Redux学习之路（一）Redux三原则、createSore原理及实现

开新坑…… 记录一下学习使用 Redux 的历程，主要来自Redux 中文官网、Redux 入门系列视频及其里面的教程里的笔记和转录。

包括了 Redux 三原则、Reducer、getState、dispatch、subscribe 原理及实现

首先要明确一点，虽然 Redux 是一个很不错的管理状态工具，但还是要考虑下它是否适合你的场景。

不要仅仅因为有人说过应该使用 Redux 而使用，而是应该花一些时间来了解使用它的潜在好处和取舍。

这篇文章是下面这个教学视频里的 1-8 期视频，阐述了 Redux 三原则和 Redux 中的 Reducer、（getState、dispatch、subscribe）以及 createStore 的原理及实现，并且实现了一个简易的计数器。看完基本上对 Redux 就有了一个大致的了解

为什么学捏，主要是因为最近看的项目或多或少都有 Redux 的使用，~~不学压根看不懂~~

Redux 入门 —— 系列视频
Redux 的创建者 Dan Abramov 在 30 个短片（2-5 分钟）中展示了各种概念。链接的 Github 仓库包含视频的笔记和转录。
Redux 入门系列视频
 笔记和转录

简介#

什么是 Redux

Redux 是 JavaScript 应用的状态容器，提供可预测的状态管理。

可以让你开发出行为稳定可预测的应用，运行于不同的环境（客户端、服务器、原生应用），并且易于测试。不仅于此，它还提供超爽的开发体验，比如有一个时间旅行调试器可以编辑后实时预览。

Redux 除了和 React 一起用外，还支持其它界面库。它体小精悍（只有 2kB，包括依赖），却有很强大的插件扩展生态。

什么需要使用 Redux#

首先要明确一点，虽然 Redux 是一个很不错的管理状态工具，但还是要考虑下它是否适合你的场景。不要仅仅因为有人说过应该使用 Redux 而使用 - 应该花一些时间来了解使用它的潜在好处和取舍。

当在自己的项目中遇到如下问题时，建议开始使用 Redux：

你有很多数据随时间而变化
你希望状态有一个唯一确定的来源（single source of truth）
你发现将所有状态放在顶层组件中管理已不可维护

Redux 三原则#

原则 1：单一不可变状态树#

Redux: The Single Immutable State Tree from @dan_abramov on @eggheadio

单一不可变状态树（The Single Immutable State Tree），注意几个关键词：单一、不可变、状态树。

Redux 的第一个原则就是：应用程序的整个状态将由一个 JavaScript 对象来表示，无论这个应用是简单的小应用还是拥有大量 UI 和状态变化的复杂应用程序。而这个 JavaScript 对象就称之为状态树。

这是一个 Todo 应用程序中可能具备的状态：

"current_state:"
[object Object] {
  todos: [[object Object] {
    completed: true,
    id: 0,
    text: "hey",
  }, [object Object] {
    completed: false,
    id: 1,
    text: "ho",
  }],
  visibilityFilter: "SHOW_ACTIVE"
}

原则 2：状态树只读#

Redux: Describing State Changes with Actions from @dan_abramov on @eggheadio

Redux 的第二个原则是状态树是只读的。我们是没有办法直接修改或写入它的，只能通过 **“发起 Action”** 这个行为来对其进行修改。

Action 是描述更改的一个普通 JS 对象，它是对该数据所做的更改的最小表示形式，它的结构完全取决于我们自己，唯一的要求是他必须有一个绑定的属性 type，（通常使用字符串，因为它是可序列化的）。

dispatch an action#

例如：Todo 应用程序中，显示 Todo 的组建并不知道如何将项目添加到列表中，他们知道的只是他们需要分派（dispatch）一个 action，它具有一个类型 type:"add todo"，以及一个 todo 的文本和一个序号。

如果切换一个任务，同样，组件不知道它是怎么发生的。他们所需要做的就是分派一个具有 type 的 action，切换 todo，并传入想要切换到的 todo 的 ID。

