进击的hooks！实现react中的hooks架构和useState 🚀🚀

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写在前面

本系列会实现一个简单的react，包含最基础的首次渲染，更新，hook，lane模型等等，本文是本系列的第一篇。这对于我也是一个很大的挑战，不过这也是一个学习和进步的过程，希望能坚持下去，一起加油！期待多多点赞！😘😘

本文致力于实现一个最简单的首次渲染流程，代码均已上传至github，期待star！✨: github.com/kongyich/ti...

本文是系列文章，阅读的联系性非常重要！！

手写mini-react！超万字实现mount首次渲染流程🎉🎉

期待点赞！😁😁

食用前指南！本文涉及到react的源码知识，需要对react有基础的知识功底，建议没有接触过react的同学先去官网学习一下基础知识，再看本系列最佳！

上文中我们已经是实现了一个最基本的单节点dom结构的jsx​的初始化渲染逻辑。接下来应该就实现节点更新的流程，但是在此之前我们需要先实现触发更新的"行为"。

我们的"mini-react"采用的是函数式组件的写法，不同于传统的类组件的写法，函数组件更加轻量，减少了很多样板代码。而且高阶组件可以很灵活的满足各种个性化配置需求。

在hooks​这一特性出来之前，函数式组件基本只能承载一些ui渲染的任务，所有的组件生命周期及状态变更只能在类组件中处理，函数组件只能被动的接收状态，而在hooks​这一特性诞生之后，函数组件也拥有了与类组件同样的能力。依托官方提供的各类hooks​，我们在函数组件中也可以处理各种状态。这也使得函数组件在react​开发中也逐渐占据主流。

接下来我们搭建一个hooks​架构，然后实现useState​以便于后续对jsx​进行更新。

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一. useState基本用法

useState 用于在函数组件中定义变量，具备类组件的 state​，让函数组件拥有更新视图的能力。

import { useState } from 'react'

const [state, setState] = useState(initial)

参数：

• ​initial​参数有两种类型

  • 函数类型：将initial函数的执行结果作为state的初始值
  • 非函数类型：直接讲initial作为state的初始值

返回值：

• state

数据源，用于渲染UI 层​的数据源

• setState

改变数据源的函数，用于数据源状态的更新，类似于类组件的 this.setState​方法。

import { useState } from 'react';

function MyComponent() {
  const [age, setAge] = useState(28);
  const [name, setName] = useState('gua');
  const [todos, setTodos] = useState(() => createTodos());
}

基本用法

import { useState } from 'react';

export default function Counter() {
  const [count, setCount] = useState(0);

  function handleClick() {
    setCount(count + 1);
  }

  return (
    <button onClick={handleClick}>
      add
    </button>
  );
}

这个例子会在点击add​按钮后为count​ 增加1。

此外setState​ 函数也可以接收一个函数。state​的值会作为参数传入setState​ 函数，返回结果将会作为新的值赋值给state​。

function handleClick() {
    setCount(count => count + 1);
 }

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二. 数据共享层

​hook​架构在实现时，脱离了react部分的逻辑，在内部实现了一个数据共享层，类似于提供一个接口。任何满足了规范的函数都可以通过数据共享层接入处理hook​的逻辑。这样就可以与宿主环境解耦，灵活性更高。

// 内部数据共享层
export const __SECRET_INTERNALS_DO_NOT_USE_OR_YOU_WILL_BE_FIRED = {
	currentDispatcher
};

const currentDispatcher = {
	current: null
};

​currentDispatcher​为我们本次实现的hook​。

所以对应到我们的render​流程以及hooks​的应用，他们之间的调用关系是这样的：

​hooks​怎么知道当前是mount​还是update​？

我们在使用hooks​时，react在内部通过 ​**currentDispatcher.current**​ 赋予不同的函数来处理不同阶段的调用，判断hooks 是否在函数组件内部调用。

