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redux真的不復雜——原始碼解讀

阿新 • • 發佈：2019-01-23

前言

閱讀物件：使用過redux，對redux實現原理不是很理解的開發者。

在我實習入職培訓的時候，我的前端組長就跟我說過，redux的核心原始碼很簡潔，建議我有空去看一下，提升對redux系列的理解。

入職一個多月了，已經參與了公司的不少專案，redux也使用了一段時間，對於redux的理解卻一直沒有深入，還停留在“知道怎麼用，但是不知道其核心原理”的階段。

所以就在github上拉了redux的原始碼，看了一會，發現東西確實不多，比較簡潔。

redux本身的功能是什麼

在專案中，我們往往不會純粹的使用redux，而是會配合其他的一些工具庫提升效率，比如react-redux

，讓react應用使用redux更容易，類似的也有wepy-redux，提供給小程式框架wepy的工具庫。

但是在本文中，我們討論的範圍就純粹些，僅僅討論redux本身。

redux本身有哪些作用？我們先來快速的過一下redux的核心思想（工作流程）：

  • 將狀態統一放在一個state中，由store來管理這個state
  • 這個store由reducer建立，reducer的作用是接受之前的狀態，返回一個新的狀態。
  • 外部改變state的唯一方法是通過呼叫store的dispatch方法，觸發一個action，這個action被對應的reducer處理，於是state完成更新。
  • 可以通過subscribe在store上新增一個監聽函式，store中dispatch方法被呼叫時，會執行這個監聽函式。
  • 可以新增中介軟體（中介軟體是幹什麼的我們後面講）

在這個工作流程中，redux需要提供的功能是：

  • 建立store，即：createStore()
  • 將多個reducer合併為一個reducer，即：combineReducers()
  • 創建出來的store提供subscribe，dispatch，getState這些方法。
  • 應用中介軟體，即applyMiddleware()

沒錯，就這麼多方法，我們看下redux的原始碼目錄：

redux的原始碼目錄

卻是也就這麼多，至於其他的如compose,bindActionCreators都是一些工具方法。下面我們就逐個來看看其原始碼實現。

你可以在github上克隆原始碼到本地，我後面的分析你可以參照著原始碼看。

createStore的實現

這個函式的大致結構是這樣：

function createStore(reducer, preloadedState, enhancer) {
    if(enhancer是有效的){  //這個我們後面再解釋，現在可以先不管
        return enhancer(createStore)(reducer, preloadedState)
    } 
    
    let currentReducer = reducer // 當前store中的reducer
    let currentState = preloadedState // 當前store中儲存的狀態
    let currentListeners = [] // 當前store中放置的監聽函式
    let nextListeners = currentListeners //下一次dispatch時的監聽函式
    //注意：當我們新新增一個監聽函式時，只會在下一次dispatch的時候生效。
    
    //...
    
    // 獲取state
    function getState() {
        //...
    }
    
    // 新增一個監聽函式，每當dispatch被呼叫的時候都會執行這個監聽函式
    function subscribe() {
        //...
    }
    
    // 觸發了一個action，因此我們呼叫reducer，得到的新的state，並且執行所有新增到store中的監聽函式。
    function dispatch() {
        //...
    }
   
    //...
    
    //dispatch一個用於初始化的action，相當於呼叫一次reducer
    //然後將reducer中的子reducer的初始值也獲取到
    //詳見下面reducer的實現。
    
    
    return {
        dispatch,
        subscribe,
        getState,
        //下面兩個是主要面向庫開發者的方法，暫時先忽略
        //replaceReducer,
        //observable
    }
}
複製程式碼

可以看出，createStore方法建立了一個store，但是並沒有直接將這個store的狀態state返回，而是返回了一系列方法，外部可以通過這些些方法（getState）獲取state，或者間接地（通過呼叫dispatch）改變state。

