React Hooks、Vue Composition API、Svelte 3のリアクティブパラダイムの理解

はじめに

進化し続けるフロントエンド開発の状況において、堅牢で保守性の高いアプリケーションを構築するためには、状態と副作用を効率的に管理することが不可欠です。コンポーネントベースのアーキテクチャが標準となるにつれて、開発者はリアクティビティを処理するための直感的で強力なツールをますます求めています。過去数年間、React、Vue、Svelteという3つの著名なJavaScriptフレームワークは、React Hooks、Vue Composition API、Svelte 3のリアクティブプリミティブという、それぞれ独特でありながら概念的に類似したメカニズムを導入してきました。それぞれのアプローチは、状態の変更がどのように伝播し、コンポーネントがこれらの変更にどのように反応するかについてのユニークなメンタルモデルを提供します。これらの違いを理解することは、開発者が情報に基づいたアーキテクチャ上の意思決定を行い、パフォーマンスを最適化し、選択したフレームワーク内でよりイディオマティックなコードを書くために不可欠です。この記事は、これらのリアクティビティシステムを分解し、その根本原理と実際的な影響の比較分析を提供することを目的としています。

リアクティビティのコアコンセプト

各フレームワークの詳細に入る前に、議論全体で繰り返し登場するリアクティビティに関連するいくつかのコアコンセプトを定義することが重要です。

リアクティビティ: その核心において、リアクティビティとは、変更の自動的な伝播を可能にするプログラミングパラダイムを指します。データが変更されると、そのデータに依存するUIの一部が自動的に更新されます。リアクティビティがない場合、開発者はデータが変更されるたびに手動でUI要素を再レンダリングする必要があり、ボイラープレートコードや潜在的なエラーにつながります。

状態管理: これには、コンポーネントが依存するデータの定義、更新、アクセスが含まれます。効果的な状態管理は、アプリケーション全体でのデータの一貫性と予測可能な動作を保証します。

副作用: これらは、外部世界と対話する操作です（例：データの取得、イベントへのサブスクリプション、DOMの直接操作、タイマー）。リアクティブシステムでは、副作用を管理することで、それらが正しいタイミングで実行され、メモリリークや予期しない動作を防ぐために適切にクリーンアップされることが保証されます。

コンポーネントライフサイクル: 最新のフレームワークは、コンポーネントの作成から破棄までのさまざまな段階にフックするためのメカニズムを提供します。副作用とリソース管理を扱う際には、これらのライフサイクルフェーズを理解することが重要です。

React Hooks: 明示的な依存関係と関数的純粋性

React 16.8で導入されたReact Hooksは、関数コンポーネントの状態とライフサイクル機能を管理する方法に革命をもたらしました。これらは、クラスコンポーネントを書くことなく、開発者がReact機能に「フック」できるようにします。メンタルモデルは、関数的純粋性、明示的な依存配列、およびコンポーネントがレンダリングごとに再実行されるという考えを中心に展開します。

原理と実装

React Hooksは、クロージャキャプチャと依存配列システムの組み合わせによってリアクティビティを実現します。 useStateが呼び出されると、状態値とそれを更新する関数が返されます。setStateが呼び出されると、Reactはコンポーネントを再レンダリングします。useEffectは副作用を処理するための主要なフックです。コールバック関数とオプションの依存配列を受け取ります。Reactは、依存配列内のいずれかの値が最後のレンダリング以降に変更された場合にのみ、エフェクトコールバックを再実行します。配列が空の場合、エフェクトは最初のレンダリング後に一度実行されます。省略された場合、すべてのレンダリング後に実行されます。

単純なカウンターの例を考えてみましょう。

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

function Counter() {
  const [count, setCount] = useState(0);

  useEffect(() => {
    // このエフェクトは「count」が変更されるたびに実行されます
    document.title = `You clicked ${count} times`;
    return () => {
      // クリーンアップ関数、エフェクトが再実行される前やコンポーネントがアンマウントされる前に実行されます
      console.log('Cleaning up previous effect');
    };
  }, [count]); // 依存配列：'count'が変更されるとエフェクトが実行されます

  return (
    <div>
      <p>You clicked {count} times</p>
      <button onClick={() => setCount(count + 1)}>
        Click me
      </button>
    </div>
  );
}

export default Counter;

この例では、useEffectフックは、count変数が変更されるたびにエフェクトを再実行するようにReactに明示的に指示しています。ここでのメンタルモデルは、特定の値への変更にどのように反応するかを宣言しているということです。依存配列を無視したり、不正確な配列を提供したりすることは、バグ（古いクロージャや無限ループ）の一般的な原因です。

実用的含意

明示的な制御: 開発者はエフェクトがいつ実行されるかを細かく制御でき、予測可能な動作につながります。
学習曲線: 依存配列とフックのルール（例：トップレベルでのみフックを呼び出す）を理解することは、最初は困難な場合があります。
パフォーマンス最適化: useMemoとuseCallbackは、子コンポーネントの不要な再レンダリングや高価な値の再計算を防ぐために不可欠です。
バンドルサイズ: Reactはライブラリであり、そのコアとフックはアプリケーションと一緒にバンドルされます。

Vue Composition API: リアクティブ参照と自動依存関係追跡

Vue 3で導入されたVueのComposition APIは、コンポーネントでロジックを整理および再利用するための新しい方法を提供します。特に大規模なコンポーネントにおいてOptions APIの制限に対処し、関連するロジックをまとめてグループ化します。そのリアクティビティシステムはVue 2のコアを基盤としていますが、それをより直接的に公開します。メンタルモデルは、リアクティブデータを宣言し、Vueが依存関係を自動的に追跡できるようにすることに重点を置いています。

原理と実装

Composition APIは主にrefとreactiveを使用してリアクティブ状態を宣言します。 refはプリミティブ値（およびオブジェクト）用で、変更を追跡できるリアクティブオブジェクトにラップします。 reactiveはオブジェクト用で、それらをリアクティブプロキシに変換します。 computedはリアクティブゲッターを作成し、watch（またはwatchEffect）は副作用に使用されます。 Vueのリアクティビティシステムは、ES6 Proxies（reactive用）とゲッター/セッターインターセプト（主にVue 2のref用、Vue 3でもオブジェクトを保持するrefにProxyを使用）を使用して機能します。リアクティブプロパティにアクセスすると、Vueはそれを依存関係として記録します。そのプロパティが変更されると、Vueは記録されたすべてのエフェクトを再生し、更新をトリガーします。

Composition APIを使用してカウンターの例を適応させてみましょう。

<script setup>
import { ref, watchEffect } from 'vue';

const count = ref(0);

watchEffect(() => {
  // このエフェクトは「count」を自動的に追跡します
  document.title = `You clicked ${count.value} times`;
});

const increment = () => {
  count.value++;
};
</script>

<template>
  <div>
    <p>You clicked {{ count }} times</p>
    <button @click=