一文看懂React Hooks

Posted 2021-10-06 xiangzhihong

一、Hook简介

React Hooks是从React 16.8版本推出的新特性，目的是解决React的状态共享以及组件生命周期管理混乱的问题。React Hooks的出现标志着，React不会再存在无状态组件的情况，React将只有类组件和函数组件的概念。

众所周知，React应用开发中，组件的状态共享是一件很麻烦的事情，而React Hook只共享数据处理逻辑，并不会共享数据本身，因此也就不需要关心数据与生命周期绑定的问题。如下所示，是使用类组件实现计数器的示例。

class Example extends React.Component {
  constructor(props) {
    super(props);
    this.state = {
      count: 0
    };
  }

  render() {
    return (
      <div>
        <p>You clicked {this.state.count} times</p>
        <button onClick={() => this.setState({ count: this.state.count + 1 })}>
          Click me
        </button>
      </div>
    );
  }
}

可以发现，类组件需要自己声明状态，并编写操作状态的方法，并且还需要维护状态的生命周期，显得特别麻烦。如果使用React Hook提供的State Hook来处理状态，那么代码将会简洁许多，重构后的代码如下所示。

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

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

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

可以看到，Example从一个类组件变成了一个函数组件，此函数组件拥有自己的状态，并且不需要调用setState()方法也可更新自己的状态。之所以可以如此操作，是因为类组件使用了useState函数。

二、基础Hook

2.1 useState

useState函数是React自带的一个Hook函数，而Hook函数拥有React状态和生命周期管理的能力。
可以看到，useState函数的入参只有一个，就是state的初始值，这个初始值可以是数字、字符串、对象，甚至是一个函数，如下所示。

function Example (props) {
    const [ count, setCount ] = useState(() => {
      return props.count || 0
    })
    return (
      <div>
        You clicked : { count }
        <button onClick={() => { setCount(count + 1)}}>
          Click me
        </button>
      </div>
      )
  }

并且，当入参是一个函数时，此函数只会在类组件初始渲染的时候才会被执行一次。
如果需要同时对一个state对象进行操作，那么可以直接使用函数进行操作，该函数会接收state对象的值，然后执行更新操作，如下所示。

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

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

  function handleClickFn() {
    setCount((prevCount) => {
      return prevCount -1
    })
  }

  return (
      <>
        You clicked: {count}
        <button onClick={handleClick}>+</button>
        <button onClick={handleClickFn}>-</button>
      </>
  );
}

在上面的代码中，handleClick和handleClickFn都是更新的最新的状态值。并且操作同一个状态对象值的时候，为了节约性能，React会把多次状态更新进行合并，并一次性的更新状态对象的值。
在React应用开发中，当某个组件的状态发生变化时，它会以该组件为根，重新渲染整个组件树，如下所示。

function Child({ onButtonClick, data }) {
  return (
    <button onClick={onButtonClick}>{data.number}</button>
  )
}

function Example () {
  const [number, setNumber] = useState(0)
  const [name, setName] = useState(\'hello\')  
  const addClick = () => setNumber(number + 1)
  const data = { number }
  return (
    <div>
      <input type="text" value={name} onChange={e => setName(e.target.value)} />
      <Child onButtonClick={addClick} data={data} />
    </div>
  )
}

在上面的代码中，子组件引用number对象的数据，当父组件的name对象的数据发生变化时，虽然子组件没有发生任何变化，它也会执行重绘操作。在项目开发中，为了避免这种不必要的子组件重复渲染，需要使用useMemo和useCallback进行包裹，如下所示。

import {memo, useCallback, useMemo, useState} from "react";

function Child({ onButtonClick, data }) {
  return (
    <button onClick={onButtonClick}>{data.number}</button>
  )
}

Child = memo(Child)

function Example () {
  const [number, setNumber] = useState(0)
  const [name, setName] = useState(\'hello\') 
  const addClick = useCallback(() => setNumber(number + 1), [number])
  const data = useMemo(() => ({ number }), [number])
  return (
    <div>
      <input type="text" value={name} onChange={e => setName(e.target.value)} />
      <Child onButtonClick={addClick} data={data} />
    </div>
  )
}

其中，useMemo和useCallback是React Hook提供的两个API，主要用于缓存数据、优化提升应用性能。它俩的共同点是，只有当依赖的数据发生变化时，才会调用回调函数去重新计算结果，不同点如下。

