前端技术 | 从Flux到Redux

上一篇分析了Flux出现的背景和原理，最核心的思想就是“组件化+单向数据流”。

但是，Flux在设计上并非完美，具体来说主要存在以下2个不足：

1. 多Store数据依赖

由于Flux采用多Store设计，各个Store之间可能存在数据依赖。以flux-chat为例：在这个聊天软件里，可能会有多个人给你发消息，比如Dave给你发了3条，Brian给你发了2条，当你点开某个人给你发的消息后，界面需要刷新，显示你目前还有几个人的未读消息没有查看：

为了解决这个需求，创建了3个Store：

• ThreadStore用来存储消息组状态
• MessageStore用来存储每个组里的消息的状态
• UnreadThreadStore用来计算目前还有几个消息组没有查看

当你点开某个消息组时，显然你需要先更新ThreadStore和MessageStore，然后再更新UnreadThreadStore。由于Store的注册顺序是不确定的，为了应付这种依赖，Flux提供了waitFor()机制，每个Store在注册之后都会生成一个令牌（dispatchToken），通过等待令牌的方式确保其他Store被优先更新。

因此UnreadThreadStore的代码会写成下面这个样子：

Dispatcher.waitFor([
  ThreadStore.dispatchToken,
  MessageStore.dispatchToken
]);

switch (action.type) {
  case ActionTypes.CLICK_THREAD:
    UnreadThreadStore.emitChange();
    break;
  ...
}
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虽然可以工作，但是总觉得不是很优雅，在一个Store中需要显示地包含其他Store的调用。当然你会说，干脆把这3个Store的代码糅到一起，搞成一个Store不就行了？但是这样又会导致代码结构不够清晰，不利于多模块分工协作。

为了兼顾这两个方面，Redux使用 全局唯一Store ，外部可以使用 多个reducer 来修改Store的不同部分，最后会把所有reducer的修改再组合成一个新的Store状态。

2.状态修改不是纯函数

所谓纯函数，是指输出只和输入相关，相同的输入一定会得到相同的输出。用专业一点的术语来说，纯函数没有“副作用”。我们先来看看Flux中是怎么修改状态的：

Dispatcher.register(action => {
  switch(action.type) {
    case ActionTypes.CLICK_THREAD:
      _currentID = action.threadID;
      ThreadStore.emitChange();
      break;
    ...
}
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可以看到，是直接修改变量值，然后显式发送一个change事件来通知View。

我们再来看看Redux中是怎么修改状态的：

export default function threadReducer(state = {}, action) {
  switch (action.type) {
    case ActionTypes.CLICK_THREAD: {
      return { ...state, _currentID: action.threadID };
    ...
}
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细心的人可能已经看出来了，主要有3点区别：

• 前面的函数里只有一个action参数，而这里多了一个state参数
• 不是直接修改state中的字段，而是需要返回一个新的state对象
• 不需要显式发送事件通知View，实际上，Redux内部会检测state对象的引用是否发生了变化，然后自动通知View进行刷新

那么有人会说了，为啥要这么做，好像也没看到啥好处嘛？当然是有好处的，这样可以支持“ 时间旅行调试（Time Travel Debugging） ”。所谓时间旅行调试，指的是可以支持状态的无限undo / redo。由于state对象是被整体替换的，如果想回到上一个状态重新执行，那么直接替换成上一步的state对象就可以了。

3.什么是Redux？

首先我们要搞清楚，Redux解决了哪些问题？主要是以下3点：

1.如何在应用程序的整个生命周期内维持所有数据？

Redux是一个“ 状态容器 ”。写过React或者ReactNative的同学可能会有感受，如果多个页面需要共享数据时，需要把数据一层层地传递下去，非常繁琐。如果能有一个全局统一的地方存储数据，当数据发生变化时自动通知View刷新界面，是不是很美好呢？因此，我们需要一个“状态容器”。

2.如何修改这些数据？

Redux借鉴了分布式计算中的map-reduce的思想，把Store中的数据分割（map）成多个小的对象，通过纯函数修改这些对象，最后再把所有的修改合并（reduce）成一个大的对象。修改数据的纯函数被称为 reducer 。

3.如何把数据变更传播到整个应用程序？

通过 订阅（subscribe） 。如果你的View需要跟随数据的变化动态刷新，可以调用subscribe()注册回调函数。在这一点上，Redux是非常粗粒度的，每次只要有新的action被分发，你都会收到通知。显然，你需要对通知进行过滤，这意味着你可能会写很多重复代码。不过，这也是出于通用性和灵活性考虑，实际上Redux不仅可以用于React，也可以用在Vue.js或者Angular上。可以搭配特定框架相关的适配层比如react-redux来规避这些重复代码。

