React Hooks 使用详解

引言

React Hooks 是 React 16.8 版本引入的重要特性,它彻底改变了函数组件的开发方式,使得函数组件可以拥有状态(state)和生命周期等原本只有类组件才具备的能力。本文将深入探讨 React Hooks 的各个方面,从基础概念到高级用法,帮助你全面掌握这一现代 React 开发的核心技术。

1. React Hooks 基础概念

1.1 什么是 Hooks

Hooks 是 React 提供的一组函数,让你可以在函数组件中"钩入"React 的状态和生命周期等特性。它们以 use 开头命名,例如 useStateuseEffect 等。

1.2 为什么需要 Hooks

在 Hooks 出现之前,React 有两种创建组件的方式:

  • 函数组件:简单但功能有限,无法使用状态和生命周期
  • 类组件:功能完整但代码冗长,学习成本高,难以复用逻辑

Hooks 的出现解决了以下问题:

  • 在不编写 class 的情况下使用 state 和其他 React 特性
  • 更容易复用组件状态逻辑
  • 简化复杂组件的理解和测试
  • 避免类组件中 this 指向的问题

2. 基础 Hooks

2.1 useState

useState 是最基础的 Hook,用于在函数组件中添加状态。

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import React, { useState } from 'react';

function Counter() {
  // 声明一个叫 "count" 的 state 变量
  const [count, setCount] = useState(0);

  return (
    <div>
      <p>You clicked {count} times</p>
      <button onClick={() => setCount(count + 1)}>
        Click me
      </button>
    </div>
  );
}

useState 的使用要点:

  1. 数组解构useState 返回一个数组,第一个元素是当前状态值,第二个元素是更新状态的函数
  2. 初始值useState 的参数是状态的初始值
  3. 状态更新:调用更新函数会触发组件重新渲染
  4. 函数式更新:当新状态依赖于前一个状态时,可以传入函数:
jsx 复制代码
function Counter() {
  const [count, setCount] = useState(0);

  const increment = () => {
    // 函数式更新,确保基于最新状态计算
    setCount(prevCount => prevCount + 1);
  };

  return (
    <div>
      <p>Count: {count}</p>
      <button onClick={increment}>Increment</button>
    </div>
  );
}

2.2 useEffect

useEffect 用于处理副作用,如数据获取、订阅或手动修改 DOM。

jsx 复制代码
import React, { useState, useEffect } from 'react';

function Example() {
  const [count, setCount] = useState(0);

  // 相当于 componentDidMount 和 componentDidUpdate
  useEffect(() => {
    // 更新文档标题
    document.title = `You clicked ${count} times`;
  });

  return (
    <div>
      <p>You clicked {count} times</p>
      <button onClick={() => setCount(count + 1)}>
        Click me
      </button>
    </div>
  );
}

useEffect 的清理机制:

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function FriendStatus(props) {
  const [isOnline, setIsOnline] = useState(null);

  useEffect(() => {
    function handleStatusChange(status) {
      setIsOnline(status.isOnline);
    }

    // 订阅好友状态
    ChatAPI.subscribeToFriendStatus(props.friend.id, handleStatusChange);

    // 清理函数,在组件卸载时执行
    return () => {
      ChatAPI.unsubscribeFromFriendStatus(props.friend.id, handleStatusChange);
    };
  });

  if (isOnline === null) {
    return 'Loading...';
  }
  return isOnline ? 'Online' : 'Offline';
}

useEffect 的依赖数组:

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// 1. 没有依赖数组 - 每次渲染后都执行
useEffect(() => {
  console.log('每次渲染后都执行');
});

// 2. 空依赖数组 - 只在挂载时执行一次
useEffect(() => {
  console.log('只在挂载时执行');
}, []);

// 3. 有依赖项 - 依赖项变化时执行
useEffect(() => {
  console.log('count 变化时执行');
}, [count]);

2.3 useContext

useContext 用于订阅 React context 的变更。

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import React, { useContext } from 'react';

// 创建 Context
const ThemeContext = React.createContext('light');

function App() {
  return (
    <ThemeContext.Provider value="dark">
      <Toolbar />
    </ThemeContext.Provider>
  );
}

function Toolbar() {
  return (
    <div>
      <ThemedButton />
    </div>
  );
}

function ThemedButton() {
  // 使用 useContext 获取 context 值
  const theme = useContext(ThemeContext);
  
  return (
    <button style={{ background: theme === 'dark' ? 'black' : 'white' }}>
      I am styled by theme context!
    </button>
  );
}

