【React系列】Redux(一)管理状态

本文来自#React系列教程：https://mp.weixin.qq.com/mp/appmsgalbum?__biz=Mzg5MDAzNzkwNA==&action=getalbum&album_id=1566025152667107329)
在React的开发过程中，Redux对于我们是非常重要的。

但是对于很多人来说，初次接触redux会感觉redux的学习坡度非常陡峭，难度比较大。

在接下来，我会通过一个系列的方式循循渐进、层层深入的方式来讲解Redux：从redux的独立使用过程、到redux的结构划分、到redux结合react的过程、到redux中异步操作、到复杂数据的结构处理、到结合immutable的使用。

整个过程，都是在现有知识的基础之上层层递增、一步步掌握redux的使用！

一. 认识Redux

1.1. JavaScript纯函数

函数式编程中有一个概念叫纯函数，JavaScript符合函数式编程的范式，所以也有纯函数的概念；

在React中，纯函数的概念非常重要，在接下来我们学习的Redux中也非常重要，所以我们有必须来回顾（如果你之前没有学过，那么你就是学习）一下纯函数。

纯函数的维基百科定义：

在程序设计中，若一个函数符合以下条件，那么这个函数被称为纯函数：

此函数在相同的输入值时，需产生相同的输出。函数的输出和输入值以外的其他隐藏信息或状态无关，也和由I/O设备产生的外部输出无关。
该函数不能有语义上可观察的函数副作用，诸如"触发事件"，使输出设备输出，或更改输出值以外物件的内容等。

当然上面的定义会过于的晦涩，所以我简单总结一下：

确定的输入，一定会产生确定的输出；
函数在执行过程中，不能产生副作用；

那么我们来看几个函数是否是纯函数：

案例一：

javascript 复制代码

function sum(num1, num2) {
  return num1 + num2;
}

很明显，上面的函数是一个纯函数；
它的输出是依赖我们的输入内容，并且中间没有产生任何副作用；

案例二：

javascript 复制代码

let foo = 5;

function add(num) {
  return foo + num;
}

console.log(add(5));
foo = 10;
console.log(add(5));

add函数不是一个纯函数；
函数依赖一个外部的变量，变量发生改变时，会影响：确定的输入，产生确定的输出；
能否改进成纯函数呢？const foo = 5; 即可

案例三：

javascript 复制代码

function printInfo(info) {
  console.log(info.name, info.age);
  info.name = "哈哈哈";
}

printInfo不是一个纯函数；
虽然无论输入什么，最终输出都是undefined，但是它产生了副作用，修改了传入的对象；

当然纯函数还有很多的变种，但是我们只需要理解它的核心就可以了。

为什么纯函数在函数式编程中非常重要呢？

因为你可以安心的写 和安心的用；
你在写的时候保证了函数的纯度，只是实现自己的业务逻辑即可，不需要关心传入的内容或者依赖其他的外部变量；
你在用的时候，你确定你的输入内容不会被任意篡改，并且自己确定的输入，一定会有确定的输出；

React 非常灵活，但它也有一个严格的规则：

所有的 React 组件（无论是函数组件还是class声明的组件），都必须像纯函数一样，保护它们的props不被修改。

在之后学习redux中，reducer也被要求是一个纯函数。

1.2. 认识Redux

1.2.1. 为什么需要redux？

JavaScript开发的应用程序，已经变得越来越复杂了：

JavaScript需要管理的状态越来越多，越来越复杂；
这些状态包括服务器返回的数据、缓存数据、用户操作产生的数据等等，也包括一些UI的状态，比如某些元素是否被选中，是否显示加载动效，当前分页；

管理不断变化的state是非常困难的：

状态之间相互会存在依赖，一个状态的变化会引起另一个状态的变化，View页面也有可能会引起状态的变化；
当应用程序复杂时，state在什么时候，因为什么原因而发生了变化，发生了怎么样的变化，会变得非常难以控制和追踪；

React是在视图层帮助我们解决了DOM的渲染过程，但是State依然是留给我们自己来管理：

无论是组件定义自己的state，还是组件之间的通信通过props进行传递；也包括通过Context进行数据之间的共享；
React主要负责帮助我们管理视图，state如何维护最终还是我们自己来决定；

