React Hooks 设计思想-轻识

作者：繁星https://zhuanlan.zhihu.com/p/103692400

聊聊 React 的 class 组件

组件是 React 应用的构建块，自上而下的数据流结合组件可以将 UI 解构为独立且可复用的单元。组件主要做的事情主要有以下三点：

将传入的 props 和内部 state 渲染到页面上；
管理内部 state，并根据 state 变化渲染出最新的结果；
处理与组件外部的交互；

假如现在有一个新闻列表页面，列表的每一项都包含有标题、概要、详情和缩略图，如图所示：

只是渲染内容。如果不考虑查看详情这个交互，新闻列表的每一项是很纯的，也就是 props 传入什么数据，就能渲染出一一对应的结果：

let NewsItem = (props) => {
  return (
      
        <img src={props.imgUrl} />
        
          
{props.title}h2>
          
{props.summary}p>
          <p style={{display: 'none'}}>{props.detail}p>
          查看详情a>
        div>
      li>
  )
}

要考虑查看详情这个交互，就必须在 NewsItem 里加入一个 isDetailShow 的 state 来表示新闻摘要与详情的互斥显示。到目前为止，NewsItem 还是很纯的，并没有和外部有交互。

要实现新闻图片的懒加载，只有 NewsItem 进入可视区时才将 img 的 src 替换为真实的 url，这就要求 NewsItem 必须监听浏览器事件，并在组件被卸载时移除这些监听（防止内存泄漏）。此时，NewsItem 便不是一个纯的组件了，因为与外部有了交互，这种与外部的交互被称为副作用（函数式编程里没有任何副作用的函数被称为纯函数）。

组件的副作用是不可避免的，最常见的有 fetch data，订阅事件，进行 DOM 操作，使用其他 JavaScript 库（比如 jQuery，Map 等）。在这个例子中，NewsItem 并没有 fetch data，相关职责由不纯的父组件来承担。

综上，我们的组件需要 state 来存储一定的逻辑状态，并且需要可以访问并更改 state 的方法函数。

class 就是一个很好的表现形式：要渲染的内容（props 或 state）放在类的属性里，那些处理用户交互的回调函数和生命周期函数放在类的方法里。方法与属性通过 class 的形式建立了关联，有能力访问和更改属性。回调函数通过更改对应属性处理用户操作，生命周期函数则给予开发者处理组件与外部的交互能力（处理副作用）。

这样通过 class 组件，ReactDOM 就能做到渲染数据，绑定事件，并在不同的生命周期调用开发者所编写的代码，按需求将数据渲染成 HTML DOM，然后被浏览器渲染展示出来。

将组件渲染粗暴地分为若干个阶段，通过生命周期函数处理副作用会带来一些问题：

重复逻辑，被吐槽最多的例子如下：

async componentDidMount() {
  const res = await get(`/users`);
  this.setState({ users: res.data });
};

async componentDidUpdate(prevProps) {
  if (prevProps.resource !== this.props.resource) {
    const res = await get(`/users`);
    this.setState({ users: res.data });
  }
};

同一职责代码有可能需要被强行分拆到不同的生命周期，例如同一个事件的订阅与取消订阅；

一部分代码被分割到不同生命周期中，会导致组件没有优雅的复用 state 逻辑代码的能力，高阶组件或 render props 等模式引入了嵌套，复杂且不灵活；

越来越多逻辑被放入不同生命周期函数中，这种组织方式导致代码越来越复杂难懂；

除了这些，class 组件中的 this 也常被人们拿出来吐槽。那么，是否有更优雅的设计呢？

闭包为什么在某种程度上能取代 class？

我们的程序在执行的时候主要做了两件事：

I/O读写，声明变量，系统为之分配内存，程序执行时读取或更改变量所存储的数据；
处理运算，程序的结构（顺序、分支与循环）以及对数据的运算等，也就是程序的逻辑实现；

为了实现复用，我们将具有特定单一功能的逻辑放在函数里，这样既可以消灭掉重复代码，又可以让我们在思考问题时能够进行合理的分解，降低代码复杂度。

但是只有函数是不够的，函数是一个标准的输入-加工-输出模型，输入和输出的都是变量里所存储的数据，当一个系统的复杂度高到一定程度的时候，将函数与其所操作的数据（环境）关联起来就很有必要了。

注：函数式编程要求把I/O限制到最小，干掉所有不必要的读写行为，保持计算过程的单纯性。

最常见的将变量与函数关联起来方式有：

利用全局变量，在全局变量里建一个大表，将特定函数与表中对应字段关联起来；
面向对象编程。对象允许我们将某些数据（对象的属性）与一个或多个函数方法相关联；
闭包；

函数对于其词法环境（lexical environment）的引用共同构成闭包（closure），简单说，一个函数内部能够访问到函数外的变量，如果这个函数内部引用了其外部的变量，且自身又被别处引用，那这个不会被销毁的函数就和它所引用的外部变量一起构成闭包。例如：

// 模块化下可以将 makeCounter 内部代码放在 makeCounter.js 中，并将 return 改为 export
const makeCounter = () => {
  let privateCounter = 0;

  function changeBy(val) {
    privateCounter += val;
  }

  return {
    increment: function() {
      changeBy(1);
    },
    decrement: function() {
      changeBy(-1);
    },
    value: function() {
      return privateCounter;
    }
  }
};

