Moderne Webanwendungen sind selten isolierte Systeme. Sie
interagieren mit Browser-APIs, nutzen Zustandsmanagement-Bibliotheken
oder greifen auf andere externe Datenquellen zu, die außerhalb von
Reacts direkter Kontrolle stehen. Hier kommt der
useSyncExternalStore Hook ins Spiel, der speziell dafür
entwickelt wurde, diese externen Datenquellen sicher und konsistent mit
React zu synchronisieren.
Dieser Hook wurde mit React 18 eingeführt und löst ein fundamentales Problem, das lange Zeit die React-Community beschäftigt hat: das sogenannte “Tearing”-Problem. Tearing tritt auf, wenn verschiedene Teile der Benutzeroberfläche gleichzeitig unterschiedliche Zustände derselben externen Datenquelle anzeigen, was zu visuell inkonsistenten und verwirrenden Benutzererfahrungen führen kann.
Bevor wir verstehen, warum useSyncExternalStore
notwendig ist, sollten wir das zugrundeliegende Problem betrachten.
Stellen Sie sich vor, Sie möchten den Online-Status des Browsers in
Ihrer React-Anwendung anzeigen. Ein naiver Ansatz könnte die Verwendung
von useEffect in Kombination mit useState
sein.
Der problematische Ansatz würde so aussehen: Sie registrieren
Event-Listener für die online und offline
Events und aktualisieren einen lokalen State entsprechend. Auf den
ersten Blick scheint das zu funktionieren, aber bei genauerer
Betrachtung offenbaren sich Schwächen. React kann in verschiedenen Modi
arbeiten, insbesondere im Concurrent Rendering, wo Updates unterbrochen
und später fortgesetzt werden können. In diesem Szenario kann es
passieren, dass eine Komponente den alten Zustand liest, während eine
andere bereits den neuen Zustand sieht.
Diese Inkonsistenz wird als Tearing bezeichnet und kann besonders problematisch werden, wenn schnelle Änderungen in der externen Datenquelle auftreten. Stellen Sie sich eine Anwendung vor, die den Verbindungsstatus anzeigt und basierend darauf verschiedene UI-Elemente ein- oder ausblendet. Wenn diese Elemente inkonsistente Zustände anzeigen, wird die Benutzererfahrung erheblich beeinträchtigt.
Der useSyncExternalStore Hook folgt einem bewährten
Muster aus der Softwarearchitektur: dem Observer-Pattern. Er benötigt
drei Funktionen, die gemeinsam eine sichere Brücke zwischen der externen
Datenquelle und React bilden.
Die erste Funktion ist die Subscribe-Funktion. Diese erhält einen Callback-Parameter und ist dafür verantwortlich, diesen Callback zu registrieren, damit er aufgerufen wird, wenn sich die externe Datenquelle ändert. Gleichzeitig muss sie eine Cleanup-Funktion zurückgeben, die die Registrierung wieder aufhebt. Diese Architektur stellt sicher, dass keine Memory-Leaks entstehen und dass React ordnungsgemäß über Änderungen informiert wird.
Die zweite Funktion ist die Snapshot-Funktion, die den aktuellen Wert der externen Datenquelle zurückliefert. Diese Funktion wird von React aufgerufen, wann immer der aktuelle Zustand benötigt wird. Besonders wichtig ist hierbei, dass diese Funktion bei identischen Zuständen auch identische Referenzen zurückgeben sollte, um unnötige Re-Renders zu vermeiden.
Die dritte Funktion ist die Server-Snapshot-Funktion, die speziell für Server-Side Rendering entwickelt wurde. Da externe Browser-APIs auf dem Server nicht verfügbar sind, benötigt React einen Fallback-Wert, der während des Server-Renderings verwendet werden kann.
Bei der Implementierung von useSyncExternalStore sollten
Sie mehrere bewährte Patterns befolgen. Die Subscribe-Funktion sollte
mit useCallback memoiziert werden, um zu verhindern, dass
sich bei jedem Render eine neue Funktion-Instanz bildet, was zu
unnötigen Re-Subscriptions führen würde.
