#yyds干货盘点#Redux 源码与函数式编程
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#yyds干货盘点#Redux 源码与函数式编程
推荐 原创Redux 属于典型的“百行代码，千行文档”，其中核心代码非常少，但是思想不简单，可以总结为下面两点：
- 全局状态唯一且不可变（Immutable） ，不可变的意思是当需要修改状态的时候，用一个新的来替换，而不是直接在原数据上做更改：
// 当需要更新某个状态的时候
// 创建一个新的对象，然后把原来的替换掉
store = { ...store, foo: 111 };
这点与 Vue 恰好相反，在 Vue 中必须直接在原对象上修改，才能被响应式机制监听到，从而触发 setter 通知依赖更新。
状态更新通过一个纯函数（Reducer）完成。纯函数（Pure function）的特点是：
- 输出仅与输入有关；
- 引用透明，不依赖外部变量；
- 不产生副作用；
因此对于一个纯函数，相同的输入一定会产生相同的输出，非常稳定。使用纯函数进行全局状态的修改，使得全局状态可以被预测。
在使用 Redux 及阅读源码之前需要了解下面几个概念：
Action
action 是一个普通 JavaScript 对象，用来描述如何修改状态，其中需要包含 type 属性。一个典型的 action 如下所示：
type: 'todos/todoAdded',
payload: 'Buy milk'
}
Reducers
reducer 是一个纯函数，其函数签名如下：
* @param {State} state 当前状态
* @param {Action} action 描述如何更新状态
* @returns 更新后的状态
*/
function reducer(state: State, action: Action): State
reducer 函数的名字来源于数组的 reduce 方法，因为它们类似数组 reduce 方法传递的回调函数，也就是上一个返回的值会作为下一次调用的参数传入。
reducer函数的编写需要严格遵顼以下规则：
- 检查reducer是否关心当前的action
- 如果是，就创建一份状态的副本，使用新的值更新副本中的状态，然后返回这个副本
- 否则就返回当前状态
一个典型的 reducer 函数如下：
function counterReducer(state = initialState, action) {
if (action.type === 'counter/incremented') {
return {
...state,
value: state.value + 1
}
}
return state
}
Store
通过调用 createStore 创建的 Redux 应用实例，可以通过 getState() 方法获取到当前状态。
Dispatch
store 实例暴露的方法。更新状态的唯一方法就是通过 dispatch 提交 action 。store 将会调用 reducer 执行状态更新，然后可以通过 getState() 方法获取更新后的状态：
console.log(store.getState())
// {value: 1}
storeEnhancer
createStore 的高阶函数封装，用于增强 store 的能力。Redux 的 applyMiddleware 是官方提供的一个 enhancer 。
middleware
dispatch 的高阶函数封装，由 applyMiddleware 把原 dispatch替换为包含 middleware 链式调用的实现。Redux-thunk 是官方提供的 middleware，用于支持异步 action 。
学习源码之前，我们先来看下 Redux 的基本使用，便于更好地理解源码。
首先我们编写一个 Reducer 函数如下：
const initState = {
userInfo: null,
isLoading: false
};
export default function reducer(state = initState, action) {
switch (action.type) {
case 'FETCH_USER_SUCCEEDED':
return {
...state,
userInfo: action.payload,
isLoading: false
};
case 'FETCH_USER_INFO':
return { ...state, isLoading: true };
default:
return state;
}
}
在上面代码中：
- reducer首次调用的时候会传入initState作为初始状态，然后switch...case最后的default用来获取初始状态
- 在switch...case中还定义了两个action.type用来指定如何更新状态
接下来我们创建 store ：
import { createStore } from "redux";
import reducer from "./reducer";
const store = createStore(reducer);
store 实例会暴露两个方法 getState 和 dispatch ，其中 getState 用于获取状态，dispatch 用于提交 action 修改状态，同时还有一个 subscribe 用于订阅store的变化：
// 每次更新状态后订阅 store 变化
store.subscribe(() => console.log(store.getState()));
// 获取初始状态
store.getState();
// 提交 action 更新状态
store.dispatch({ type: "FETCH_USER_INFO" });
store.dispatch({ type: "FETCH_USER_SUCCEEDED", payload: "测试内容" });
我们运行一下上面的代码，控制台会先后打印：
{ userInfo: null, isLoading: true } // 第一次更新
