函数式编程看React Hooks(一)简单React Hooks实现

函数式编程看React Hooks(二)事件绑定副作用深度剖析

前言

函数式编程介绍(摘自基维百科)

函数式编程(英语:functional programming)或称函数程序设计、泛函编程,是一种编程范式,它将计算机运算视为函数运算,并且避免使用程序状态以及易变对象。其中,λ演算(lambda calculus)为该语言最重要的基础。而且,λ演算的函数可以接受函数当作输入(引数)和输出(传出值)。

面向对象编程介绍(摘自基维百科)

面向对象程序设计(英语:Object-oriented programming,缩写:OOP)是种具有对象概念的程序编程典范,同时也是一种程序开发的抽象方针。它可能包含数据、属性、代码与方法。对象则指的是类的实例。它将对象作为程序的基本单元,将程序和数据封装其中,以提高软件的重用性、灵活性和扩展性,对象里的程序可以访问及经常修改对象相关连的数据。在面向对象程序编程里,计算机程序会被设计成彼此相关的对象

函数式强调在逻辑处理中不变性。面向对象通过消息传递改变每个Object的内部状态。两者是截然不同的编程思想,都具有自己的优势,也因为如此,才使得我们从 class 组件 转化到 函数组件式,有一些费解。

从 react 的变化可以看出,react 走的道路越来越接近于函数式编程,输入输出一致性。当然也不是凭空地去往这个方面,而是为了能够解决更多的问题。以下 三点是 react 官网所提到的 hooks 的动机 https://zh-hans.reactjs.org/docs/hooks-intro.html#motivation

  • 代码重用:在hooks出来之前,常见的代码重用方式是 HOC 和render props,这两种方式带来的问题是:你需要解构自己的组件,同时会带来很深的组件嵌套
  • 复杂的组件逻辑:在class组件中,有许多的lifecycle 函数,你需要在各个函数的里面去做对应的事情。这种方式带来的痛点是:逻辑分散在各处,开发者去维护这些代码会分散自己的精力,理解代码逻辑也很吃力
  • class组件的困惑:对于初学者来说,需要理解class组件里面的this是比较吃力的,同时,基于class的组件难以优化。

本文是为了给后面一篇文章作为铺垫,因为在之后文章的讲解过程中,你如果了理解了 React Hooks 的原理,再加上一步一步地讲解,你可能会对 React Hooks 中各种情况会恍然大悟。

一开始的时候觉得 hooks 非常地神秘,写惯了 class 式的组件后,我们的思维就会定格在那里,生命周期,state,this等的使用。 因此会以 class 编写的模式去写函数式组件,导致我们一次又一次地爬坑,接下来我们就开始我们的实现方式讲解。(提示:以下是都只是一种简单的模拟方法,与实际有一些差别,但是核心思想是一致的)

开始

我们先写一个简单的 react 函数式组件。

function Counter(count) {
  return (
    <div>
      <div>{count}</div>
      <button>
        点击
      </button>
    </div>
  );
}

在 React Hooks 还未出现的时候,我们的组件大多用来直接渲染,不含有状态存储,Function组件没有state,所以也叫SFC(stateless functional component),现在更新叫做FC(functional component)。

为了使得一个函数内有状态,react 使用了一个特别的方法就是 hooks, 其实这是利用闭包实现的一个类似作用域的东西去存储状态,我第一想到的就是利用对象引用存储数据,就像是面向对象一样的方式,存在一个对象中中,通过引用的方式来进行获取。但是 react 为了能够尽可能地分离状态,精妙地采用了闭包。

让我们看看他是如何实现的。(为了尽可能简化,我进行了改编)

useState

let _state;
function useState(initialState) {
	_state = _state || initialState; // 如果存在旧值则返回, 使得多次渲染后的依然能保持状态。
  function setState(newState) {
    _state = newState;
    render();  // 重新渲染,将会重新执行 Counter
  }
  return [_state, setState];
}
function Counter() {
  const [count, setCount] = useState(0);
  return (
    <div>
      <div>{count}</div>
      <button onClick={() => setCount(count + 1)}>
        点击
      </button>
    </div>
  );
}