三. hooks

​hooks​可以看做是函数组件和与其对应的fiber​节点进行沟通和的操作的纽带。在react​中处于不同阶段的fiber​节点会被赋予不同的处理函数执行hooks​：

• 初始化阶段 -----> HookDispatcherOnMount​

• 更新阶段 -----> HookDispatcherOnUpdate​

const HookDispatcherOnMount = {
	useState: mountState,
	useEffect: mountEffect
};

const HookDispatcherOnUpdate = {
	useState: updateState,
	useEffect: updateEffect
};

但是实现之前，还有几个问题需要解决：

如何确定fiber对应的hooks上下文？

还记得我们在处理函数组件类型的fiber​节点时，调用renderWithHooks​函数进行处理，在我们在执行hooks​相关的逻辑时，将当前fiber​节点信息保存在一个全局变量中：

// 当前正在render的fiber
let currentlyRenderingFiber = null;

export function renderWithHooks(wip: FiberNode) {
	// 赋值操作
	currentlyRenderingFiber = wip;
	// 重置
	wip.memoizedState = null;
	const current = wip.alternate;

	if (current !== null) {
		// update
		// hooks更新阶段
	} else {
		// mount
		// hooks初始化阶段
	}

	const Component = wip.type;
	const props = wip.pendingProps;
	const children = Component(props);

	// 重置操作
	// 处理完当前fiber节点后清空currentlyRenderingFiber
	currentlyRenderingFiber = null;

	return children;
}

将当前正在处理的fiber​节点保存在全局变量currentlyRenderingFiber​ 中，我们在处理hooks​ 的初始化及更新逻辑中就可以获取到当前的fiber​节点信息。

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hooks是如何存在的？保存在什么地方？

注意hooks​只存在于函数组件中，但是一个函数组件的fiber​节点时如何保存hooks​信息呢？

答案是：memoizedState​。

​fiber​节点中保存着非常多的属性（参考上一篇文章），有作为构造fiber​链表，用于保存位置信息的属性，有作为保存更新队列的属性等等。

而对于函数组件类型的fiber​节点，memoizedState​属性保存hooks​信息。hook​在初始化时，会创建一个对象，保存此hook​所产生的计算值，更新队列，hooks​链表。

const hook = {
	// hooks计算产生的值 （初始化/更新）
	memoizedState: "";
	// 对此hook的更新行为
	updateQueue: "";
	// hooks链表指针
	next: null;
}

多个hook如何处理？

例如有以下代码：

import { useState } from 'react';

export default function Counter() {
  const [count, setCount] = useState(0);
  const [age, setAge] = useState(10);

  function handleClick() {
    setCount(count + 1);
  }

  function handleAgeClick() {
    setCount(age + 18);
  }

  return (
    <button onClick={handleClick}>
      add
    </button>
	<button onClick={handleAgeClick}>
      age
    </button>
  );
}

在某个函数组件中存在多个hooks​，此时每个hook​的信息该如何保存呢？这就是上文中hook​对象中next​ 属性的作用，它是一个链表指针。在hook​对象中，next​ 属性指向下一个hook​。

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换句话说，如果在一个函数组件中存在多个hook​，那么在该fiber​节点的memoizedState​属性中保存该节点的hooks​链表。

函数组件对应 fiber​ 用 memoizedState​ 保存 hooks​ 信息，每一个 hooks​ 执行都会产生一个 hooks​ 对象，hooks​ 对象中，保存着当前 hooks​的信息，不同 hooks​保存的形式不同。每一个 hooks​ 通过 next​ 链表建立起关系。