如上可以看出，状态是只读的，并且只能通过 dispatch 操作进行修改。

原则 3：要描述状态变化，必须编写一个纯函数（Reducer）#

Redux: Pure and Impure Functions | egghead.io

Redux: The Reducer Function | egghead.io

而 Redux 的第三个原则就是：要描述状态变化，必须编写一个纯函数，该纯函数采用应用的先前状态（previous state）和发起的 action（the action being dispatched），然后返回应用的下一个状态（next state ）。而这个纯函数称为Reducer。

理解纯函数与非纯函数#

首先我们要理解什么是纯函数 / 非纯函数，因为 Redux 有时候需要我们编写纯函数。

在之前的博客里也提到过：【第二届青训营 - 寒假前端场】- 「跟着月影学 JavaScript」笔记，这里再重温一遍。

纯函数是指一个函数的返回结果只依赖于它的参数，并且在执行过程中没有任何副作用，这也意味着，它不会对外界产生任何影响。

可以非常确定的说，使用相同的参数集调用纯函数，将得到相同的返回值。他们是可预测的。

此外，纯函数不会修改传递给它们的值。例如，接受数组的 squareAll 函数不会覆盖此数组内的项。相反，它通过使用项目映射返回一个新的数组。

纯函数示例：

function square(x) {
    return x*x;
}
function squareAll(items) {
    return items.map(square);	// 注意，这里是生成了一个新的数组而非直接return items
}

非纯函数示例：

function square(x) {
  updateXInDatabase(x);	// 对数据库中的x也产生了影响
  return x * x;
}
function squareAll(items) {
  for (let i = 0; i < items.length; i++) {
    items[i] = square(items[i]);	// 并且直接修改了items...
  }
}

之前在学习 React 的时候就了解过了，不可变这个概念，对于很多场景下都有帮助，如 React 官方文档井字棋实现中的时间旅行功能，倘若每一步都在原来的对象上进行变换，撤销等工作就会变得非常复杂。

Reducer#

React 开创了这样一种观点：当 UI 层被描述为应用程序状态的纯函数时，它是最可预测的。

Redux 用另一个想法补充了这种方法：应用中的状态突变必须由纯函数描述，该函数采用上一个状态和正在调度的操作，并返回应用程序的下一个状态。

即使在大型应用程序中，仍然只需要一个函数来计算应用程序的新状态。它根据整个应用程序的先前状态和正在调度的操作来执行此操作。

但是，这个操作不一定很慢。如果状态的某些部分没有更改，则其引用可以保持原样。这就是使 Redux 快速的原因。

下面是一个完整示例

初始状态#

初始 state 中，todos 为空，过滤器为显示全部

请添加图片描述

添加 Todo#

变化如图：一开始的 state 中，todos 没有内容，过滤器为显示全部。发起 action 之后的 state 中 todos 多了个 todo，过滤视图未变化

请添加图片描述

完成 Todo#

点击一个 todo 将其置为完成，可以看到发起这个 action 的时候，todos 的文本没有变化，状态 complete 被置为完成了……
请添加图片描述

更改过滤视图#

再添加一个 todo 后点击过滤器 Active，观察前后 state，可以发现，只是 visibilityFilter 状态由 "SHOW_ALL" 改变为 "SHOW_ACTIVE" 了，todos 的内容还是没有变化的（abcd 并没有被删掉）

请添加图片描述

编写一个带有测试的计数器 Reducer#

Redux: Writing a Counter Reducer with Tests | egghead.io

我们要编写的第一个函数是针对计数器示例的减速器。我们还将使用 expect 来进行断言。

eggheadio-projects/getting-started-with-redux: null - Plunker (plnkr.co)

const counter = (state = 0, action) => {
  switch (action.type) {
    case 'INCREMENT':
      return state + 1;
    case 'DECREMENT':
      return state - 1;
    default:
      return state;
  }
}

expect(
  counter(0, { type: 'INCREMENT' })
).toEqual(1);

expect(
  counter(1, { type: 'INCREMENT' })
).toEqual(2);

expect(
  counter(2, { type: 'DECREMENT' })
).toEqual(1);

expect(
  counter(1, { type: 'DECREMENT' })
).toEqual(0);

expect(
  counter(1, { type: 'SOMETHING_ELSE' }) 
).toEqual(1);

expect(
  counter(undefined, {})
).toEqual(0);

