HarmonyOS学习路之方舟开发框架—学习ArkTS语言(状态管理 一)

状态管理概述

在前文的描述中,我们构建的页面多为静态界面。如果希望构建一个动态的、有交互的界面,就需要引入"状态"的概念。

图1效果图

上面的示例中,用户与应用程序的交互触发了文本状态变更,状态变更引起了UI渲染,UI从"Hello World"变更为"Hello ArkUI"。

在声明式UI编程框架中,UI是程序状态的运行结果,用户构建了一个UI模型,其中应用的运行时的状态是参数。当参数改变时,UI作为返回结果,也将进行对应的改变。这些运行时的状态变化所带来的UI的重新渲染,在ArkUI中统称为状态管理机制。

自定义组件拥有变量,变量必须被装饰器装饰才可以成为状态变量,状态变量的改变会引起UI的渲染刷新。如果不使用状态变量,UI只能在初始化时渲染,后续将不会再刷新。 下图展示了State和View(UI)之间的关系。

  • View(UI):UI渲染,一般指自定义组件的build方法和@Builder装饰的方法内的UI描述。
  • State:状态,一般指的是装饰器装饰的数据。用户通过触发组件的事件方法,改变状态数据。状态数据的改变,引起UI的重新渲染。

基本概念

  • 状态变量:被状态装饰器装饰的变量,改变会引起UI的渲染更新。
  • 常规变量:没有状态的变量,通常应用于辅助计算。它的改变永远不会引起UI的刷新。
  • 数据源/同步源:状态变量的原始来源,可以同步给不同的状态数据。通常意义为父组件传给子组件的数据。
  • 命名参数机制:父组件通过指定参数传递给子组件的状态变量,为父子传递同步参数的主要手段。示例:CompA: ({ aProp: this.aProp })。
  • 从父组件初始化:父组件使用命名参数机制,将指定参数传递给子组件。本地初始化的默认值在有父组件传值的情况下,会被覆盖。示例:
TypeScript 复制代码
@Component
struct MyComponent {
  @State count: number = 0;
  private increaseBy: number = 1;

  build() {
  }
}

@Component
struct Parent {
  build() {
    Column() {
      // 从父组件初始化,覆盖本地定义的默认值
      MyComponent({ count: 1, increaseBy: 2 })
    }
  }
}
  • 初始化子节点:组件中状态变量可以传递给子组件,初始化子组件对应的状态变量。示例同上。
  • 本地初始化:变量声明的时候赋值,作为初始化的默认值。示例:@State count: number = 0。

装饰器总览

ArkUI提供了多种装饰器,通过使用这些装饰器,状态变量不仅可以观察在组件内的改变,还可以在不同组件层级间传递,比如父子组件、跨组件层级,也可以观察全局范围内的变化。根据状态变量的影响范围,将所有的装饰器可以大致分为:

  • 管理组件拥有状态的装饰器:组件级别的状态管理,可以观察组件内变化,和不同组件层级的变化,但需要唯一观察同一个组件树上,即同一个页面内。
  • 管理应用拥有状态的装饰器:应用级别的状态管理,可以观察不同页面,甚至不同UIAbility的状态变化,是应用内全局的状态管理。

从数据的传递形式和同步类型层面看,装饰器也可分为:

  • 只读的单向传递;
  • 可变更的双向传递。

图示如下,具体装饰器的介绍,可详见管理组件拥有的状态和管理应用拥有的状态。开发者可以灵活地利用这些能力来实现数据和UI的联动。

上图中,Components部分的装饰器为组件级别的状态管理,Application部分为应用的状态管理。开发者可以通过@StorageLink/@LocalStorageLink和@StorageProp/@LocalStorageProp实现应用和组件状态的双向和单向同步。图中箭头方向为数据同步方向,单箭头为单向同步,双箭头为双向同步。

管理组件拥有的状态,即图中Components级别的状态管理:

