深度理解Redux原理并实现一个redux

Redux的作用是什么

Redux的作用在于实现状态传递、状态管理。在这里你可能会说了，如果是状态传递，那我props的传递不也是可以达到这样的效果吗？context上下文方案不也是可以达到这样的效果吗？没错，是这样的，但是上述的两种方案是有局限性的。

• props方案只适用于父子组件传递状态。
• context上下文方案虽然能够在根组件上定义上下文，但是有两种缺陷
  • 只要上下文里面的状态发生改变，就会重新渲染整个组件树，进而会产生庞大的性能开销。
  • 组件的逻辑与状态的耦合度太高，不利于解耦，也就是无法实现对状态的统一管理。

既然Redux的作用是对状态的管理与传递，那么他的作用场景呢？当然了你可以根据上面说的两种方案对Redux的使用做取舍，Redux的本质就是全局变量被协调管理。

• 如果涉及多个状态，且多个状态会被多个组件使用到，比如商城购物车场景，你就可以毫不犹豫的考虑用Redux。
• 如果涉及多个状态，但是状态虽多但是是用的组件唯一，或者有关联关系的组件使用，你就大可不必使用Redux，如果状态不是那么多，那就更不必使用Redux了。

除此之外，Redux还有一个优点就是，不仅仅是React本身能够使用，就连别的框架，比如jQuery、kerry_dom、vue等都可以使用，但是对比于vue来讲的话，vue有自己比较好的的状态管理库vuex，好了废话不多说了，我们先来看看Redux在项目中是如何是用的。

Redux的使用

// store.js
import { createStore } from "redux";
import reducer from "./reducer";

export default createStore(reducer);


// reducer.js
import {cloneDeep} from 'lodash';
const initilaValue = {
    count: 0
};

const reducer = (state = initilaValue, action) => {
    state = cloneDeep(state)
    const { type, payload } = action;
    switch (type) {
      case "add":
        state.count += payload;
        break;
      case "reduce":
        state.count -= payload;
        break
      default:
    }
  return state;
};

export default reducer;

// App.js
import React, {Component} from 'react';
import store from "./store";

export default class App extends Component {
    componentDidMount() {
      //reducer不会触发页面变化，需要state来触发
      store.subscribe(() =>{
        this.setState(store.getState())
      })
    }

    render() {
    //获取reducer数据
    const {count} = store.getState()
      return (
        <div>
          <div type='primary' onClick={this.reduce}>-</div>
          <span>{count}</span>
          <div type='primary' onClick={this.add}>+</div>
        </div>
      );
    }
    reduce = () => {
      //通知reducer页面数据变化了
      store.dispatch({
        type: 'reduce',
        payload: 1
      })
    }
    add = () => {
      //通知reducer页面数据变化了
      store.dispatch({
        type: 'add',
        payload: 1
      })
    }
}

上述代码就可以实现count的加减计算了，我们可以看到有几处需要注意的地方。

• store.js文件里面的createStore。
• reducer.js文件里面的cloneDeep、return state、state = initialValue。
• App.js文件里面的dispatch、getState、type、payload。

很明显createStore的作用就是创建仓库，getState为取得当前的state值，dispatch为某个操作之后派发给store去更新某个state，type为具体的某种交互，payload为每次交互的具体内容。各位同学可以看得到我在reducer中做了一次state的深克隆，这是为什么呢？是因为在每一次的action中我们拿到的是同一个state的内存地址，我们的期望是不管你在switch中如何更改state但是我不希望在这一步就改变了公共状态中的count，只有在我return的时候才会去更改真正的公共状态，也就是说reducer函数执行产生的私有闭包里面的公共状态信息。而state = initialValue这一步的操作就是第一次派发的时候，reducer接收的state为空，我们把基础值赋给它。了解了这么多，我们还是去看一下他的源码是如何实现的吧。