对应我们上文的Counter​ 这个函数组件的fiber​节点与hooks​之间的关系：

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四. useState

在上一篇介绍react初始化流程中，首先在render​阶段调用beginWork​开始构建fiber​节点，而对于不同的节点，react会进行不同的处理：

export const beginWork = (wip) => {
	// 返回子fiberNode
	switch (wip.tag) {
		// 根节点
		case HostRoot:
			return updateHostRoot(wip);
		// 原生dom节点
		case HostComponent:
			return updateHostComponent(wip);
		// 文本节点
		case HostText:
			return null;
		// 函数组件
		case FunctionComponent:
			return updateFunctionComponent(wip);
		default:
			if (__DEV__) {
				console.warn('beginWork未实现的类型');
			}
			break;
	}
	return null;
};

针对函数节点，我们调用updateFunctionComponent​函数进行处理，在初始化时，主要任务是执行函数组件，然后生成此函数组件的fiber​节点，在上文中我们使用了两个函数来执行这两个任务：

function updateFunctionComponent(wip) {
	// 执行函数组件，生成fiber节点
	const nextChildren = renderWithHooks(wip);
	// 根据fiber生成真实DOM节点
	reconcilerChildren(wip, nextChildren);
	return wip.child;
}

而针对于 renderWithHooks​ 函数来说，在我们加入hooks​相关的逻辑后，显然它需要被承载更重要的能力，就是根据不同的处理阶段来为**currentDispatcher.current**​赋值不同的hooks​函数，之所以会在这个函数中处理，是因为可以直接避免在其他无关的环境里调用hooks​函数。

​currentDispatcher.current​ 在其他类型的fiber​节点被处理时值都为null​，这样就保证了hooks​函数只在函数组件中被调用。

// 定义useState函数
export const useState = (initialState) => {
	const dispatcher = resolveDispatcher();
	return dispatcher.useState(initialState);
};

当currentDispatcher.current​为null时，说明当前并非函数组件。

const currentDispatcher = {
	current: null
};
// 错误处理，当currentDispatcher.current为null时，说明当前并非函数组件
export const resolveDispatcher = () => {
	const dispatcher = currentDispatcher.current;

	if (dispatcher === null) {
		throw new Error('hook只能在函数组件中执行');
	}

	return dispatcher;
};

在renderWithHooks​中依旧根据alternate​的存在判断当前为初始化/更新？

// 当前正在render的fiber
let currentlyRenderingFiber = null;
// 当前处理中的hooks
let workInProgressHook = null;
// 当前current树中的hooks
let currentHook = null;

export function renderWithHooks(wip) {
	// 赋值操作
	currentlyRenderingFiber = wip;
	// 重置memoizedState
	wip.memoizedState = null;
	const current = wip.alternate;

	if (current !== null) {
		// update
		currentDispatcher.current = HookDispatcherOnUpdate;
	} else {
		// mount
		currentDispatcher.current = HookDispatcherOnMount;
	}

	// ....

	// 重置操作
	currentlyRenderingFiber = null;
	workInProgressHook = null;
	currentHook = null;
}

在renderWithHooks​函数中定义了三个全局变量：currentlyRenderingFiber​代表当前正在处理的fiber​节点。workInProgressHook​ 代表当前处理中的hooks​，也就是workInProgress​树中的。currentHook​ 代表当前的current​树中的hooks​。（上一篇文章双缓存树知识）

​currentDispatcher.current​ 在初始化阶段和更新阶段分别被赋值给了HookDispatcherOnMount​ 和HookDispatcherOnUpdate​，分别执行不同的逻辑。

const HookDispatcherOnMount = {
	useState: mountState
};

const HookDispatcherOnUpdate = {
	useState: updateState
};

​HookDispatcherOnMount​ 和HookDispatcherOnUpdate​ 是一个对象，useState​ 属性中保存真正的执行函数，这也就对应了在usestate​函数中的调用方式；

dispatcher.useState(initialState);

五. Mount阶段

根据useState​的使用规则，useState​返回一个数组。其中第一项为数据源，第二项为触发更新的函数，这也就意味着用户在调用第二个更新函数时，也需要触发react整体的更新流程。