如上，counter 这个 Reducer 设置了两个可识别的 type（INCREMENT、DECREMENT），分别表示计数 + 1，-1。在写入 Reducer 时，如果传入的 state 是未定义的，则需要返回一个表示初始状态的对象（initstate）。在这个计数器的例子中，我们返回 0，因为我们的计数从 0 开始。如果传入的 action 不是 Reducer 所能识别的（SOMETHING_ELSE），我们只返回当前state。

Redux: Store Methods: getState(), dispatch(), and subscribe() | egghead.io

本节使用了 Redux 中内置的函数。我们使用 ES6 析构语法引入了createStore .

const counter = (state = 0, action) => {
  switch (action.type) {
    case 'INCREMENT':
      return state + 1;
    case 'DECREMENT':
      return state - 1;
    default:
      return state;
  }
}

const { createStore } = Redux; // Redux CDN import syntax
// import { createStore } from 'redux' // npm module syntax

const store = createStore(counter);

createStore 创建一个 Redux store 来以存放应用中所有的 state。应用中应有且仅有一个 store。

参数

reducer (Function): 接收两个参数，分别是当前的 state 树和要处理的 action，返回新的 state 树。

[preloadedState] (any): 初始时的 state。在同构应用中，你可以决定是否把服务端传来的 state 水合（hydrate）后传给它，或者从之前保存的用户会话中恢复一个传给它。如果你使用 combineReducers 创建 reducer，它必须是一个普通对象，与传入的 keys 保持同样的结构。否则，你可以自由传入任何 reducer 可理解的内容。

enhancer (Function): Store enhancer，可选。可以用第三方第能力如中间价、时间旅行、持久化来增强 store。是一个组合 store creator 的高阶函数，返回一个新的强化过的 store creator。Redux 中唯一内置的 store enhander 是 applyMiddleware()。

返回值

(Store): 保存了应用所有 state 的对象。改变 state 的惟一方法是 dispatch action。你也可以 subscribe 监听 state 的变化，然后更新 UI。

createStore所创建的store有 3 个重要方法

getState () 获取状态#

getState() 检索 Redux 存储的当前状态。返回应用当前的 state 树。它与 store 的最后一个 reducer 返回值相同。

dispatch () 调度，发起 action#

dispatch() 是最常用的。分发 action。这是触发 state 变化的惟一途径。

它将使用当前 getState()的结果和传入的 action 以同步方式调用 store 的 reduce 函数。它的返回值会被作为下一个 state。从现在开始，这就成为了 getState() 的返回值，同时变化监听器 (change listener) 会被触发。

添加一个变化监听器。每当 dispatch action 的时候就会执行，state 树中的一部分可能已经变化。可以在回调函数里调用 getState() 来拿到当前 state。

你可以在变化监听器里面进行 dispatch()，但你需要注意下面的事项：

监听器调用 dispatch() 仅仅应当发生在响应用户的 actions 或者特殊的条件限制下（比如：在 store 有一个特殊的字段时 dispatch action）。虽然没有任何条件去调用 dispatch() 在技术上是可行的，但是随着每次 dispatch() 改变 store 可能会导致陷入无穷的循环。
订阅器（subscriptions）在每次 dispatch() 调用之前都会保存一份快照。当你在正在调用监听器（listener）的时候订阅 (subscribe) 或者去掉订阅（unsubscribe），对当前的 dispatch() 不会有任何影响。但是对于下一次的 dispatch()，无论嵌套与否，都会使用订阅列表里最近的一次快照。
订阅器不应该注意到所有 state 的变化，在订阅器被调用之前，往往由于嵌套的 dispatch() 导致 state 发生多次的改变。保证所有的监听器都注册在 dispatch() 启动之前，这样，在调用监听器的时候就会传入监听器所存在时间里最新的一次 state。

这是一个底层 API。多数情况下，你不会直接使用它，会使用一些 React（或其它库）的绑定。如果你想让回调函数执行的时候使用当前的 state，你可以写一个定制的 observeStore 工具。 Store 也是一个 Observable，所以你可以使用 RxJS 的这样的库来 subscribe 订阅更新。

