React Hooks 实现原理

Posted 2023-05-15

参考技术A

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闭包 Fiber 链表

Hooks 是 React 16.8 的新增特性。它可以让你在不编写 class 的情况下使用 state 以及其他的 React 特性。

Hooks 主要是利用闭包来保存状态，使用链表保存一系列 Hooks，将链表中的第一个 Hook 与 Fiber 关联。在 Fiber 树更新时，就能从 Hooks 中计算出最终输出的状态和执行相关的副作用。

使用 Hooks 的注意事项：

React Hooks 模拟实现

该示例是一个 React Hooks 接口的简化模拟实现，可以实际运行观察。其中 react.js 文件模拟实现了 useState 和 useEffect 接口，其基本原理和 react 实际实现类似。

模拟的 useState 实现中，通过闭包，将 state 保存在 memoizedState[cursor] 。 memoizedState 是一个数组，可以按顺序保存 hook 多次调用产生的状态。

实际的 useState 实现经过多方面的 综合考虑 ，React 最终选择将 Hooks 设计为顺序结构，这也是 Hooks 不能条件调用的原因。

模拟的 useEffect 实现，同样利用了 memoizedState 闭包来存储依赖数组。依赖数组进行浅比较，默认的比较算法是 Object.is 。

实际的 useEffect 实现：

在了解如何工作之前，先看看 Hook 与 Fiber 的部分结构定义：

与上节中的模拟实现不同，真实的 Hooks 是一个单链表的结构，React 按 Hooks 的执行顺序依次将 Hook 节点添加到链表中。下面以 useState 和 useEffect 两个最常用的 hook 为例，来分析 Hooks 如何与 Fiber 共同工作。

在每个 状态 Hook （如 useState）节点中，会通过 queue 属性上的循环链表记住所有的更新操作，并在 updade 阶段依次执行循环链表中的所有更新操作，最终拿到最新的 state 返回。

状态 Hooks 组成的链表的具体结构如下图所示：

在每个 副作用 Hook （如 useEffect）节点中，创建 effect 挂载到 Hook 的 memoizedState 中，并添加到环形链表的末尾，该链表会保存到 Fiber 节点的 updateQueue 中，在 commit 阶段执行。

副作用 Hooks 组成的链表的具体结构如下图所示：

React Hooks究竟是什么呢？

摘要： React Hooks原理解析。

• 原文：快速了解 React Hooks 原理
• 译者：前端小智

我们大部分 React 类组件可以保存状态，而函数组件不能？ 并且类组件具有生命周期，而函数组件却不能？

React 早期版本，类组件可以通过继承PureComponent来优化一些不必要的渲染，相对于函数组件，React 官网没有提供对应的方法来缓存函数组件以减少一些不必要的渲染，直接 16.6 出来的 React.memo函数。

React 16.8 新出来的Hook可以让React 函数组件具有状态，并提供类似 componentDidMount和componentDidUpdate等生命周期方法。

类被会替代吗？

Hooks不会替换类，它们只是一个你可以使用的新工具。React 团队表示他们没有计划在React中弃用类，所以如果你想继续使用它们，可以继续用。

我能体会那种总有新东西要学的感觉有多痛苦，不会就感觉咱们总是落后一样。Hooks 可以当作一个很好的新特性来使用。当然没有必要用 Hook 来重构原来的代码, React团队也建议不要这样做。

Go Go

来看看Hooks的例子,咱们先从最熟悉的开始:函数组件。

以下 OneTimeButton 是函数组件，所做的事情就是当我们点击的时候调用 sayHi 方法。

    import React from 'react';
    import  render  from 'react-dom';
    
    function OneTimeButton(props) 
      return (
        <button onClick=props.onClick>
            点我点我
        </button>
      )
    
    
    function sayHi() 
      console.log('yo')
    
    
    render(
      <OneTimeButton onClick=sayHi/>,
      document.querySelector('#root')
    )