说了这么多，我们来看一下Redux的基本框架：

和前一篇的Flux框架图对比一下可以发现，Redux去除了dispatcher组件（因为只有一个Store），增加了recuder组件（用于更新Store的不同部分）。下面详细介绍各个部分的作用。

4.Redux基本概念

4.1 Store

首先我们需要创建一个全局唯一的Store，Redux提供了辅助函数createStore()：

import { createStore } from 'redux'
var store = createStore(() => {})
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你可能注意到了，createStore()需要提供一个参数，这个参数就是reducer。

4.2 Reducer

前面介绍过，reducer就是一个纯函数，输入参数是state和action，输出新的state。一般的代码模板如下：

var reducer = (state = {}, action) => {
	switch (action.type) {
	case 'MY_ACTION': 
    	return {...state, message: action.message}
    default:
    	return state
    }
}
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需要注意的是， default分支一定要返回state ，否则会导致状态丢失。

好了，现在我们有了reducer，可以作为参数传递给4.1节中的createStore()函数了。

createStore()只能接受一个reducer参数，如果我们有多个reducer怎么办？这时需要使用另一个辅助函数combineReducers()：

import { combineReducers } from 'redux'
var reducer = combineReducers({
    first: firstReducer,
    second: secondReducer
})
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combineReducers()会把多个reducer组合成一个，当有action过来时会依次调用每个子reducer，所以实际上你可以组织成一个树状结构。

4.3 Action

所谓action，其实就是一个普通的javascript对象，一般会包含一个type属性用于标识类型，以及一个payload属性用于传递参数（名字可以随便取）：

var action = {
    type: 'MY_ACTION',
    payload: { message: 'hello' }
}
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那么如何发送action呢？store提供了一个dispatch()函数：

store.dispatch(action)
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4.4 Action Creator

所谓action creator，其实就是一个用来构建action对象的函数：

var actionCreator = (message) => {
	return {
        type: 'MY_ACTION',
        payload: { message: message }
	}
}
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所以4.3节发送action的代码也可以写成这样：

store.dispatch(actionCreator('hello'))
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4.5 状态读取和订阅

当你发送了一个action，reducer被调用并完成状态修改，那么前端视是怎么感知到状态变化的呢？我们需要通过subscribe()进行订阅：

store.subscribe(() => {
	let state = store.getState()
	... ...
})
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store的getState()函数可以获得当前状态的一个副本，然后就可以刷新界面了，以React为例，可以调用this.setState()或者this.forceUpdate()触发重新渲染。

当视图组件比较多时，每次都要写这段订阅代码会比较繁琐，后面会介绍通过react-redux来简化这一过程。

4.6 Middleware

第3章的那张图其实还少画了个东西，叫做middleware（中间件）。那么这个middleware是干什么用的呢？

在Web应用中经常会有 异步调用 ，比如请求网络、查询数据库什么的。我们首先发送一个action启动异步任务，并希望在异步任务完成以后再更新状态，应该如何实现呢？在Flux中，我们可以在dispatcher里完成：首先启动异步任务，然后在回调函数中再发送一个新的action去更新Store。但是Redux中去除了dispatcher的概念，你能调用的只有store的dispatch()函数而已，那我们该怎么办呢？答案就是middleware。

所以，Redux的完整流程应参见下面这张动图：

我们先来看一个简单的middleware的例子：

var thunkMiddleware = ({ dispatch, getState }) => {
    return (next) => {
        return (action) => {
            return typeof action === 'function' ?
                action(dispatch, getState) :
                next(action)
        }
    }
}
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可以发现，其实middleware就是一个三层嵌套的函数：

• 第一层向其余两层提供dispatch和 getState 函数
• 第二层提供 next 函数，它允许你显式的将处理过的输入传递给下一个middleware或 reducer
• 第三层提供从上一个中间件或从 dispatch 传递来的 action

所以，实际上middleware可以理解在action进入reducer之前进行了一次拦截。在这个例子里，如果action是一个函数，我们就不会把action继续传递下去，而是调用这个函数去执行异步任务。当异步任务执行完毕后，我们可以调用dispatch()函数发送一个新的action，用于调用reducer更新状态。

那么我们如何注册一个中间件呢？Redux提供了一个 工具 函数applyMiddleware()，可以直接作为createStore()的一个参数传递进去：

const store = createStore(
  reducer,
  applyMiddleware(myMiddleware1, myMiddleware2)
)
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预告一下，后面一篇要介绍的redux-saga，其实就是一个Redux中间件。