如果需要解绑这个变化监听器，执行 subscribe 返回的函数即可。

// ... `counter` reducer as above ...

const { createStore } = Redux;
const store = createStore(counter);

store.subscribe(() => {
  document.body.innerText = store.getState();
});

document.addEventListener('click', () => {
    store.dispatch({ type : 'INCREMENT' })
});

按照以上方法的话，初始状态不会被更新，因为渲染发生在 subscribe 的回调之后，而经过补救过后：

const render = () => {
  document.body.innerText = store.getState();
};

store.subscribe(render);
render(); // 先调用一次来渲染初始状态0, 之后的渲染则在每次dispatch之后

document.addEventListener('click', () => {
    store.dispatch({ type : 'INCREMENT' })
});

上面的官网摘下来的文档看似很难理解，看看接下来的简易实现就能理解了。

实现一个简易版的 createStore~！#

Redux: Implementing Store from Scratch | egghead.io

在前面的学习中，我们研究了如何使用createStore()，但是为了更好理解它，让我们从头开始编写它！

首先复盘前面的案例，我们知道

createStore函数接收一个reducer函数，这个 reducer 函数返回当前 state，会被内部的dispatch函数所调用
createStore函数创建出来的 store 需要拥有两个变量：
- state 当前状态，它是一个 JavaScript 对象，
- listeners 监听器数组，它是一个函数数组对象
createStore函数创建出来的 store 需要拥有这三个方法：getState，dispatch和subscribe
- getState 方法返回当前 state
- dispatch 函数是更改内部 state 的唯一方法，它传入一个 action，通过将内部的当前 state 和 action 传入reducer函数（createStore 的入参）来计算新的 state。更新后，我们通知每个变化监听器（通过调用它们） dispatch
- subscribe 传入一个 listener 函数作为参数，将其放入内部的 listener 数组，为了取消订阅事件监听器，subscribe需要返回一个函数， 调用这个返回的函数就可以取消监听，这个函数内部通过filter()将 listeners 数组赋值为一个新的监听器数组（去除了与当前监听相同引用后返回的新监听器数组）。subscribe
- 在返回store时，我们需要要填充初始状态。我们要分派一个假的 action 来让 reducer 返回初始值。

const createStore = (reducer) => {	// 返回 store，可以调用getState、dispatch、subscribe
	let state;	
    let listeners = [];
    const getState = () => state;   // 外部可以通过调用getState获取当前state

    const dispatch = (action) => {
        state = reducer(state, action); // 因为reducer是纯函数，所以每次返回的state不会修改原先的state~
        listeners.forEach(listener => listener());     // 在dispatch事件中，调用reducer成功后调用监听器们~
    }

    const subscribe = (listener) => {   // 添加监听！
        listeners.push(listener);
        return () => {      // 为了能够取消监听器，返回一个函数
            listeners = listeners.filter(l => l !== listener);
        }
    }

    dispatch({});   // 为了让state有一个初始状态！

    return { getState, dispatch, subscribe };
};

改进计数器#

Redux: Implementing Store from Scratch | egghead.io

改进后示例：Counter (cos)

在上文我们实现了一个计数器的 Reducer，在这里我们改进一下，用 React 实际的将其渲染出来

编写 Counter 组件#

编写一个 Counter 组件，该组件是一个 "哑" 组件（dump component）。它不包含任何业务逻辑。

哑组件仅指定如何将当前状态呈现到输出中，以及如何将通过 prop 传递的回调函数绑定到事件处理程序。

// Counter 组件
const Counter = ({
  value,
  onIncrement,
  onDecrement,
  onElse
}) => (
  <div>
    <h1>{value}</h1>
    <button onClick={onIncrement}>+</button>
    <button onClick={onDecrement}>-</button>
    <button onClick={onElse}>else</button>
  </div>
);
// 该组件的渲染函数
const render = () => {
  console.log("render!");
  ReactDOM.render(
    <Counter
      value={store.getState()}
      onIncrement={() => store.dispatch({
        type:'INCREMENT'
      })}
      onDecrement={() => store.dispatch({
        type:'DECREMENT'
      })}
      onElse={() => store.dispatch({
        type:'else'
      })}
      />, document.getElementById('root')
  );
}