{ userInfo: "测试内容", isLoading: false } // 第二次更新
Redux Core 源码分析
上面的例子虽然很简单，但是已经包含 Redux 的核心功能了。接下来我们来看下源码是如何实现的。
createStore
可以说 Redux 设计的所有核心思想都在 createStore 里面了。 createStore 的实现其实非常简单，整体就是一个闭包环境，里面缓存了 currentReducer 和 currentState ，并且定义了getState、subscribe、dispatch 等方法。
createStore 的核心源码如下，由于这边还没用到 storeEnhancer ，开头有些if...else的逻辑被省略了，顺便把源码中的类型注解也都去掉了，方便阅读：
function createStore(reducer, preloadState = undefined) {
let currentReducer = reducer;
let currentState = preloadState;
let listeners = [];
const getState = () => {
return currentState;
}
const subscribe = (listener) => {
listeners.push(listener);
}
const dispatch = (action) => {
currentState = currentReducer(currentState, action);
for (let i = 0; i < listeners.length; i++) {
const listener = listeners[i];
listener();
}
return action;
}
dispatch({ type: "INIT" });
return {
getState,
subscribe,
dispatch
}
}
createStore 的调用链路如下：
- 首先调用 createStore 方法，传入 reducer 和 preloadState 。preloadState 代表初始状态，假如不传那么 reducer 必须要指定初始值；
- 将 reducer 和 preloadState 分别赋值给 currentReducer 和 currentState 用于创建闭包；
- 创建 listeners 数组，这其实就是基于发布订阅模式，listeners 就是发布订阅模式的事件中心，也是通过闭包缓存；
- 创建 getState 、subscribe 、dispatch 等函数；
- 调用 dispatch 函数，提交一个 INIT 的 action 用来生成初始state，在 Redux 源码中，这里的 type 是一个随机数；
- 最后返回一个包含 getState 、subscribe 、dispatch 函数的对象，即 store 实例；
那么很显然，外界无法访问到闭包的值，只能通过getState函数访问。
为了订阅状态更新，可以使用 subscribe 函数向事件中心 push 监听函数（注意 listener 是允许副作用存在的）。
当需要更新状态时，调用 dispatch 提交 action 。在 dispatch 函数中调用 currentReducer（也就是 reducer 函数），并传入 currentState 和 action ，然后生成一个新的状态，传给 currentState 。在状态更新完成后，将订阅的监听函数执行一遍（实际上只要调用 dispatch ，即使没有对 state 做任何修改，也会触发监听函数）。
如果有熟悉面向对象编程的小伙伴可能会说，createStore里面做的事情可以封装到一个类里面。确实可以，本人用 TypeScript 实现如下（发布订阅的功能不写了）：
type Action = {
type: string;
payload?: Object;
}
type Reducer = (state: State, action: Action) => State;
// 定义 IRedux 接口
interface IRedux {
getState(): State;
dispatch(action: Action): Action;
}
// 实现 IRedux 接口
class Redux implements IRedux {
// 成员变量设为私有
// 相当于闭包作用
private currentReducer: Reducer;
private currentState?: State;
constructor(reducer: Reducer, preloadState?: State) {
this.currentReducer = reducer;
this.currentState = preloadState;
this.dispatch({ type: "INIT" });
}
public getState(): State {
return this.currentState;
}
public dispatch(action: Action): Action {
this.currentState = this.currentReducer(
this.currentState,
action
);
return action;
}
}
// 通过工厂模式创建实例
function createStore(reducer: Reducer, preloadState?: State) {
return new Redux(reducer, preloadState);
}
你看，多有意思，函数式编程和面向对象编程竟然殊途同归了。
applyMiddleware
applyMiddleware 是 Redux 中的一个难点，虽然代码不多，但是里面用到了大量函数式编程技巧，本人也是经过大量源码调试才彻底搞懂。
首先要能看懂这种写法：
(store) =>
(next) =>
(action) => {
// ...
