解讀redux工作原理

1. 前言

隨著WEB應用變得越來越復雜，再加上node前后端分離越來越流行，那么對數據流動的控制就顯得越發重要。redux是在flux的基礎上產生的，基本思想是保證數據的單向流動，同時便于控制、使用、測試。

redux不依賴于任意框架(庫)，只要subscribe相應框架(庫)的內部方法，就可以使用該應用框架保證數據流動的一致性。

那么如何使用redux呢？下面一步步進行解析，并帶有源碼說明，不僅做到 知其然 ，還要做到 知其所以然 。

2. 主干邏輯介紹(createStore)

2.1 簡單demo入門

先來一個直觀的認識：

// 首先定義一個改變數據的plain函數，成為reducer
function count (state, action) {
  var defaultState = {
    year: 2015,
  };
  state = state || defaultState;
  switch (action.type) {
    case 'add':
      return {
        year: state.year + 1
      };
    case 'sub':
      return {
        year: state.year - 1
      }
    default :
      return state;
    }
  }

// store的創建
var createStore = require('redux').createStore;
var store = createStore(count);

// store里面的數據發生改變時，觸發的回調函數
store.subscribe(function () {
  console.log('the year is: ', store.getState().year);
});

// action: 觸發state改變的唯一方法(按照redux的設計思路)
var action1 = { type: 'add' };
var action2 = { type: 'add' };
var action3 = { type: 'sub' };

// 改變store里面的方法
store.dispatch(action1); // 'the year is: 2016
store.dispatch(action2); // 'the year is: 2017
store.dispatch(action3); // 'the year is: 2016

2.2 挖掘createStore實現

為了說明主要問題，僅列出其中的關鍵代碼，全部代碼，可以點擊 這里 閱讀。

a首先看createStore到底都返回的內容:

export default function createStore(reducer, initialState) {
  ...
  return {
    dispatch,
    subscribe,
    getState,
    replaceReducer
  }
}

每個屬性的含義是: - dispatch: 用于action的分發，改變store里面的state - subscribe: 注冊listener，store里面state發生改變后，執行該listener - getState: 讀取store里面的state - replaceReducer: 替換reducer，改變state修改的邏輯

b關鍵代碼解析

export default function createStore(reducer, initialState) {
  // 這些都是閉包變量
  var currentReducer = reducer
  var currentState = initialState
  var listeners = []
  var isDispatching = false;

  // 返回當前的state
  function getState() {
    return currentState
  }

  // 注冊listener，同時返回一個取消事件注冊的方法
  function subscribe(listener) {
    listeners.push(listener)
    var isSubscribed = true

    return function unsubscribe() {
    if (!isSubscribed) {
       return
    }

    isSubscribed = false
    var index = listeners.indexOf(listener)
      listeners.splice(index, 1)
    }
  }
  // 通過action該改變state，然后執行subscribe注冊的方法
  function dispatch(action) {
    try {
      isDispatching = true
      currentState = currentReducer(currentState, action)
    } finally {
      isDispatching = false
    }
    listeners.slice().forEach(listener => listener())
    return action
  }

  // 替換reducer，修改state變化的邏輯
  function replaceReducer(nextReducer) {
    currentReducer = nextReducer
    dispatch({ type: ActionTypes.INIT })
  }
  // 初始化時，執行內部一個dispatch，得到初始state
  dispatch({ type: ActionTypes.INIT })
}

如果還按照2.1的方式進行開發，那跟flux沒有什么大的區別，需要手動解決很多問題，那redux如何將整個流程模板化(Boilerplate)呢?

