React-Redux 100行代码简易版探究原理

前言

各位使用 react 技术栈的小伙伴都不可避免的接触过redux + react-redux的这套组合，众所周知 redux 是一个非常精简的库，它和 react 是没有做任何结合的，甚至可以在 vue 项目中使用。

redux 的核心状态管理实现其实就几行代码

function createStore(reducer) {
 let currentState
 let subscribers = []

 function dispatch(action) {
   currentState = reducer(currentState, action);
   subscribers.forEach(s => s())
 }

 function getState() {
   return currentState;
 }

 function subscribe(subscriber) {
     subscribers.push(subscriber)
     return function unsubscribe() {
         ...
     }
 }

 dispatch({ type: 'INIT' });

 return {
   dispatch,
   getState,
 };
}

它就是利用闭包管理了 state 等变量，然后在 dispatch 的时候通过用户定义 reducer 拿到新状态赋值给 state，再把外部通过 subscribe 的订阅给触发一下。

那 redux 的实现简单了，react-redux 的实现肯定就需要相对复杂，它需要考虑如何和 react 的渲染结合起来，如何优化性能。

目标

1. 本文目标是尽可能简短的实现react-reduxv7 中的 hook 用法部分Provider, useSelector, useDispatch方法。（不实现connect方法）
2. 可能会和官方版本的一些复杂实现不一样，但是保证主要的流程一致。
3. 用 TypeScript 实现，并且能获得完善的类型提示。

预览

redux gif.gif

预览地址：

https://sl1673495.github.io/tiny-react-redux

源码地址：

https://github.com/sl1673495/tiny-react-redux

性能

说到性能这个点，自从 React Hook 推出以后，有了useContext和useReducer这些方便的 api，新的状态管理库如同雨后春笋版的冒了出来，其中的很多就是利用了Context做状态的向下传递。

举一个最简单的状态管理的例子

export const StoreContext = React.createContext();

function App({ children }) {
  const [state, setState] = useState({});
  return (
    <StoreContext.Provider value={{ state, setState }}>
      {children}
    </StoreContext.Provider>
  );
}

function Son() {
  const { state } = useContext(StoreContext);
  return <div>state是{state.xxx}</div>;
}

利用 useState 或者 useContext，可以很轻松的在所有组件之间通过 Context 共享状态。

但是这种模式的缺点在于 Context 会带来一定的性能问题，下面是 React 官方文档中的描述：

Context性能问

题想像这样一个场景，在刚刚所描述的 Context 状态管理模式下，我们的全局状态中有count和message两个状态分别给通过StoreContext.Provider向下传递

1. Counter计数器组件使用了count
2. Chatroom聊天室组件使用了message

而在计数器组件通过 Context 中拿到的 setState 触发了count改变的时候，

由于聊天室组件也利用useContext消费了用于状态管理的 StoreContext，所以聊天室组件也会被强制重新渲染，这就造成了性能浪费。

虽然这种情况可以用useMemo进行优化，但是手动优化和管理依赖必然会带来一定程度的心智负担，而在不手动优化的情况下，肯定无法达到上面动图中的重渲染优化。

那么react-redux作为社区知名的状态管理库，肯定被很多大型项目所使用，大型项目里的状态可能分散在各个模块下，它是怎么解决上述的性能缺陷的呢？接着往下看吧。

缺陷示例

在我之前写的类 vuex 语法的状态管理库react-vuex-hook[1]中，就会有这样的问题。因为它就是用了Context + useReducer的模式。

你可以直接在 在线示例[2] 这里，在左侧菜单栏选择需要优化的场景，即可看到上述性能问题的重现，优化方案也已经写在文档底部。

这也是为什么我觉得Context + useReducer的模式更适合在小型模块之间共享状态，而不是在全局。

使用

本文的项目就上述性能场景提炼而成，由

1. 聊天室组件，用了 store 中的count
2. 计数器组件，用了 store 中的message
3. 控制台组件，用来监控组件的重新渲染。

redux 的定义

redux 的使用很传统，跟着官方文档对于 TypeScript 的指导走起来，并且把类型定义和 store 都 export 出去。

import { createStore } from 'redux';

type AddAction = {
  type: 'add';
};

type ChatAction = {
  type: 'chat';
  payload: string;
};

type LogAction = {
  type: 'log';
  payload: string;
};

const initState = {
  message: 'Hello',
  logs: [] as string[],
};

export type ActionType = AddAction | ChatAction | LogAction;
export type State = typeof initState;

function reducer(state: State, action: ActionType): State {
  switch (action.type) {
    case 'add':
      return {
        ...state,
        count: state.count + 1,
      };
    case 'chat':
      return {
        ...state,
        message: action.payload,
      };
    case 'log':
      return {
        ...state,
        logs: [action.payload, ...state.logs],
      };
    default:
      return initState;
  }
}

export const store = createStore(reducer);

在组件中使用

import React, { useState, useCallback } from 'react';
import { Card, Button, Input } from 'antd';
import { Provider, useSelector, useDispatch } from '../src';
import { store, State, ActionType } from './store';
import './index.css';
import 'antd/dist/antd.css';

function Count() {
  const count = useSelector((state: State) => state.count);
  const dispatch = useDispatch<ActionType>();
  // 同步的add
  const add = useCallback(() => dispatch({ type: 'add' }), []);

  dispatch({
    type: 'log',
    payload: '计数器组件重新渲染',
  });
  return (
    <Card hoverable style={{ marginBottom: 24 }}>
      <h1>计数器</h1>
      <div className="chunk">
        <div className="chunk">store中的count现在是 {count}</div>
        <Button onClick={add}>add</Button>
      </div>
    </Card>
  );
}

export default () => {
  return (
    <Provider store={store}>
      <Count />
    </Provider>
  );
};

