰过的数组(Mobx 自己的数据结构)中push200个元素,计算总共花费的时间,并且和原生的操作进行能比较。结果是使用 Mobx 的方式一共花费了 120ms, 而原生的操作只花费了不到 1ms。这是不是说明了 Mobx 性能非常糟糕?

理论上来说提问者的测试方法没有错,测试的结果也是正确的。但问题在于单纯数值上的对比是有失公允的,虽然原生数组push方法更快,但是它无法提供单向数据流、无法提供状态管理不是?同时 Mobx 也能与React 进行配合优化组件的渲染。所以我们不能仅仅考量数值上的大小,还要考虑整体利益的得失。Mobx 在这项操作上慢了 120 倍,首先 120ms 的差距用户几乎是感知不到的,其次它换来的是给我们开发项目带来便利,为以后的维护节省成本,要知道这些花费可是按照人月计算的。

在我做优化工作的早期,我习惯于使用工程上的指标,比如 DOMContentLoaded 时间,onLoad 时间,软性一点的是 Speed Index。但目前我更倾向于使用业务性质的指标,因为你要想清除一个问题是,工程的指标真的和业务指标正相关吗?如果 onLoad 时间边长,bounce rate 就真的会升高吗?理论上是,但并不一定,相反如果你顽皮一点,你完全能够做到让 onLoad 的时间边长,但是 bounce rate 下降,只要保证 above fold content 足够快和可用就好了

说到底技术还是为业务服务的。最后以一篇阅读到的论文Seven Rules of Thumb for Web Site Experimenters上的一个例子来结束这个小节。简单来说我只想强调两点:1) 不要盲目的、绝对的衡量性能的好坏;2) 多从业务出发考虑问题

At Bing, we use multiple performance metrics for diagnostics, but our key time-related metric is Time-To-Success (TTS) [24], which side-steps the measurement issues. For a search engine, our goal is to allow users to complete a task faster. For clickable elements, a user clicking faster on a result from which they do not come back for at least 30 seconds is considered a successful click. TTS as a metric captures perceived performance well: if it improves, then important areas of the pages are rendering faster so that users can interpret the page and click faster. This relatively simple metric does not suffer from heuristics needed for many performance metrics. It is highly robust to changes, and very sensitive. Its main deficiency is that it only works for clickable elements. For queries where the SERP has the answer (e.g., for “time” query), users can be satisfied and abandon the page without clicking.

性能对比

为什么需要进行比较是因为我在为下一个项目寻找技术选型。在新的项目中有一个重要的用户场景类似于 Photoshop,屏幕中央有很大一块区域用于拖拽和摆放物品。当某个物品被选中之后,四周的属性面板现实该物品的各种相关属性,当物品在实时被拖动时,面板的显示内容也要实时进行修改。

这个场景可以抽象为:多个对象订阅同一个对象的属性并且展示。我分别使用 Mobx 和 Redux 通过实现一个实时的显示的秒表来模拟这个场景

我一直反对在文章中贴出整段整段的代码,但是这次没有办法,为了保证阅读的完整性,似乎没有一部分的代码是可以省略的,于是用两个框架写的版本都完整的贴出来

Mobx 版本:

class StopWatch {
  @observable
  currentTimestamp = 0;

  @action
  updateCurrentTimestamp = value => {
    this.currentTimestamp = value;
  };
}

const stopWatch = new StopWatch();

@inject("store")
@observer
class StopWatchApp extends React.Component {
  constructor(props) {
    super(props);
    const stopWatch = this.props.store;
    setInterval(() => stopWatch.updateCurrentTimestamp(Date.now()));
  }
  render() {
    const stopWatch = this.props.store;
    return <div>{stopWatch.currentTimestamp}</div>;
  }
}

ReactDOM.render(
  <Provider store={stopWatch}>
    <div>
      <StopWatchApp />
    </div>
  </Provider>,
  document.querySelector("#app")
);

