關(guān)鍵要點

• 預(yù)?。≒refetching）是一種強大的性能優(yōu)化技術(shù)，它可以預(yù)測并在明確請求之前獲取數(shù)據(jù)，使應(yīng)用程序感覺更快、更具響應(yīng)性。但是，必須謹(jǐn)慎實施預(yù)取，以避免資源浪費。
• 記憶化（Memoization）通過緩存計算結(jié)果來優(yōu)化應(yīng)用程序性能，從而避免冗余計算。對于始終為相同輸入產(chǎn)生相同結(jié)果的函數(shù)，此策略尤其有效。
• 并發(fā)數(shù)據(jù)獲?。–oncurrent data fetching），即同時獲取多組數(shù)據(jù)，可以顯著提高數(shù)據(jù)檢索效率。在處理各種復(fù)雜且相互獨立的數(shù)據(jù)集時，它特別有用。
• 延遲加載（Lazy loading）是一種設(shè)計模式，它推遲加載數(shù)據(jù)或資源，直到需要它們?yōu)橹梗瑥亩梢蕴岣哔Y源加載效率。在數(shù)據(jù)檢索過程中向用戶提供反饋，以確保流暢的用戶體驗至關(guān)重要。

本文將探討可擴(kuò)展系統(tǒng)的性能優(yōu)化。

在當(dāng)今不斷發(fā)展的數(shù)字環(huán)境中，我們對軟件系統(tǒng)的關(guān)注必須超越功能性。我們需要構(gòu)建能夠在承受大量負(fù)載時實現(xiàn)無縫且高效擴(kuò)展的工程系統(tǒng)。

然而，正如許多經(jīng)驗豐富的開發(fā)人員和架構(gòu)師可以證明的那樣，可擴(kuò)展性帶來了一系列復(fù)雜的挑戰(zhàn)。即使是看似微不足道的低效率，當(dāng)呈指數(shù)級增長時，也可能破壞并拖慢系統(tǒng)。

在本文中，我們將深入探討可以無縫集成到代碼庫中的成熟策略，無論它們位于前端還是后端，以及所使用的編程語言。這些策略超越了理論推測；它們在全球一些最苛刻的技術(shù)環(huán)境中經(jīng)過了嚴(yán)格的測試和驗證。

作為 Facebook 團(tuán)隊的貢獻(xiàn)者，我從個人經(jīng)驗中獲益匪淺，實施了其中幾種優(yōu)化技術(shù)，提升了諸如 Facebook 上簡化的廣告創(chuàng)建體驗和創(chuàng)新的 Meta Business Suite 等產(chǎn)品。

無論您是著手開發(fā)下一個主要的社交網(wǎng)絡(luò)，還是創(chuàng)建企業(yè)級軟件套件，或者努力提高個人項目的效率，以下列出的策略都將成為您知識庫中寶貴的財富。

預(yù)取以增強性能

預(yù)取是性能優(yōu)化策略武器庫中的一種強大技術(shù)。它通過智能地預(yù)測并在明確請求之前獲取數(shù)據(jù)來徹底改變應(yīng)用程序的用戶體驗。顯著的好處是應(yīng)用程序感覺非常快且響應(yīng)迅速，因為數(shù)據(jù)在需要時會立即可用。

然而，雖然預(yù)取很有前景，但過度實施可能會導(dǎo)致資源浪費，包括帶寬、內(nèi)存和處理能力。值得注意的是，F(xiàn)acebook 等科技巨頭已成功利用預(yù)取，尤其是在數(shù)據(jù)密集型機器學(xué)習(xí)操作（如“好友建議”）中。

何時使用預(yù)取

預(yù)取需要主動檢索數(shù)據(jù)——即使在用戶明確要求之前也要向服務(wù)器發(fā)送請求。但是，找到正確的平衡對于避免低效率至關(guān)重要。