3. 高级 Hooks

3.1 useReducer

useReduceruseState 的替代方案,适用于复杂的状态逻辑。

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import React, { useReducer } from 'react';

// 定义 reducer 函数
function counterReducer(state, action) {
  switch (action.type) {
    case 'increment':
      return { count: state.count + 1 };
    case 'decrement':
      return { count: state.count - 1 };
    case 'reset':
      return { count: action.payload };
    default:
      throw new Error();
  }
}

function Counter() {
  const [state, dispatch] = useReducer(counterReducer, { count: 0 });

  return (
    <>
      Count: {state.count}
      <button onClick={() => dispatch({ type: 'increment' })}>+</button>
      <button onClick={() => dispatch({ type: 'decrement' })}>-</button>
      <button onClick={() => dispatch({ type: 'reset', payload: 0 })}>
        Reset
      </button>
    </>
  );
}

3.2 useCallback

useCallback 用于优化性能,返回一个 memoized 回调函数。

jsx 复制代码
import React, { useState, useCallback } from 'react';

function Parent() {
  const [count, setCount] = useState(0);
  const [name, setName] = useState('');

  // 使用 useCallback 缓存函数,避免子组件不必要的重新渲染
  const handleIncrement = useCallback(() => {
    setCount(c => c + 1);
  }, []);

  const handleNameChange = useCallback((e) => {
    setName(e.target.value);
  }, []);

  return (
    <div>
      <Child onIncrement={handleIncrement} />
      <input value={name} onChange={handleNameChange} />
    </div>
  );
}

const Child = React.memo(({ onIncrement }) => {
  console.log('Child rendered');
  return <button onClick={onIncrement}>Increment</button>;
});

3.3 useMemo

useMemo 用于优化性能,返回一个 memoized 值。

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import React, { useState, useMemo } from 'react';

function ExpensiveComponent() {
  const [count, setCount] = useState(0);
  const [items, setItems] = useState([]);

  // 使用 useMemo 缓存昂贵的计算结果
  const expensiveValue = useMemo(() => {
    console.log('执行昂贵的计算');
    return items.reduce((acc, item) => acc + item.value, 0);
  }, [items]);

  return (
    <div>
      <p>Count: {count}</p>
      <p>Expensive Value: {expensiveValue}</p>
      <button onClick={() => setCount(count + 1)}>Increment Count</button>
      <button onClick={() => setItems([...items, { value: Math.random() }])}>
        Add Item
      </button>
    </div>
  );
}

3.4 useRef

useRef 返回一个可变的 ref 对象,其 .current 属性被初始化为传入的参数。

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import React, { useRef, useEffect } from 'react';

function TextInputWithFocusButton() {
  const inputEl = useRef(null);

  const onButtonClick = () => {
    // 直接访问 DOM 节点
    inputEl.current.focus();
  };

  return (
    <>
      <input ref={inputEl} type="text" />
      <button onClick={onButtonClick}>Focus the input</button>
    </>
  );
}

// 保存可变值的示例
function Timer() {
  const intervalRef = useRef(null);
  const [count, setCount] = useState(0);

  useEffect(() => {
    intervalRef.current = setInterval(() => {
      setCount(c => c + 1);
    }, 1000);

    return () => {
      clearInterval(intervalRef.current);
    };
  }, []);

  const stopTimer = () => {
    clearInterval(intervalRef.current);
  };

  return (
    <div>
      <p>Count: {count}</p>
      <button onClick={stopTimer}>Stop Timer</button>
    </div>
  );
}

4. 自定义 Hooks

自定义 Hooks 是 React 中复用组件逻辑的常用方式。

4.1 创建自定义 Hook

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import { useState, useEffect } from 'react';

// 自定义 Hook:获取当前窗口尺寸
function useWindowDimensions() {
  const [windowDimensions, setWindowDimensions] = useState({
    width: window.innerWidth,
    height: window.innerHeight,
  });

  useEffect(() => {
    const handleResize = () => {
      setWindowDimensions({
        width: window.innerWidth,
        height: window.innerHeight,
      });
    };

    window.addEventListener('resize', handleResize);
    return () => window.removeEventListener('resize', handleResize);
  }, []);

  return windowDimensions;
}

// 使用自定义 Hook
function ShowWindowDimensions() {
  const { width, height } = useWindowDimensions();

  return (
    <div>
      Window size: {width} x {height}
    </div>
  );
}

4.2 更复杂的自定义 Hook

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import { useState, useEffect } from 'react';