Redux的源码

//Redux/redux/src/index.ts
export {
  createStore, // 创建仓库api
  combineReducers, // 合并Reducer
  bindActionCreators, // 转化action
  applyMiddleware, // 中间件应用方案
  compose,// 函数组合
  __DO_NOT_USE__ActionTypes
}

上面的index.ts文件夹里面暴露出了几个api，我们主要针对createStore看看。

export default function createStore(
  reducer: Reducer<S, A>,  preloadedState?: PreloadedState<S> | StoreEnhancer<Ext, StateExt>,  enhancer?: StoreEnhancer<Ext, StateExt>
): Store<ExtendState<S, StateExt>, A, StateExt, Ext> & Ext {
  // createStore函数不支持第二三四参数为函数
  // 详见https://redux.js.org/tutorials/fundamentals/part-4-store#creating-a-store-with-enhancers
  if (
    (typeof preloadedState === 'function' && typeof enhancer === 'function') ||
    (typeof enhancer === 'function' && typeof arguments[3] === 'function')
  ) {
    throw new Error(
      ...
    )
  }

  // 第二参数是函数，且第三参数不传
  if (typeof preloadedState === 'function' && typeof enhancer === 'undefined') {
    enhancer = preloadedState as StoreEnhancer<Ext, StateExt>
    preloadedState = undefined
  }

  // 有第三参数且不是函数
  if (typeof enhancer !== 'undefined') {
    if (typeof enhancer !== 'function') {
      throw new Error(
        `Expected the enhancer to be a function. Instead, received: '${kindOf(          enhancer        )}'`
      )
    }

    return enhancer(createStore)(
      reducer,
      preloadedState as PreloadedState<S>
    ) as Store<ExtendState<S, StateExt>, A, StateExt, Ext> & Ext
  }

  // 如果reducer不是函数，要报错
  if (typeof reducer !== 'function') {
    throw new Error(
      `Expected the root reducer to be a function. Instead, received: '${kindOf(        reducer      )}'`
    )
  }

  let currentReducer = reducer // 当前的reducer
  let currentState = preloadedState as S // 当前的state
  let currentListeners: (() => void)[] | null = [] // 事件池
  let nextListeners = currentListeners
  let isDispatching = false // 正在派发

  /**   * This makes a shallow copy of currentListeners so we can use   * nextListeners as a temporary list while dispatching.   *   * This prevents any bugs around consumers calling   * subscribe/unsubscribe in the middle of a dispatch.   */ 
  function ensureCanMutateNextListeners() {
    if (nextListeners === currentListeners) {
      nextListeners = currentListeners.slice()
    }
  }

  // 返回当前的state
  function getState(): S {
    if (isDispatching) {
      throw new Error(
        ...
      )
    }
    return currentState as S
  }

  //向事件池中添加更新事件
  function subscribe(listener: () => void) {
    // 校验是不是函数
    if (typeof listener !== 'function') {
      throw new Error(
       ...
      )
    }

    if (isDispatching) {
      throw new Error(
        'You may not call store.subscribe() while the reducer is executing. ' +
          'If you would like to be notified after the store has been updated, subscribe from a ' +
          'component and invoke store.getState() in the callback to access the latest state. ' +
          'See https://redux.js.org/api/store#subscribelistener for more details.'
      )
    }

    let isSubscribed = true
    //避免重复添加
    ensureCanMutateNextListeners()
    nextListeners.push(listener)

    //subscribe函数每执行一次，都会返回一个unsubscribe用来从事件池中移除当前事件
    return function unsubscribe() {
      if (!isSubscribed) {
        return
      }

      if (isDispatching) {
        throw new Error(
          ...
        )
      }

      isSubscribed = false

      ensureCanMutateNextListeners()
      // 移除当前事件
      const index = nextListeners.indexOf(listener)
      nextListeners.splice(index, 1)
      currentListeners = null
    }
  }

