从Redux源码探索最佳实践

前言

Redux 已经历了几个年头，很多 React 技术栈开发者选用它，我也是其中一员。期间看过数次源码，从最开始为了弄清楚某一部分运行方式来解决一些 Bug，到后来看源码解答我的一些假设性疑问，到最后想揭开它的面纱获得更多指导。在这个过程中我逐渐对 Redux 有了更多认识和收获，因此也决定写下这篇文章来和更多开发者一起交流。本文主要是赏析源码实现技巧，从源码层面介绍 Redux 使用中需要注意的地方。

用法简述

Redux 可以解耦 React（View层）与数据管理和对数据的操作，保持 React（层）的纯净，使职责划分清晰。同时降低了 React 数据传递难度与不可控性。它还提供可预测化的状态管理。Redux 采用了中间件机制，既保证了自身的最少代码量，又增加了可扩展性。下图为 Redux 的工作流程图。

01_workflow

工作流程

  1. View 层通过 dispatch 方法发出 action，通知 store 用户有新操作。
  2. store 收到通知会将处理权利交给 reducer，并传递给 reducer 两个参数：previousState 和 action，而 reducer 函数正是由你编写。
  3. reducer 针对收到的用户操作（action）进行对应的数据处理，最后将处理完生成的新数据返回给 store。
  4. store 收到新数据会通知 View 进行更新。

细节梳理

  • action 和 actionCreator 只是两种写法，actionCreator 允许用户编写的 action 中携带的数据是个变量，因此更通用。
  • dispatch 方法使用了中间件机制，增强了 dispatch 功能，如在每次 dispatch 时打印日志。
  • 当用一个 reducer 来处理整个项目的所有 action 操作过于复杂时，可借助 combineReducers 分开处理。
  • state 是 store 在当前状态生成的数据对象。

走进源码

先看下文件目录，各文件的作用已在下图中标出。除内部工具函数外，本文会按照目录中的模块逐个梳理。同时，为保证文中能尽量多的留下一些干货，不去逐行梳理源码，会着重讲解结论和梳理代码常用技巧。

02_files

Index

作为入口文件，抛出了 Redux 可以使用的全部 API（见下图）。可以看到，每个 API 对应目录中一个文件。其中 __DO_NOT_USE__ActionTypes 是内部使用的 actionTypes，是随机生成的，自定义的 actionType 基本不会和这个冲突，因此这个 API 一般是用来做判断的。

03_indexexport

代码技巧

这里用到一个常用来判断代码混淆的技巧，通过定义一个空函数，随后判断这个空函数的 name 是否改变来确定代码是否进行了混淆。

04_iscrushed

CreateStore

这是 Redux 最核心的一个 API。有多核心？它覆盖了 Redux 的整个工作流程（见下图），如果你想自己实现一个简单的 Redux，看这个 API 就足够了！

05_createstoreflow

createStore 用来生成 store，该方法的签名为 ( reducer, preloadedState?, enhancer? ) => {dispatch, subscribe, getState, replaceReducer, [$observable]}。下面分析参数和返回值用法以及在工作流中的作用。

reducer参数： 是提供给用户实现根据发出的 action 更新 state 的函数，根据源码中调用方式（见下图）可知其签名为 ( previousState, action ) => newState，在工作流中注册了更新数据的函数等待被调用。

06_reducerapi

enhancer参数： 即 applyMiddleware() 返回的函数，createStore 方法中，有没有 enhancer 参数直接决定后面会走向哪里（见下图），但是不必恐慌，这只是为了提供给用户更多用法，即使这里 return 出去了，走一圈流程后，createStore 还是会返回上述签名中的内容，提供的更多用法会在 applyMiddleware 中说到。

07_enhancer

store.subscribe方法： 注册监听事件，并返回了取消监听的方法：( listener ) => unsubscribe，等待数据更新后被调用，在工作流中用来注册根据 state 变化来更新 View 的事件。

store.getState方法： 获取当前 state 数据对象，签名为 () => currentState。

store.replaceReducer方法： 用来更新 reducer 参数传入的函数，签名为 ( nextReducer ) => undefined。

store.[$$observable]方法： 可以理解为 store.subscribe 的一种 observable 形式的封装，功能和 store.subscribe 一致，供相应工具使用。该方法使用并不多，不再赘述。

store.dispatch方法： store 中最核心的方法，没有之一，打通了整个工作流程，其签名为 ( action ) => action。它首先调用了 reducer 参数传入的函数更新数据，随后遍历并调用了 store.subscribe 方法注册的监听事件，告知数据发生了变更。为了在使用 createStore 生成 store 时就直接生成一个初始 state 对象，这个方法内调用了一次 dispatch({ type: ActionTypes.INIT })，由于 ActionTypes.INIT 类型不存在于你定义的 reducer 中任何处理函数，因此会返回你定义的初始状态，这也是 preloadedState 参数很少使用的原因。