Redux 版本:

const UPDATE_ACTION = "UPDATE_ACTION";

const createUpdateAction = () => ({
  type: UPDATE_ACTION
});

const stopWatch = function(
  initialState = {
    currentTimestamp: 0
  },
  action
) {
  switch (action.type) {
    case UPDATE_ACTION:
      initialState.currentTimestamp = Date.now();
      return Object.assign({}, initialState);
    default:
      return initialState;
  }
};

const store = createStore(
  combineReducers({
    stopWatch
  })
);

class StopWatch extends React.Component {
  constructor(props) {
    super(props);
    const { update } = this.props;
    setInterval(update);
  }
  render() {
    const { currentTimestamp } = this.props;
    return <div>{currentTimestamp}</div>;
  }
}

const WrappedStopWatch = connect(
  function mapStateToProps(state, props) {
    const {
      stopWatch: { currentTimestamp }
    } = state;
    return {
      currentTimestamp
    };
  },
  function(dispatch) {
    return {
      update: () => {
        dispatch(createUpdateAction());
      }
    };
  }
)(StopWatch);

ReactDOM.render(
  <Provider store={store}>
    <div>
      <WrappedStopWatch />
    </div>
  </Provider>,
  document.querySelector("#app")
);

注意在上面的 Redux 版本代码中,每一个 StopWatch 直接订阅 store 中的 currentTimestamp 状态。在后面我们会尝试另一种方式

如果你分别运行这两个版本的代码,你不会感受到任何的差异。但是如果我们把需要展示的 Mobx 中最终渲染的 <StopWatchApp /> 实例和 Redux 中最终渲染的 <WrappedStopWatch /> 实例扩展为 20 个(这里也就有了 20 次对 store 状态的订阅):

ReactDOM.render(
  <Provider store={store}>
    <div>
      <WrappedStopWatch />
      <WrappedStopWatch />
      <WrappedStopWatch />
      <WrappedStopWatch />
      <WrappedStopWatch />
      // ...省略后面的15个
    </div>
  </Provider>,
  document.querySelector("#app")
);

你会感受到 Redux 明显出现了卡顿(通过肉眼就能观察出来,这里就不需要使用精确的时间显示差别了),或者说变化速率明显比 Mobx 版本更慢。这里就不贴视频或者是 gif 图了。各位运行代码就能一目了然

为什么呢,通过 Chrome 的开发工具我们就能看出端倪,这是运行中的脚本的执行情况:

注意下方源码中最耗时的可以追溯的Event操作,追溯到源码中,我们能够看到它的调用栈本质上来自dispatch

也就是说,我们有理由怀疑,Redux 的 dispatch 会造成性能的损耗(该死,这可是最核心的机制)。我们不妨先做一个假设:在上面的代码中,因为我们使用了独立订阅 store 的 20 个组件,间接使用了disaptch,最终导致性能下降。接下来我们要验证这个假设是否正确,原理非常简单,我们实现相同的效果,即同时在页面上显示20个秒表,但是只使用一个订阅——我们使用一个父容器订阅 store,然后把状态传递给子组件。store 部分不用修改,组件部分修改如下:

const StopWatch = ({ currentTimestamp }) => {
  return <div>{currentTimestamp}</div>;
};

class Container extends React.Component {
  constructor(props) {
    super(props);
    const { update } = this.props;
    setInterval(update);
  }
  render() {
    const { currentTimestamp } = this.props;
    return (
      <div>
        <StopWatch currentTimestamp={currentTimestamp} />
        // 省略剩下的 19 个
      </div>
    );
  }
}

const WrappedContainer = connect(
  function mapStateToProps(state, props) {
    const {
      stopWatch: { currentTimestamp }
    } = state;
    return {
      currentTimestamp
    };
  },
  function(dispatch) {
    return {
      update: () => {
        dispatch(createUpdateAction());
      }
    };
  }
)(Container);

ReactDOM.render(
  <Provider store={store}>
    <div>
      <WrappedContainer />
    </div>
  </Provider>,
  document.querySelector("#app")
);