3. 保證store的唯一性

隨著應用越來越大，一方面，不能把所有的數據都放到一個reducer里面，另一方面，為每個reducer創建一個store，后續store的維護就顯得比較麻煩。如何將二者統一起來呢？

3.1 demo入手

通過combineReducers將多個reducer合并成一個rootReducer: // 創建兩個reducer: count year function count (state, action) { state = state || {count: 1} switch (action.type) { default: return state; } } function year (state, action) { state = state || {year: 2015} switch (action.type) { default: return state; } }

// 將多個reducer合并成一個
var combineReducers = require('./').combineReducers;
var rootReducer = combineReducers({
  count: count,
  year: year,
});

// 創建store，跟2.1沒有任何區別
var createStore = require('./').createStore;
var store = createStore(rootReducer);

var util = require('util');
console.log(util.inspect(store));
//輸出的結果，跟2.1的store在結構上不存在區別
// { dispatch: [Function: dispatch],
//   subscribe: [Function: subscribe],
//   getState: [Function: getState],
//   replaceReducer: [Function: replaceReducer]
// }

3.2 源碼解析combineReducers

// 高階函數，最后返回一個reducer
export default function combineReducers(reducers) {
  // 提出不合法的reducers, finalReducers就是一個閉包變量
  var finalReducers = pick(reducers, (val) => typeof val === 'function')
  // 將各個reducer的初始state均設置為undefined
  var defaultState = mapValues(finalReducers, () => undefined)

  // 一個總reducer，內部包含子reducer
  return function combination(state = defaultState, action) {
    var finalState = mapValues(finalReducers, (reducer, key) => {
      var previousStateForKey = state[key]
      var nextStateForKey = reducer(previousStateForKey, action)
      hasChanged = hasChanged || nextStateForKey !== previousStateForKey
      return nextStateForKey
    );
    return hasChanged ? finalState : state
  }

}

4. 自動實現dispatch

4.1 demo介紹

在2.1中，要執行state的改變，需要手動dispatch:

var action = { type: '***', payload: '***'};
dispatch(action);

手動dispatch就顯得啰嗦了，那么如何自動完成呢?

var bindActionCreators = require('redux').bindActionCreators;
// 可以在具體的應用框架隱式進行該過程(例如react-redux的connect組件中)
bindActionCreators(action)

4.2 源碼解析

// 隱式實現dispatch
function bindActionCreator(actionCreator, dispatch) {
  return (...args) => dispatch(actionCreator(...args))
}

export default function bindActionCreators(actionCreators, dispatch) {
  if (typeof actionCreators === 'function') {
    return bindActionCreator(actionCreators, dispatch)
  }
  return mapValues(actionCreators, actionCreator =>
    bindAQctionCreator(actionCreator, dispatch)
  )
}

5. 支持插件 - 對dispatch的改造

5.1 插件使用demo

一個action可以是同步的，也可能是異步的，這是兩種不同的情況， dispatch執行的時機是不一樣的:

// 同步的action creator, store可以默認實現dispatch
function add() {
  return { tyle: 'add' }
}
dispatch(add());

// 異步的action creator，因為異步完成的時間不確定，只能手工dispatch
function fetchDataAsync() {
  return function (dispatch) {
    requst(url).end(function (err, res) {
      if (err) return dispatch({ type: 'SET_ERR', payload: err});
      if (res.status === 'success') {
        dispatch({ type: 'FETCH_SUCCESS', payload: res.data });
      }
    })
  }
}

下面的問題就變成了，如何根據實際情況實現不同的dispatch方法，也即是根據需要實現不同的moddleware:

// 普通的dispatch創建方法
var store = createStore(reducer, initialState);
console.log(store.dispatch);

// 定制化的dispatch
var applyMiddleware = require('redux').applyMiddleware;
// 實現action異步的middleware
var thunk = requre('redux-thunk');
var store = applyMiddleware([thunk])(createStore);
// 經過處理的dispatch方法
console.log(store.dispatch);