優(yōu)化服務(wù)器時間（后端代碼優(yōu)化）

在開始預(yù)取之前，最好確保服務(wù)器響應(yīng)時間達(dá)到最佳狀態(tài)。實現(xiàn)最佳服務(wù)器性能涉及實施一系列后端代碼優(yōu)化，包括：

• 簡化數(shù)據(jù)庫查詢以最大限度地減少數(shù)據(jù)檢索時間
• 確保并發(fā)執(zhí)行復(fù)雜操作以最大限度地提高效率
• 減少冗余的 API 調(diào)用，從而消除不必要的數(shù)據(jù)獲取
• 消除可能損害服務(wù)器響應(yīng)速度的多余計算

確認(rèn)用戶意圖

預(yù)取的本質(zhì)在于其準(zhǔn)確預(yù)測用戶行為的能力。但是，預(yù)測有時會出錯，導(dǎo)致資源分配不當(dāng)。為了解決這個問題，開發(fā)人員應(yīng)該結(jié)合機制來衡量用戶意圖。這可以通過跟蹤用戶行為模式或監(jiān)控活動參與來實現(xiàn)，確保只有在有相當(dāng)高的利用概率時才進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)取。

實施預(yù)?。阂粋€實際示例

為了提供預(yù)取的實際演示，讓我們檢查一下使用 React 框架的實際實現(xiàn)。

考慮一個名為 PrefetchComponent 的簡單 React 組件。在渲染時，此組件會觸發(fā)一個 AJAX 調(diào)用來預(yù)取數(shù)據(jù)。在用戶啟動的操作（例如單擊組件內(nèi)的按鈕）時，另一個組件 SecondComponent 會使用預(yù)取的數(shù)據(jù)：

import React, { useState, useEffect } from 'react';
import axios from 'axios';

function PrefetchComponent() {
    const [data, setData] = useState(null);
    const [showSecondComponent, setShowSecondComponent] = useState(false);
    // 在組件完成渲染后立即預(yù)取數(shù)據(jù)
    useEffect(() => {
        axios.get('https://api.example.com/data-to-prefetch')
            .then(response => {
                setData(response.data);
            });
    }, []);
    return (
        <div>
             setShowSecondComponent(true)}>
                顯示下一個組件

            {showSecondComponent && <SecondComponent data={data} />}
        </div>
    );
}
function SecondComponent({ data }) {
    // 在此組件中使用預(yù)取的數(shù)據(jù)
    return (
        <div>
            {data ? <div>這是預(yù)取的數(shù)據(jù)：{data}</div> : <div>加載中...</div>}
        </div>
    );
}
export default PrefetchComponent;

在此示例中，PrefetchComponent 在渲染時會立即獲取數(shù)據(jù)，而 SecondComponent 在用戶交互觸發(fā)時會有效地利用預(yù)取的數(shù)據(jù)。此實際實現(xiàn)展示了預(yù)取的強大功能和效率，豐富了用戶體驗并提升了應(yīng)用程序性能。

記憶化：一種戰(zhàn)略性優(yōu)化技術(shù)

在編程中，“不要重復(fù)自己”原則不僅僅是編碼準(zhǔn)則。它構(gòu)成了最有效的性能優(yōu)化方法之一的基礎(chǔ)：記憶化。記憶化解釋了這樣一個事實：重新計算某些操作可能需要大量的資源，尤其是在結(jié)果保持靜態(tài)的情況下。因此，它提出了一個基本問題：為什么要重新計算已經(jīng)解決的問題？

記憶化通過為計算結(jié)果引入緩存機制來徹底改變應(yīng)用程序性能。當(dāng)再次需要特定計算時，系統(tǒng)會評估結(jié)果是否已緩存。如果在緩存中找到，系統(tǒng)會直接檢索結(jié)果，從而避免需要冗余計算。