演示地址: https://codesandbox.io/s/dawn-bash-rqqoh

以上,不管 Counter 重新渲染多少次,通过闭包,依然能够访问到最新的 state,从而达到了存储状态的效果。

useEffect

再看看 useEffect, 先来看看使用方法。 useEffect(callback, dep?), 以下是一个非常简单的使用例子。

  useEffect(() => {
      console.log(count);
  }, [count]);
function Counter() {
  const [count, setCount] = useState(0);
  useEffect(() => {
    console.log(count);
  }, [count]);
  return (
    <div>
      <div>{count}</div>
      <button onClick={() => setCount(count + 1)}>
        点击
      </button>
    </div>
  );
}

因为函数式不像 class 那样有复杂的生命周期,已经对 hooks 已经熟悉使用的你,可能会知道 useEffect 可以当做,componentdidmount 来使用。但是在这里你直接将他按照顺序执行。在 return 前他会执行。

let _deps = {
  args: []
}; // _deps 记录 useEffect 上一次的 依赖
function useEffect(callback, args) {
  const hasChangedDeps = args.some((arg, index) => arg !== _deps.args[index]); // 两次的 dependencies 是否完全相等
  // 如果 dependencies 不存在,或者 dependencies 有变化
  if (!_deps.args || hasChangedDeps) {
    callback();
    _deps.args = args;
  }
}

演示地址: https://codesandbox.io/s/ecstatic-glitter-w9kq7

至此,我们也实现了单个 useEffect。

useMemo

我们再来看看, useMemo,其实他也以上实现的方式一样,也是通过闭包来进行存储数据, 从而达到缓存提高性能的作用。

function Counter() {
  const [count, setCount] = useState(0);
  const computed = () => {
    console.log('我执行了');
    return count * 10 - 2;
  }
  const sum = useMemo(computed, [count]);
  return (
    <div>
      <div>{count} * 10 - 2 = {sum}</div>
      <button onClick={() => setCount(count + 1)}>
        点击
      </button>
    </div>
  );
}

接下来我们来进行实现

let _deps = {
  args: []
}; // _deps 记录 useMemo 上一次的 依赖
function useMemo(callback, args) {
  const hasChangedDeps = args.some((arg, index) => arg !== _deps.args[index]); // 两次的 dependencies 是否完全相等
  // 如果 dependencies 不存在,或者 dependencies 有变化
  if (!_deps.args || hasChangedDeps) {
    _deps.args = args;
    _deps._callback = callback;
    _deps.value = callback();
    return _deps.value;
  }

  return _deps.value;
}

演示地址: https://codesandbox.io/s/festive-platform-v04xw

useCallback

那么 useCallback 呢? 其实就是 useMemo 的一个包装,毕竟你缓存函数的返回值,那么我我让返回值为一个函数不就行了?

function useCallback(callback, args) {
	return useMemo(() => callback, args);
}

可以看到,以上我们也轻松地实现了 useMemo 。但是有一个问题,以上只是单个函数使用方式,所以接下来我们还需要处理一下多个函数的情况。

完整版

我们可以按照 preact 的方法来实现。即用数组来实现多个函数的处理逻辑。

核心逻辑就是

  • 第一次声明的时候将 useState, useEffect, useMemo, useCallback 等钩子函数的状态依次存入数组。

  • 更新的时候,将前一次的函数状态值依次取出。

也可以通过以下图来理解

第一次渲染,将每个状态都缓存到数组中。
first-render.png

每次重新渲染,获取数组中每个的缓存状态。
re-render.png

以下为了能够清晰地让大家明白原理,进行了一些删减。但是核心逻辑不变。

let currentIndex = 0;
let currentComponent = {
  __hooks: []
};
function getHookState(index) {
  const hooks = currentComponent.__hooks;
  if (index >= hooks.length) {
    hooks.push({});
  }
  return hooks[index];
}