至於state呢，被存在了閉包中。（不理解閉包的同學可以先去了解一下先）

我們再來詳細的看看每個模組是如何實現的（省略了錯誤處理的程式碼）：

getState

function getState() {
    return currentState
}
複製程式碼

簡單到髮指，其實這很像面向物件程式設計中封裝只讀屬性的方法，只提供資料的getter方法，而不直接提供setter。

subscribe

function subscribe(listener) {
    // 新增到監聽函式陣列
    nextListeners.push(listener)
    
    let isSubscribe = true //設定一個標誌，標誌該監聽器已經訂閱了
    // 返回取消訂閱的函式，即從陣列中刪除該監聽函式
    return function unsubscribe() {
        if(!isSubscribe) {
            return // 如果已經取消訂閱過了，直接返回
        }
        
        isSubscribe = false
        // 從下一輪的監聽函式陣列（用於下一次dispatch）中刪除這個監聽器。
        const index = nextListeners.indexOf(listener)
        nextListeners.splice(index, 1)
    }
}
複製程式碼

dispatch

function dispatch(action) {
    //呼叫reducer，得到新state
    currentState = currentReducer(currentState, action);
    
    //更新監聽陣列
    currentListener = nextListener;
    //呼叫監聽陣列中的所有監聽函式
    for(let i = 0; i < currentListener.length; i++) {
        const listener = currentListener[i];
        listener();
    }
}
複製程式碼

createStore這個方法的基本功能我們已經實現了，但是呼叫createStore方法需要提供reducer，讓我們來思考一下reducer的作用。

combineReducers

在理解combineReducers之前，我們先來想想reducer的功能：reducer接受一箇舊的狀態和一個action，當這個action被觸發的時候，reducer處理後返回一個新狀態。

也就是說 ，reducer負責狀態的管理（或者說更新）。在實際使用中，我們應用的狀態是可以分成很多個模組的，比如一個典型社交網站的狀態可以分為：使用者個人資訊，好友列表，訊息列表等模組。理論上，我們可以手動用一個reducer去處理所有狀態的更新，但是這樣做的話，我們一個reducer函式的邏輯就會太多，容易產生混亂。

因此我們可以將處理邏輯（reducer）也按照模組劃分，每個模組再細分成各個子模組，這樣我們的邏輯就能很清晰的組合起來。

對於我們的這種需求，redux提供了combineReducers方法，可以把子reducer合併成一個總的reducer。

來看看redux原始碼中combineReducers的主要邏輯：

function combineReducers(reducers) {
    //先獲取傳入reducers物件的所有key
    const reducerKeys = Object.keys(reducers)
    const finalReducers = {} // 最後真正有效的reducer存在這裡
    
    //下面從reducers中篩選出有效的reducer
    for(let i = 0; i < reducerKeys.length; i++){
        const key  = reducerKeys[i]
        
        if(typeof reducers[key] === 'function') {
            finalReducers[key] = reducers[key] 
        }
    }
    const finalReducerKeys = Object.keys(finalReducers);
    
    //這裡assertReducerShape函式做的事情是：
    // 檢查finalReducer中的reducer接受一個初始action或一個未知的action時，是否依舊能夠返回有效的值。
    let shapeAssertionError
  	try {
    	assertReducerShape(finalReducers)
  	} catch (e) {
    	shapeAssertionError = e
  	}
    
    //返回合併後的reducer
    return function combination(state= {}, action){
  		//這裡的邏輯是：
    	//取得每個子reducer對應得state，與action一起作為引數給每個子reducer執行。
    	let hasChanged = false //標誌state是否有變化
        let nextState = {}
        for(let i = 0; i < finalReducerKeys.length; i++) {
            //得到本次迴圈的子reducer
            const key = finalReducerKeys[i]
            const reducer = finalReducers[key]
            //得到該子reducer對應的舊狀態
            const previousStateForKey = state[key]
            //呼叫子reducer得到新狀態
            const nextStateForKey = reducer(previousStateForKey, action)
            //存到nextState中（總的狀態）
            nextState[key] = nextStateForKey
            //到這裡時有一個問題:
            //就是如果子reducer不能處理該action，那麼會返回previousStateForKey
            //也就是舊狀態，當所有狀態都沒改變時，我們直接返回之前的state就可以了。
            hasChanged = hasChanged || previousStateForKey !== nextStateForKey
        }
        return hasChanged ? nextState : state
    }
} 
複製程式碼

