详解redux中间件

关于redux中间件是什么以及为什么需要redux中间件的话题，网上有太多的文章已经介绍过了，本文就不再赘述了。如果你有类似的困惑：

redux中间件究竟是如何作用于dispatch？
redux的源码和中间件的源码都不复杂，但看起来怎么那么费劲？
redux中间件的洋葱模型到底是什么？
...

那么欢迎往下阅读，希望这篇文章能帮助你多一些对redux中间件的理解。

在深入理解中间件之前，我们先来看一个很关键的概念。

复合函数/函数组合（function composition）

在数学中， 复合函数 是指逐点地把一个函数

作用于另一个函数的结果，所得到的第三个函数。

直观地说，复合两个函数是把两个函数链接在一起的过程，内函数的输出就是外函数的输入。

-- 维基百科

大家看到复合函数应该不陌生，因为上学时的数学课本上都出现过，我们举例回忆下：

f(x) = x^2 + 3x + 1
g(x) = 2x

(f ∘ g)(x) = f(g(x)) = f(2x) = 4x^2 + 6x + 1

其实编程上的复合函数和数学上的概念很相似：

var greet = function(x) { return `Hello, ${ x }` };
var emote = function(x) { return `${x} :)` };
var compose = function(f, g) {
  return function(x) {
    return f(g(x));
  }
}
var happyGreeting = compose(greet, emote);
// happyGreeting(“Mark”) -> Hello, Mark :)

这段代码应该不难理解，接下来我们来看下compose方法的es6写法，效果是等价的：

const compose = (...funcs) => {
  return funcs.reduce((f, g) => (x) => f(g(x)));
}

这个写法可能需要你花点时间去理解。如果理解了，那么恭喜你，因为redux的compose写法基本就是这样。但是如果一下子无法理解也没关系，我们只要先记住：

compose(A, B, C)的返回值是：(arg)=>A(B(C(arg)))，
内函数的输出就是外函数的输入

我们再举个例子来理解下compose的作用：

// redux compose.js
function compose (...funcs) {
  if (funcs.length === 0) {
    return arg => arg
  }

  if (funcs.length === 1) {
    return funcs[0]
  }

  return funcs.reduce((a, b) => (...args) => a(b(...args)))
}

function console1(nextConsole) {
  return (message) => {
    console.log('console1开始');
    nextConsole(message);
    console.log('console1结束');
  }
}

function console2(nextConsole) {
  return (message) => {
    console.log('console2开始');
    nextConsole(message);
    console.log('console2结束');
  }
}

function console3(nextConsole) {
  return (message) => {
    console.log('console3开始');
    nextConsole(message);
    console.log('console3结束');
  }
}

const log = compose(console1, console2, console3)(console.log);

log('我是Log');

/* 
console1开始
console2开始
console3开始
我是Log
console3结束
console2结束
console1结束
*/

看到这样的输出结果是不是有点意外？我们来进一步解析下：

因为：

compose(A, B, C)的返回值是：(arg) => A(B(C(arg)))

所以：

compose(console1, console2, console3)(console.log)的结果是：console1(console2(console3(console.log)))

因为：

内函数的输出就是外函数的输入

所以，根据console1(console2(console3(console.log)))从内到外的执行顺序可得出：

console3的nextConsole参数是console.log

console2的nextConsole参数是console3(console.log)的返回值

console1的nextConsole参数是console2(console3(console.log))的返回值

也就是说在console1(console2(console3(console.log))执行后，由于闭包的形成，所以每个console函数内部的nextConsole保持着对下一个console函数返回值的引用。

所以执行log('我是Log')的运行过程是：

执行console1返回的函数， 输出“console1开始” ，然后执行console1内部的nextConsole(message)时，会将引用的console2返回值推入执行栈开始执行。
于是 输出“console2开始” ，然后执行console2内部的nextConsole(message)时，会将引用的console3返回值推入执行栈开始执行。
于是 输出“console3开始” ，然后执行console3内部的nextConsole(message)时，发现nextConsole就是console.log方法，于是 输出“我是log” ，接着执行下一句， 输出“console3结束” 。执行完毕将console3函数推出执行栈。
此时执行栈顶部是console2函数，执行完console2的最后一条语句， 输出“console2结束” 后，将console2函数推出执行栈。
同上，此时执行栈顶部是console1函数，执行完console1的最后一条语句， 输出“console1结束” 后，将console1函数推出执行栈。

图示：（和真实的执行栈会有差异，这里作为辅助理解）

RNrA3a7.png!mobile

(点击查看大图)