这段代码验证了我们的想法,修改之后程序变得健步如飞了,达到了和 Mobx 相同的显示速率。这也验证了我们的假设,dispatch确实会带来性能上的损失,但可怕的事情是dispatch是 Redux 事件机制的意志体现。这里我们不继续探究为什么dispatch的变慢的原因

但切记, 通过父容器渲染这不是常规的优化方案

在差不多在一年前的文章「React + Redux 性能优化(一):理论篇」 里,我提到过由父容器统一渲染列表其实是下下策。因为 immutable data 的关系,一旦列表中某一项数据内容发生了渲染,会导致整个列表都会被重新渲染,包括那些没有被修改的

我给出的建议是,当你在渲染一个列表时,将列表的数据结构划分为两个部分,id列表和项目字典:父容器只根据id列表负责渲染每一项的外层容器,而每一项的具体内容,则是每一个项目组件直接访问 store 获得:

class App extends Component {
  render() {
    const { ids } = this.props;
    return (
      <div>
        {ids.map(id => {
          return <Item key={id} id={id} />;
        })}
      </div>
    );
  }
}

另一个关于 Mobx 与 Redux 性能对比测试的例子是来自于 Mobx 的作者 Michel Weststrate(好吧,这听上去就有失公允了),来自他的这篇 twitter

这份测试的源码位于 github.com/mweststrate/

测试中展示了在 Mobx 和 Redux 同一个操作下(在 todo mvc 中修改一个 todo 或者是新增一个 todo)所需要的时间(另一个变量是 todo 的数量)。 从图中可以看出,无论是哪一种情况,Mobx 花费的时间最少。

Mobx 为什么会快

这个问题 Mobx 的作者在 Becoming fully reactive: an in-depth explanation of MobX 这篇文章里已经解释的很清楚了,这里我们简单摘抄几点

以 Redux 应用为例,你需要使用订阅机制解决数据同步的问题,比如视图中的数据会出现与 store(或者是 selector)中数据不一致的情况。但是随着应用的增长,管理订阅会变得越来约复杂,比如你有可能订阅了已经不再使用的数据,或者过度订阅了你不需要的数据,或者忘记订阅了你需要的数据。在 React 中,过度的订阅会造成组件没有意义的重复渲染。注意即使你的订阅的是只在特定条件下需要使用的数据,也算过度订阅

所以 Mobx 背后非常重要的一个设计哲学是:一个运行时决定的最小订阅子集(A minimal, consistent set of subscriptions can only be achieved if subscriptions are determined at run-time.)

办法非常的简单,所有的数据都不会被缓存,而是统统通过派生(derive)计算出来(如果你了解 Mobx 你应该知道 derivation 的概念,它代指 computed value 和 reactions)。但是这样代价不会很大吗?不,相反它非常高效。 Mobx 并不会计算所有的派生值,而是计算那些目前处于 observable 状态中的(或者更通俗的理解是当前被使用的,或者说是可见的)。

举个例子,比如下面的代码:

class Person {
  @observable firstName = "Michel";
  @observable lastName = "Weststrate";
  @observable nickName;

  @computed get fullName() {
    return this.firstName + " " + this.lastName;
  }
}

// Example React component that observes state
const profileView = observer(props => {
  if (props.person.nickName)
    return <div>{props.person.nickName}</div>
  else
    return <div>{props.person.fullName}</div>
});

从代码中我们得到的依赖关系如下:

而实际上对于 Mobx 来说它会简化为

这样自然就减少了非常多的计算量

对于我个人而言,我作者阐述的优化没有太多感觉。主要我没有做过这方面的实践,也没有考虑过这类方案。所以不确定它究竟能带来多大的提升,希望在今后工作中能借鉴到这个思路

结束

就像开头说的,这篇文章只是想起一个抛砖引玉的作用,只是对性能比较的惊鸿一瞥。另外我对在文中所描述的项目场景中采用 Mobx 的技术仍然采取保留意见,直觉这样的效率仍然不高,将继续探索更有效的方式

参考资料


这篇文章写的并不满意,有失水准

编辑于 2018-12-17

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