可以看到，我们用Provider组件里包裹了Count组件，并且把 redux 的 store 传递了下去

在子组件里，通过useDispatch可以拿到 redux 的 dispatch， 通过useSelector可以访问到 store，拿到其中任意的返回值。

实现

用最简短的方式实现代码，探究 react-redux 为什么能在count发生改变的时候不让使用了message的组件重新渲染。

实现 Context

利用官方 api 构建 context，并且提供一个自定义 hook: useReduxContext去访问这个 context，对于忘了用 Provider 包裹的情况进行一些错误提示：

对于不熟悉自定义 hook 的小伙伴，可以看我之前写的这篇文章： 使用 React Hooks + 自定义 Hook 封装一步一步打造一个完善的小型应用。[3]

import React, { useContext } from "react";
import { Store } from "redux";

interface ContextType {
  store: Store;
}
export const Context = (React.createContext < ContextType) | (null > null);

export function useReduxContext() {
  const contextValue = useContext(Context);

  if (!contextValue) {
    throw new Error(
      "could not find react-redux context value; please ensure the component is wrapped in a <Provider>"
    );
  }

  return contextValue;
}

实现 Provider

import React, { FC } from "react";
import { Store } from "redux";
import { Context } from "./Context";

interface ProviderProps {
  store: Store;
}

export const Provider: FC<ProviderProps> = ({ store, children }) => {
  return <Context.Provider value={{ store }}>{children}</Context.Provider>;
};

实现 useDispatch

这里就是简单的把 dispatch 返回出去，通过泛型传递让外部使用的时候可以获得类型提示。

泛型推导不熟悉的小伙伴可以看一下之前这篇： 进阶实现智能类型推导的简化版 Vuex[4]

import { useReduxContext } from './Context';
import { Dispatch, Action } from 'redux';

export function useDispatch<A extends Action>() {
  const { store } = useReduxContext();
  return store.dispatch as Dispatch<A>;
}

实现 useSelector

这里才是重点，这个 api 有两个参数。

1. selector: 定义如何从 state 中取值，如state => state.count
2. equalityFn: 定义如何判断渲染之间值是否有改变。

在性能章节也提到过，大型应用中必须做到只有自己使用的状态改变了，才去重新渲染，那么equalityFn就是判断是否渲染的关键了。

关键流程（初始化）：

1. 根据传入的 selector 从 redux 的 store 中取值。
2. 定义一个latestSelectedState保存上一次 selector 返回的值。
3. 定义一个checkForceUpdate方法用来控制当状态发生改变的时候，让当前组件的强制渲染。
4. 利用store.subscribe订阅一次 redux 的 store，下次 redux 的 store 发生变化执行checkForceUpdate。

关键流程（更新）

1. 当用户使用dispatch触发了 redux store 的变动后，store 会触发checkForceUpdate方法。
2. checkForceUpdate中，从latestSelectedState拿到上一次 selector 的返回值，再利用 selector(store)拿到最新的值，两者利用equalityFn进行比较。
3. 根据比较，判断是否需要强制渲染组件。

有了这个思路，就来实现代码吧：

import { useReducer, useRef, useEffect } from 'react';
import { useReduxContext } from './Context';

type Selector<State, Selected> = (state: State) => Selected;
type EqualityFn<Selected> = (a: Selected, b: Selected) => boolean;

// 默认比较的方法
const defaultEqualityFn = <T>(a: T, b: T) => a === b;
export function useSelector<State, Selected>(
  selector: Selector<State, Selected>,
  equalityFn: EqualityFn<Selected> = defaultEqualityFn,
) {
  const { store } = useReduxContext();
  // 强制让当前组件渲染的方法。
  const [, forceRender] = useReducer(s => s + 1, 0);

  // 存储上一次selector的返回值。
  const latestSelectedState = useRef<Selected>();
  // 根据用户传入的selector，从store中拿到用户想要的值。
  const selectedState = selector(store.getState());

  // 检查是否需要强制更新
  function checkForUpdates() {
    // 从store中拿到最新的值
    const newSelectedState = selector(store.getState());

    // 如果比较相等，就啥也不做
    if (equalityFn(newSelectedState, latestSelectedState.current)) {
      return;
    }
    // 否则更新ref中保存的上一次渲染的值
    // 然后强制渲染
    latestSelectedState.current = newSelectedState;
    forceRender();
  }

  // 组件第一次渲染后 执行订阅store的逻辑
  useEffect(() => {

    // 重点，去订阅redux store的变化
    // 在用户调用了dispatch后，执行checkForUpdates
    const unsubscribe = store.subscribe(checkForUpdates);

    // 组件被销毁后 需要调用unsubscribe停止订阅
    return unsubscribe;
  }, []);

  return selectedState;
}

总结

本文涉及到的源码地址： https://github.com/sl1673495/tiny-react-redux

原版的 react-redux 的实现肯定比这里的简化版要复杂的多，它要考虑 class 组件的使用，以及更多的优化以及边界情况。

从简化版的实现入手，我们可以更清晰的得到整个流程脉络，如果你想进一步的学习源码，也可以考虑多花点时间去看官方源码并且单步调试。

参考资料

[1]react-vuex-hook: https://github.com/sl1673495/react-vuex-hook

[2]在线示例: https://sl1673495.github.io/react-vuex-hook

[3]使用 React Hooks + 自定义 Hook 封装一步一步打造一个完善的小型应用。: https://juejin.im/post/5d6771375188257573636cf9

[4]进阶实现智能类型推导的简化版 Vuex: https://juejin.im/post/5e1684b65188253a8c26468b