// 自定义 Hook:数据获取
function useApi(url) {
  const [data, setData] = useState(null);
  const [loading, setLoading] = useState(true);
  const [error, setError] = useState(null);

  useEffect(() => {
    const fetchData = async () => {
      try {
        setLoading(true);
        const response = await fetch(url);
        if (!response.ok) {
          throw new Error('Network response was not ok');
        }
        const result = await response.json();
        setData(result);
      } catch (err) {
        setError(err.message);
      } finally {
        setLoading(false);
      }
    };

    fetchData();
  }, [url]);

  return { data, loading, error };
}

// 使用自定义 Hook
function UserProfile({ userId }) {
  const { data: user, loading, error } = useApi(`/api/users/${userId}`);

  if (loading) return <div>Loading...</div>;
  if (error) return <div>Error: {error}</div>;
  if (!user) return <div>No user found</div>;

  return (
    <div>
      <h1>{user.name}</h1>
      <p>{user.email}</p>
    </div>
  );
}

5. Hooks 最佳实践

5.1 Hook 规则

  1. 只在最顶层调用 Hooks:不要在循环、条件或嵌套函数中调用 Hooks
  2. 只在 React 函数组件中调用 Hooks:不要在普通的 JavaScript 函数中调用 Hooks
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// ✅ 正确:在顶层调用
function MyComponent() {
  const [count, setCount] = useState(0);
  
  useEffect(() => {
    // ...
  }, []);

  // ...
}

// ❌ 错误:在条件语句中调用
function MyComponent({ condition }) {
  if (condition) {
    const [count, setCount] = useState(0); // 错误!
  }
  
  // ...
}

5.2 优化性能

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import React, { useState, useCallback, useMemo } from 'react';

function OptimizedComponent() {
  const [count, setCount] = useState(0);
  const [name, setName] = useState('');

  // 使用 useCallback 缓存函数
  const handleIncrement = useCallback(() => {
    setCount(prev => prev + 1);
  }, []);

  // 使用 useMemo 缓存计算结果
  const expensiveCalculation = useMemo(() => {
    // 模拟昂贵的计算
    let result = 0;
    for (let i = 0; i < count * 1000000; i++) {
      result += i;
    }
    return result;
  }, [count]);

  return (
    <div>
      <p>Count: {count}</p>
      <p>Calculation: {expensiveCalculation}</p>
      <button onClick={handleIncrement}>Increment</button>
      <input 
        value={name} 
        onChange={(e) => setName(e.target.value)} 
        placeholder="Enter name"
      />
    </div>
  );
}

5.3 错误处理

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import { useState, useEffect } from 'react';

function useAsyncData(fetchFunction) {
  const [data, setData] = useState(null);
  const [loading, setLoading] = useState(true);
  const [error, setError] = useState(null);

  useEffect(() => {
    let isMounted = true;

    const fetchData = async () => {
      try {
        setLoading(true);
        setError(null);
        const result = await fetchFunction();
        
        // 确保组件仍然挂载
        if (isMounted) {
          setData(result);
        }
      } catch (err) {
        if (isMounted) {
          setError(err);
        }
      } finally {
        if (isMounted) {
          setLoading(false);
        }
      }
    };

    fetchData();

    // 清理函数
    return () => {
      isMounted = false;
    };
  }, [fetchFunction]);

  return { data, loading, error };
}

6. 实际应用场景

6.1 表单处理

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import React, { useState } from 'react';

function useForm(initialValues, onSubmit) {
  const [values, setValues] = useState(initialValues);
  const [errors, setErrors] = useState({});

  const handleChange = (e) => {
    const { name, value } = e.target;
    setValues(prev => ({
      ...prev,
      [name]: value
    }));
    
    // 清除对应字段的错误
    if (errors[name]) {
      setErrors(prev => ({
        ...prev,
        [name]: null
      }));
    }
  };

  const handleSubmit = (e) => {
    e.preventDefault();
    // 这里可以添加表单验证逻辑
    onSubmit(values);
  };

  return {
    values,
    errors,
    handleChange,
    handleSubmit
  };
}

function ContactForm() {
  const { values, handleChange, handleSubmit } = useForm({
    name: '',
    email: '',
    message: ''
  }, (formData) => {
    console.log('提交表单:', formData);
    // 处理表单提交逻辑
  });

  return (
    <form onSubmit={handleSubmit}>
      <div>
        <label>Name:</label>
        <input
          type="text"
          name="name"
          value={values.name}
          onChange={handleChange}
        />
      </div>
      <div>
        <label>Email:</label>
        <input
          type="email"
          name="email"
          value={values.email}
          onChange={handleChange}
        />
      </div>
      <div>
        <label>Message:</label>
        <textarea
          name="message"
          value={values.message}
          onChange={handleChange}
        />
      </div>
      <button type="submit">Submit</button>
    </form>
  );
}