我们想让这个组件做的是，跟踪它是否被点击，如果被点击了，禁用按钮，就像一次性开关一样。

但它需要一个state，因为是一个函数，它不可能有状态(React 16.8之前)，所以需要重构成类。

函数组件转换为类组件的过程中大概有5个阶段：

• 否认：也许它不需要是一个类，我们可以把 state 放到其它地方。
• 实现： 废话，必须把它变成一个class，不是吗？
• 接受：好吧，我会改的。
• 努力加班重写：首先 写 class Thing extends React.Component，然后 实现 render等等 。
• 最后：添加state。

---

    class OneTimeButton extends React.Component 
      state = 
        clicked: false
      
    
      handleClick = () => 
        this.props.onClick();
    
        // Ok, no more clicking.
        this.setState( clicked: true );
      
    
      render() 
        return (
          <button
            onClick=this.handleClick
            disabled=this.state.clicked
          >
            You Can Only Click Me Once
          </button>
        );
      
    

这是相当多的代码，组件的结构也发生了很大的变化， 我们需要多个小的功能，就需要改写很多。

使用　Hook　轻松添加　State

接下来，使用新的　useState　hook向普通函数组件添加状态：

    import React,  useState  from 'react'
    
    function OneTimeButton(props) 
      const [clicked, setClicked] = useState(false)
      
      function doClick() 
        props.onClick();
        setClicked(true)
      
    
      return (
        <button
          onClick=clicked ? undefined : doClick
          disabled=clicked
        >
          点我点我
        </button>
      )
    

这段代码是如何工作的

这段代码的大部分看起来像我们一分钟前写的普通函数组件，除了useState。

useState是一个hook。 它的名字以“use”开头（这是Hooks的规则之一 - 它们的名字必须以“use”开头）。

useState hook 的参数是 state 的初始值，返回一个包含两个元素的数组:当前state和一个用于更改state 的函数。

类组件有一个大的state对象，一个函数this.setState一次改变整个state对象。

函数组件根本没有状态，但useState hook允许我们在需要时添加很小的状态块。 因此，如果只需要一个布尔值，我们就可以创建一些状态来保存它。

由于Hook以某种特殊方式创建这些状态，并且在函数组件内也没有像setState函数来更改状态，因此 Hook 需要一个函数来更新每个状态。 所以 useState 返回是一对对应关系：一个值，一个更新该值函数。 当然，值可以是任何东西 - 任何JS类型 - 数字，布尔值，对象，数组等。

现在，你应该有很多疑问，如：

• 当组件重新渲染时，每次都不会重新创建新的状态吗？ React如何知道旧状态是什么？
• 为什么hook 名称必须以“use”开头？ 这看起来很可疑。
• 如果这是一个命名规则，那是否意味着我可以自定义 Hook。
• 如何存储更复杂的状态，很多场景不单单只有一个状态值这么简单。

Hooks 的魔力

将有状态信息存储在看似无状态的函数组件中，这是一个奇怪的悖论。这是第一个关于钩子的问题，咱们必须弄清楚它们是如何工作的。

原作者得的第一个猜测是某种编译器的在背后操众。搜索代码useWhatever并以某种方式用有状态逻辑替换它。

然后再听说了调用顺序规则(它们每次必须以相同的顺序调用)，这让我更加困惑。这就是它的工作原理。

React第一次渲染函数组件时，它同时会创建一个对象与之共存，该对象是该组件实例的定制对象，而不是全局对象。只要组件存在于DOM中，这个组件的对象就会一直存在。

使用该对象，React可以跟踪属于组件的各种元数据位。

请记住，React组件甚至函数组件都从未进行过自渲染。它们不直接返回HTML。组件依赖于React在适当的时候调用它们，它们返回的对象结构React可以转换为DOM节点。

React有能力在调用每个组件之前做一些设置，这就是它设置这个状态的时候。

其中做的一件事设置 Hooks 数组。 它开始是空的, 每次调用一个hook时，React 都会向该数组添加该 hook。

为什么顺序很重要

假设咱们有以下这个组件：

    function AudioPlayer() 
      const [volume, setVolume] = useState(80);
      const [position, setPosition] = useState(0);
      const [isPlaying, setPlaying] = useState(false);
    
      .....
    