Redux就是一个帮助我们管理State的容器：Redux是JavaScript的状态容器，提供了可预测的状态管理；

Redux除了和React一起使用之外，它也可以和其他界面库一起来使用（比如Vue），并且它非常小（包括依赖在内，只有2kb）

1.2.2. redux的核心理念

Redux的核心理念非常简单。

比如我们有一个朋友列表需要管理：

javascript 复制代码

const initialState = {
  friends: [
    { name: "why", age: 18 },
    { name: "kobe", age: 40 },
    { name: "lilei", age: 30 },
  ]
};

如果我们没有定义统一的规范来操作这段数据，那么整个数据的变化就是无法跟踪的；

比如页面的某处通过friends.push的方式增加了一条数据；
比如另一个页面通过friends[0].age = 25修改了一条数据；
整个应用程序错综复杂，当出现bug时，很难跟踪到底哪里发生的变化；

Redux要求我们通过action来更新数据：

所有数据的变化，必须通过派发（dispatch）action来更新；
action是一个普通的JavaScript对象，用来描述这次更新的type和content；

比如下面就是几个更新friends的action：

javascript 复制代码

const action1 = { type: "ADD_FRIEND", info: { name: "lucy", age: 20 } }
const action2 = { type: "INC_AGE", index: 0 }
const action3 = { type: "CHANGE_NAME", playload: { index: 0, newName: "coderwhy" } }

强制使用action的好处是可以清晰的知道数据到底发生了什么样的变化，所有的数据变化都是可跟追、可预测的；
当然，目前我们的action是固定的对象，真实应用中，我们会通过函数来定义，返回一个action；

但是如何将state和action联系在一起呢？答案就是reducer

reducer是一个纯函数；
reducer做的事情就是将传入的state和action结合起来生成一个新的state；

javascript 复制代码

function reducer(state = initialState, action) {
  switch (action.type) {
    case "ADD_FRIEND":
      return { ...state, friends: [...state.friends, action.info] }
    case "INC_AGE":
      return {
        ...state, friends: state.friends.map((item, index) => {
          if (index === action.index) {
            return { ...item, age: item.age + 1 }
          }
          return item;
        })
      }
    case "CHANGE_NAME":
      return {
        ...state, friends: state.friends.map((item, index) => {
          if (index === action.index) {
            return { ...item, name: action.newName }
          }
          return item;
        })
      }
    default:
      return state;
  }
}

这个reducer有点像 Android 的 Handler 的 handleMessage() 方法中根据不同的消息命令进行分发处理的逻辑。

1.2.3. redux的三大原则

1. 单一数据源

整个应用程序的state被存储在一颗object tree中，并且这个object tree只存储在一个 store 中：

Redux并没有强制让我们不能创建多个Store，但是那样做并不利于数据的维护；
单一的数据源可以让整个应用程序的state变得方便维护、追踪、修改；

2. State是只读的

唯一修改State的方法一定是触发action，不要试图在其他地方通过任何的方式来修改State：

这样就确保了View或网络请求都不能直接修改state，它们只能通过action来描述自己想要如何修改state；
这样可以保证所有的修改都被集中化处理，并且按照严格的顺序来执行，所以不需要担心race condition（竟态）的问题；

3. 使用纯函数来执行修改

通过 reducer 将 旧state 和 actions联系在一起，并且返回一个 新的State：

随着应用程序的复杂度增加，我们可以将reducer拆分成多个小的reducers，分别操作不同state tree的一部分；
但是所有的reducer都应该是纯函数，不能产生任何的副作用；

二. redux的基本使用

2.1. redux使用过程

安装redux：

javascript 复制代码

npm install redux --save
# 或
yarn add redux

这里，我通过创建一个简单的js文件，我们先来简单学习一下redux：

搭建项目结构

创建一个新的项目文件夹：learn-redux

javascript 复制代码

# 执行初始化操作
yarn init

# 安装redux
yarn add redux

创建src目录，并且创建index.js文件
修改package.json可以执行index.js

javascript 复制代码

"scripts": {
  "start": "node src/index.js"
}

开始在index.js中编写代码

创建一个对象，作为我们要保存的状态：

javascript 复制代码

const redux = require('redux');

const initialState = {
  counter: 0
}

创建Store来存储这个state

创建store时必须创建reducer；
我们可以通过 store.getState 来获取当前的state

javascript 复制代码

// 创建reducer
const reducer = (state = initialState, action) => {
  return state;
}

// 根据reducer创建store
const store = redux.createStore(reducer);
console.log(store.getState());

通过action来修改state

通过dispatch来派发action；
通常action中都会有type属性，也可以携带其他的数据；

javascript 复制代码

store.dispatch({
  type: "INCREMENT"
})

store.dispath({
  type: "DECREMENT"
})

store.dispatch({
  type: "ADD_NUMBER",
  number: 5
})