5.2 源碼解析

// next: 其實就是createStore
export default function applyMiddleware(...middlewares) {
  return (next) => (reducer, initialState) => {
    var store = next(reducer, initialState)
    var dispatch = store.dispatch
    var chain = []

    var middlewareAPI = {
      getState: store.getState,
      dispatch: (action) => dispatch(action)
    }
    chain = middlewares.map(middleware => middleware(middlewareAPI))
    dispatch = compose(...chain)(store.dispatch)

    return {
      ...store,
      dispatch // 實現新的dispatch方法
    }
  }
}
// 再看看redux-thunk的實現, next就是store里面的上一個dispatch
function thunkMiddleware({ dispatch, getState }) {
  return function(next) {
    return function(action) {
      typeof action === 'function' ? action(dispatch, getState) : next(action);
    }
  }

  return next => action =>
    typeof action === 'function' ?
      action(dispatch, getState) :
      next(action);
 }

6. 與react框架的結合

6.1 基本使用

目前已經有現成的工具 react-redux 來實現二者的結合:

var rootReducers = combineReducers(reducers);
var store = createStore(rootReducers);
var Provider = require('react-redux').Provider;
// App 為上層的Component
class App extend React.Component{
  render() {
    return (
      <Provier store={store}>
        <Container />
      </Provider>
    );
  }
}

// Container作用: 1. 獲取store中的數據; 2.將dispatch與actionCreator結合起來
var connect = require('react-redux').connect;
var actionCreators = require('...');
// MyComponent是與redux無關的組件
var MyComponent = require('...');

function select(state) {
  return {
    count: state.count
  }
}
export default connect(select, actionCreators)(MyComponent)

6.2 Provider – 提供store

React通過Context屬性，可以將屬性(props)直接給子孫component，無須通過props層層傳遞, Provider僅僅起到獲得store，然后將其傳遞給子孫元素而已:

export default class Provider extends Component {
  getChildContext() { // getChildContext: 將store傳遞給子孫component
    return { store: this.store }
  }

  constructor(props, context) {
    super(props, context)
    this.store = props.store
  }

  componentWillReceiveProps(nextProps) {
    const { store } = this
    const { store: nextStore } = nextProps

    if (store !== nextStore) {
      warnAboutReceivingStore()
    }
  }

  render() {
    let { children } = this.props
    return Children.only(children)
  }
}

6.3 connect – 獲得store及dispatch(actionCreator)

connect是一個高階函數，首先傳入mapStateToProps、mapDispatchToProps，然后返回一個生產 Component 的函數(wrapWithConnect)，然后再將真正的Component作為參數傳入wrapWithConnect(MyComponent)，這樣就生產出一個經過包裹的Connect組件，該組件具有如下特點:

• 通過this.context獲取祖先Component的store
• props包括stateProps、dispatchProps、parentProps,合并在一起得到 nextState ，作為props傳給真正的Component
• componentDidMount時，添加事件this.store.subscribe(this.handleChange)，實現頁面交互
• shouldComponentUpdate時判斷是否有避免進行渲染，提升頁面性能，并得到nextState
• componentWillUnmount時移除注冊的事件this.handleChange
• 在非生產環境下，帶有熱重載功能

主要的代碼邏輯:

export default function connect(mapStateToProps, mapDispatchToProps, mergeProps, options = {}) {
  return function wrapWithConnect(WrappedComponent) {
    class Connect extends Component {
      constructor(props, context) {
        // 從祖先Component處獲得store
        this.store = props.store || context.store
        this.stateProps = computeStateProps(this.store, props)
        this.dispatchProps = computeDispatchProps(this.store, props)
        this.state = { storeState: null }
        // 對stateProps、dispatchProps、parentProps進行合并
        this.updateState()
      }
      shouldComponentUpdate(nextProps, nextState) {
        // 進行判斷，當數據發生改變時，Component重新渲染
        if (propsChanged || mapStateProducedChange || dispatchPropsChanged) {
          this.updateState(nextProps)
            return true
          }
        }
        componentDidMount() {
          // 改變Component的state
          this.store.subscribe(() = {
            this.setState({
              storeState: this.store.getState()
            })
          })
        }
        render() {
          // 生成包裹組件Connect
          return (
            <WrappedComponent {...this.nextState} />
          )
        }
      }
      Connect.contextTypes = {
        store: storeShape
      }
      return Connect;
    }
  }

7. redux與react-redux關系圖