Wenn Sie mit komplexen Datentypen arbeiten, wird die
Snapshot-Funktion zu einer besonderen Herausforderung. Objekte müssen
bei gleichen Inhalten identische Referenzen haben, um Reacts
Vergleichslogik zu unterstützen. Eine bewährte Lösung ist die
Serialisierung des Objekts zu einem String mittels
JSON.stringify. Dies gewährleistet, dass strukturell
identische Objekte als gleich erkannt werden.
Ein häufiger Fehler beim Umgang mit useSyncExternalStore
ist die Implementierung einer instabilen Snapshot-Funktion. Wenn diese
Funktion bei jedem Aufruf neue Objekt-Instanzen erstellt, auch wenn die
Daten unverändert sind, führt dies zu endlosen Re-Render-Zyklen. React
vergleicht die Rückgabewerte der Snapshot-Funktion mit
Object.is, daher ist Referenz-Stabilität entscheidend.
Der useSyncExternalStore Hook zeigt seine wahre Stärke
bei der Integration mit bestehenden Systemen. Browser-APIs wie
localStorage, sessionStorage, oder das
navigator-Objekt sind klassische Kandidaten für diese
Integration. Auch moderne Zustandsmanagement-Bibliotheken nutzen diesen
Hook intern, um sich sicher mit React zu synchronisieren.
Bei der Arbeit mit localStorage beispielsweise können
Sie eine Store-Klasse erstellen, die das Subscribe/Notify-Pattern
implementiert. Diese Klasse kapselt alle Zugriffe auf
localStorage und stellt eine konsistente API für
React-Komponenten bereit. Mehrere Komponenten können sich bei derselben
Store-Instanz registrieren und bleiben automatisch synchron, auch wenn
Änderungen von außerhalb von React kommen.
Ein besonders interessanter Anwendungsfall ist die Verfolgung von
Browser-Events wie Fenstergröße oder Orientierung. Diese Informationen
ändern sich unabhängig von React und müssen dennoch konsistent in der
gesamten Anwendung verfügbar sein. Der useSyncExternalStore
Hook macht diese Integration trivial und sicher.
Performance ist ein kritischer Aspekt bei der Verwendung von
useSyncExternalStore. Da die Snapshot-Funktion bei jeder
Änderung der externen Datenquelle aufgerufen wird, sollte sie so
effizient wie möglich sein. Vermeiden Sie teure Berechnungen in dieser
Funktion und lagern Sie diese bei Bedarf in die Subscribe-Logik aus.
Die Subscribe-Funktion wird nur einmal pro Komponenten-Mount aufgerufen, daher ist sie der ideale Ort für aufwendigere Setup-Operationen. Stellen Sie jedoch sicher, dass die entsprechenden Cleanup-Operationen in der zurückgegebenen Funktion ordnungsgemäß implementiert sind.
Ein weiterer Performance-Aspekt betrifft die Granularität Ihrer externen Stores. Anstatt einen monolithischen Store zu erstellen, der alle Daten enthält, sollten Sie kleinere, fokussierte Stores bevorzugen. Dies reduziert die Anzahl der Komponenten, die bei Änderungen neu gerendert werden müssen.
Ein typischer Fehler ist der Versuch,
useSyncExternalStore für Daten zu verwenden, die bereits
von React verwaltet werden. Dieser Hook ist ausschließlich für externe
Datenquellen gedacht. Für React-eigene Daten sollten Sie weiterhin
useState, useReducer oder Context
verwenden.
Ein weiterer häufiger Fehler liegt in der unvollständigen Implementierung der Cleanup-Logik. Vergessen Sie nicht, alle Event-Listener, Timer oder andere Ressourcen in der von der Subscribe-Funktion zurückgegebenen Cleanup-Funktion zu entfernen. Andernfalls entstehen Memory-Leaks, die die Performance Ihrer Anwendung beeinträchtigen können.
Bei der Arbeit mit Server-Side Rendering ist es entscheidend, dass die Server-Snapshot-Funktion einen sinnvollen Default-Wert liefert. Dieser sollte so gewählt werden, dass die initiale Server-Ausgabe nicht zu stark von der späteren Client-Hydration abweicht, um Hydration-Fehler zu vermeiden.