為什麼需要中介軟體

在redux的設計思想中，reducer應該是一個純函式

維基百科關於純函式的定義：

在程式設計中，若一個函式符合以下要求，則它可能被認為是純函式：

  • 此函式在相同的輸入值時，需產生相同的輸出。函式的輸出和輸入值以外的其他隱藏資訊或狀態無關，也和由I/O裝置產生的外部輸出無關。
  • 該函式不能有語義上可觀察的函式副作用，諸如“觸發事件”，使輸出裝置輸出，或更改輸出值以外物件的內容等。

純函式的輸出可以不用和所有的輸入值有關，甚至可以和所有的輸入值都無關。但純函式的輸出不能和輸入值以外的任何資訊有關。純函式可以傳回多個輸出值，但上述的原則需針對所有輸出值都要成立。若引數是傳引用呼叫，若有對引數物件的更改，就會影響函式以外物件的內容，因此就不是純函式。

總結一下，純函式的重點在於：

  • 相同的輸入產生相同的輸出（不能在內部使用Math.random,Date.now這些方法影響輸出）
  • 輸出不能和輸入值以外的任何東西有關（不能呼叫API獲得其他資料）
  • 函式內部不能影響函式外部的任何東西（不能直接改變傳入的引用變數），即不會突變

reducer為什麼要求使用純函式，文件裡也有提到，總結下來有這幾點：

  • state是根據reducer創建出來的，所以reducer是和state緊密相關的，對於state，我們有時候需要有一些需求（比如列印每一次更新前後的state，或者回到某一次更新前的state）這就對reducer有一些要求。

  • 純函式更易於除錯

    • 比如我們除錯時希望action和對應的新舊state能夠被打印出來，如果新state是在舊state上修改的，即使用同一個引用，那麼就不能打印出新舊兩種狀態了。
    • 如果函式的輸出具有隨機性，或者依賴外部的任何東西，都會讓我們除錯時很難定位問題。

  • 如果不使用純函式，那麼在比較新舊狀態對應的兩個物件時，我們就不得不深比較了，深比較是非常浪費效能的。相反的，如果對於所有可能被修改的物件（比如reducer被呼叫了一次，傳入的state就可能被改變），我們都新建一個物件並賦值，兩個物件有不同的地址。那麼淺比較就可以了。

至此，我們已經知道了，reducer是一個純函式，那麼如果我們在應用中確實需要處理一些副作用（比如非同步處理，呼叫API等操作），那麼該怎麼辦呢？這就是中介軟體解決的問題。下面我們就來講講redux中的中介軟體。

中介軟體處理副作用的機制

中介軟體在redux中位於什麼位置，我們可以通過這兩張圖來看一下。

先來看看不用中介軟體時的redux工作流程：

redux工作流程_同步

  1. dispatch一個action
  2. 這個action被reducer處理
  3. reducer根據action更新store（中的state）

而用了中介軟體之後的工作流程是這樣的：

redux工作流程_中介軟體

  1. dispatch一個action
  2. 這個action先被中介軟體處理（比如在這裡傳送一個非同步請求）
  3. 中介軟體處理結束後，再發送一個action（有可能是原來的action，也可能是不同的action，視中介軟體功能而不同）
  4. 中介軟體發出的action可能繼續被另一箇中間件處理，進行類似3的步驟。即中介軟體可以鏈式串聯。
  5. 最後一箇中間件處理完後，dispatch一個符合reducer處理標準的action
  6. 這個標準的action被reducer處理，
  7. reducer根據action更新store（中的state）