当该哑组件呈现时，我们指定其值应该从 Redux 存储的当前状态中获取值。当用户按下一个按钮时，相应的 action 将被 dispatch 到 Redux 的 store。

调用 createStore、添加监听#

调用 createStore 创建一个 store，调用 store.subscribe 添加一个 render 监听器

const counter = (state = 0, action) => {
  console.log("now state:", state);
  switch (action.type) {
    case 'INCREMENT':
      return state + 1;
    case 'DECREMENT':
      return state - 1;
    default:
      return state;
  }
} 
// store create with counter reducer
const { createStore } = Redux;
const store = createStore(counter);
store.subscribe(render);  // 添加监听，每次状态更新都会重新渲染
render();

reducer 指定如何根据当前 state 和传入的 action 计算下一个 state。最后，我们订阅 store（传入 render 函数），这样 render 函数在每次调用 dispatch 改变 state 时运行。

ps: 原文这里是 "Finally, we subscribe to the Redux store so our render() function runs any time the state changes so our Counter gets the current state." 说是每当 state 变化时触发 render，根据上文 createStore 的实现来说感觉不准确，state 就算值没变化也会触发，每次 dispatch 即发送 action 时都会 render，实际试了试也是这样的（也许可以理解为，Redux 要求每次 dispatch 都有改变状态的意图，后面视频要是有提到的话我再回来勘误）

Redux： React Counter example |egghead.io

查看过程#

通过下面的例子了解一下这个过程：

运行试试：Counter (cos)

初始值#

一开始什么都不做，可以看到 createStore 的时候就进行了一次 dispatch，通过 reducer（即 counter 函数）将 state 置为初始值 0 后进行了一次渲染。（注意）

请添加图片描述

增加计数#

点一下 +，发现又调用了一次 render

请添加图片描述

else#

点了好几次 else 之后，发现每次都会重新渲染，但是 state 的值看起来似乎没变，而且组件表面上看也没有变化
请添加图片描述

总结#

首先要明确一点，虽然 Redux 是一个很不错的管理状态工具，但还是要考虑下它是否适合你的场景。

不要仅仅因为有人说过应该使用 Redux 而使用，而是应该花一些时间来了解使用它的潜在好处和取舍。

看完这 1-8 期视频，基本上了解了 Redux 什么时候用比较好与它的缺点，了解了 Redux 三原则和 Redux 中的 Reducer、（getState、dispatch、subscribe）以及 createStore 的原理及实现，并且实现了一个极其简易的计数器（顺带知道了哑组件是啥）。

Redux 三原则：

应用程序的整个状态将由一个 JavaScript 对象来表示，而这个 JavaScript 对象就称之为状态树。
状态树是只读的。没办法直接修改或写入，只能通过 **“发起 Action”** 这个行为来间接对其进行修改。
描述状态变化必须编写一个纯函数，采用应用的先前状态 state和发起的 action，然后返回应用的下一个 state（next state ）。而这个纯函数称为Reducer。

createStore函数接收一个reducer函数，这个Reducer函数返回当前 state，会被内部的dispatch函数所调用

createStore函数创建出来的 store 需要拥有两个变量：
- state 当前状态，它是一个 JavaScript 对象，
- listeners 监听器数组，它是一个函数数组对象
createStore函数创建出来的 store 还需要拥有这三个方法：getState，dispatch 和subscribe
- getState 方法返回当前 state
- dispatch 函数传入一个 action，通过将内部的当前 state 和 action 传入reducer函数（createStore 的入参）来计算新的 state。更新后，我们通知每个变化监听器（通过调用它们） dispatch
- subscribe 传入一个 listener 函数作为参数，将其放入内部的 listener 数组，为了取消订阅事件监听器，subscribe需要返回一个函数， 调用这个返回的函数就可以取消监听，这个函数内部通过filter()将 listeners 数组赋值为一个新的监听器数组（去除了与当前监听相同引用后返回的新监听器数组）。subscribe
- 在返回store时，我们需要要填充初始状态。我们要分派一个假的 action 来让 reducer 返回初始值。