5.使用react-redux

Redux的设计主要考虑的是通用性和灵活性，如果想更好的配合React的组件化编程习惯，你可能需要react-redux。

Redux使用全局唯一的Store，另外当你需要发送action的时候，必须通过store的dispatch()函数。这对于一个有很多页面的React应用来说，意味着只有两种选择：

• 在所有页面中import全局store对象
• 通过props把store对象一层一层地传递下去

这显然极其繁琐，幸运的是，React提供了Context机制，说白了就是所有页面都能访问的一个上下文对象：

react-redux利用React的Context机制进行了封装，提供了<Provider>组件和connect()函数来实现store对象的全局可访问性。

5.1 <Provider>

这是一个React组件，使用时需要把它 包裹在应用层根组件的外面，然后把全局store对象赋值给它的store属性 ：

import { Provider } from 'react-redux'
import store from './mystore'
export default class Application extends React.Component {
  render () {
    return (
      <Provider store={ store }>
        <Home />
      </Provider>
    )
  }
}
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5.2 connect()

Provider组件只是把store对象放进了Context中，如果你需要访问它，还需要一些额外的代码，react-redux提供了一个connect()函数来帮你完成这些工作。

实际上，connect()就帮你做了两件事：

• 在你的组件外面包装了<Context.Consumer>组件，获取Context中的store对象
• 根据你提供的selector函数，帮你把state中的值以及store.dispatch()函数映射到props中，这样在代码中你就可以直接通过this.props.xxx进行访问了

实现层面上，connect()采用了React的HOC（高阶组件）技术，动态创建新组件及其实例：

那么这个connect()怎么用呢？我们通过3个应用场景依次介绍。

1.你只是希望能在组件中使用dispatch()直接派发action

这是最简单的情况，你只需要在导出组件的时候加上connect()就可以了：

export default connect()(MyComponent)
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当你需要派发action的时候，可以直接调用this.props.dispatch()。

2.你不想直接使用dispatch()，希望能够自动派发action

实际上你会发现，如果action很多的话，你需要不停地调用dispatch()函数。为了使我们的实现更加“ 声明式 ”，最好是把派发逻辑封装起来。实际上Redux中有一个辅助函数bindActionCreators()来完成这项工作，它会为每个action creator生成同名的函数，自动调用dispatch()函数：

const increment = () => ({ type: "INCREMENT" });
const decrement = () => ({ type: "DECREMENT" });
const boundActionCreators = bindActionCreators({ increment, decrement }, dispatch);
// 返回值：
// {
//   increment: (...args) => dispatch(increment(...args)),
//   decrement: (...args) => dispatch(decrement(...args)),
// }
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这样你就可以直接调用boundActionCreators.increment()派发action了。那么如何跟connect()联系起来呢？这里需要用到它的第2个参数（第1个参数后面再介绍）mapDispatchToProps，举个例子：

const mapDispatchToProps = (dispatch) => {
  return bindActionCreators({ increment, decrement }, dispatch);
}

export default connect(null, mapDispatchToProps)(MyComponent)
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这样，你就可以在组件中直接调用this.props.increment()函数了。

你以为这样就结束了？还有更简单的方法，连bindActionCreators()都不用写！你可以直接提供一个对象，包含所有的action creator就行了（这被称为“ 对象简写 ”方式）：

const mapDispatchToProps = { increment, decrement }
export default connect(null, mapDispatchToProps)(MyComponent)
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注意：如果你提供了mapDispatchToProps参数，那么默认情况下dispatch就不会再注入到props中了。如果你还想使用this.props.dispatch()，可以在mapDispatchToProps的返回值对象中加上dispatch属性。

3.你希望访问store中的数据

这应该是使用最多的场景，组件访问store中的数据并刷新界面。根据“无状态组件”设计原则，我们不应该直接访问store，而需要通过一个“selector函数” 把store中的数据映射的props中进行访问 ，这个“selector函数”就是conntect()的第1个参数mapStateToProps。举个例子：

const mapStateToProps = (state = {}, ownProps) => {
  return {
    xxx: state.xxx
  }
}

export default connect(mapStateToProps)(MyComponent)
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这样你在组件中就可以通过this.props.xxx进行访问了。另外，它还会帮你 自动订阅store ，任何时候store状态数据发生变化，mapStateToProps都会被调用并导致界面重新渲染。除了第一个参数state之外，还有一个可选参数ownProps，如果你的组件需要用自身的props数据到store中检索数据，可以通过这个参数获取。

当然，你可以同时提供mapStateToProps和mapDispatchToProps参数，这样你就可以获得两方面的功能：

export default connect(mapStateToProps, mapDispatchToProps)(MyComponent)
复制代码

最后，以一张思维导图结束本篇文章，下一篇介绍redux-saga。