6.2 数据获取和缓存

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import { useState, useEffect } from 'react';

// 简单的数据缓存实现
const cache = new Map();

function useCachedData(key, fetcher) {
  const [data, setData] = useState(null);
  const [loading, setLoading] = useState(true);
  const [error, setError] = useState(null);

  useEffect(() => {
    // 检查缓存
    if (cache.has(key)) {
      setData(cache.get(key));
      setLoading(false);
      return;
    }

    const fetchData = async () => {
      try {
        setLoading(true);
        const result = await fetcher();
        cache.set(key, result);
        setData(result);
      } catch (err) {
        setError(err);
      } finally {
        setLoading(false);
      }
    };

    fetchData();
  }, [key, fetcher]);

  return { data, loading, error };
}

// 使用示例
function UserList() {
  const { data: users, loading, error } = useCachedData(
    'users',
    () => fetch('/api/users').then(res => res.json())
  );

  if (loading) return <div>Loading...</div>;
  if (error) return <div>Error: {error.message}</div>;

  return (
    <ul>
      {users?.map(user => (
        <li key={user.id}>{user.name}</li>
      ))}
    </ul>
  );
}

6.3 动画和过渡效果

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import { useState, useEffect, useRef } from 'react';

function useAnimation(initialValue, targetValue, duration = 300) {
  const [currentValue, setCurrentValue] = useState(initialValue);
  const startTimeRef = useRef(null);
  const animationRef = useRef(null);

  useEffect(() => {
    if (startTimeRef.current === null) {
      startTimeRef.current = performance.now();
    }

    const animate = (timestamp) => {
      if (!startTimeRef.current) startTimeRef.current = timestamp;
      
      const elapsed = timestamp - startTimeRef.current;
      const progress = Math.min(elapsed / duration, 1);
      
      // 简单的线性插值
      const newValue = initialValue + (targetValue - initialValue) * progress;
      setCurrentValue(newValue);

      if (progress < 1) {
        animationRef.current = requestAnimationFrame(animate);
      } else {
        startTimeRef.current = null;
      }
    };

    animationRef.current = requestAnimationFrame(animate);

    return () => {
      if (animationRef.current) {
        cancelAnimationFrame(animationRef.current);
      }
    };
  }, [initialValue, targetValue, duration]);

  return currentValue;
}

function AnimatedCounter() {
  const [target, setTarget] = useState(0);
  const animatedValue = useAnimation(0, target, 1000);

  return (
    <div>
      <p>Animated Value: {Math.round(animatedValue)}</p>
      <button onClick={() => setTarget(target + 100)}>
        Increase Target
      </button>
    </div>
  );
}

7. 常见陷阱和解决方案

7.1 无限循环问题

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// ❌ 错误:会导致无限循环
function BadComponent() {
  const [count, setCount] = useState(0);
  
  // 每次渲染都会创建新对象,导致 useEffect 无限执行
  const config = { theme: 'dark' };
  
  useEffect(() => {
    console.log('Effect executed');
    // 一些副作用操作
  }, [config]); // config 每次都是新对象
  
  return <div>{count}</div>;
}

// ✅ 正确:使用 useMemo 或提取到组件外
function GoodComponent() {
  const [count, setCount] = useState(0);
  
  // 使用 useMemo 缓存对象
  const config = useMemo(() => ({ theme: 'dark' }), []);
  
  useEffect(() => {
    console.log('Effect executed');
  }, [config]);
  
  return <div>{count}</div>;
}

7.2 闭包陷阱

jsx 复制代码
// ❌ 错误:可能获取到过期的 state 值
function BadTimer() {
  const [count, setCount] = useState(0);

  useEffect(() => {
    const interval = setInterval(() => {
      // 这里的 count 可能是过期的值
      setCount(count + 1);
    }, 1000);

    return () => clearInterval(interval);
  }, []); // 依赖数组为空,count 不会更新

  return <div>Count: {count}</div>;
}

// ✅ 正确:使用函数式更新
function GoodTimer() {
  const [count, setCount] = useState(0);

  useEffect(() => {
    const interval = setInterval(() => {
      // 使用函数式更新确保获取最新值
      setCount(prevCount => prevCount + 1);
    }, 1000);

    return () => clearInterval(interval);
  }, []);

  return <div>Count: {count}</div>;
}

7.3 条件渲染中的 Hook

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// ❌ 错误:Hook 的调用顺序不一致
function BadComponent({ showDetails }) {
  const [count, setCount] = useState(0);
  
