深入學習和理解 Redux

vivo網際網路技術發表於2020-03-05

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作者:曾超


Redux官網上是這樣描述Redux,Redux is a predictable state container for JavaScript apps.(Redux是JavaScript狀態容器,提供可預測性的狀態管理)。 目前Redux GitHub有5w多star,足以說明 Redux 受歡迎的程度。

一、Why Redux

在說為什麼用 Redux 之前,讓我們先聊聊元件通訊有哪些方式。常見的元件通訊方式有以下幾種:

  • 父子元件:props、state/callback回撥來進行通訊

  • 單頁面應用:路由傳值

  • 全域性事件比如EventEmitter監聽回撥傳值

  • react中跨層級元件資料傳遞Context(上下文)


在小型、不太複雜的應用中,一般用以上幾種元件通訊方式基本就足夠了。

但隨著應用逐漸複雜,資料狀態過多(比如服務端響應資料、瀏覽器快取資料、UI狀態值等)以及狀態可能會經常發生變化的情況下,使用以上元件通訊方式會很複雜、繁瑣以及很難定位、除錯相關問題。

因此狀態管理框架(如 Vuex、MobX、Redux等)就顯得十分必要了,而 Redux 就是其中使用最廣、生態最完善的。


二、Redux Data flow

在一個使用了 Redux 的 App應用裡面會遵循下面四步:

第一步:透過store.dispatch(action)來觸發一個action,action就是一個描述將要發生什麼的物件。如下:

{ type: 'LIKE_ARTICLE', articleId: 42 }
{ type: 'FETCH_USER_SUCCESS', response: { id: 3, name: 'Mary' } }
{ type: 'ADD_TODO', text: '金融前端.' }


第二步:Redux會呼叫你提供的  Reducer函式。

第三步:根 Reducer 會將多個不同的 Reducer 函式合併到單獨的狀態樹中。

第四步:Redux store會儲存從根 Reducer 函式返回的完整狀態樹。


所謂一圖勝千言,下面我們結合 Redux 的資料流圖來熟悉這一過程。

三、Three Principles(三大原則)

1、 Single source of truth:單一資料來源,整個應用的state被儲存在一個物件樹中,並且只存在於唯一一個store中。

2、 State is read-only:state裡面的狀態是隻讀的,不能直接去修改state,只能透過觸發action來返回一個新的state。

3、 Changes are made with pure functions:要使用純函式來修改state。


四、Redux原始碼解析

Redux 原始碼目前有js和ts版本,本文先介紹 js 版本的 Redux 原始碼。Redux 原始碼行數不多,所以對於想提高原始碼閱讀能力的開發者來說,很值得前期來學習。

Redux原始碼主要分為6個核心js檔案和3個工具js檔案,核心js檔案分別為index.js、createStore.js、compose.js、combineRuducers.js、bindActionCreators.js和applyMiddleware.js檔案。

接下來我們來一一學習。

1、index.js

index.js是入口檔案,提供核心的API,如createStore、combineReducers、applyMiddleware等。

export {
  createStore,
  combineReducers,
  bindActionCreators,
  applyMiddleware,
  compose,
  __DO_NOT_USE__ActionTypes
}

2、createStore.js

createStore是 Redux 提供的API,用來生成唯一的store。store提供getState、dispatch、subscibe等方法,Redux 中的store只能透過dispatch一個action,透過action來找對應的 Reducer函式來改變。

export default function createStore(reducer, preloadedState, enhancer) {...
}從原始碼中可以知道,createStore接收三個引數:Reducer、preloadedState、enhancer。

Reducer是action對應的一個可以修改store中state的純函式。

preloadedState代表之前state的初始化狀態。

enhancer是中介軟體透過applyMiddleware生成的一個加強函式。store中的getState方法是獲取當前應用中store中的狀態樹。

/**
 * Reads the state tree managed by the store.
 *
 * @returns {any} The current state tree of your application.
 */function getState() {
  if (isDispatching) {    throw new Error(      'You may not call store.getState() while the reducer is executing. ' +        'The reducer has already received the state as an argument. ' +        'Pass it down from the top reducer instead of reading it from the store.'
    )
  }  return currentState
}

dispatch方法是用來分發一個action的,這是唯一的一種能觸發狀態發生改變的方法。subscribe是一個監聽器,當一個action被dispatch的時候或者某個狀態發生改變的時候會被呼叫。

3、combineReducers.js

/**
 * Turns an object whose values are different reducer functions, into a single
 * reducer function. It will call every child reducer, and gather their results
 * into a single state object, whose keys correspond to the keys of the passed
 * reducer functions.
 */export default function combineReducers(reducers) {
  const reducerKeys = Object.keys(reducers)
     ...  return function combination(state = {}, action) {
     ...    let hasChanged = false
    const nextState = {}    for (let i = 0; i < finalReducerKeys.length; i++) {      const key = finalReducerKeys[i]      const reducer = finalReducers[key]      const previousStateForKey = state[key]      const nextStateForKey = reducer(previousStateForKey, action)      if (typeof nextStateForKey === 'undefined') {        const errorMessage = getUndefinedStateErrorMessage(key, action)        throw new Error(errorMessage)
      }
      nextState[key] = nextStateForKey      //判斷state是否發生改變
      hasChanged = hasChanged || nextStateForKey !== previousStateForKey
    }    //根據是否發生改變,來決定返回新的state還是老的state
    return hasChanged ? nextState : state
  }
}