// 使用 makeCounter
const counter = makeCounter();
console.log(counter.value()); /* logs 0 */
counter.increment();
counter.increment();
console.log(counter.value()); /* logs 2 */
counter.decrement();
console.log(counter.value()); /* logs 1 */

看，我们使用闭包将变量 privateCounter 与几个函数关联了起来，从这点来讲能力与面向对象编程相同。

组件的 API 设计

API 的核心在于表达能力，对于 React 组件来说，就是如何让开发者将需求良好地表达出来，然后被 ReactDOM 识别并渲染。

class 组件和 functional 组件所要表达的内容是是一样的，只是表现形式不同。它们都努力做到了一点：将存储组件状态的 state 与处理这些 state 的方法关联起来。具体一点说就是一下三点：

state 存储组件的状态，并可被渲染成 HTML DOM；
用来处理用户操作事件的回调函数可以访问并变更 state，触发组件重新渲染；
用来处理与组件外部交互（副作用）的函数可以访问并变更 state，触发组件重新渲染；

2 中函数的执行是确定的，用户的操作触发某个事件后就会执行相应的回调函数，更改 state，触发新的渲染。开发者需要有能力控制 3 中的函数执行，确定要不要执行以及在什么时候执行。在 class 组件中，生命周期函数给开发者提供了这种控制能力。

那么，如果我们通过一套 API 设计实现以上三点且避开 class 组件的缺陷，提供更好的分离关注点能力，让代码复用更加简易，是不是一件很值得期待的事情呢？React Hooks 就是满足这些要求的新设计。

React Hooks 原理

先来看一个使用 React Hooks 的例子：

function Counter() {
  const [counter, setCounter] = useState(0);

  function increment() {
    setCounter(counter+1);
  }

  function decrement() {
    setCounter(counter-1);
  }

  return (
   <div className="content">
    
My Awesome Counter h1>
    <hr/>
    <h2 className="count">{counter}h2>
    <div className="buttons">
      <button onClick={increment}>+button>
      <button onClick={decrement}>-button>
    div>
   div>
  );
}

是的，你看到了这个例子与闭包例子中的 makeCounter 十分相似。makerCounter 使用程序控制并通过 console 出结果，Counter 通过用户点击控制，输出包含结果且可以被渲染的组件。除了这点不同，其他部分代码原理是完全一致的，只是 Hook 进行了一些封装，让开发者编写代码体验更好。

我们来看下 useState 的简化实现：

// React useState hooks
const React = (function() {
  let hooks = [];
  let idx = 0;

  return {
    render(Component) {
      const C = Component();
      C.render();
      idx = 0; // reset for next render
      return C;
    },
    useState(initVal) {
      const state = hooks[idx] || initVal;
      const _idx = idx;
      const setState = newVal => {
        hooks[_idx] = newVal;
      };
      idx++;
      return [state, setState];
    }
  };
})();

// Component which use useState
const { useState, render } = React;
function Counter() {
  const [count, setCount] = useState(0);
  const [text, setText] = useState('apple');

  return {
    render() {
      console.log(`text: ${text}, count: ${count}`);
    },
    click() {
      setCount(count + 1);
    },
    type(type) {
      setText(type)  
    }
  };
}

// simulate render
const counter = render(Counter); // text: apple, count: 0
counter.click(); 
render(Counter); // text: apple, count: 1
counter.type("pear");
render(Counter); //text: pear, count: 1

代码很简单，这里不做解读，这里重点说几点：

React 的 API 设计能力确实不错，用解构赋值将 state 和对应的 setState 放在一起，简洁明了；
useState 的第一次执行可以取代 class 的构造函数初始化过程，值为 useState 的参数 initVal，运行后存储在闭包中所对应的 hooks[index] 变量里。从第二次 render 时开始访问 hooks[index] 而不是 initVal；
初始化时每调用一次 useState ，闭包里 hooks 便会递增分配对应的 index key 来存储对应的值。render 结束后 index 会重置为 0，下一次 render 执行 useState 时会按照相同顺序访问 hooks[index]；

正是因为 hooks 是这样实现的，我们在调用 hooks 的时候必须要严格保证每一次 render 都能获得一致的执行顺序，所以必须要做到：

不要在循环、条件语句或嵌套函数中调用 Hooks；
只能在 React 函数中调用 Hooks；

到目前为止，我们已经可以通过 hooks 的形式管理 state，并通过调用包含 setState 的回调函数处理用户操作。剩下要解决的便是副作用的问题，useEffect 是 hooks 所提供的方案，下面来看一下 useEffect 的简化实现原理（并不完整）：

useEffect(cb, depArray) {
  const hasNoDeps = !depArray;
  hooks[idx] = hooks[idx] || {};
  const {deps, cleanup} = hooks[idx]; // undefined when first render
  const hasChanged = deps
    ? !depArray.every((el, i) => el === deps[i])
    : true;
  if (hasNoDeps || hasChanged) {
    cleanup && cleanup();
    hooks[idx].cleanup = cb();
    hooks[idx].deps = depArray;
  }
  idx++;
}