使用注意

  • createStore 中直接调用 reducer 来生成数据并未额外操作数据，因此使用时需注意：
    • 返回的 newState 要和参数 state 没有引用关系。
    • 任何未知 action，必须返回当前状态（参数 state 获取到的状态）。若当前状态未定义，必须返回初始状态（自定义的 initState）。
  • isDispatching 规范了 reducer 函数中不允许使用 getState、subscribe 和 dispatch 方法。
  • store 并不储存所有数据，而是储存的更改数据的方法（reducer），因此生成初始数据需要内部先调用 dispatch({ type: ActionTypes.INIT })，并且在需要更新 reducer 时要调用 replaceReducer 才能更新。为保证数据实时性，更新 reducer 后需要再调用一次 dispatch({ type: ActionTypes.REPLACE }) 来更新数据。

代码技巧

技巧一： 有三个形参时，实现第二个形参可以选填：

08_nonesecondparam

技巧二： isDispatching 规范 reducer 中不允许使用 getState、subscribe 和 dispatch 的实现方法：
关键代码在 dispatch 方法中（见下图），可以看到在开始执行 reducer 之前 isDispatching 先置为 true，一直到 reducer 全部执行完才会再设置为 false，随后只要分别在 getState、subscribe、dispatch 三个方法中判断当 isDispatching 为 true 时抛出异常。

09_isdispatching

ApplyMiddleware

这是很重要的一个工具方法，代码量很小，但无论从代码技巧上还是使用地位上都很重要。

Redux 中间件的作用实际是增强了 dispatch 功能。看源码最后 return { …store, dispatch} 可以知道是用增强后的 dispatch 替代了原来的 store.dispatch。下图为 applyMiddleware 在工作流中的作用。

10_applymiddlewareflow

用法

根据 applyMiddleware 的调用方式再结合 createStore 中提到的 enhancer 参数总结一下用法。

  1. const store = createStore(reducer, applyMiddleware(…middlewares))
  2. const store = createStore(reducer, {}, applyMiddleware(…middlewares))
  3. applyMiddleware(…middlewares)(createStore)(reducer, preloadedState)

同时还可以借助 Redux 提供的 compose 方法来使用，只需将上述用法中的 applyMiddleware(…middlewares) 替换成 compose(applyMiddleware(middleware1),…,applyMiddleware(middlewareN)) 即可。

注意一种错误用法，该用法在 createStore 中做了限制：
createStore(reducer, applyMiddleware(middleware1), applyMiddleware(middleware2), …)

写法

applyMiddleware 源码中调用中间件的方法见下图。

11_callmiddlewares

其中用到了 compose 方法，这个方法是Redux的一个API，后面详细讲解，调用 compose(middleware1, middleware2, middleware3)(store.dispatch) 相当于调用 middleware1( middleware2( middleware3( store.dispatch ) ) )。

现在我们以源码里中间件的调用方式倒推 middleware 的写法。

  1. 源码中 compose(middleware1, middleware2, middleware3)(store.dispatch) 即 middleware1( middleware2( middleware3( store.dispatch ) ) ) 调用后生成了新的 dispatch，所以 middleware 函数应是 (next) => dispatch 即 (next) => (action) => action, 其中 next 是上一个 middleware 的返回值。

  2. middleware 函数在传入 compose 之前用 middleware(middlewareAPI) 获得了 dispatch 和 getState 供中间件内部使用，因此还需要能接收这个参数，于是：
    ({dispatch, getState}) => (next) => (action) => action。

没错，到这里 middleware 函数就已经写完了！

可以看到 middleware 的写法 ({dispatch, getState}) => (next) => (action) => action 是一种典型的柯里化函数，柯里化函数很适合做偏底层一些的函数抽象，方便再次封装时拿到任何一层的返回结果去做相应操作，随后也可选择是否再继续调用、何时调用。另外通过 middleware 结合 compose 的使用知道，柯里化函数很方便做函数组合。