從原始碼可以知道,入參是 Reducers,返回一個function。combineReducers就是將所有的 Reducer合併成一個大的 Reducer 函式。核心關鍵的地方就是每次 Reducer 返回新的state的時候會和老的state進行對比,如果發生改變,則hasChanged為true,觸發頁面更新。反之,則不做處理。

4、bindActionCreators.js

/**
 * Turns an object whose values are action creators, into an object with the
 * same keys, but with every function wrapped into a `dispatch` call so they
 * may be invoked directly. This is just a convenience method, as you can call
 * `store.dispatch(MyActionCreators.doSomething())` yourself just fine.
 */function bindActionCreator(actionCreator, dispatch) {
  return function() {
    return dispatch(actionCreator.apply(this, arguments))
  }
}
 
export default function bindActionCreators(actionCreators, dispatch) {
  if (typeof actionCreators === 'function') {    return bindActionCreator(actionCreators, dispatch)
  }
    ...
    ...  const keys = Object.keys(actionCreators)  const boundActionCreators = {}  for (let i = 0; i < keys.length; i++) {    const key = keys[i]    const actionCreator = actionCreators[key]    if (typeof actionCreator === 'function') {
      boundActionCreators[key] = bindActionCreator(actionCreator, dispatch)
    }
  }  return boundActionCreators
}

bindActionCreator是將單個actionCreator繫結到dispatch上,bindActionCreators就是將多個actionCreators繫結到dispatch上。

bindActionCreator就是將傳送actions的過程簡化,當呼叫這個返回的函式時就自動呼叫dispatch,傳送對應的action。

bindActionCreators根據不同型別的actionCreators做不同的處理,actionCreators是函式就返回函式,是物件就返回一個物件。主要是將actions轉化為dispatch(action)格式,方便進行actions的分離,並且使程式碼更加簡潔。

5、compose.js

/**
 * Composes single-argument functions from right to left. The rightmost
 * function can take multiple arguments as it provides the signature for
 * the resulting composite function.
 *
 * @param {...Function} funcs The functions to compose.
 * @returns {Function} A function obtained by composing the argument functions
 * from right to left. For example, compose(f, g, h) is identical to doing
 * (...args) => f(g(h(...args))).
 */
 export default function compose(...funcs) {
  if (funcs.length === 0) {    return arg => arg
  } 
  if (funcs.length === 1) {    return funcs[0]
  } 
  return funcs.reduce((a, b) => (...args) => a(b(...args)))
}


compose是函式式變成裡面非常重要的一個概念,在介紹compose之前,先來認識下什麼是 Reduce?官方文件這麼定義reduce:reduce()方法對累加器和陣列中的每個元素(從左到右)應用到一個函式,簡化為某個值。compose是柯里化函式,藉助於Reduce來實現,將多個函式合併到一個函式返回,主要是在middleware中被使用。

6、applyMiddleware.js

/**
 * Creates a store enhancer that applies middleware to the dispatch method
 * of the Redux store. This is handy for a variety of tasks, such as expressing
 * asynchronous actions in a concise manner, or logging every action payload.
 */export default function applyMiddleware(...middlewares) {
  return createStore => (...args) => {    const store = createStore(...args)
    ...
    ...    return {
      ...store,
      dispatch
    }
  }
}


applyMiddleware.js檔案提供了middleware中介軟體重要的API,middleware中介軟體主要用來對store.dispatch進行重寫,來完善和擴充套件dispatch功能。


那為什麼需要中介軟體呢?


首先得從Reducer說起,之前 Redux三大原則裡面提到了reducer必須是純函式,下面給出純函式的定義:

  • 對於同一引數,返回同一結果

  • 結果完全取決於傳入的引數

  • 不產生任何副作用

至於為什麼reducer必須是純函式,可以從以下幾點說起?

  • 因為 Redux 是一個可預測的狀態管理器,純函式更便於 Redux進行除錯,能更方便的跟蹤定位到問題,提高開發效率。

  • Redux 只透過比較新舊物件的地址來比較兩個物件是否相同,也就是透過淺比較。如果在 Reducer 內部直接修改舊的state的屬性值,新舊兩個物件都指向同一個物件,如果還是透過淺比較,則會導致 Redux 認為沒有發生改變。但要是透過深比較,會十分耗費效能。最佳的辦法是 Redux返回一個新物件,新舊物件透過淺比較,這也是 Reducer是純函式的重要原因。

Reducer是純函式,但是在應用中還是會需要處理記錄日誌/異常、以及非同步處理等操作,那該如何解決這些問題呢?