  • @State:@State装饰的变量拥有其所属组件的状态,可以作为其子组件单向和双向同步的数据源。当其数值改变时,会引起相关组件的渲染刷新。
  • @Prop:@Prop装饰的变量可以和父组件建立单向同步关系,@Prop装饰的变量是可变的,但修改不会同步回父组件。
  • @Link:@Link装饰的变量和父组件构建双向同步关系的状态变量,父组件会接受来自@Link装饰的变量的修改的同步,父组件的更新也会同步给@Link装饰的变量。
  • @Provide/@Consume:@Provide/@Consume装饰的变量用于跨组件层级(多层组件)同步状态变量,可以不需要通过参数命名机制传递,通过alias(别名)或者属性名绑定。
  • @Observed:@Observed装饰class,需要观察多层嵌套场景的class需要被@Observed装饰。单独使用@Observed没有任何作用,需要和@ObjectLink、@Prop连用。
  • @ObjectLink:@ObjectLink装饰的变量接收@Observed装饰的class的实例,应用于观察多层嵌套场景,和父组件的数据源构建双向同步。

说明

仅@Observed/@ObjectLink可以观察嵌套场景,其他的状态变量仅能观察第一层,详情见各个装饰器章节的"观察变化和行为表现"小节。

管理应用拥有的状态,即图中Application级别的状态管理:

  • AppStorage是应用程序中的一个特殊的单例LocalStorage对象,是应用级的数据库,和进程绑定,通过@StorageProp和@StorageLink装饰器可以和组件联动。
  • AppStorage是应用状态的"中枢",需要和组件(UI)交互的数据存入AppStorage,比如持久化数据PersistentStorage和环境变量Environment。UI再通过AppStorage提供的装饰器或者API接口,访问这些数据;
  • 框架还提供了LocalStorage,AppStorage是LocalStorage特殊的单例。LocalStorage是应用程序声明的应用状态的内存"数据库",通常用于页面级的状态共享,@LocalStorageProp和@LocalStorageLink装饰器可以和UI联动。