function argsChanged(oldArgs, newArgs) {
  return !oldArgs || newArgs.some((arg, index) => arg !== oldArgs[index]);
}

function useState(initialState) {
  const hookState = getHookState(currentIndex++);
  hookState._value = [
    hookState._value ? hookState._value[0] : initialState,
    function setState(newState) {
      hookState._value[0] = newState;
      render(); // 重新渲染,将会重新执行 Counter
    }
  ];

  return hookState._value;
}

function useEffect(callback, args) {
  const state = getHookState(currentIndex++);
  if (argsChanged(state._args, args)) {
    callback();
    state._args = args;
    render();
  }
}

function useMemo(callback, args) {
  const state = getHookState(currentIndex++);
  if (argsChanged(state._args, args)) {
    state._args = args;
    state._callback = callback;
    state.value = callback();
    return state.value;
  }

  return state.value;
}

现在用以上 43 行代码实现了一个简易的 React Hooks。

完整渲染过程

我们再通过一次整体的流程图来讲解完整版的实现。

https://codesandbox.io/s/loving-blackburn-o7g8g

function Counter() {
  const [count, setCount] = useState(0);
  const [firstName, setFirstName] = useState("Rudi");

  const computed = () => {
    return count * 10 - 2;
  };
  const sum = useMemo(computed, [count]);

  useEffect(() => {
    console.log("init");
  }, []);
  return (
    <div>
      <div>
        {count} * 10 - 2 = {sum}
      </div>
      <button onClick={() => setCount(count + 1)}>点击</button>
      <div>{firstName}</div>
      <button onClick={() => setFirstName("Fred")}>Fred</button>
    </div>
  );
}

初始化

1-初始化.png

第一次渲染

将所有的状态都存进闭包中。

1-第一次渲染.png

事件触发

改变了第二个状态的value值。

1-事件触发.png

第二次渲染

将所有状态依次取出,进行渲染。

1-第二次渲染.png

后记

通过以上的实现,我们也可以明白一些 React Hooks 中看似有点奇怪的规定了。例如为什么不要在循环、条件判断或者子函数中调用? 因为顺序很重要,我们将缓存(状态)按一定地顺序压入数组,所以取出上一次状态,也必须以同样的顺序去获取。否则的话,会导致获取不一致的情况。。。当然我们可以试想一下,如果每个状态单元,可以有唯一的名字,那么将不会受到这些规定的约束。但是这样会使得开发带来额外的传入参数,就是唯一的名字。也会带来名字冲突等问题,因此采用这样的方式来约定,一定程度上简化了开发者的开发成本,并且也能够消除不一致性。(ps: 如果有人有兴趣,可以实现一版不依赖于顺序,只依赖于名字的,当做小玩具~)

当然真实中的 react 是利用了单链表来代替数组的。略微有些不一样,但是本质的思路是一致的,以及 useEffect 是每次渲染完成后运行的。

以上都是站在巨人的肩膀上(有很多优秀的文章,看参考),再加上查看一些源码得出的整个过程。最后,留出一个小问题给大家,那么每次 useEffectreturn 函数 的逻辑又是怎么样的呢?欢迎评论区说出实现方式~ 如果文章有任何问题,也欢迎在评论区指出~

参考

https://github.com/brickspert/blog/issues/26

https://segmentfault.com/a/1190000019824818

https://www.zhihu.com/question/306916142

https://zh-hans.reactjs.org/docs/hooks-faq.html#can-i-skip-an-effect-on-updates

https://medium.com/@ryardley/react-hooks-not-magic-just-arrays-cd4f1857236e

https://github.com/preactjs/

https://zh-hans.reactjs.org/docs/hooks-intro.html#motivation