• useMemo：缓存的结果是回调函数返回的值。
• useCallback：缓存的是函数。因为函数式组件每当state发生变化，就会触发整个组件更新，当使用useCallback之后，一些没有必要更新的函数组件就会缓存起来。

在上面的示例中，我们把函数对象和依赖项数组作为参数传入useMemo，由于使用了useMemo，所以只有当某个依赖项发生变化时才会重新计算缓存的值。经过useMemo和useCallback的优化处理后，可以有效避免每次渲染带来的性能开销。

2.2 useEffect

正常情况下，在React的函数组件的函数体中，网络请求、模块订阅以及DOM操作都属于副作用的范畴，官方不建议开发者在函数体中写这些副作用代码的，而Effect Hook就是专门用来处理这些副作用的。下面是使用类组件实现计数器的例子，副作用代码都写在componentDidMount和componentDidUpdate生命周期函数中，如下所示。

class Example extends React.Component {
  constructor(props) {
    super(props);
    this.state = {
      count: 0
    };
  }

  componentDidMount() {
    document.title = `You clicked ${this.state.count} times`;
  }

  componentDidUpdate() {
    document.title = `You clicked ${this.state.count} times`;
  }

  render() {
    return (
      <div>
        <p>You clicked {this.state.count} times</p>
        <button onClick={() => this.setState({ count: this.state.count + 1 })}>
          Click me
        </button>
      </div>
    );
  }
}

可以看到，componentDidMount和componentDidUpdate两个生命周期函数中的代码是一样的。之所以出现同样的代码，是因为很多情况下，我们希望在组件加载和更新时执行同样的操作。从概念上说，我们希望可以对它进行合并处理，遗憾的是类组件病没有提供这样的方法。不过，现在使用Effect Hook就可以避免这种问题，如下所示。

import React, { useState, useEffect } from \'react\';

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

  useEffect(() => {
    document.title = `You clicked ${count} times`;
  });

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

事实上，useEffect只会在每次DOM渲染后执行，因此不会阻塞页面的渲染。并且，useEffect同时具备componentDidMount、componentDidUpdate和componentWillUnmount等生命周期函数的执行时机。同时，我们还可以使用useEffect在组件内部直接访问state变量或是props，因此可以在useEffect执行函数值的更新操作。
在类组件中，通常会在componentDidMount生命周期中设置订阅消息，并在componentWillUnmount生命周期中清除。例如，有一个ChatAPI模块，用来订阅好友的在线状态，如下所示。

class FriendStatus extends React.Component {
  constructor(props) {
    super(props);
    this.state = { isOnline: null };
    this.handleStatusChange = this.handleStatusChange.bind(this);
  }

  componentDidMount() {
    ChatAPI.subscribeToFriendStatus(
      this.props.friend.id,
      this.handleStatusChange
    );
  }

  componentWillUnmount() {
    ChatAPI.unsubscribeFromFriendStatus(
      this.props.friend.id,
      this.handleStatusChange
    );
  }

  handleStatusChange(status) {
    this.setState({
      isOnline: status.isOnline
    });
  }

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

可以发现，componentDidMount和componentWillUnmount是相对应的，即在componentDidMount生命周期中的设置需要在componentWillUnmount生命周期中进行解除。不过，手动处理模块订阅是相当麻烦的，如果使用Effect Hook进行处理就会简单许多，如下所示。

import React, { useState, useEffect } from \'react\';

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

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

    ChatAPI.subscribeToFriendStatus(props.friend.id, handleStatusChange);
    
    return function cleanup() {
      ChatAPI.unsubscribeFromFriendStatus(props.friend.id, handleStatusChange);
    };
  });

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

事实上，每个Effect都会返回一个清除函数，当useEffect的返回值是一个函数的时候，React会在组件卸载的时候执行一遍清除操作。useEffect会在每次渲染后执行，但有时候我们希望只有在state或props改变的情况下才执行渲染，下面是类组件的写法。

  if (prevState.count !== this.state.count) {
    document.title = `You clicked ${this.state.count} times`;
  }
}

如果使用React Hook，只需要传入第二个参数即可，如下所示。

useEffect(() => {
  document.title = `You clicked ${count} times`;
}, [count]); 

可以发现，第二个参数是一个数组，可以将Effect用到的所有props和state都传进去。如果只需要在组件挂载和卸载时才执行，那么第二个参数可以传一个空数组。

除了useEffect外，useLayoutEffect也可以执行副作用和清理操作。不同之处在于，useEffect会在浏览器渲染完成后执行，而useLayoutEffect是在浏览器渲染前执行。