而参数有两种形态，普通值或函数。后者需要将执行结果作为初始值。

到这里在mount​阶段的任务已经很明确了：

• 生成hooks链表，将当前hooks加入到链表中
• 处理初始化数据，其中如果参数为函数，将执行结果作为初始值
• 构建该hooks的更新队列

​mountWorkInprogressHook​函数用于构造在mount​阶段的hooks​链表，分为两种情况，如果workInProgressHook​ 为null​，说明当前还没有处理hooks​，当前为处理的第一个hooks​，则将workInProgressHook​ 赋值为当前的hooks​对象，最后保存hooks​链表到memoizedState​ 属性中。

如果workInProgressHook​有值，说明当前处理的是后续的hooks​，那么将当前 workInProgressHook​ 的next​指针指向当前hooks​，然后更新workInProgressHook​。

function mountWorkInprogressHook() {
	const hook = {
		memoizedState: null,
		updateQueue: null,
		next: null
	};

	if (workInProgressHook == null) {
		// mount 时 第一个hook
		if (currentlyRenderingFiber == null) {
			throw new Error('请在函数组件内调用hook');
		} else {
			workInProgressHook = hook;
			currentlyRenderingFiber.memoizedState = workInProgressHook;
		}
	} else {
		// mount后续的hook
		workInProgressHook.next = hook;
		workInProgressHook = hook;
	}
	return workInProgressHook;
}

​createUpdateQueue​ 创建更新队列（详情上一篇）

const hook = mountWorkInprogressHook();

// 处理初始化数据
let memoizedState;
// 如果初始值为函数，执行，将返回值作为初始值
if (initialState instanceof Function) {
	memoizedState = initialState();
} else {
	memoizedState = initialState;
}

// 构建更新函数
const queue = createUpdateQueue();
hook.updateQueue = queue;
hook.memoizedState = memoizedState;

如上整个hooks​的初始化和初始值就已经处理完毕了，接下来还需要创建一个更新函数，由用户来触发，更新hooks​保存的值，并触发更新流程。

const dispatch = dispatchSetState().bind(null, currentlyRenderingFiber, queue);
// 保存更新函数
queue.dispatch = dispatch;

​dispatchSetState​ 这个函数与react更新流程的触发方式相似，创建一个更新函数，加入更新队列，然后调用scheduleUpdateOnFiber​函数开启更新流程：

（更新相关的逻辑可查看上一篇文章）

​dispatchSetState​函数在初始化及更新阶段都不会使用，是提供给用户调用的。

function dispatchSetState(
	fiber,
	updateQueue,
	action
) {
	// 创建更新任务
	const update = createUpdate(action);
	// 入队
	enqueueUpdate(updateQueue, update);

	scheduleUpdateOnFiber(fiber);
}

这里有一个地方需要注意一下，dispatchSetState​ 函数是使用bind​进行绑定的，这样做的好处是可以提前传递currentlyRenderingFiber​ 和queue​参数。

我们在使用useState​的时候是这样子的：

setCount(count => count + 1);

而使用bind​绑定的方式可以提前传递一些参数，而用户定义的副作用函数被当作第三个参数action​来处理。

至此，整个mountState​函数如下：

function mountState<State>(initialState) {
	// 找到当前useState对应的hook数据
	// 构建hooks链表
	const hook = mountWorkInprogressHook();

	// 处理初始化数据
	let memoizedState;
	if (initialState instanceof Function) {
		memoizedState = initialState();
	} else {
		memoizedState = initialState;
	}

	// 构建更新函数
	const queue = createUpdateQueue();
	hook.updateQueue = queue;
	hook.memoizedState = memoizedState;

	const dispatch = dispatchSetState().bind(null, currentlyRenderingFiber, queue);
	queue.dispatch = dispatch;
	return [memoizedState, dispatch];
}

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六. Update阶段

​update​阶段也需要处理hooks​链表，只不过稍微有点区别，在mount​阶段中需要构造一个新的hooks​对象。而update​阶段我们需要从current​树中复用已有的hooks​对象。形成新的 hooks​ 链表关系。