至此，整个运行过程就结束了。其实这就是网上很多文章里提到的洋葱模型，这里我是以执行过程中进栈出栈的方式来讲解，不知道理解起来会不会更方便些~

关于复合函数就先介绍这些，篇幅有点长，主要是因为它在redux中间件里起到了关键的作用。如果一下没理解，可以稍微再花点时间琢磨下，不着急往下读，因为理解了复合函数，基本也就理解了redux中间件的大部分核心内容了。

解析applyMiddleware.js

接下来就是解读源码的时间了~

//redux applyMiddleware.js

export default function applyMiddleware(...middlewares) {
  return (createStore) => (reducer, preloadedState, enhancer) => {
    const store = createStore(reducer, preloadedState, enhancer)
    let dispatch = store.dispatch
    let chain = []

    const middlewareAPI = {
      getState: store.getState,
      dispatch: (action) => dispatch(action)
    }
    chain = middlewares.map(middleware => middleware(middlewareAPI))
    dispatch = compose(...chain)(store.dispatch)

    return {
      ...store,
      dispatch
    }
  }
}

首先来看下applyMiddleware的框架：applyMiddleware接受一个中间件数组，返回一个参数为createStore的函数，该函数再返回一个参数为reducer、preloadedState、enhancer的函数。

export default function applyMiddleware(...middlewares) {
  return (createStore) => (reducer, preloadedState, enhancer) => {...}
}

这里有两个问题？

这些参数是从哪儿传来的？
为什么要用柯里化的方式去写？

先看第一个问题，是因为实际在 configure store 时，applyMiddleware是作为redux createStore方法中第三个参数enhancer被调用：

// index.js
const store = createStore(reducer, initialState, applyMiddleware(...middlewares));


// createStore.js
export default function createStore(reducer, preloadedState, enhancer) {
  if (typeof enhancer !== 'undefined') {
    if (typeof enhancer !== 'function') {
      throw new Error('Expected the enhancer to be a function.')
    }
   return enhancer(createStore)(reducer, preloadedState)
  }
  ...
}

我们可以在createStore的源码中看到，当enhancer是function时，会先传入自身createStore函数，返回的函数再传入初始传给createStore的reducer和preloadedState，所以第一个问题得到了解答。而第二个问题是因为如果要给createStore传多个enhancer的话，需要先用compose组合一下enhancer，而柯里化和compose的配合非常好用，所以这里会采取柯里化的写法。那为什么好用呢？以后会写篇相关的文章来介绍，这里先不多做介绍了~

我们接着分析，那么此时的enhancer是什么？很明显，就是applyMiddleware(...middlewares)的返回值

// applyMiddleware(...middlewares)
(createStore) => (reducer, preloadedState, enhancer) => {...}

那 enhancer(createStore)(reducer, preloadedState) 连续调用的结果是什么？这就来到了applyMiddleware的内部实现，总得来说就是接收外部传入的createStore、reducer、preloadedState参数，用createStore生成一个新的store对象，对新store对象中的dispatch方法用中间件增强，返回该store对象。

//  export default function applyMiddleware(...middlewares) 
//    return (createStore) => (reducer, preloadedState, enhancer) => {

        const store = createStore(reducer, preloadedState, enhancer)
        let dispatch = store.dispatch
        let chain = []

        const middlewareAPI = {
          getState: store.getState,
          dispatch: (action) => dispatch(action)
        }
        chain = middlewares.map(middleware => middleware(middlewareAPI))
        dispatch = compose(...chain)(store.dispatch)

        return {
          ...store,
          dispatch // 返回给全局store的是经过中间件增强的dispatch
        }                                                                             
//    }
// }

接着我们分析下内部实现，首先用dispatch变量保存store.dispatch，然后将getState方法和dispatch方法传递给中间件，这里又有两个问题：

为什么要将getState和dispatch传给中间件呢？
为什么传入的dispatch要用匿名函数包裹下，而不是直接传入store.dispatch？

let dispatch = store.dispatch;
let chain = [];

const middlewareAPI = {
  getState: store.getState, 
  dispatch: (action) => dispatch(action)
}
chain = middlewares.map(middleware => middleware(middlewareAPI))
dispatch = compose(...chain)(store.dispatch)

return {
  ...store,
  dispatch // 返回给全局store的是经过中间件增强的dispatch
}

关于第一个问题，我们先来看两个常见的中间件内部实现（简易版）

// redux-thunk
function createThunkMiddleware ({ dispatch, getState }) {
  return (next) => 
      (action) => {
      if (typeof action === 'function') {
        return action(dispatch, getState, extraArgument);
      }

      return next(action);
    };
}

// redux-logger
function createLoggerMiddleware({ getState }) {
  return (next) => 
    (action) => {
      const prevState = getState();
      next(action);
      const nextState = getState();
      console.log(`%c prev state`, `color: #9E9E9E`, prevState);
      console.log(`%c action`, `color: #03A9F4`, action);
      console.log(`%c next state`, `color: #4CAF50`, nextState);
    };
}