2.3 useContext

在类组件中，组件之间的数据共享是通过属性props来实现的。在函数组件中，由于没有构造函数constructor和属性props的概念，组件之间传递数据只能通过useContext来实现。
useContext是React Hook提供的跨级组件数据传递的一种方式，可以很方便的去订阅上下文的改变，并在合适的时候重新渲染组件。useContext的使用方式如下。

const value = useContext(MyContext);

可以看到，useContext接收一个上下文对象context，并返回该上下文对象的当前值。当前上下文对象的值由上层组件中距离当前组件最近的 数据提供者决定。
useContext的主要作用就是实现组件之间的数据传递。首先，新建一个命名Example.js文件，并添加如下代码。

import { useState,createContext} from "react";

const CountContext = createContext()

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

    return (
        <div>
            <p>You clicked {count} times</p>
            <button onClick={()=>{setCount(count+1)}}>click me</button>
            <CountContext.Provider value={count}>
            </CountContext.Provider>
        </div>
    )
}

在上面的代码中，我们把count变量使用Provider包裹起来，即允许它实现跨层级组件值的传递，当父组件的count变量发生变化时子组件也会发生变化。
有了上下文变量之后，接下来就可以使用useContext接收上下文变量的值了。在Example.js文件中新建一个Counter组件，用来显示上下文对象count变量的值，代码如下。

function Counter(){
    const count = useContext(CountContext)  
    return (<h2>{count}</h2>)
}

然后，我们还需要在<CountContext.Provider>标签中引入Counter组件，如下所示。

<CountContext.Provider value={count}>
    <Counter/>
</CountContext.Provider>

可以发现，使用useContext方式在组件之间传递值时，需要使用Provider包裹需要传递的变量。

三 其他Hook

3.1 useReducer

众所周知，javascript的Redux状态管理框架由Action、Reducer和Store三个对象构成，而Reducer是唯一可以更新组件中State的途径。Reducer本质上是一个函数，它接收两个参数，状态和控制业务逻辑的判断参数，如下所示。

function countReducer(state, action) {
    switch(action.type) {
        case \'add\':
            return state + 1;
        case \'sub\':
            return state - 1;
        default:
            return state;
    }
}

useReducer是React Hooks提供的一个函数，主要用来在某些复杂的场景中替换useState。例如，包含复杂逻辑的state且包含多个子值，或者后面的state依赖于前面的state等。useReducer的语法格式如下。

const [state, dispatch] = useReducer(reducer, initialArg, init);

可以发现，useReducer的使用方式与Redux状态框架时非常相似的，它接收一个形如(state, action) => newState的Reducer，并返回当前state以及dispatch方法。例如，下面是使用useReducer实现计数器的代码。

const initialState = {count: 0};

function reducer(state, action) {
  switch (action.type) {
    case \'increment\':
      return {count: state.count + 1};
    case \'decrement\':
      return {count: state.count - 1};
    default:
      throw new Error();
  }
}

function Counter() {
  const [state, dispatch] = useReducer(reducer, initialState);
  return (
    <>
      Count: {state.count}
      <button onClick={() => dispatch({type: \'decrement\'})}>-</button>
      <button onClick={() => dispatch({type: \'increment\'})}>+</button>
    </>
  );
}

有时候，需要惰性地创建初始state，那么只需要将初始化函数作为useReducer的第三个参数传入即可，如下所示。

function init(initialCount) {
    return {count: initialCount};
}

function reducer(state, action) {
    …. //省略其他代码
}

function Example({initialCount}) {
    const [state, dispatch] = useReducer(reducer, initialCount, init);
    return (
      …  //省略其他代码
    );
}

有时候，Reducer Hook的返回值与当前state的值是相同的，此时需要跳过子组件的渲染及副作用的执行。
需要注意的是，由于React不会对组件树的深层节点进行不必要的渲染，所以不必担心跳过渲染后再次渲染该组件。如果为了避免在渲染期间执行高开销的计算，可以使用useMemo进行优化。

