【原创】Redux 卍解

时间 2019-11-10

标签原创 redux 繁體版

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Redux 卍解

Redux — Flux设计模式的又一种实现形式。html

提及Flux，笔者以前，曾写过一篇《ReFlux细说》的文章，重点对比讲述了Flux的另外两种实现形式：『Facebook Flux vs Reflux』，有兴趣的同窗能够一并看看。node

时过境迁，如今社区里，Redux的风头早已盖过其余Flux，它与React的组合使用更是你们所推荐的。react

Redux很火，很流行，并非没有道理！！它自己灵感来源于Flux，但却不局限于Flux，它还带来了一些新的概念和思想，集成了immutability的同时，也促成了Redux自身生态圈。git

笔者在看完redux和react-redux源码后，以为它的一些思想和原理拿出来聊一聊，会更有利于使用者的了解和使用Redux。github

（注：若是你是初学者，能够先阅读一下Redux中文文档，了解Redux基础知识。）express

数据流

做为Flux的一种实现形式，Redux天然保持着数据流的单向性，用一张图来形象说明的话，能够是这样：redux

上面这张图，在展示单向数据流的同时，还为咱们引出了几个熟悉的模块：Store、Actions、Action Creators、以及Views。设计模式

相信你们都不会陌生，由于它们就是Flux设计模式中所提到的几个重要概念，在这里，Redux沿用了它们，并在这基础之上，又融入了两个重要的新概念：Reducers和Middlewares（稍后会讲到）。api

接下来，咱们先说说Redux在已有概念上的一些变化，以后再聊聊Redux带来的几个新概念。数组

Store

Store — 数据存储中心，同时链接着Actions和Views（React Components）。

链接的意思大概就是：

Store须要负责接收Views传来的Action
而后，根据Action.type和Action.payload对Store里的数据进行修改
最后，Store还须要通知Views，数据有改变，Views便去获取最新的Store数据，经过setState进行从新渲染组件（re-render）。

上面这三步，实际上是Flux单向数据流所表达出来的思想，然而要实现这三步，才是Redux真正要作的工做。

下面，咱们经过答疑的方式，来看看Redux是如何实现以上三步的？

问：Store如何接收来自Views的Action?

答：每个Store实例都拥有dispatch方法，Views只须要经过调用该方法，并传入action对象做为形参，Store天然就就能够收到Action，就像这样：

store.dispatch({
    type: 'INCREASE'
});

问：Store在接收到Action以后，须要根据Action.type和Action.payload修改存储数据，那么，这部分逻辑写在哪里，且怎么将这部分逻辑传递给Store知道呢？

答：数据修改逻辑写在Reducer（一个纯函数）里，Store实例在建立的时候，就会被传递这样一个reducer做为形参，这样Store就能够经过Reducer的返回值更新内部数据了，先看一个简单的例子(具体的关于reducer咱们后面再讲)：

// 一个reducer
function counterReducer(state = 0, action) {
  switch (action.type) {
    case 'INCREASE':
      return state + 1;
    case 'DECREASE':
      return state - 1;
    default:
      return state;
  }
}

// 传递reducer做为形参
let store = Redux.createStore(counterReducer);

问：Store经过Reducer修改好了内部数据以后，又是如何通知Views须要获取最新的Store数据来更新的呢？

答：每个Store实例都提供一个subscribe方法，Views只须要调用该方法注册一个回调（内含setState操做），以后在每次dispatch(action)时，该回调都会被触发，从而实现从新渲染；对于最新的Store数据，能够经过Store实例提供的另外一个方法getState来获取，就像下面这样：

let unsubscribe = store.subscribe(() =>
  console.log(store.getState())
);

因此，按照上面的一问一答，Redux.createStore()方法的内部实现大概就是下面这样，返回一个包含上述几个方法的对象：

function createStore(reducer, initialState, enhancer) {
  var currentReducer = reducer
  var currentState = initialState
  var listeners = []
  
  // 省略若干代码
  //...
  
  // 经过reducer初始化数据
  dispatch({ type: ActionTypes.INIT })

  return {
    dispatch,
    subscribe,
    getState,
    replaceReducer
  }
}

总结概括几点：

Store的数据修改，本质上是经过Reducer来完成的。
Store只提供get方法（即getState），不提供set方法，因此数据的修改必定是经过dispatch(action)来完成，即：action -> reducers -> store
Store除了存储数据以外，还有着消息发布/订阅（pub/sub）的功能，也正是由于这个功能，它才可以同时链接着Actions和Views。
- dispatch方法对应着 pub
- subscribe方法对应着 sub

Reducer

Reducer，这个名字来源于数组的一个函数 — reduce，它们俩比较类似的地方在于：接收一个旧的prevState，返回一个新的nextState。

在上文讲解Store的时候，得知：Reducer是一个纯函数，用来修改Store数据的。

这种修改数据的方式，区别于其余Flux，因此咱们疑惑：经过Reducer修改数据给咱们带来了哪些好处？

这里，我列出了两点：

数据拆解
数据不可变（immutability）

数据拆解

Redux有一个原则：单一数据源，即：整个React Web应用，只有一个Store，存储着全部的数据。

这个原则，其实也不难理解，假若多个Store存在，且Store之间存在数据关联的状况，处理起来每每会是一件比较头疼的事情。

然而，单一Store存储数据，就有可能面临着另外一个问题：数据结构嵌套太深，数据访问变得繁琐，就像下面这样：

let store = {
    a: 1,
    b: {
        c: true,
        d: {
            e: [2, 3]
        }
    }
};