本質(zhì)上，記憶化創(chuàng)建了一個內(nèi)存庫，恰當(dāng)?shù)刈C明了其名稱。當(dāng)應(yīng)用于承擔(dān)計算復(fù)雜性并以相同輸入進(jìn)行多次調(diào)用的函數(shù)時，這種方法尤其出色。這就像一個學(xué)生解決一個具有挑戰(zhàn)性的數(shù)學(xué)問題并將解決方案保存在教科書的頁邊空白處一樣。當(dāng)在未來的考試中出現(xiàn)類似的問題時，學(xué)生可以方便地參考他們的頁邊空白處的筆記，從而避免需要從頭開始重新解決問題。

確定記憶化的正確時機

記憶化雖然是一種有效的工具，但并非萬能的靈丹妙藥。其明智的應(yīng)用取決于識別適當(dāng)?shù)膱鼍?。下面列出了一些示例?/p>

• 當(dāng)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性占主導(dǎo)地位時。當(dāng)處理始終為相同輸入產(chǎn)生相同結(jié)果的函數(shù)時，記憶化效果最佳。這對于計算密集型函數(shù)尤其重要，在這些函數(shù)中，記憶化可以防止冗余計算并優(yōu)化性能。
• 數(shù)據(jù)敏感性很重要。安全和隱私考慮在現(xiàn)代應(yīng)用程序中非常重要。應(yīng)用記憶化時必須謹(jǐn)慎小心。雖然緩存所有數(shù)據(jù)可能很誘人，但某些敏感信息（例如付款詳細(xì)信息和密碼）絕不應(yīng)該被緩存。相反，良性數(shù)據(jù)（例如社交媒體帖子上的點贊和評論數(shù)量）可以安全地進(jìn)行記憶化，以增強整體系統(tǒng)性能。

實施記憶化：一個實際示例

利用 React 框架，我們可以有效地利用 useCallback 和 useMemo 等鉤子來有效地實現(xiàn)記憶化。讓我們深入研究一個實際示例：

import React, { useState, useEffect } from 'react';
import axios from 'axios';

function PrefetchComponent() {
    const [data, setData] = useState(null);
    const [showSecondComponent, setShowSecondComponent] = useState(false);
    // 在組件完成渲染后立即預(yù)取數(shù)據(jù)
    useEffect(() => {
        axios.get('https://api.example.com/data-to-prefetch')
            .then(response => {
                setData(response.data);
            });
    }, []);
    return (
        <div>
             setShowSecondComponent(true)}>
                顯示下一個組件

            {showSecondComponent && <SecondComponent data={data} />}
        </div>
    );
}
function SecondComponent({ data }) {
    // 在此組件中使用預(yù)取的數(shù)據(jù)
    return (
        <div>
            {data ? <div>這是預(yù)取的數(shù)據(jù)：{data}</div> : <div>加載中...</div>}
        </div>
    );
}
export default PrefetchComponent;

在此代碼示例中，我們看到了 ExpensiveOperationComponent 的實際應(yīng)用。此組件模擬了計算密集型操作。該實現(xiàn)使用 useCallback 鉤子來防止函數(shù)在每次渲染時都被重新定義，而 useMemo 鉤子則存儲 expensiveOperation 的結(jié)果。如果輸入保持不變，即使通過組件重新渲染，計算也會被繞過，這展示了記憶化在實際應(yīng)用中的效率和優(yōu)雅。

并發(fā)數(shù)據(jù)獲取：提高數(shù)據(jù)檢索效率

在數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)優(yōu)化領(lǐng)域，并發(fā)獲取成為一種戰(zhàn)略性實踐，徹底改變了數(shù)據(jù)檢索的效率。與傳統(tǒng)的順序方法相比，此技術(shù)涉及同時獲取多組數(shù)據(jù)。這可以比作在繁忙的雜貨店里有多個職員負(fù)責(zé)收銀臺的情況，顧客的服務(wù)速度更快，隊列迅速消失，整體運營效率顯著提高。