3.2 useMemo

在类组件中，每一次状态的更新都会触发组件树的重新绘制，而重新绘制必然会带来不必要的性能开销。同样，在函数组件中，为了避免useState每次渲染时带来的高开销计算，React Hook提供了useMemo函数。

useMemo之所以能够带来性能上的提升，是因为在依赖不变的情况下，useMemo会返回相同的引用，避免子组件进行无意义的重复渲染。例如，下面是一个普通的useState的使用示例。

function Example() {
    const [count, setCount] = useState(1);
    const [val, setValue] = useState(\'\');
    
    function expensive() {
        let sum = 0;
        for (let i = 0; i < count * 100; i++) {
            sum += i;
        }
        return sum;
    }

    return (
        <>
            {count}：{expensive()}
            <button onClick={() => setCount(count + 1)}>+</button>
            <input value={val} onChange={event => setValue(event.target.value)}/>
        </>
    );
}

在上面的示例中，无论是修改count还是val的值，都会触发expensive方法的执行。不过，由于expensive方法的执行只依赖于count的值，而在修改val值的时候是没有必要再次计算的。所以，为了避免这种不必要的计算，可以使用useMemo优化上面的代码，如下所示。

function Example() {
    const [count, setCount] = useState(1);
    const [val, setValue] = useState(\'\');

    const expensive = useMemo(() => {
        let sum = 0;
        for (let i = 0; i < count * 100; i++) {
            sum += i;
        }
        return sum;
    }, [count]);

    return (
        <>
            {count}：{expensive()}
            <button onClick={() => setCount(count + 1)}>+</button>
            <input value={val} onChange={event => setValue(event.target.value)}/>
        </>
    );
}

在上面的代码中，我们使用useMemo来处理耗时计算，然后将计算结果传递给count并触发状态刷新。经过useMemo处理后，count只会在改变的时候才会触发耗时计算执行状态刷新，而修改val则不会触发刷新。

3.3 useCallback

和useMemo一样，useCallback也是用来做性能优化的，即只有当依赖的数据发生变化时，才会调用回调函数重新计算结果。不同之处在于，useMemo主要用于缓存计算结果的值，而useCallback缓存的是函数。useCallback的语法格式如下。
const fnA = useCallback(fnB, [a])
在上面的语句中，useCallback会将传递给它的函数fnB返回，并且会将函数fnB的运行结果进行缓存。并且，当依赖a变更时还会返回新的函数。由于返回的是函数，无法判断返回的函数是否发生变更，所以需要借助ES6新增的数据类型Set来辅助判断，如下所示。

function Example() {

    const [count, setCount] = useState(1);
    const [val, setVal] = useState(\'\');

    const callback = useCallback(() => {
    }, [count]);
    set.add(callback);

    return (
        <div>
            {count}:{set.size}
            <div>
                <button onClick={() => setCount(count + 1)}>+</button>
                <input value={val} onChange={e => setVal(e.target.value)}/>
            </div>
        </div>
    );
}

可以看到，每次修改count时set.size就会加1，而useCallback依赖变量count，所以每次count发生变更时就会返回一个新的函数。而val发生变更时set.size则不会发生变化，说明它返回的是缓存的旧函数。
再看另外一个场景：有一个包含子组件的父组件，子组件会接收一个函数作为props。通常来说，如果父组件发生更新，那么子组件也会执行更新，但在大多数场景下，子组件的更新是没有必要的。此时我们可以使用useCallback返回缓存的函数，并把这个缓存的函数作为props传递给子组件，如下所示。

function Parent() {

    const [count, setCount] = useState(1);
    const [val, setVal] = useState(\'\');
    const callback = useCallback(() => {
        return count;
}, [count]);

    return (
        <div>
            {count}
            <Child callback={callback}/>
            <div>
                <button onClick={() => setCount(count + 1)}>+</button>
                <input value={val} onChange={e => setVal(e.target.value)}/>
            </div>
        </div>
    );
}

function Child({callback}) {
    const [count, setCount] = useState(() => callback());
    useEffect(() => {
        setCount(callback());
    }, [callback]);
    return <div>
        {count}
    </div>
}

事实上，useEffect、useMemo、useCallback都是自带闭包的。即每次组件渲染时，它们都会捕获组件函数上下文中的状态信息，所以使用这三种Hook时，它们反映的都是当前的状态。如果要获取组件上一次的状态，那么可以使用ref来进行获取。

