深入学习和理解 Redux

2020 年 3 月 5 日
筆記

本文首发于 vivo互联网技术微信公众号链接： https://mp.weixin.qq.com/s/jhgQXKp4srsl9_VYMTZXjQ 作者：曾超

Redux官网上是这样描述Redux，Redux is a predictable state container for JavaScript apps.（Redux是JavaScript状态容器，提供可预测性的状态管理）。目前Redux GitHub有5w多star，足以说明 Redux 受欢迎的程度。

一、Why Redux

在说为什么用 Redux 之前，让我们先聊聊组件通信有哪些方式。常见的组件通信方式有以下几种：

父子组件：props、state/callback回调来进行通信
单页面应用：路由传值
全局事件比如EventEmitter监听回调传值
react中跨层级组件数据传递Context（上下文）

在小型、不太复杂的应用中，一般用以上几种组件通信方式基本就足够了。

但随着应用逐渐复杂，数据状态过多（比如服务端响应数据、浏览器缓存数据、UI状态值等）以及状态可能会经常发生变化的情况下，使用以上组件通信方式会很复杂、繁琐以及很难定位、调试相关问题。

因此状态管理框架（如 Vuex、MobX、Redux等）就显得十分必要了，而 Redux 就是其中使用最广、生态最完善的。

二、Redux Data flow

在一个使用了 Redux 的 App应用里面会遵循下面四步：

第一步：通过store.dispatch(action)来触发一个action，action就是一个描述将要发生什么的对象。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会调用你提供的 Reducer函数。

第三步：根 Reducer 会将多个不同的 Reducer 函数合并到单独的状态树中。

第四步：Redux store会保存从根 Reducer 函数返回的完整状态树。

所谓一图胜千言，下面我们结合 Redux 的数据流图来熟悉这一过程。

三、Three Principles（三大原则）

1、Single source of truth：单一数据源，整个应用的state被存储在一个对象树中，并且只存在于唯一一个store中。

2、State is read-only：state里面的状态是只读的，不能直接去修改state，只能通过触发action来返回一个新的state。

3、Changes are made with pure functions：要使用纯函数来修改state。

四、Redux源码解析

Redux 源码目前有js和ts版本，本文先介绍 js 版本的 Redux 源码。Redux 源码行数不多，所以对于想提高源码阅读能力的开发者来说，很值得前期来学习。

Redux源码主要分为6个核心js文件和3个工具js文件，核心js文件分别为index.js、createStore.js、compose.js、combineRuducers.js、bindActionCreators.js和applyMiddleware.js文件。

接下来我们来一一学习。

1、index.js

index.js是入口文件，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，用来生成唯一的store。store提供getState、dispatch、subscibe等方法，Redux 中的store只能通过dispatch一个action，通过action来找对应的 Reducer函数来改变。

export default function createStore(reducer, preloadedState, enhancer) {  ...  }

从源码中可以知道，createStore接收三个参数：Reducer、preloadedState、enhancer。

Reducer是action对应的一个可以修改store中state的纯函数。

preloadedState代表之前state的初始化状态。

enhancer是中间件通过applyMiddleware生成的一个加强函数。store中的getState方法是获取当前应用中store中的状态树。

/**   * 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方法是用来分发一个action的，这是唯一的一种能触发状态发生改变的方法。subscribe是一个监听器，当一个action被dispatch的时候或者某个状态发生改变的时候会被调用。

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        //判断state是否发生改变        hasChanged = hasChanged || nextStateForKey !== previousStateForKey      }      //根据是否发生改变，来决定返回新的state还是老的state      return hasChanged ? nextState : state    }  }

从源码可以知道，入参是 Reducers，返回一个function。combineReducers就是将所有的 Reducer合并成一个大的 Reducer 函数。核心关键的地方就是每次 Reducer 返回新的state的时候会和老的state进行对比，如果发生改变，则hasChanged为true，触发页面更新。反之，则不做处理。

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是将单个actionCreator绑定到dispatch上，bindActionCreators就是将多个actionCreators绑定到dispatch上。

bindActionCreator就是将发送actions的过程简化，当调用这个返回的函数时就自动调用dispatch，发送对应的action。

bindActionCreators根据不同类型的actionCreators做不同的处理，actionCreators是函数就返回函数，是对象就返回一个对象。主要是将actions转化为dispatch(action)格式，方便进行actions的分离，并且使代码更加简洁。

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是函数式变成里面非常重要的一个概念，在介绍compose之前，先来认识下什么是 Reduce？官方文档这么定义reduce:reduce()方法对累加器和数组中的每个元素（从左到右）应用到一个函数，简化为某个值。compose是柯里化函数，借助于Reduce来实现，将多个函数合并到一个函数返回，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文件提供了middleware中间件重要的API，middleware中间件主要用来对store.dispatch进行重写，来完善和扩展dispatch功能。