// 增长一项: 4
store.b.d.e = [...store.b.d.e, 4]; // es7 spread

console.log(store.b.d.e); // [2, 3, 4]

这样的store.b.d.e数据访问和修改方式，对于刚接手的项目，或者不清楚数据结构的同窗，简直是晴天霹雳！！

为此，Redux提出经过定义多个reducer对数据进行拆解访问或者修改，最终再经过combineReducers函数将零散的数据拼装回去，将是一个不错的选择！

在JavaScript中，数据源其实就是一个object tree，object中的每个key均可以认为是tree的一个节点，每个叶子节点都含有一个value（非plain object），就像下面这张图所描述的：

而咱们对数据的修改，其实就是对叶子节点value的修改，为了不每次都从tree的根节点r开始访问，能够为每个叶子节点建立一个reducer，并将该叶子节点的value直接传递给该reducer，就像下面这样：

// state 就是store.b.d.e的值
// [2, 3]为默认初始值
function eReducer(state = [2, 3], action) {
  switch (action.type) {
    case 'ADD':
      return [...state, 4]; // 修改store.b.d.e的值
    default:
      return state;
  }
}

如此，每个reducer都将直接对应数据源（store）的某一个字段（如：store.b.d.e），这样的直接的修改方式会变得简单不少。

拆解以后，数据就会变得零散，要想将修改后的数据再从新拼装起来，并统一返回给store，首先要作的就是：将一个个reducer自上而下一级一级地合并起，最终获得一个rootReducer。

合并reducer时，须要用到Redux另外一个api：combineReducers，下面这段代码，是对上述store的数据拆解：

import { combineReducers } from 'redux';

// 叶子reducer
function aReducer(state = 1, action) {/*...*/}
function cReducer(state = true, action) {/*...*/}
function eReducer(state = [2, 3], action) {/*...*/}

const dReducer = combineReducers({
  e: eReducer
});

const bReducer = combineReducers({
  c: cReducer,
  d: dReducer
});

// 根reducer
const rootReducer = combineReducers({
  a: aReducer,
  b: bReducer
});

这样的话，rootReducer的返回值就是整个object tree。

总结一点：Redux经过一个个reducer完成了对整个数据源（object tree）的拆解访问和修改。

数据不可变

React在利用组件（Component）构建Web应用时，其实无形中建立了两棵树：虚拟dom树和组件树，就像下图所描述的那样（原图）：

因此，针对这样的树状结构，若是有数据更新，使得某些组件应该获得从新渲染（re-render）的话，比较推荐的方式就是：自上而下渲染（top-down rendering），即顶层组件经过props传递新数据给子孙组件。

然而，每次须要更新的组件，可能就是那么几个，可是React并不知道，它依然会遍历执行每一个组件的render方法，将返回的newVirtualDom和以前的prevVirtualDom进行diff比较，而后最后发现，计算结果极可能是：该组件所产生的真实dom无需改变！/(ㄒoㄒ)/~~（无用功致使的浪费性能）

因此，为了不这样的性能浪费，每每咱们都会利用组件的生命周期函数shouldComponentUpdate进行判断是否有必要进行对该组件进行更新（即，是否执行该组件render方法以及进行diff计算）？

就像这样：

shouldComponentUpdate(nextProps) {
    if (nextProps.e !== this.props.e) { // 这里的e是一个字段，多是对象引用，也多是数值，布尔值
      return true; // 须要更新
    }
    return false; // 无需更新
  }

但，每每这样的比较，对于字面值还行，对于对象引用（object，array），就糟糕了，由于：

let prevProps = {
    e: [2, 3]
};

let nextProps = prevProps;

nextProps.e.push(4);

console.log(prevProps.e === nextProps.e); // 始终为true

虽然你能够经过deepEqual来解决这个问题，但对嵌套较深的结构，性能始终会是一个问题。

因此，最后对于对象引用的比较，就引出了不可变数据（immutable data）这个概念，大致的意思就是：一个数据被建立了，就不能够被改变（mutation）。

若是你想改变数据，就得从新建立一个新的数据（即新的引用），就像这样：

let prevProps = {
    e: [2, 3]
};

let nextProps = {
  e:[...prevProps.e, 4] // es7 spread
};

console.log(prevProps.e === nextProps.e); // false

也许，你已经发现每一个Reducer函数在修改数据的时候，正是这样作的，最后返回的都是一个新的引用，而不是直接修改引用的数据，就像这样：

function eReducer(state = [2, 3], action) {
  switch (action.type) {
    case 'ADD':
      return [...state, 4]; // 并无直接地经过state.push(4)，修改引用的数据
    default:
      return state;
  }
}