}
上面的写法相当于：
return function(next) {
return function(action) {
// ...
}
}
}
其次需要知道，这种其实就是函数柯里化，也就是可以分步接受参数。如果内层函数存在变量引用，那么每次调用都会生成闭包。
说到闭包，有些同学马上就想到内存泄漏。但实际上闭包在平时项目开发中非常常见，很多时候我们不经意间就创建了闭包，但往往都被我们忽略了。
闭包一大作用就是缓存值，这和声明一个变量在赋值的效果是类似的。而闭包的难点就在于，变量是显式声明，而闭包往往是隐式的，什么时候创建闭包，什么时候更新了闭包的值，很容易被忽略。
可以这么说，函数式编程就是围绕闭包展开的。在下面的源码分析中，会看到大量闭包的例子。
applyMiddleware 是 Redux 官方实现的 storeEnhancer ，实现了一套插件机制，增加 store 的能力，例如实现异步 Action ，实现 logger 日志打印，实现状态持久化等等。
...middlewares: Middleware<any, S, any>[]
): StoreEnhancer<{ dispatch: Ext }>
applyMiddleware 接受一个或多个 middleware 实例，然后再传给createStore：
import thunk from "redux-thunk"; // 使用 thunk 中间件
import reducer from "./reducer";
const store = createStore(reducer, applyMiddleware(thunk));
createStore 入参中只接受一个 storeEnhancer ，如果需要传入多个，可以使用 Redux Utils 中的 compose 函数将它们组合起来。
compose 函数在后面会介绍
看上面的用法，可以猜测 applyMiddleware 肯定也是个高阶函数。之前说到 createStore 前面有些if..else逻辑因为没用到 storeEnhancer 所以被省略了。这边我们一起来看下。
首先看 createStore 的函数签名，实际上是可以接受 1-3 个参数。其中 reducer 是必须要传递的。当第二个参数为函数类型，会识别为 storeEnhancer。如果第二个参数不是函数类型，则会识别为 preloadedState ，此时还可以再传递一个函数类型的 storeEnhancer ：
可以看到源码中参数校验的逻辑：
if (
(typeof preloadedState === 'function' && typeof enhancer === 'function') ||
(typeof enhancer === 'function' && typeof arguments[3] === 'function')
) {
// 传递两个函数类型参数的时候，抛出异常
// 也就是只接受一个 storeEnhancer
throw new Error();
}
当第二个参数为函数类型，将它作为 storeEhancer 处理：
if (typeof preloadedState === 'function' && typeof enhancer === 'undefined') {
enhancer = preloadedState as StoreEnhancer<Ext, StateExt>
preloadedState = undefined
}
接下来是一个比较难的逻辑：
if (typeof enhancer !== 'undefined') {
// 如果使用了 enhancer
if (typeof enhancer !== 'function') {
// 如果 enhancer 不是函数就抛出异常
throw new Error();
}
// 直接返回调用 enhancer 之后的结果，并没有往下继续创建 store
// enhancer 肯定是一个高阶函数
// 先传入了 createStore，又传入 reducer 和 preloadedState
// 说明很有可能在 enhancer 内部再次调用 createStore
return enhancer(createStore)(
reducer,
preloadedState
)
}
下面我们来看一下 applyMiddleware 的源码，为便于阅读，把源码中的类型注解都去掉了：
import compose from './compose';
function applyMiddleware(...middlewares) {
return (createStore) => (reducer, preloadedState) => {
const store = createStore(reducer, preloadedState);
let dispatch = () => {
throw new Error();
}
const middlewareAPI = {
getState: store.getState,
dispatch: (action, ...args) => dispatch(action, ...args)
}
const chain = middlewares.map(middleware => middleware(middlewareAPI));
dispatch = compose(...chain)(store.dispatch);
return {
...store,
dispatch
}
}
}
可以看到这里代码并不多，但是出现了一个函数嵌套函数的情形：
(createStore) =>
(reducer, preloadedState) => {
// ...