其他状态管理功能

@Watch用于监听状态变量的变化。

运算符:给内置组件提供TS变量的引用,使得TS变量和内置组件的内部状态保持同步。 # 管理组件拥有的状态 ## @State装饰器:组件内状态 @State装饰的变量,或称为状态变量,一旦变量拥有了状态属性,就和自定义组件的渲染绑定起来。当状态改变时,UI会发生对应的渲染改变。 在状态变量相关装饰器中,@State是最基础的,使变量拥有状态属性的装饰器,它也是大部分状态变量的数据源。 ### 概述 @State装饰的变量,与声明式范式中的其他被装饰变量一样,是私有的,只能从组件内部访问,在声明时必须指定其类型和本地初始化。初始化也可选择使用命名参数机制从父组件完成初始化。 @State装饰的变量拥有以下特点: * @State装饰的变量与子组件中的@Prop、@Link或@ObjectLink装饰变量之间建立单向或双向数据同步。 * @State装饰的变量生命周期与其所属自定义组件的生命周期相同。 ### 装饰器使用规则说明 | @State变量装饰器 | 说明 | |-------------|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 装饰器参数 | 无 | | 同步类型 | 不与父组件中任何类型的变量同步。 | | 允许装饰的变量类型 | Object、class、string、number、boolean、enum类型,以及这些类型的数组。 类型必须被指定。 不支持any,不支持简单类型和复杂类型的联合类型,不允许使用undefined和null。 说明 建议不要装饰Date类型,应用可能会产生异常行为。 不支持Length、ResourceStr、ResourceColor类型,Length、ResourceStr、ResourceColor为简单类型和复杂类型的联合类型。 | | 被装饰变量的初始值 | 必须指定。 | ### 变量的传递/访问规则说明 | 传递/访问 | 说明 | |-----------|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 从父组件初始化 | 可选,从父组件初始化或者本地初始化。 支持父组件中常规变量、@State、@Link、@Prop、@Provide、@Consume、@ObjectLink、@StorageLink、@StorageProp、@LocalStorageLink和@LocalStorageProp装饰的变量,初始化子组件的@State。 | | 用于初始化子组件 | @State装饰的变量支持初始化子组件的常规变量、@State、@Link、@Prop、@Provide。 | | 是否支持组件外访问 | 不支持,只能在组件内访问。 | **图1**初始化规则图示 ![](https://file.jishuzhan.net/article/1684002346901704706/05d90e1ab6954d869a3bebf6212d1fd5.png) ### 观察变化和行为表现 并不是状态变量的所有更改都会引起UI的刷新,只有可以被框架观察到的修改才会引起UI刷新。该小节去介绍什么样的修改才能被观察到,以及观察到变化后,框架的是怎么引起UI刷新的,即框架的行为表现是什么。 #### 观察变化 * 当装饰的数据类型为boolean、string、number类型时,可以观察到数值的变化。 ```TypeScript // for simple type @State count: number = 0; // value changing can be observed this.count = 1; ``` * 当装饰的数据类型为class或者Object时,可以观察到自身的赋值的变化,和其属性赋值的变化,即Object.keys(observedObject)返回的所有属性。例子如下。 声明ClassA和Model类。 ```TypeScript class ClassA { public value: string; constructor(value: string) { this.value = value; } } class Model { public value: string; public name: ClassA; constructor(value: string, a: ClassA) { this.value = value; this.name = a; } } ``` @State装饰的类型是Model ```TypeScript // class类型 @State title: Model = new Model('Hello', new ClassA('World')); ``` 对@State装饰变量的赋值。 ```TypeScript // class类型赋值 this.title = new Model('Hi', new ClassA('ArkUI')); ``` 对@State装饰变量的属性赋值。 ```TypeScript // class属性的赋值 this.title.value = 'Hi' ``` 嵌套属性的赋值观察不到。 ```TypeScript // 嵌套的属性赋值观察不到 this.title.name.value = 'ArkUI' ``` * 当装饰的对象是array时,可以观察到数组本身的赋值和添加、删除、更新数组的变化。例子如下。 声明ClassA和Model类。 ```TypeScript class Model { public value: number; constructor(value: number) { this.value = value; } } ``` @State装饰的对象为Model类型数组时。 ```TypeScript @State title: Model[] = [new Model(11), new Model(1)] ``` 数组自身的赋值可以观察到。 ```TypeScript this.title = [new Model(2)] ``` 数组项的赋值可以观察到。 ```TypeScript this.title[0] = new Model(2) ``` 删除数组项可以观察到。 ```TypeScript this.title.pop() ``` 新增数组项可以观察到。 ```TypeScript this.title.push(new Model(12)) ``` ### 框架行为 * 当状态变量被改变时,查询依赖该状态变量的组件; * 执行依赖该状态变量的组件的更新方法,组件更新渲染; * 和该状态变量不相关的组件或者UI描述不会发生重新渲染,从而实现页面渲染的按需更新。 ## 使用场景 ### 装饰简单类型的变量 以下示例为@State装饰的简单类型,count被@State装饰成为状态变量,count的改变引起Button组件的刷新: * 当状态变量count改变时,查询到只有Button组件关联了它; * 执行Button组件的更新方法,实现按需刷新。 ```TypeScript @Entry @Component struct MyComponent { @State count: number = 0; build() { Button(`click times: ${this.count}`) .onClick(() => { this.count += 1; }) } } ``` ### 装饰class对象类型的变量 * 自定义组件MyComponent定义了被@State装饰的状态变量count和title,其中title的类型为自定义类Model。如果count或title的值发生变化,则查询MyComponent中使用该状态变量的UI组件,并进行重新渲染。 * EntryComponent中有多个MyComponent组件实例,第一个MyComponent内部状态的更改不会影响第二个MyComponent。 ```TypeScript class Model { public value: string; constructor(value: string) { this.value = value; } } @Entry @Component struct EntryComponent { build() { Column() { // 此处指定的参数都将在初始渲染时覆盖本地定义的默认值,并不是所有的参数都需要从父组件初始化 MyComponent({ count: 1, increaseBy: 2 }) MyComponent({ title: new Model('Hello, World 2'), count: 7 }) } } } @Component struct MyComponent { @State title: Model = new Model('Hello World'); @State count: number = 0; private increaseBy: number = 1; build() { Column() { Text(`${this.title.value}`) Button(`Click to change title`).onClick(() => { // @State变量的更新将触发上面的Text组件内容更新 this.title.value = this.title.value === 'Hello ArkUI' ? 'Hello World' : 'Hello ArkUI'; }) Button(`Click to increase count=${this.count}`).onClick(() => { // @State变量的更新将触发该Button组件的内容更新 this.count += this.increaseBy; }) } } } ``` 从该示例中,我们可以了解到@State变量首次渲染的初始化流程: * 使用默认的本地初始化: ```TypeScript @State title: Model = new Model('Hello World'); @State count: number = 0; ``` * 对于@State来说,命名参数机制传递的值并不是必选的,如果没有命名参数传值,则使用本地初始化的默认值 ```TypeScript MyComponent({ count: 1, increaseBy: 2 }) ```

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