  if (showDetails) {
    // 条件下调用 Hook,可能导致顺序不一致
    const [details, setDetails] = useState(null);
    // ...
  }
  
  return <div>{count}</div>;
}

// ✅ 正确:始终调用所有 Hook
function GoodComponent({ showDetails }) {
  const [count, setCount] = useState(0);
  const [details, setDetails] = useState(null);
  
  useEffect(() => {
    if (showDetails) {
      // 在 effect 中处理条件逻辑
      fetchDetails().then(setDetails);
    }
  }, [showDetails]);
  
  return <div>{count}</div>;
}

8. 测试 Hooks

8.1 使用 React Testing Library

jsx 复制代码
import { render, screen, fireEvent } from '@testing-library/react';
import { useState, useEffect } from 'react';

// 测试组件
function TestComponent() {
  const [count, setCount] = useState(0);
  
  useEffect(() => {
    document.title = `Count: ${count}`;
  }, [count]);
  
  return (
    <div>
      <span>Count: {count}</span>
      <button onClick={() => setCount(c => c + 1)}>Increment</button>
    </div>
  );
}

// 测试用例
test('increments count when button is clicked', () => {
  render(<TestComponent />);
  
  expect(screen.getByText('Count: 0')).toBeInTheDocument();
  
  fireEvent.click(screen.getByText('Increment'));
  
  expect(screen.getByText('Count: 1')).toBeInTheDocument();
});

8.2 测试自定义 Hook

jsx 复制代码
import { renderHook, act } from '@testing-library/react';
import { useCounter } from './useCounter';

// 自定义 Hook
function useCounter(initialValue = 0) {
  const [count, setCount] = useState(initialValue);
  
  const increment = () => setCount(c => c + 1);
  const decrement = () => setCount(c => c - 1);
  const reset = () => setCount(initialValue);
  
  return { count, increment, decrement, reset };
}

// 测试自定义 Hook
test('should increment counter', () => {
  const { result } = renderHook(() => useCounter());
  
  expect(result.current.count).toBe(0);
  
  act(() => {
    result.current.increment();
  });
  
  expect(result.current.count).toBe(1);
});

test('should decrement counter', () => {
  const { result } = renderHook(() => useCounter(5));
  
  act(() => {
    result.current.decrement();
  });
  
  expect(result.current.count).toBe(4);
});

test('should reset counter', () => {
  const { result } = renderHook(() => useCounter(5));
  
  act(() => {
    result.current.increment();
    result.current.increment();
    result.current.reset();
  });
  
  expect(result.current.count).toBe(5);
});

9. 与其他状态管理方案的集成

9.1 与 Redux 集成

jsx 复制代码
import { useSelector, useDispatch } from 'react-redux';

function TodoList() {
  const todos = useSelector(state => state.todos);
  const dispatch = useDispatch();
  
  return (
    <ul>
      {todos.map(todo => (
        <li key={todo.id}>
          {todo.text}
          <button onClick={() => dispatch({ type: 'DELETE_TODO', id: todo.id })}>
            Delete
          </button>
        </li>
      ))}
    </ul>
  );
}

9.2 与 Context 集成

jsx 复制代码
import { createContext, useContext, useReducer } from 'react';

const AppContext = createContext();

function AppProvider({ children }) {
  const [state, dispatch] = useReducer(reducer, initialState);
  
  return (
    <AppContext.Provider value={{ state, dispatch }}>
      {children}
    </AppContext.Provider>
  );
}

function useApp() {
  const context = useContext(AppContext);
  if (!context) {
    throw new Error('useApp must be used within AppProvider');
  }
  return context;
}

function Component() {
  const { state, dispatch } = useApp();
  // 使用 state 和 dispatch
}

10. 总结

React Hooks 彻底改变了 React 的开发方式,提供了更简洁、更灵活的状态和副作用管理方案。通过掌握基础 Hooks 和自定义 Hooks 的创建,我们可以构建更加可维护和可复用的组件。

关键要点回顾:

  1. 基础 HooksuseStateuseEffectuseContext 是最常用的 Hooks
  2. 高级 HooksuseReduceruseCallbackuseMemouseRef 提供更多功能
  3. 自定义 Hooks:是复用逻辑的最佳方式
  4. 遵循规则:只在顶层调用 Hooks,只在 React 函数中调用 Hooks
  5. 性能优化 :合理使用 useCallbackuseMemo
  6. 避免陷阱:注意闭包、无限循环等问题

随着 React 生态的不断发展,Hooks 已经成为现代 React 开发的标准,掌握它们对于任何 React 开发者来说都是至关重要的技能。

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