在數(shù)據(jù)操作的背景下，并發(fā)獲取尤其出色，尤其是在處理需要大量時間進(jìn)行檢索的復(fù)雜數(shù)據(jù)集時。

確定并發(fā)獲取的最佳用途

并發(fā)獲取的有效利用需要對其適用性有明智的理解。考慮以下場景以判斷何時使用此技術(shù)。

• 數(shù)據(jù)的獨立性。當(dāng)被檢索的數(shù)據(jù)集沒有相互依賴關(guān)系時，并發(fā)獲取最有利——換句話說，當(dāng)每個數(shù)據(jù)集可以獨立獲取而無需依賴其他數(shù)據(jù)集的完成時。在處理各種復(fù)雜且相互獨立的數(shù)據(jù)集時，這種方法特別有用。
• 數(shù)據(jù)檢索的復(fù)雜性。當(dāng)數(shù)據(jù)檢索過程計算復(fù)雜且耗時時，并發(fā)獲取變得不可或缺。通過同時獲取多組數(shù)據(jù)，可以節(jié)省大量時間，從而加快數(shù)據(jù)可用性。
• 后端與前端。雖然并發(fā)獲取可以改變后端操作，但在前端開發(fā)中必須謹(jǐn)慎使用。前端環(huán)境通常受客戶端資源的限制，當(dāng)受到同時數(shù)據(jù)請求的沖擊時，可能會不堪重負(fù)。因此，必須采取衡量的方法以確保無縫的用戶體驗。
• 優(yōu)先處理網(wǎng)絡(luò)調(diào)用。在涉及大量網(wǎng)絡(luò)調(diào)用的情況下，一種策略方法是優(yōu)先處理關(guān)鍵調(diào)用并在前臺處理它們，同時在后臺并發(fā)獲取輔助數(shù)據(jù)集。此策略確保及時檢索重要數(shù)據(jù)，從而增強用戶體驗，同時同時獲取非重要數(shù)據(jù)而不會妨礙關(guān)鍵操作。

實施并發(fā)獲?。阂粋€實際的 PHP 示例

現(xiàn)代編程語言和框架提供了簡化并發(fā)數(shù)據(jù)處理的工具。在 PHP 生態(tài)系統(tǒng)中，現(xiàn)代擴(kuò)展和庫的引入使并發(fā)處理更容易實現(xiàn)。在這里，我們使用并發(fā) {} 塊提供一個基本示例：

import React, { useState, useEffect } from 'react';
import axios from 'axios';

function PrefetchComponent() {
    const [data, setData] = useState(null);
    const [showSecondComponent, setShowSecondComponent] = useState(false);
    // 在組件完成渲染后立即預(yù)取數(shù)據(jù)
    useEffect(() => {
        axios.get('https://api.example.com/data-to-prefetch')
            .then(response => {
                setData(response.data);
            });
    }, []);
    return (
        <div>
             setShowSecondComponent(true)}>
                顯示下一個組件

            {showSecondComponent && <SecondComponent data={data} />}
        </div>
    );
}
function SecondComponent({ data }) {
    // 在此組件中使用預(yù)取的數(shù)據(jù)
    return (
        <div>
            {data ? <div>這是預(yù)取的數(shù)據(jù)：{data}</div> : <div>加載中...</div>}
        </div>
    );
}
export default PrefetchComponent;

在此 PHP 示例中，我們有兩個函數(shù) fetchDataA 和 fetchDataB，模擬具有延遲的數(shù)據(jù)檢索操作。通過使用并發(fā) {} 塊，這些函數(shù)并發(fā)運行，大大減少了獲取兩個數(shù)據(jù)集所需的時間。這為優(yōu)化數(shù)據(jù)檢索過程中的并發(fā)數(shù)據(jù)獲取的強大功能提供了一個實際的說明。

延遲加載：提高資源加載效率

延遲加載是軟件開發(fā)和 Web 優(yōu)化領(lǐng)域中一種成熟的設(shè)計模式。它基于這樣的原則：推遲加載數(shù)據(jù)或資源，直到確切需要它們?yōu)橹埂Ｅc預(yù)先加載所有資源的傳統(tǒng)方法不同，延遲加載采用更明智的方法，只加載初始視圖所需的必要元素，并根據(jù)需要獲取其他資源。為了更好地理解這個概念，可以想象一個自助餐，只有在特定客人的要求下才提供菜肴，而不是持續(xù)擺放所有菜肴。