修改reducer中的处理代码

这里一定要记住，reducer是一个纯函数，不需要直接修改state；
后面我会讲到直接修改state带来的问题；

javascript 复制代码

const reducer = (state = initialState, action) => {
  switch (action.type) {
    case "INCREMENT":
      return {...state, counter: state.counter + 1};
    case "DECREMENT":
      return {...state, counter: state.counter - 1};
    case "ADD_NUMBER":
      return {...state, counter: state.counter + action.number}
    default: 
      return state;
  }
}

可以在派发action之前，监听store的变化：

javascript 复制代码

store.subscribe(() => {
  console.log(store.getState());
})

完成的案例代码如下：

javascript 复制代码

const redux = require('redux');

const initialState = {
  counter: 0
}

// 创建reducer
const reducer = (state = initialState, action) => {
  switch (action.type) {
    case "INCREMENT":
      return {...state, counter: state.counter + 1};
    case "DECREMENT":
      return {...state, counter: state.counter - 1};
    case "ADD_NUMBER":
      return {...state, counter: state.counter + action.number}
    default: 
      return state;
  }
}

// 根据reducer创建store
const store = redux.createStore(reducer);

store.subscribe(() => {
  console.log(store.getState());
})

// 修改store中的state
store.dispatch({
  type: "INCREMENT"
})
// console.log(store.getState());

store.dispatch({
  type: "DECREMENT"
})
// console.log(store.getState());

store.dispatch({
  type: "ADD_NUMBER",
  number: 5
})
// console.log(store.getState());

2.2. redux结构划分

如果我们将所有的逻辑代码写到一起，那么当redux变得复杂时代码就难以维护。

接下来，我会对代码进行拆分，将store、reducer、action、constants拆分成一个个文件。

注意：node中对ES6模块化的支持

目前我使用的node版本是v12.16.1，从node v13.2.0开始，node才对ES6模块化提供了支持：

node v13.2.0之前，需要进行如下操作：

在package.json中添加属性："type": "module"；
在执行命令中添加如下选项：node --experimental-modules src/index.js;

node v13.2.0之后，只需要进行如下操作：

在package.json中添加属性："type": "module"；

注意：导入文件时，需要跟上.js后缀名；

对redux结构进行划分

创建store/index.js文件：

javascript 复制代码

import redux from 'redux';
import reducer from './reducer.js';

const store = redux.createStore(reducer);

export default store;

创建store/reducer.js文件：

javascript 复制代码

import {
  ADD_NUMBER,
  SUB_NUMBER
} from './constants.js';

const initialState = {
  counter: 0
}

function reducer(state = initialState, action) {
  switch(action.type) {
    case ADD_NUMBER:
      return {...state, counter: state.counter + action.num};
    case SUB_NUMBER:
      return {...state, counter: state.counter - action.num};
    default:
      return state;
  } 
}

export default reducer;

创建store/actionCreators.js文件：

javascript 复制代码

import {
  ADD_NUMBER,
  SUB_NUMBER
} from './constants.js'

const addAction = (count) => ({
  type: ADD_NUMBER,
  num: count
});

const subAction = (count) => ({
  type: SUB_NUMBER,
  num: count
})

export {
  addAction,
  subAction
}

创建store/constants.js文件：

javascript 复制代码

const ADD_NUMBER = "ADD_NUMBER";
const SUB_NUMBER = "SUB_NUMER";

export {
  ADD_NUMBER,
  SUB_NUMBER
}

2.3. Redux流程图

我们已经知道了redux的基本使用过程，那么我们就更加清晰来认识一下redux在实际开发中的流程：

全局通常只有一个Store，存储我们的State；
Component中在某些情况会派发Action（这些Action是我们提前定义好的）；
Reducer会接收到这些Action，并且在Reducer中会返回一个新的State，作为Store的State；
State发生更新之后会触发通知，告知订阅者数据发生了改变；
订阅者拿到最新的数据（在props中），更新到jsx中，界面发生改变；