那麼中介軟體該如何融合到redux中呢？

在上面的流程中，2-4的步驟是關於中介軟體的，但凡我們想要新增一箇中間件，我們就需要寫一套2-4的邏輯。如果每個中介軟體我們手動串聯的話，就不夠靈活，增刪改以及調整順序，都需要修改中介軟體串聯的邏輯。

所以redux提供了一種解決方案，將中介軟體的串聯操作進行了封裝，經過封裝後，上面的步驟2-5就可以成為一個整體，如下圖：

封裝中介軟體後的邏輯

我們只需要改造store自帶的dispatch方法，action發生後，先給中介軟體處理，最後再dispatch一個action交給reducer去改變狀態。

中介軟體在redux的實現

還記得redux 的createStore()方法的第三個引數enhancer嗎：

function createStore(reducer, preloadedState, enhancer) {
    if(enhancer是有效的){  
        return enhancer(createStore)(reducer, preloadedState)
    } 
    
    //...
}
複製程式碼

在這裡，我們可以看到，enhancer（可以叫做強化器）是一個函式，這個函式接受一個’常規createStore函式’作為引數，返回一個加強後的createStore函式。

這個加強的過程中做的事情，其實就是改造dispatch，新增上中介軟體。redux提供的applyMiddleware()方法返回的就是一個enhancer。

applyMiddleware，顧名思義，應用中介軟體，輸入為若干中介軟體，輸出為enhancer。下面就來看看這個方法的原始碼：

function applyMiddleware(...middlewares) {
    // 返回一個函式A，函式A的引數是一個createStore函式。
    // 函式A的返回值是函式B，其實也就是一個加強後的createStore函式，大括號內的是函式B的函式體
    return createStore => (...args) => {
        //用引數傳進來的createStore建立一個store
        const store  = createStore(...args)
        //注意，我們在這裡需要改造的只是store的dispatch方法
        
        let dispatch = () => {  // 一個臨時的dispatch
            					//作用是在dispatch改造完成前呼叫dispatch只會列印錯誤資訊
            throw new Error(`一些錯誤資訊`)
        } 
        //接下來我們準備將每個中介軟體與我們的state關聯起來（通過傳入getState方法），得到改造函式。
        const middlewareAPI = {
            getState: store.getState,
            dispatch: (...args) => dispatch(...args)
        }
        //middlewares是一箇中間件函式陣列，中介軟體函式的返回值是一個改造dispatch的函式
        //呼叫陣列中的每個中介軟體函式，得到所有的改造函式
        const chain = middlewares.map(middleware => middleware(middlewareAPI))
        
        //將這些改造函式compose（翻譯：構成，整理成）成一個函式
        //用compose後的函式去改造store的dispatch
        dispatch = compose(...chain)(store.dispatch)
        // compose方法的作用是，例如這樣呼叫：
        // compose(func1,func2,func3)
        // 返回一個函式: (...args) => func1( func2( func3(...args) ) )
        // 即傳入的dispatch被func3改造後得到一個新的dispatch，新的dispatch繼續被func2改造...
        
        //返回store，用改造後的dispatch方法替換store中的dispatch
        return {
            ...store,
            dispatch
        }
    }
}
複製程式碼

總結一下，applyMiddleware的作用是：

  1. 從middleware中獲取改造函式
  2. 把所有改造函式compose成一個改造函式
  3. 改造dispatch方法

總結

至此，redux的核心原始碼已經講完了，最後不得不感嘆，redux寫的真的美，真tm的簡潔。

redux的核心功能還是建立一個store來管理state。通過reducer的層級劃分，可以得到一顆state樹，這棵樹如何與其他框架（如react）共同工作，我會再寫一篇《react-redux原始碼解讀》的部落格探究探究這個問題，敬請期待。


作者：村上春樹
連結：https://juejin.im/post/5b9617835188255c781c9e2f
來源：掘金
著作權歸作者所有。商業轉載請聯絡作者獲得授權，非商業轉載請註明出處。

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