有效實施延遲加載

為了獲得高效且用戶友好的延遲加載體驗，務(wù)必向用戶提供反饋，指示正在積極獲取數(shù)據(jù)。實現(xiàn)此目的的一種常見方法是在數(shù)據(jù)檢索過程中顯示微調(diào)器或加載動畫。此視覺反饋向用戶保證他們的請求正在處理中，即使請求的數(shù)據(jù)并非立即可用。

使用 React 說明延遲加載

讓我們深入研究使用 React 組件的延遲加載的實際實現(xiàn)。在此示例中，我們將重點關(guān)注僅在用戶通過單擊指定的按鈕觸發(fā)時才為模式窗口獲取數(shù)據(jù)：

import React, { useState, useEffect } from 'react';
import axios from 'axios';

function PrefetchComponent() {
    const [data, setData] = useState(null);
    const [showSecondComponent, setShowSecondComponent] = useState(false);
    // 在組件完成渲染后立即預(yù)取數(shù)據(jù)
    useEffect(() => {
        axios.get('https://api.example.com/data-to-prefetch')
            .then(response => {
                setData(response.data);
            });
    }, []);
    return (
        <div>
             setShowSecondComponent(true)}>
                顯示下一個組件

            {showSecondComponent && <SecondComponent data={data} />}
        </div>
    );
}
function SecondComponent({ data }) {
    // 在此組件中使用預(yù)取的數(shù)據(jù)
    return (
        <div>
            {data ? <div>這是預(yù)取的數(shù)據(jù)：{data}</div> : <div>加載中...</div>}
        </div>
    );
}
export default PrefetchComponent;

在上面的 React 示例中，只有當(dāng)用戶通過單擊“打開模式窗口”按鈕啟動該過程時，才會獲取模式窗口的數(shù)據(jù)。這種策略方法確保只有在真正需要數(shù)據(jù)時才會進(jìn)行不必要的網(wǎng)絡(luò)請求。此外，它還在數(shù)據(jù)檢索期間包含加載消息或微調(diào)器，為用戶提供正在進(jìn)行的進(jìn)度透明指示。

結(jié)論：在快速發(fā)展的時代提升數(shù)字性能

在當(dāng)代數(shù)字環(huán)境中，每毫秒的價值都無法過分強調(diào)。當(dāng)今快節(jié)奏世界中的用戶期望即時響應(yīng)，企業(yè)被迫迅速滿足這些需求。性能優(yōu)化已經(jīng)從“錦上添花”的功能轉(zhuǎn)變?yōu)槿魏沃铝τ谔峁┘舛藬?shù)字體驗的人的必要條件。

本文探討了一系列高級技術(shù)，包括預(yù)取、記憶化、并發(fā)獲取和延遲加載，它們是開發(fā)人員武器庫中的強大工具。這些策略雖然在應(yīng)用和方法上有所不同，但都具有共同的目標(biāo)：確保應(yīng)用程序以最佳效率和速度運行。

然而，必須承認(rèn)，在性能優(yōu)化的領(lǐng)域中，沒有一刀切的解決方案。每個應(yīng)用程序都具有其獨特的屬性和復(fù)雜性。為了實現(xiàn)最高水平的優(yōu)化，開發(fā)人員必須深刻理解應(yīng)用程序的特定需求，將它們與最終用戶的期望相結(jié)合，并熟練地應(yīng)用最合適的技術(shù)。這個過程不是靜態(tài)的；這是一個持續(xù)改進(jìn)和學(xué)習(xí)的持續(xù)過程——在當(dāng)今競爭激烈的環(huán)境中，提供卓越的數(shù)字體驗必不可少的旅程。

以上是高級數(shù)據(jù)檢索技術(shù)的高峰性能的詳細(xì)內(nèi)容。更多信息請關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！