三. react结合redux

3.1. redux融入react代码

目前redux在react中使用是最大的，所以我们需要将之前编写的redux代码，融入到react当中去。

这里我创建了两个组件：

Home组件：其中会展示当前的counter值，并且有一个+1和+5的按钮；
Profile组件：其中会展示当前的counter值，并且有一个-1和-5的按钮；

home.js代码实现：

javascript 复制代码

import React, { PureComponent } from 'react';

import store from '../store';
import {
  addAction
} from '../store/actionCreators';

export default class Home extends PureComponent {
  constructor(props) {
    super(props);

    this.state = {
      counter: store.getState().counter
    }
  }

  componentDidMount() {
    store.subscribe(() => {
      this.setState({
        counter: store.getState().counter
      })
    })
  }

  render() {
    return (
      <div>
        <h1>Home</h1>
        <h2>当前计数: {this.state.counter}</h2>
        <button onClick={e => this.increment()}>+1</button>
        <button onClick={e => this.addCounter()}>+5</button>
      </div>
    )
  }

  increment() {
    store.dispatch(addAction(1));
  }

  addCounter() {
    store.dispatch(addAction(5));
  }
}

Profile.js代码实现：

javascript 复制代码

import React, { PureComponent } from 'react';

import store from '../store';
import {
  subAction
} from '../store/actionCreators';

export default class Profile extends PureComponent {
  constructor(props) {
    super(props);

    this.state = {
      counter: store.getState().counter
    }
  }

  componentDidMount() {
    store.subscribe(() => {
      this.setState({
        counter: store.getState().counter
      })
    })
  }

  render() {
    return (
      <div>
        <hr/>
        <h1>Profile</h1>
        <div>
          <h2>当前计数: {this.state.counter}</h2>
          <button onClick={e => this.decrement()}>-1</button>
          <button onClick={e => this.subCounter()}>-5</button>
        </div>
      </div>
    )
  }

  decrement() {
    store.dispatch(subAction(1));
  }

  subCounter() {
    store.dispatch(subAction(5));
  }
}

上面的代码其实非常简单，核心代码主要是两个：

在 componentDidMount 中定义数据的变化，当数据发生变化时重新设置 counter;
在发生点击事件时，调用store的dispatch来派发对应的action；

不要忘记取消订阅：

3.2. 自定义 connect 函数

上面的代码是否可以实现react组件和redux结合起来呢？

当然是可以的，但是我们会发现每个使用的地方其实会有一些重复的代码：
比如监听store数据改变的代码，都需要在 componentDidMount中完成；
比如派发事件，我们都需要去先拿到 store，在调用其 dispatch 等；

能否将这些公共的内容提取出来呢？

我们来定义一个connect函数：

这个connect函数本身接受两个参数：

参数一：里面存放 component 希望使用到的 State 属性；
参数二：里面存放 component 希望使用到的 dispatch动作；

这个connect函数有一个返回值，是一个高阶组件：

在constructor中的state中保存一下我们需要获取的状态；
在componentDidMount中订阅store中数据的变化，并且执行 setState操作；
在componentWillUnmount中需要取消订阅；
在render函数中返回传入的WrappedComponent，并且将所有的状态映射到其props中；
这个高阶组件接受一个组件作为参数，返回一个class组件；
在这个class组件中，我们进行如下操作：

javascript 复制代码

import React, { PureComponent } from "react";

import store from '../store';

export default function connect(mapStateToProps, mapDispatchToProps) {
  return function handleMapCpn(WrappedComponent) {
    return class extends PureComponent {
      constructor(props) {
        super(props);

        this.state = {
          storeState: mapStateToProps(store.getState())
        }
      }

      componentDidMount() {
        this.unsubscribe = store.subscribe(() => {
          this.setState({
            storeState: mapStateToProps(store.getState())
          })
        })
      }

      componentWillUnmount() {
        this.unsubscribe();
      }

      render() {
        return <WrappedComponent {...this.props} 
                                 {...mapStateToProps(store.getState())}
                                 {...mapDispatchToProps(store.dispatch)}/>
      }
    }
  }
}

在home和props文件中，我们按照自己需要的state、dispatch来进行映射：

比如home.js中进行如下修改：

javascript 复制代码

const mapStateToProps = state => {
  return {
    counter: state.counter
  }
}

const mapDispatchToProps = dispatch => {
  return {
    addNumber: function(number) {
      dispatch(addAction(number));
    }
  }
}

export default connect(mapStateToProps, mapDispatchToProps)(Home);

mapStateToProps：用于将state映射到一个对象中，对象中包含我们需要的属性；
mapDispatchToProps：用于将dispatch映射到对象中，对象中包含在组件中可能操作的函数；当调用该函数时，本质上其实是调用dispatch(对应的Action)；

