理解Javascript的状态容器Redux

Posted 2020-09-21

Redux要解决什么问题？

随着 javascript 单页应用开发日趋复杂，JavaScript 需要管理比任何时候都要多的 state （状态）。 这些 state 可能包括服务器响应、缓存数据、本地生成尚未持久化到服务器的数据，也包括 UI 状态，如激活的路由，被选中的标签，是否显示加载动效或者分页器等等。
管理不断变化的 state 非常困难。如果一个 model 的变化会引起另一个 model 变化，那么当 view 变化时，就可能引起对应 model 以及另一个 model 的变化，依次地，可能会引起另一个 view 的变化。直至你搞不清楚到底发生了什么。state 在什么时候，由于什么原因，如何变化已然不受控制。 当系统变得错综复杂的时候，想重现问题或者添加新功能就会变得举步维艰。
Redux的设计借鉴Flux、 Elm、Immutable，它的出现就是为了解决state里的数据问题。Redux和Flux的主要区别是Redux里面是单一的数据源设计，而Flux（或者Reflux）里面有多个数据源。

Redux是如何工作的？

我们知道，在React中，数据在组件中是单向流动的。数据从一个方向父组件流向子组件(通过props)，由于这个特征，两个非父子关系的组件（或者称作兄弟组件）之间的通信并不是那么清楚。
React并不建议直接采用组件到组件的通信方式，尽管它有一些特性可以支持这么做(比如先将子组件的值传递给父组件，然后再由父组件在分发给指定的子组件)。这被很多人认为是糟糕的实践方式，因为这样的方式容易出错而且会让代码向“拉面”一样不容易理解。
当然React也没有直接建议如何去处理这种情形，以下是React的文档中关于这部分的描述：

对于非父子关系的组件，你可以自己建立一个全局的事件系统，Flux的模式也是一种可行的方式。

Redux的出现就让这个问题的解决变得更加方便了。Redux提供一种存储整个应用状态到一个地方的解决方案（可以理解为统一状态层），称为“store”，组件将状态的变化转发通知(dispatch)给store，而不是直接通知其它的组件。组件内部依赖的state的变化情况可以通过订阅store来实现。
使用Redux，所有的组件都从store里面获取它们依赖的state，同时也需要将state的变化告知store。组件不需要关注在这个store里面其它组件的state的变化情况，Redux让数据流变得更加简单。这种思想最初来自Flux，它是一种和React相同的单向数据流的设计模式。

Redux的核心设计理念

Redux有三大原则

• 单一数据源，整个应用的 state 被储存在一棵 object tree 中，并且这个 object tree 只存在于唯一一个 store 中

• State 是只读的，惟一改变 state 的方法就是触发 action，action 是一个用于描述已发生事件的普通对象。

• 使用纯函数来执行修改，为了描述 action 如何改变 state tree ，你需要编写 reducers。

单一数据源的设计让React的组件之间的通信更加方便，同时也便于状态的统一管理。
根据Redux的文档，状态变化的唯一方式是触发一个action(一个可以描述发生了什么的对象)，这意味着我们不能直接的去修改状态，取而代之的是我们可以通过转发action去告诉store我们有改变状态的意图。store对象提供了非常少的API，仅仅只有4个方法：

store.dispatch(action)store.subscribe(listener)store.getState()replaceReducer(nextReducer)

通过这几个API不难发现，store并没有直接提供setState()方法。
另外，由于它大量使用 pure function 和 plain object 等概念(reducer 和 action creator 是 pure function，state 和 action 是 plain object)这对于项目的稳定性会是非常好的保证。

理解Action、Reducer

一个action的例子：

var action = {
  type: ‘ADD_USER‘,
  user: {name: ‘Dan‘}};// 假设store对象已经通过Redux.createStore()创建store.dispatch(action);

这段代码中，通过dispatch() 方法将action传递给了store。Action 本质上是 JavaScript 普通对象。我们约定，action 内必须使用一个字符串类型的 type 字段来表示将要执行的动作。多数情况下，type 会被定义成字符串常量。当应用规模越来越大时，建议使用单独的模块或文件来存放 action。

import { ADD_TODO, REMOVE_TODO } from ‘../actionTypes‘

前面描述过，Redux不允许直接去改变state，必须通过转发action来告诉store有这个意图要去改变这个状态。reducer正是扮演处理转发过来的action的意图的函数并且可以改变状态的角色。一个reducer接受当前的state作为参数，通过返回新的state去改变原有的state:

var someReducer = function(state, action) {
  ...  return state;}

由于reducer是纯函数，需要注意：

• 不允许在reducer函数内部进行网络调用或者数据库查询操作

• 不能改变它的参数
  这样做的好处是：每次调用同样的一个函数，传入相同的值可以得到相同的结果。对系统的其它部分也不会产生副作用。

第一个Redux store

使用Redux.createStore()来创建一个store，并且将所有的reducers作为参数传递给它，此处以一个reducer为例子：

var userReducer = function(state=[], action) {
  if (action.type === ‘ADD_USER‘) {
    var newState = state.concat([action.user]);
    return newState;
  }
  return state;}// 创建一个store，并且将reducer作为参数传递给它var store = Redux.createStore(userReducer);// 将action传递给store，告诉store我们有改变状态的意向store.dispatch({
  type: ‘ADD_USER‘,
  user: {name: ‘cpselvis‘}});

上述代码运行后发生的事情：

• Store被创建

• reducer确定初始的state的值是空数组

• action被转发给store

• reducer将newUser添加到state中，并且将它返回，更新store

通过这段代码可以发现：reducer函数实际上被执行了2次，一次是store创建的时候，一次是action被转发之后。另外需要注意：Redux希望reducer函数总是返回一个新的状态。这时的结果：

store.getState();  // => [{name: ‘cpselvis‘}]

通过这个例子，可以总结出Redux的工作流程如图：

到这里，component -> action -> store -> reducer -> state 的单向数据流的问题就讲完了。概括的说就是：React组件里面获取了数据之后（比如ajax请求），然后创建一个action通知store我有这个想改变state的意图，然后reducers（一个action可能对应多个reducer，可以理解为action为订阅的主题，可能有多个订阅者）来处理这个意图并且返回新的state，接下来store会收集到所有的reducer的state，最后更新state。