其实第一个问题的答案也就有了，因为 中间件需要接收getState和dispatch在内部使用 ，logger需要getState方法来获取当前的state并打印，thunk需要接收dispatch方法在内部进行再次派发，

关于第二个问题我们一会再解答 :)

我们继续分析源码，那么此时map后的chain数组也就是每个中间件调用了一次后的结果：

chain = [(next)=>(action)=>{...}, (next)=>(action)=>{...}, (next)=>(action)=>{...}];
// 要注意此时每个中间件的内部实现{...}都闭包引用着传入的getState和dispatch方法

看到这里是不是觉得很熟悉了？

(nextConsole) => (message) => {...}
const log = compose(console1, console2, console3)(console.log);
log('我是Log');
// log执行后输出的洋葱式结果不重复展示了

我们同样可以推导出：

// middleware1, middleware2, middleware3
// (next) => (action) => {...}

// dispatch = compose(...chain)(store.dispatch); 等于下一行
dispatch = compose(middleware1, middleware2, middleware3)(store.dispatch);

如果调用dispatch(action)，也会像洋葱模型那样经过每一个中间件，从而实现每个中间件的功能，而该dispatch也正是全局store的dispatch方法，所以我们在项目中使用dispatch时，使用的也都是增强过的dispatch。

至此我们也了解了applyMiddleware是如何将中间件作用于原始dispatch的。

别忘了，我们还漏了一个问题没解答：为什么传入的dispatch要用匿名函数包裹下，而不是直接传入store.dispatch？

我们再来看下内部实现:

let dispatch = store.dispatch // 1

const middlewareAPI = {
  getState: store.getState, 
  dispatch: (action) => dispatch(action) // 2
}
chain = middlewares.map(middleware => middleware(middlewareAPI))
dispatch = compose(...chain)(store.dispatch) // 3

首先，代码中三处的dispatch都是同一个，那么经由匿名函数包裹的dispatch，通过middlewareAPI传入middleware后，middleware内部的dispatch就可以始终保持着对外部dispatch的引用（因为形成了闭包）。也就是说，当注释3的代码执行后，middleware内部的dispatch也就变成了增强型dispatch。那么这样处理有什么好处呢？我们来看个场景

// redux-thunk
function createThunkMiddleware ({ dispatch, getState }) {
  return (next) => 
      (action) => {
      if (typeof action === 'function') {
        return action(dispatch, getState, extraArgument);
      }

      return next(action);
    };
}

// 使用到thunk的异步action场景
const setDataAsync = () => {
  return (dispatch) => {
    setTimeout(() => {
        dispatch({ type: 'xxx', payload: 'xxx' });
    }, 3000)
  }
}

const getData = () => {
  return (dispatch) => {
    return fetch.get(...).then(() => { dispatch(setDataAsync()); })
  }
}

dispatch(getData());

如果是一个异步action嵌套另一个异步action的场景，而此时传入的dispatch如果是原始store.dispatch，dispatch(setDataAsync())的执行就会有问题，因为原始的store.dispatch无法处理传入函数的情况，那么这个场景就需要中间件增强后的dispatch来处理。

所以这也就解释了为什么传入的dispatch要用匿名函数包裹，因为可能在某些中间件内部需要使用到增强后的dispatch，用于处理更多复杂的场景。

好，关于redux中间件的内容就先介绍到这里。非常感谢能看到此处的读者，在现在碎片化阅读盛行的时代，能耐心看完如此篇幅的文章实属不易~

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复合函数/函数组合（function composition）

compose(A, B, C)的返回值是：(arg) => A(B(C(arg)))

内函数的输出就是外函数的输入

解析applyMiddleware.js

至此我们也了解了applyMiddleware是如何将中间件作用于原始dispatch的。

所以这也就解释了为什么传入的dispatch要用匿名函数包裹，因为可能在某些中间件内部需要使用到增强后的dispatch，用于处理更多复杂的场景。

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