• 当前fiber​存在alternate​

  • ​currentHook​的值为null​

    • 获取current树中原始的hooks链表，获取memoizedState 属性，第一个hooks

  • ​currentHook​有值

    • currentHook.next 取后续的hooks

• 当前fiber​不存在alternate​

  • 与初始化的逻辑类似

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function updateWorkInprogressHook(): Hook {
	let nextCurrentHook: Hook | null;

	if (currentHook == null) {
		// 第一个hook链表
		const current = currentlyRenderingFiber?.alternate;

		if (current !== null) {
			nextCurrentHook = current?.memoizedState;
		} else {
			nextCurrentHook = null;
		}
	} else {
		// 后续的hook
		nextCurrentHook = currentHook.next;
	}

	if (nextCurrentHook === null) {
		throw new Error(
			`组件${currentlyRenderingFiber?.type}本次执行时多了一个hook`
		);
	}

	currentHook = nextCurrentHook as Hook;
	// 复用原始的hooks
	const newHook: Hook = {
		memoizedState: currentHook.memoizedState,
		updateQueue: currentHook.updateQueue,
		next: null
	};

	if (workInProgressHook == null) {
		// mount 时 第一个hook
		if (currentlyRenderingFiber == null) {
			throw new Error('请在函数组件内调用hook');
		} else {
			workInProgressHook = newHook;
			currentlyRenderingFiber.memoizedState = workInProgressHook;
		}
	} else {
		// mount后续的hook
		workInProgressHook.next = newHook;
		workInProgressHook = newHook;
	}

	return workInProgressHook;
}

其实从更新阶段的hooks​取值的逻辑也就不难看出，为什么在react中的hooks​函数不可以在条件语句中使用的原因了，如果我们有以下使用场景：

export default function App(){
	let number, setNumber;
    let isShow = true
	if(isShow) {
		const [number, setNumber] = useState(0)
	}
	const [count, setCount] = useState(10)
	const [age, setAge] = useState(18)
}

​isShow​ 使其中一个useState​变为有条件使用，所以如果某一次更新isShow​变为false​，那么更新时hooks​链表在复用时：

直接导致整条hooks​链表错乱。

​hooks​中的memoizedState​也需要更新，执行processUpdateQueue​ 函数对保存在更新队列的函数。

// 计算更新新state的逻辑
const queue = hook.updateQueue;
const pending = queue.shared.pending;

if (pending !== null) {
	// 执行更新函数
	const { memoizedState } = processUpdateQueue(hook.memoizedState, pending);
	// 执行后的新值，更新memoizedState属性
	hook.memoizedState = memoizedState;
}

‍

export const processUpdateQueue = (
	baseState,
	pendingUpdate
) => {
	const result = {
		memoizedState: baseState
	};

	if (pendingUpdate !== null) {
		const action = pendingUpdate.action;

		if (action instanceof Function) {
			// baseState 1 update (x) => 4x -> memoizeState 4
			result.memoizedState = action(baseState);
		} else {
			// baseState 1 update 2 -> memoizeState 2
			result.memoizedState = action;
		}
	}

	return result;
};

至此，整个更新阶段的hooks​函数就完成了：

function updateState() {
	// 构建新的hooks链表
	const hook = updateWorkInprogressHook();

	// 计算更新新state的逻辑
	const queue = hook.updateQueue;
	const pending = queue.shared.pending;

	if (pending !== null) {
		const { memoizedState } = processUpdateQueue(hook.memoizedState, pending);
		hook.memoizedState = memoizedState;
	}

	return [hook.memoizedState, queue.dispatch];
}

‍写在最后 ⛳

未来可能会更新实现mini-react和antd源码解析系列，希望能一直坚持下去，期待多多点赞🤗🤗，一起进步！🥳🥳