最后，放出一张 redux-thunk 中间件源码截图，供大家检验。看 redux-thunk 又有一个问题需要解决：刚刚说 next 是上一个中间件返回的 dispatch，同时 middlewareAPI 中也有 dispatch。这两个在 redux-thunk 中都用到了，那区别是什么呢？下面代码技巧中解决这个问题。

12_reduxthunk

代码技巧

细心的同学可能发现了 middlewareAPI 中的 getState 就是 store.getState，而 dispatch 却是一个抛出异常的新函数！

13_dispatcherror

另外, 为什么不直接将 dispatch 变量当成参数，而要再包一层函数呢？

14_middlewareapi

其实 dispatch 的这两种定义方式的区别就在于赋值时机不同：

  • { dispatch: dispatch } 这种方式定义，MiddlewareAPI.dispatch 被赋值的永远是抛了一段异常的 dispatch 变量。

  • { dispatch: (...args) => dispatch(…args) } 这种方式定义，函数内的 dispatch 只有在执行 MiddlewareAPI.dispatch 时才会去找此时 dispatch 变量到底是哪个函数。第一次执行中间件操作时，在中间件内部使用的 dispatch 变量是那个只抛了异常的函数。第一次执行完毕后，由上图可以看到 dispatch 会被重新赋值，因此当用户调用从 redux-thunk 传出的 dispatch 时，已经是增强后的 dispatch 了。

多个中间件调用顺序

直接看一个小 demo，执行顺序已用序号注释在后面，也可用断点看执行顺序。

15_middlewareorder

通过 demo 可以看出，会先执行 f 中间件中的 fFn 再执行 g 中的 gFn。同时 gFn 的执行是需要在 f 中间件中调用 next(action) 才能执行到。如果你也想开发中间件，不要忘记这点。

compose

在 applyMiddleware 中我们知道调用 compose(middleware1, middleware2, middleware3)(store.dispatch) 相当于调用 middleware1( middleware2( middleware3( store.dispatch ) ) )。compose 源码中只用了数组的原生方法 reduce 就优雅的解决了函数层层嵌套的问题（见下图）。

20_compose

reduce 的基本用法可以参看 MDN，里面的小例子也很好。

下面为源码中 reduce 解决函数嵌套的运行原理，其中 m1，m2，m3，m4 为中间件。

21_composeapply

这对我们平时写代码是个很好的启发，reduce 方法还很擅长做求和、去重、数组扁平化、数据分类等复杂操作，可以替代很多递归操作来实现功能（参见MDN中的小例子）。下面将用多种方法实现异步回调，也可以实现依次执行动画的需求，一起来感受一下reduce写法的简介吧。

// 写法一：回调嵌套写法
function fn0() { // 此写法不易阅读且无法封装函数实现无限嵌套
    console.log(0)
    setTimeout(function fn1() {
        console.log(1)
        setTimeout(function fn2(){
            console.log(2)
            setTimeout(function fn3(){
                console.log(3)
            }, 3000)
        }, 2000)
    }, 1000)
}

fn0()

// 写法二：递归实现
function fn0(next) {
    console.log(0)
    setTimeout(next, 1000)
}
function fn1(next) {
    return () => {
        console.log(1)
        setTimeout(next, 2000)
    }
}
function fn2(next) {
    return ()=>{
        console.log(2)
        setTimeout(next, 3000)
    }
}
function fn3(next) {
    return ()=>{
        console.log(3)
    }
}

function recursiveReduce (...fns) { // 用递归实现源码中 compose 方法
    if (fns.length < 2) { // 空数组或只有一个元素
        return fns[0]
    }
    return recursiveReduce((...args) => fns[0](fns[1](...args)), ...fns.slice(2))
}

recursiveReduce(fn0, fn1, fn2, fn3)()

// 写法三：reduce 写法，其中 fn0, fn1, fn2, fn3 函数定义复用写法二的
function compose(...fns) { // 与源码中的 compose 方法一致
    return fns.reduce((a, b) => (...args) => a(b(...args)))
}

compose(fn0, fn1, fn2, fn3)()

// 写法四：自定义 next
function fn0(next){
    console.log(0)
    setTimeout(next, 1000)
}
function fn1(next){
    console.log(1)
    setTimeout(next, 2000)
}
function fn2(next){
    console.log(2)
    setTimeout(next, 3000)
}
function fn3(next){
    console.log(3)
}

function nextFn(...fns) {  // 借鉴 express 中间件实现方法
    let i = 0;
    function next() {
        const fn = fns[i++];
        if (!fn) return
        fn(next)
    }
    next()
}

nextFn(fn0, fn1, fn2, fn3)