  // 派发函数
  function dispatch(action: A) {
    // 如果传过来的action不是对象报错
    if (!isPlainObject(action)) {
      throw new Error(
       ...
      )
    }

    //每一个action中都需要一个type字段，没有就报错 
    if (typeof action.type === 'undefined') {
      throw new Error(
       ...
      )
    }

    //正在派发中..
    if (isDispatching) {
      throw new Error('Reducers may not dispatch actions.')
    }

    try {
      isDispatching = true
      // 执行reducer，改变state
      currentState = currentReducer(currentState, action)
    } finally {
      isDispatching = false
    }

    // dispatch通知事件池去执行事件，遍历执行
    const listeners = (currentListeners = nextListeners)
    for (let i = 0; i < listeners.length; i++) {
      const listener = listeners[i]
      listener()
    }

    return action
  }

  // 替换replaceReducer
  function replaceReducer<NewState, NewActions extends A>(
    nextReducer: Reducer<NewState, NewActions>
  ): Store<ExtendState<NewState, StateExt>, NewActions, StateExt, Ext> & Ext {

    // 入参不是函数，报错
    if (typeof nextReducer !== 'function') {
      throw new Error(
       ...
      )
    }

    ...
    // 刚开始进来要派发一次，同步state，其中{ type: ActionTypes.REPLACE }为唯一标识
    // 倘若不为唯一标识的话，那可能一开始就破坏了状态value
    dispatch({ type: ActionTypes.REPLACE } as A)
    // change the type of the store by casting it to the new store
    return store as unknown as Store<
      ExtendState<NewState, StateExt>,
      NewActions,
      StateExt,
      Ext
    > &
      Ext
  }

  ...

  // 初始化store的时候，需要派发一次同步state
  dispatch({ type: ActionTypes.INIT } as A)

  const store = {
    dispatch: dispatch as Dispatch<A>,
    subscribe,
    getState,
    replaceReducer,
    [$$observable]: observable
  } as unknown as Store<ExtendState<S, StateExt>, A, StateExt, Ext> & Ext

  // 返回仓库  const store = createStore({count:0})
  return store
}

确实短短几百行代码实现了redux，为此我们也来实现一个简易版的redux表示敬意，我们的redux只实现getState、dispatch、createStore方法。

// myRedux
import {cloneDeep} from 'lodash'
export function createStore(reducer) {
  if(typeof reducer !== 'function') {
    throw new Error('reducer must be an function')
  }

  let state,
      listeners = [];

  const getState = () => {
    // 深克隆一个state
    return cloneDeep(state);
  }

  const subscribe  = (listener) => {
    if(typeof listener !== 'function'){
      throw new Error('listener must be an function')
    }

    //去重
    if(!listeners.includes(listener)){
      listeners.push(listener)
    }
    // 源码里面执行subscribe,返回一个卸载函数
    return function unsubscribe(){
      listeners.filter(action => action!== listener)
    }
  }


  const dispatch = (action) => {
    if(typeof action !== 'object' && action !== null){
      throw new Error('action must be a object')
    }

    // 判断有没有type
    if(typeof action.type === undefined){
      throw new Error('action.type must existence')
    }

    //执行 
    try {
      state = reducer(state, action)
    } catch (error) {
      //...
    }

    // 通知事件池中的方法执行
    listeners.forEach(listener=>{
      if(typeof listener === 'function'){
        listener();
      }
    })
  }

  //第一次进来要派发一次，同步初始状态
  dispatch({
    type:typeof Symbol !== undefined ? Symbol('ABC') : '唯一值'
  })

  // 暴露出方法
  return {
    getState,
    dispatch,
    subscribe
  }
}

参考 前端进阶面试题详细解答

各位可以去codeSandBox上面去实践一下，当然了这只是简易版的redux，官方推荐使用react-redux来进行实际的项目开发，因为他只关注于数据管理。

总结

redux的大致工作流如此：