這個問題的答案就是中介軟體。可以透過中介軟體增強dispatch的功能,示例(記錄日誌和異常)如下:

const store = createStore(reducer);const next = store.dispatch; 
// 重寫store.dispatchstore.dispatch = (action) => {    try {
        console.log('action:', action);
        console.log('current state:', store.getState());
        next(action);
        console.log('next state', store.getState());
    } catch (error){
        console.error('msg:', error);
    }
}

五、從零開始實現一個簡單的Redux

既然是要從零開始實現一個Redux(簡易計數器),那麼在此之前我們先忘記之前提到的store、Reducer、dispatch等各種概念,只需牢記Redux是一個狀態管理器。


首先我們來看下面的程式碼:

let state = {
    count : 1}//修改之前console.log (state.count);//修改count的值為2state.count = 2;//修改之後console.log (state.count);


我們定義了一個有count欄位的state物件,同時能輸出修改之前和修改之後的count值。但此時我們會發現一個問題?就是其它如果引用了count的地方是不知道count已經發生修改的,因此我們需要透過訂閱-釋出模式來監聽,並通知到其它引用到count的地方。因此我們進一步最佳化程式碼如下:

let state = {
    count: 1};//訂閱function subscribe (listener) {
    listeners.push(listener);
}function changeState(count) {
    state.count = count;    for (let i = 0; i < listeners.length; i++) {        const listener = listeners[i];
        listener();//監聽
    }
}


此時我們對count進行修改,所有的listeners都會收到通知,並且能做出相應的處理。但是目前還會存在其它問題?比如說目前state只含有一個count欄位,如果要是有多個欄位是否處理方式一致。同時還需要考慮到公共程式碼需要進一步封裝,接下來我們再進一步最佳化:

const createStore = function (initState) {
    let state = initState;    //訂閱
    function subscribe (listener) {
        listeners.push(listener);
    }    function changeState (count) {
        state.count = count;        for (let i = 0; i < listeners.length; i++) {            const listener = listeners[i];
            listener();//通知
        }
    }    function getState () {
        return state;
    }    return {
        subscribe,
        changeState,
        getState
    }
}


我們可以從程式碼看出,最終我們提供了三個API,是不是與之前Redux原始碼中的核心入口檔案index.js比較類似。但是到這裡還沒有實現Redux,我們需要支援新增多個欄位到state裡面,並且要實現Redux計數器。

let initState = {
    counter: {
        count : 0
    },
    info: {
        name: '',
        description: ''
    }
}let store = createStore(initState);//輸出countstore.subscribe(()=>{    let state = store.getState();
    console.log(state.counter.count);
});//輸出infostore.subscribe(()=>{    let state = store.getState();
    console.log(`${state.info.name}:${state.info.description}`);
});


透過測試,我們發現目前已經支援了state裡面存多個屬性欄位,接下來我們把之前changeState改造一下,讓它能支援自增和自減。

//自增store.changeState({
    count: store.getState().count + 1});//自減store.changeState({
    count: store.getState().count - 1});//隨便改成什麼store.changeState({
    count: 金融
});


我們發現可以透過changeState自增、自減或者隨便改,但這其實不是我們所需要的。我們需要對修改count做約束,因為我們在實現一個計數器,肯定是隻希望能進行加減操作的。所以我們接下來對changeState做約束,約定一個plan方法,根據type來做不同的處理。

function plan (state, action) => {
  switch (action.type) {    case 'INCREMENT':      return {
        ...state,
        count: state.count + 1
      }    case 'DECREMENT':      return {
        ...state,
        count: state.count - 1
      }    default:      return state
  }
}let store = createStore(plan, initState);//自增store.changeState({
    type: 'INCREMENT'});//自減store.changeState({
    type: 'DECREMENT'});


我們在程式碼中已經對不同type做了不同處理,這個時候我們發現再也不能隨便對state中的count進行修改了,我們已經成功對changeState做了約束。我們把plan方法做為createStore的入參,在修改state的時候按照plan方法來執行。到這裡,恭喜大家,我們已經用Redux實現了一個簡單計數器了。

這就實現了 Redux?這怎麼和原始碼不一樣啊

然後我們再把plan換成reducer,把changeState換成dispatch就會發現,這就是Redux原始碼所實現的基礎功能,現在再回過頭看Redux的資料流圖是不是更加清晰了。

六、Redux Devtools

Redux devtools是Redux的除錯工具,可以在Chrome上安裝對應的外掛。對於接入了Redux的應用,透過 Redux devtools可以很方便看到每次請求之後所發生的改變,方便開發同學知道每次操作後的前因後果,大大提升開發除錯效率。


如上圖所示就是 Redux devtools的視覺化介面,左邊操作介面就是當前頁面渲染過程中執行的action,右側操作介面是State儲存的資料,從State切換到action皮膚,可以檢視action對應的 Reducer引數。切換到Diff皮膚,可以檢視前後兩次操作發生變化的屬性值。

七、總結

Redux 是一款優秀的狀態管理器,原始碼短小精悍,社群生態也十分成熟。如常用的react-redux、dva都是對 Redux 的封裝,目前在大型應用中被廣泛使用。這裡推薦透過 以及 來學習它核心的思想,進而提升閱讀原始碼的能力。


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