最后，由于combineReducers的存在，以前的那个object tree的总体数据结构就会发生变化，就像下面这样：

如今，你就能够在shouldComponentUpdate函数中，肆无忌惮地比较对象引用了，由于数据若是变化了，比较的就会是两个不一样的对象！

总结一点：Redux经过一个个reducer实现了不可变数据（immutability）。

PS：固然，你也能够经过使用第三方插件（库）来实现immutable data，好比：React.addons.update、Immutable.js。（只不过在Redux中会显得那么没有必要）。

Middleware

Middleware — 中间件，最初的思想毫无疑问来自：Express。

中间件讲究的是对数据的流式处理，比较优秀的特性是：链式组合，因为每个中间件均可以是独立的，所以能够造成一个小的生态圈。

在Redux中，Middlerwares要处理的对象则是：Action。

每一个中间件能够针对Action的特征，能够采起不一样的操做，既能够选择传递给下一个中间件，如：next(action)，也能够选择跳过某些中间件，如：dispatch(action)，或者更直接了当的结束传递，如：return。

标准的action应该是一个plain object，可是对于中间件而言，action还能够是函数，也能够是promise对象，或者一个带有特殊含义字段的对象，但无论怎样，由于中间件会对特定类型action作必定的转换，因此最后传给reducer的action必定是标准的plain object。

好比说：

[redux-thunk]里的action能够是一个函数，用来发起异步请求。
[redux-promise]里的action能够是一个promise对象，用来更优雅的进行异步操做。
[redux-logger]里的action就是一个标准的plain object，用来记录action和nextState的。
一个自定义中间件：延迟action的执行，这里就存在一个特殊字段：action.meta.delay，具体以下：

// 用 { meta: { delay: N } } 来让 action 延迟 N 毫秒。
const timeoutScheduler = store => next => action => {
  if (!action.meta || !action.meta.delay) {
    return next(action)
  }

  let timeoutId = setTimeout(
    () => next(action),
    action.meta.delay
  )

  return function cancel() {
    clearTimeout(timeoutId)
  }
}

那么问题来了，这么多的中间件，如何使用呢？

先看一个简单的例子：

import { createStore, applyMiddleware } from 'redux';
import thunk from 'redux-thunk';
import createLogger from 'redux-logger';
import rootReducer from '../reducers';

// store扩展
const enhancer = applyMiddleware(
  thunk,
  createLogger()
);

const store = createStore(rootReducer, initialState, enhancer);

// 触发action
store.dispatch({
    type: 'ADD',
    num: 4
});

注意：单纯的Redux.createStore(...)建立的Store实例，在执行store.dispatch(action)的时候，是不会执行中间件的，只是单纯的action分发。

要想给Store实例附加上执行中间件的能力，就必须改造createStore函数，最新版的Redux是经过传入store扩展（store enhancer）来解决的，而具备中间件功能的store扩展，则须要使用applyMiddleware函数生成，就像下面这样：

// store扩展
const enhancer = applyMiddleware(
  thunk,
  createLogger()
);

const store = createStore(rootReducer, initialState, enhancer);

上面的写法是新版Redux才有的，之前的写法则是这样的（新版兼容的哦）：

// 旧写法
const createStoreWithMiddleware = applyMiddleware(
  thunk,
  createLogger()
)(createStore);

const store = createStoreWithMiddleware(reducer, initialState)

至于改造后的createStore方法为什么拥有了执行中间件的能力，你们能够看一下appapplyMiddleware的源码。

最后，简单用一张图来验证一句话的正确性：中间件提供的是位于 action 被发起以后，到达 reducer 以前的扩展点。

react-redux

为了让Redux可以更好地与React配合使用，react-redux库的引入就显得必不可少。

react-redux主要暴露出两个api：

Provider组件
connect方法

Provider

Provider存在的意义在于：想经过context的方式将惟一的数据源store传递给任意想访问的子孙组件。

好比，下面要说的connect方法在建立Container Component时，就须要经过这种方式获得store，这里就不展开说了。

不熟悉React context的同窗，能够看看官方介绍。

connect

Redux中的connect方法，跟Reflux.connect方法有点相似，最主要的目的就是：让Component与Store进行关联，即Store的数据变化能够及时通知Views从新渲染。

下面这段源码（来自connect.js），可以说明上述观点：

trySubscribe() {
    if (shouldSubscribe && !this.unsubscribe) {
      // 跟store关联，消息订阅
      this.unsubscribe = this.store.subscribe(this.handleChange.bind(this))
      this.handleChange()
    }
}

handleChange() {
    if (!this.unsubscribe) {
      return
    }

    const prevStoreState = this.state.storeState
    const storeState = this.store.getState()

    if (!pure || prevStoreState !== storeState) {
      this.hasStoreStateChanged = true
      this.setState({ storeState }) // 组件从新渲染
    }
}

另外，connect方法，还引出了另外两个概念，即：容器组件（Container Component）和展现组件（Presentational Component）。

感兴趣的同窗，能够看下这篇文章《Presentational and Container Components》，了解二者的区别，这里就不展开讨论了。

最后

以上就是笔者对Redux及其相关知识的理解，不对的地方欢迎留言交流，新浪微博。