测试一下几种写法的运行速度(见下表)，由快到慢依次是：回调嵌套写法、自定义 next、reduce 写法、递归实现。

Chrome 中：

写法 运行速度（ops/sec）
回调嵌套写法 56,919
递归实现 44,346
reduce 写法 47,450
自定义 next 49,950

Firfox 中：

写法 运行速度（ops/sec）
回调嵌套写法 10,660
递归实现 8,411
reduce 写法 8,411
自定义 next 9,095

Safari 中：

写法 运行速度（ops/sec）
回调嵌套写法 298,880
递归实现 117,379
reduce 写法 161,663
自定义 next 220,944

CombineReducers

该方法代码虽多但只做了一件事，就是允许你定义多个 reducer 函数然后帮你合并成一个，在工作流中的作用见下图。

16_combinereducersflow

既然是要合并 reducer，那么合并后的函数也要和 reducer 写法一致。因此：
comineReducers: (reducers) => (state, action) => newState
这里的 reducers 是一个对象，如 { a: reducer1, b: reducer2 }。不过一般都会让 key 和 value 的函数名一致，es6 语法即可写为 { reducer1, reducer2 }，核心代码如下：

17_combinereducerscore

从图中可看到直接调用了 reducer，并未对生成数据做其他处理（这和 createStore 中调用 reducer 是一致的），同时 hasChange 只做了浅比较，这样一来我们编写的时候需要注意什么呢？浅比较又有什么好处呢？不妨接着看完使用注意。

使用注意

  • 通过 combineReducers 合并会使生成的 state 对象树在顶层增加一层。
  • 代码中有大量校验，其中就限制了编写的 reducer 不能返回 undefined，如果想清空数据返回 null，想还原数据返回原来的 state。
  • 源码中 comineReducers 生成的 rootReducer 被执行的时候会依次执行每个 reducer。当 reducer 中有两个方法都处理了同一个 action，那么这两个处理方法都会被执行。为避免这这种不确定性可能导致的 bug，将所有 action.type 的字符串都统一定义在一个文件中是很有帮助的，当然这样做还有其他好处。
  • 源码在进行 hashChange 判断时，对每个 reducer 生成的数据都是进行的浅比较，最后通过 hasChange 判断应返回 nextState 还是 state。因此如果 state 发生了变更，要保证 reducer 返回的 state 和原 state 没有引用关系，否则无法更新。另外这里用浅比较的好处是如果没有更改或者没有命中任何 action 处理方法返回原 state，这样可以避免更新提高性能。

BindActionCreators

该方法代码量少做的事情也简单，目的是优化 store.dispatch(actionCreator(data)) 这种调用方式，下图为优化前后使用姿势对比。

18_bindactioncreatorsapi

根据上面的对比很容易得出结论，这个方法只是将 store.dispatch 调用进行了封装，简化了调用写法，核心代码见下图：

19_bindactioncreatorscore

总结

本文围绕源码实现技巧和使用注意事项展开，希望尽可能给小伙伴们提供一些思想上的启发和开发上的帮助。阅读源码就像读一本好书，每次阅读都会有不同的收获。在这个过程中，我总结了自己的阅读源码的方法供大家参考。

  1. 准备一个使用源码的 demo，随时用来运行调试，大部分库也可以选用它本身提供的例子。
  2. 快速梳理清楚源码的结构及每部分功能的大致位置。
  3. 明确目标，想好自己看完代码想有什么结论，决定切入点。阅读源码时从不同切入点去读最后都会有不一样的收获，在这个过程中也会慢慢熟悉整个源码的设计思想及编写者的习惯。
  4. 第一遍阅读时如果有什么猜想及时记录下来但不去马上投入研究，要紧跟能达到你目标的骨干流程去看。未来这些猜想会成为对源码理解升华的必要条件。
  5. 看源码过程中充分利用函数名，对象名，类名等快速对每一小段代码有个初始定位。遇到复杂部分可以直接 debug 执行流程，也可以借助注释的帮助，还可以自己尝试去一步步实现一下基本流程，一个好的库在各种名字和注释方面也是做的很好的，因此在写自己代码的时候也尽量去做好这部分工作，降低阅读和维护成本。

Redux 源码设计上采用了很多函数式编程的思想，以后还会继续研究函数式编程相关内容，这对改善代码设计很有帮助，欢迎有兴趣的小伙伴一起交流。

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