}
分析一下源码中的调用链路：
- 调用 applyMiddleware 时，传入中间件实例，返回 enhancer 。从剩余参数的用法看出，支持传入多个 middleware ；
- 由createStore调用 enhancer ，分两次传入 createStore 和 reducer 、preloadedState ；
- 内部再次调用 createStore ，这次由于没有传 enhancer ，所以直接走创建 store 的流程；
- 创建一个经过修饰的 dispatch 方法，覆盖默认 dispatch ；
- 构造 middlewareAPI ，对 middleware 注入 middlewareAPI ；
- 将 middleware 实例组合为一个函数，再向 middleware 传递默认的 store.dispatch 方法；
- 最后返回一个新的 store 实例，此时 store 的 dispatch 方法经过了 middleware 修饰；
这里涉及到 compose 函数，是函数式编程范式中经常用到的一种处理，创建一个从右到左的数据流，右边函数执行的结果作为参数传入左边，最终返回一个以上述数据流执行的函数：
export default 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))
)
}
通过这边的代码，我们不难推断出一个中间件的结构：
// 接收 middlewareAPI
return function(next) {
// 接收默认的 store.dispatch 方法
return function(action) {
// 接收组件调用 dispatch 传入的 action
console.info('dispatching', action);
let result = next(action);
console.log('next state', store.getState());
return result;
}
}
}
看到这里，我想大多数读者都会有两个问题：
- 通过 middlewareAPI 获取的 dispatch 函数和 store 实例最终暴露的 dispatch 函数都是经过修饰的吗；
- 为了防止在创建 middleware 的时候调用 dispatch ，applyMiddleware 给新的 dispatch 初始化为一个空函数，且调用会抛出异常，那么这个函数究竟在何时被替换掉的；
大家可以先试着思考一下。
说实话，本人在阅读源码的时候也被这两个问题困扰，大多数技术文章也都没有给出解释。没办法，只能通过调试源码来找答案。经过不断调试，终于搞清楚了，middlewareAPI 的 dispatch 函数本身其实就是以闭包形式引入的，这个闭包可能没多少人能看得出来：
// 此时是一个空函数，调用会抛出异常
let dispatch = () => {
throw new Error();
}
// 定义 middlewareAPI
// 注意这里的 dispatch 是通过闭包形式引入的
const middlewareAPI = {
getState: store.getState,
dispatch: (action, ...args) => dispatch(action, ...args)
}
// 对 middleware 注入 middlewareAPI
// 此时在 middleware 中调用 dispatch 会抛出异常
const chain = middlewares.map(middleware middleware(middlewareAPI));
然后下面这段代码其实做了两件事，一方面将 middleware 组合为一个函数，注入默认 dispatch 函数，另一方面将新的 dispatch 初始的空函数替换为正常可执行的函数。同时由于 middlewareAPI 的 dispatch 是以闭包形式引入的，当 dispatch 更新之后，闭包中的值也相应更新：
// 注意闭包中的值也会相应更新，middleware 可以访问到更新后的方法
dispatch = compose(...chain)(store.dispatch);
也就是说，createStore 生成的实例暴露的 dispatch 和 middleware 获取的都是修饰后的 dispatch ，并且应该是长这样：
// 注意这里存在闭包
// 可以获取到中间件初始化传入的 dispatch、getState 和 next
// 如果你打断点，可以在 scope 中看到闭包的变量
// 同时注意这里的 dispatch 就是这个函数本身
console.info('dispatching', action);
let result = next(action);
console.log('next state', store.getState());
return result;
}
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