在Profile中也是类似的操作。

有了connect函数，我们之后只需要关心从state和dispatch中映射自己需要的状态和行为即可；

3.3. store的context处理

但是上面的connect函数有一个很大的缺陷：依赖导入的store

如果我们将其封装成一个独立的库，需要依赖用于创建的store，我们应该如何去获取呢？

难道让用户来修改我们的源码吗？不太现实；

正确的做法是我们提供一个Provider，Provider来自于我们创建的Context，让用户将store传入到value中即可；

创建一个context.js文件：

javascript 复制代码

import { createContext } from 'react';

export const StoreContext = createContext();

修改connect函数中class组件部分的代码：

注意下面我们将class组件的名称明确的定义出来，并且给它的contextType进行了赋值；
在组件内部用到store的地方，统一使用this.context代替（注意：constructor中直接使用第二个参数即可）

javascript 复制代码

import React, { PureComponent } from "react";

import { StoreContext } from './context';

export default function connect(mapStateToProps, mapDispatchToProps) {
  return function handleMapCpn(WrappedComponent) {
    class ConnectCpn extends PureComponent {
      constructor(props, context) {
        super(props);

        this.state = {
          storeState: mapStateToProps(context.getState())
        }
      }

      componentDidMount() {
        this.unsubscribe = this.context.subscribe(() => {
          this.setState({
            storeState: mapStateToProps(this.context.getState())
          })
        })
      }

      componentWillUnmount() {
        this.unsubscribe();
      }

      render() {
        return <WrappedComponent {...this.props}
          {...mapStateToProps(this.context.getState())}
          {...mapDispatchToProps(this.context.dispatch)} />
      }
    }

    ConnectCpn.contextType = StoreContext;

    return ConnectCpn;
  }
}

在入口的index.js中，使用Provider并且提供store即可：

javascript 复制代码

import { StoreContext } from './utils/context';
import store from './store';

ReactDOM.render(
  <StoreContext.Provider value={store}>
    <App />
  </StoreContext.Provider>,
  document.getElementById('root')
);

测试代码，依然可以正常运行。

四. react-redux使用

4.1. react-redux的使用

开始之前需要强调一下，redux和react没有直接的关系，你完全可以在React, Angular, Ember, jQuery, or vanilla JavaScript中使用Redux。

尽管这样说，redux依然是和React或者Deku的库结合的更好，因为他们是通过state函数来描述界面的状态，Redux可以发射状态的更新，让他们作出相应。

虽然我们之前已经实现了connect、Provider这些帮助我们完成连接redux、react的辅助工具，但是实际上redux官方帮助我们提供了 react-redux 的库，可以直接在项目中使用，并且实现的逻辑会更加的严谨和高效。

安装react-redux：

javascript 复制代码

yarn add react-redux

使用connect函数：

将之前使用的connect函数，换成react-redux的connect函数；

javascript 复制代码

import React, { PureComponent } from 'react';
import { connect } from "react-redux";

// import connect from '../utils/connect2';


export default connect(mapStateToProps, mapDispatchToProps)(Home);

使用Provider：

将之前自己创建的Context的Provider，换成react-redux的Provider组件：
注意：这里传入的是store属性，而不是value属性（待会儿可以在源码中查看）；

javascript 复制代码

import { Provider } from 'react-redux';

import store from './store';

ReactDOM.render(
  <Provider store={store}>
    <App />
  </Provider>,
  document.getElementById('root')
);

2.2. react-redux的源码

这里我简单带着大家看一下react-redux的源码：

但是第一因为这个教程不是讲源码为主的教程（穿插讲解部分源码），所以源码只会阅读核心的部分；
另外我经常会说，整个社区在hooks出现后大量的库转向了hooks，所以在源码中会出现大量的hooks代码；
因为目前还没有讲解hooks相关的API，所以某些hooks的作用在这里也不方便解释（可以学习完hooks之后再详细阅读）；

首先，我们简单看一下Provider的源码：

使用了一个useMemo来返回一个contextValue的对象；
这里使用useMemo的原因是为了进行性能的优化；
在依赖的store不改变的情况下，不会进行重新计算，返回一个新的对象；
在下面的Context的Provider中就会将其赋值给value属性；

ReactReduxContext来自另外一个文件：

connect函数的依赖比较复杂：

调用createConnect来返回一个connect函数：

createConnect函数的调用：

connect函数最终调用的是connectHOC：

connectHOC其实是connectAdvanced的函数；
connectAdvanced函数最终返回的是wrapWithConnect函数；

wrapWithConnect函数：