3.4 useRef

在React开发中，Ref主要作用是获取组件实例或者DOM元素，创建Ref主要有两种方式，即createRef和useRef。其中，使用createRef方式创建的Ref每次渲染都会返回一个新的引用，而useRef每次渲染都会返回相同的引用。
使用createRef方式创建Ref主要是类组件。例如，下面是使用createRef()方法来创建Ref的例子，如下所示。

class Example extends React.Component {

    constructor(props) {
        super(props);
        this.myRef = React.createRef();
    }

    componentDidMount() {
        this.myRef.current.focus();
    }

    render() {
        return <input ref={this.myRef} type="text" />;
    }
}

如果使用React Hooks的useRef()方法创建Ref，代码如下。

function Example() {
    const myRef = useRef(null);

    useEffect(() => {
        myRef.current.focus();
    }, [])

    return <input ref={myRef} type="text" />;
}

使用useRef方式创建的Ref返回一个引用的DOM对象，返回的对象将在组件的整个生存期内持续存在。

四、自定义Hook

通过自定义Hook，我们可以将组件逻辑提取到可重用的函数中。在前面的聊天程序中，使用React Hook显示好友在线状态的代码如下所示。

import React, { useState, useEffect } from \'react\';

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

  useEffect(() => {
    function handleStatusChange(status) {
      setIsOnline(status.isOnline);
    }
    ChatAPI.subscribeToFriendStatus(props.friend.id, handleStatusChange);
    return () => {
      ChatAPI.unsubscribeFromFriendStatus(props.friend.id, handleStatusChange);
    };
  });

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

现在，假设聊天应用中有一个联系人列表，当用户在线时需要把名字设置为绿色。要实现这个需求，需要新建一个FriendListItem组件，并添加如下代码。

function FriendListItem(props) {
  
  …. //省略其他相同的代码

  return (
    <li style={{ color: isOnline ? \'green\' : \'black\' }}>
      {props.friend.name}
    </li>
  );
}

可以发现，FriendStatus和FriendListItem之间的状态逻辑基本是一样的。在类组件中，共享组件之间的状态逻辑有props和高阶组件两种方式。而在React Hook中，如果要共享两个函数之间的逻辑，可以自定义一个Hook来封装订阅的逻辑，如下所示。

import React, { useState, useEffect } from \'react\';

function useFriendStatus(friendID) {
  const [isOnline, setIsOnline] = useState(null);

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

    ChatAPI.subscribeToFriendStatus(friendID, handleStatusChange);
    return () => {
      ChatAPI.unsubscribeFromFriendStatus(friendID, handleStatusChange);
    };
  });
  return isOnline;
}

在React中，自定义的Hook是一个以use开头的函数，函数内部可以调用其他的Hook，并且自定义Hook时，入参和返回值都可以根据需要自定义，没有特殊的约定。
现在，需要共享的状态逻辑已经被提取到useFriendStatus的自定义Hook中。然后，我们就可以像使用普通函数一样调用自定义的Hook函数，如下所示。

function FriendStatus(props) {
  const isOnline = useFriendStatus(props.friend.id);

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


function FriendListItem(props) {
  const isOnline = useFriendStatus(props.friend.id);

  return (
    <li style={{ color: isOnline ? \'green\' : \'black\' }}>
      {props.friend.name}
    </li>
  );
}

自定义Hook是一种重用状态逻辑的机制，所以每次使用自定义Hook时，所有state和副作用都是完全隔离的。需要再次强调的是，自定义Hook时需要以use开头来命名，这也是为了静态代码检测工具的检测。

五、Hook规则

Hook本质上来说就是一个JavaScript函数，但是在使用它时需要遵循两条规则。

• 只在最顶层使用Hook，不能在循环、条件或嵌套函数中调用Hook。
• 只能在React函数中调用Hook，不能在普通JavaScript函数中调用Hook。

Hooks的设计极度依赖事件定义的顺序，如果在后序的渲染环节中Hooks的调用顺序发生变化，就可能会出现不可预知的问题。在React应用开发过程中，为了保证Hooks调用顺序的稳定性，官方开发了一个名叫eslint-plugin-react-hooks的ESLint 插件来进行静态代码检测。使用前，需要先将此插件添加到React项目中，如下所示。

npm install eslint-plugin-react-hooks --save-dev

安装完成后，会在package.json配置文件中看到如下配置脚本。

{
  "plugins": [
     ...  //省略其他插件包
    "react-hooks"
  ],
  "rules": {
     ...    //省略其他规则
    "react-hooks/rules-of-hooks": "error",   //检查Hook的规则
    "react-hooks/exhaustive-deps": "warn"  //检查effect的依赖
  }
}

经过上面的配置后，如果代码 不符合Hook规范，那么系统就会给出相应的警告，并提示开发者进行对应的修改。