那为什么需要中间件呢？

首先得从Reducer说起，之前 Redux三大原则里面提到了reducer必须是纯函数，下面给出纯函数的定义：

对于同一参数，返回同一结果
结果完全取决于传入的参数
不产生任何副作用

至于为什么reducer必须是纯函数，可以从以下几点说起？

因为 Redux 是一个可预测的状态管理器，纯函数更便于 Redux进行调试，能更方便的跟踪定位到问题，提高开发效率。
Redux 只通过比较新旧对象的地址来比较两个对象是否相同，也就是通过浅比较。如果在 Reducer 内部直接修改旧的state的属性值，新旧两个对象都指向同一个对象，如果还是通过浅比较，则会导致 Redux 认为没有发生改变。但要是通过深比较，会十分耗费性能。最佳的办法是 Redux返回一个新对象，新旧对象通过浅比较，这也是 Reducer是纯函数的重要原因。

Reducer是纯函数，但是在应用中还是会需要处理记录日志/异常、以及异步处理等操作，那该如何解决这些问题呢？

这个问题的答案就是中间件。可以通过中间件增强dispatch的功能，示例（记录日志和异常）如下：

const store = createStore(reducer);  const next = store.dispatch;    // 重写store.dispatch  store.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、从零开始实现一个简单的Redux

既然是要从零开始实现一个Redux（简易计数器），那么在此之前我们先忘记之前提到的store、Reducer、dispatch等各种概念，只需牢记Redux是一个状态管理器。

首先我们来看下面的代码：

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

我们定义了一个有count字段的state对象，同时能输出修改之前和修改之后的count值。但此时我们会发现一个问题？就是其它如果引用了count的地方是不知道count已经发生修改的，因此我们需要通过订阅-发布模式来监听，并通知到其它引用到count的地方。因此我们进一步优化代码如下：

let state = {      count: 1  };  //订阅  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();//监听      }  }

此时我们对count进行修改，所有的listeners都会收到通知，并且能做出相应的处理。但是目前还会存在其它问题？比如说目前state只含有一个count字段，如果要是有多个字段是否处理方式一致。同时还需要考虑到公共代码需要进一步封装，接下来我们再进一步优化：

const createStore = function (initState) {      let state = initState;      //订阅      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      }  }

我们可以从代码看出，最终我们提供了三个API，是不是与之前Redux源码中的核心入口文件index.js比较类似。但是到这里还没有实现Redux，我们需要支持添加多个字段到state里面，并且要实现Redux计数器。

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

通过测试，我们发现目前已经支持了state里面存多个属性字段，接下来我们把之前changeState改造一下，让它能支持自增和自减。

//自增  store.changeState({      count: store.getState().count + 1  });  //自减  store.changeState({      count: store.getState().count - 1  });  //随便改成什么  store.changeState({      count: 金融  });

我们发现可以通过changeState自增、自减或者随便改，但这其实不是我们所需要的。我们需要对修改count做约束，因为我们在实现一个计数器，肯定是只希望能进行加减操作的。所以我们接下来对changeState做约束，约定一个plan方法，根据type来做不同的处理。

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'  });  //自减  store.changeState({      type： 'DECREMENT'  });

我们在代码中已经对不同type做了不同处理，这个时候我们发现再也不能随便对state中的count进行修改了，我们已经成功对changeState做了约束。我们把plan方法做为createStore的入参，在修改state的时候按照plan方法来执行。到这里，恭喜大家，我们已经用Redux实现了一个简单计数器了。

这就实现了 Redux？这怎么和源码不一样啊

然后我们再把plan换成reducer，把changeState换成dispatch就会发现，这就是Redux源码所实现的基础功能，现在再回过头看Redux的数据流图是不是更加清晰了。

六、Redux Devtools

Redux devtools是Redux的调试工具，可以在Chrome上安装对应的插件。对于接入了Redux的应用，通过 Redux devtools可以很方便看到每次请求之后所发生的改变，方便开发同学知道每次操作后的前因后果，大大提升开发调试效率。

如上图所示就是 Redux devtools的可视化界面，左边操作界面就是当前页面渲染过程中执行的action，右侧操作界面是State存储的数据，从State切换到action面板，可以查看action对应的 Reducer参数。切换到Diff面板，可以查看前后两次操作发生变化的属性值。

七、总结

Redux 是一款优秀的状态管理器，源码短小精悍，社区生态也十分成熟。如常用的react-redux、dva都是对 Redux 的封装，目前在大型应用中被广泛使用。这里推荐通过 Redux官网以及源码来学习它核心的思想，进而提升阅读源码的能力。