因为它调用useState 3次，React 会在第一次渲染时将这三个 hook 放入 Hooks 数组中。

下次渲染时，同样的3个hooks以相同的顺序被调用，所以React可以查看它的数组，并发现已经在位置0有一个useState hook ，所以React不会创建一个新状态，而是返回现有状态。

这就是React能够在多个函数调用中创建和维护状态的方式，即使变量本身每次都超出作用域。

多个useState 调用示例

让咱们更详细地看看这是如何实现的，第一次渲染：

1. React 创建组件时，它还没有调用函数。React 创建元数据对象和Hooks的空数组。假设这个对象有一个名为nextHook的属性，它被放到索引为0的位置上，运行的第一个hook将占用位置0。

2. React 调用你的组件（这意味着它知道存储hooks的元数据对象）。

3. 调用useState，React创建一个新的状态，将它放在hooks数组的第0位，并返回[volume，setVolume]对，并将volume 设置为其初始值80，它还将nextHook索引递增1。
4. 再次调用useState，React查看数组的第1位，看到它是空的，并创建一个新的状态。 然后它将nextHook索引递增为2，并返回[position，setPosition]。

5. 第三次调用useState。 React看到位置2为空，同样创建新状态，将nextHook递增到3，并返回[isPlaying，setPlaying]。

现在，hooks 数组中有3个hook，渲染完成。 下一次渲染会发生什么？

1. React需要重新渲染组件, 由于 React 之前已经看过这个组件，它已经有了元数据关联。
2. React将nextHook索引重置为0，并调用组件。
3. 调用useState，React查看索引0处的hooks数组，并发现它已经在该槽中有一个hook。，所以无需重新创建一个，它将nextHook推进到索引1并返回[volume，setVolume]，其中volume仍设置为80。
4. 再次调用useState。 这次，nextHook为1，所以React检查数组的索引1。同样，hook 已经存在，所以它递增nextHook并返回[position，setPosition]。
5. 第三次调用useState，我想你知道现在发生了什么。

就是这样了，知道了原理，看起来也就不那么神奇了， 但它确实依赖于一些规则，所以才有使用 Hooks 规则。

Hooks 的规则

自定义 hooks 函数只需要遵守规则 3 ：它们的名称必须以“use”为前缀。

例如，我们可以从AudioPlayer组件中将3个状态提取到自己的自定义钩子中：

    function AudioPlayer() 
      // Extract these 3 pieces of state:
      const [volume, setVolume] = useState(80);
      const [position, setPosition] = useState(0);
      const [isPlaying, setPlaying] = useState(false);
    
      // < beautiful audio player goes here >
    

因此，咱们可以创建一个专门处理这些状态的新函数，并使用一些额外的方法返回一个对象，以便更容易启动和停止播放，例如：

    function usePlayerState(lengthOfClip) 
      const [volume, setVolume] = useState(80);
      const [position, setPosition] = useState(0);
      const [isPlaying, setPlaying] = useState(false);
    
      const stop = () => 
        setPlaying(false);
        setPosition(0);
      
    
      const start = () => 
        setPlaying(true);
      
    
      return 
        volume,
        position,
        isPlaying,
        setVolume,
        setPosition,
        start,
        stop
      ;
    

像这样提取状态的一个好处是可以将相关的逻辑和行为组合在一起。可以提取一组状态和相关事件处理程序以及其他更新逻辑，这不仅可以清理组件代码，还可以使这些逻辑和行为可重用。

另外，通过在自定义hooks中调用自定义hooks，可以将hooks组合在一起。hooks只是函数，当然，函数可以调用其他函数。

总结

Hooks 提供了一种新的方式来处理React中的问题，其中的思想是很有意思且新奇的。

React团队整合了一组很棒的文档和一个常见问题解答，从是否需要重写所有的类组件到钩Hooks是否因为在渲染中创建函数而变慢? 以及两者之间的所有东西，所以一定要看看。

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原文：https://daveceddia.com/intro-to-hooks/

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