Immutable 學習

1.什麼是Immutable Data?

Immutable Data 就是一旦建立，就不能再被更改的數據。對 Immutable 對象的任何修改或添加刪除操做都會返回一個新的 Immutable 對象。Immutable 實現的原理是 Persistent Data Structure（持久化數據結構），也就是使用舊數據建立新數據時，要保證舊數據同時可用且不變。同時爲了不 deepCopy 把全部節點都複製一遍帶來的性能損耗，Immutable 使用了 Structural Sharing（結構共享），即若是對象樹中一個節點發生變化，只修改這個節點和受它影響的父節點，其它節點則進行共享。

 

2.目前流行的 Immutable 庫

(1)immutable.js

Facebook 工程師 Lee Byron 花費 3 年時間打造，與 React 同期出現，但沒有被默認放到 React 工具集裏（React 提供了簡化的 Helper）。它內部實現了一套完整的 Persistent Data Structure，還有不少易用的數據類型。像 Collection、List、Map、Set、Record、Seq。有很是全面的map、filter、groupBy、reduce、find函數式操做方法。同時 API 也儘可能與 Object 或 Array 相似。

其中有 3 種最重要的數據結構說明一下：（Java 程序員應該最熟悉了）

Map：鍵值對集合，對應於 Object，ES6 也有專門的 Map 對象

List：有序可重複的列表，對應於 Array

Set：無序且不可重複的列表

(2)seamless-immutable

與 Immutable.js 的風格不一樣，seamless-immutable 並無實現完整的 Persistent Data Structure，而是使用 Object.defineProperty（所以只能在 IE9 及以上使用）擴展了 JavaScript 的 Array 和 Object 對象來實現，只支持 Array 和 Object 兩種數據類型，API 基於與 Array 和 Object 操持不變。代碼庫很是小，壓縮後下載只有 2K。而 Immutable.js 壓縮後下載有 16K。

下面來感覺一下二者的不一樣：

//原來的寫法

let foo = {a: {b: 1}};

let bar = foo;

bar.a.b = 2;

console.log(foo.a.b); //2

console.log(foo === bar); //true

//使用immutable.js 後

import Immutable from 'immutable';

foo = Immutable.formJS({a: {b: 1}});

bar = foo.setIn(['a','b'], 2); //使用setIn 賦值

console.log(foo.getIn(['a','b'])); //使用getIn取值 輸出 1

console.log(foo === bar); //false

//使用seamless-immutable.js後

import SImmutable from 'seamless-immutable';

foo = SImmutable({a: {b: 1}});

bar = foo.merge({a: {b: 2}}); //使用merge賦值

console.log(foo.a.b); //像原生object同樣取值，打印1

console.log(foo === bar); //false

 

3.Immutable的優勢

（1）Immutable 下降了 Mutable 帶來的複雜度

可變（Mutable）數據耦合了 Time 和 Value 的概念，形成了數據很難被回溯。

好比下面一段代碼：

function touchAndLog(touchFn) {

  let data = { key: 'value' };

  touchFn(data);

  console.log(data.key); // 猜猜會打印什麼？

}

在不查看 touchFn 的代碼的狀況下，由於不肯定它對 data 作了什麼，你是不可能知道會打印什麼（這不是廢話嗎）。但若是 data 是 Immutable 的呢，你能夠很確定的知道打印的是 value。

（2）節省內存

Immutable.js 使用了 Structure Sharing 會盡可能複用內存，甚至之前使用的對象也能夠再次被複用。沒有被引用的對象會被垃圾回收。

import { Map} from 'immutable';

let a = Map({

  select: 'users',

  filter: Map({ name: 'Cam' })

})

let b = a.set('select', 'people');

 

a === b; // false

a.get('filter') === b.get('filter'); // true

上面 a 和 b 共享了沒有變化的 filter 節點。

（3）Undo/Redo，Copy/Paste，甚至時間旅行這些功能作起來小菜一碟

由於每次數據都是不同的，只要把這些數據放到一個數組裏儲存起來，想回退到哪裏就拿出對應數據便可，很容易開發出撤銷重作這種功能。

（4）併發安全

傳統的併發很是難作，由於要處理各類數據不一致問題，所以『聰明人』發明了各類鎖來解決。但使用了 Immutable 以後，數據天生是不可變的，併發鎖就不須要了。

然而如今並沒什麼卵用，由於 JavaScript 仍是單線程運行的啊。提早解決將來的問題。

（5）擁抱函數式編程

Immutable 自己就是函數式編程中的概念，純函數式編程比面向對象更適用於前端開發。由於只要輸入一致，輸出必然一致，這樣開發的組件更易於調試和組裝。

 

4.Immutable的缺點

（1） 須要學習新的 API

（2）增長了資源文件大小

（3）容易與原生對象混淆

這點是咱們使用 Immutable.js 過程當中遇到最大的問題。寫代碼要作思惟上的轉變。

雖然 Immutable.js 儘可能嘗試把 API 設計的原生對象相似，有的時候仍是很難區別究竟是 Immutable 對象仍是原生對象，容易混淆操做。

Immutable 中的 Map 和 List 雖對應原生 Object 和 Array，但操做很是不一樣，好比你要用 map.get('key')而不是 map.key，array.get(0) 而不是 array[0]。另外 Immutable 每次修改都會返回新對象，也很容易忘記賦值。

當使用外部庫的時候，通常須要使用原生對象，也很容易忘記轉換。

下面給出一些辦法來避免相似問題發生：

1. 使用 Flow 或 TypeScript 這類有靜態類型檢查的工具
2. 約定變量命名規則：如全部 Immutable 類型對象以 $$ 開頭。
3. 使用 Immutable.fromJS 而不是 Immutable.Map 或 Immutable.List 來建立對象，這樣能夠避免 Immutable 和原生對象間的混用。

兩個 immutable 對象可使用 === 來比較，這樣是直接比較內存地址，性能最好。但即便兩個對象的值是同樣的，也會返回 false：

let map1 = Immutable.Map({a:1, b:1, c:1});

let map2 = Immutable.Map({a:1, b:1, c:1});

map1 === map2;             // false

爲了直接比較對象的值，immutable.js 提供了 Immutable.is 來作『值比較』，結果以下：

Immutable.is(map1, map2);  // true

Immutable.is 比較的是兩個對象的 hashCode 或 valueOf（對於 JavaScript 對象）。因爲 immutable 內部使用了 Trie 數據結構來存儲，只要兩個對象的 hashCode 相等，值就是同樣的。這樣的算法避免了深度遍歷比較，性能很是好。

 

5.與Object.freeze 和const區別

Object.freeze 和 ES6 中新加入的 const 均可以達到防止對象被篡改的功能，但它們是 shallowCopy 的。對象層級一深就要特殊處理了。

 

6.Cursor的概念

這個 Cursor 和數據庫中的遊標是徹底不一樣的概念。

因爲 Immutable 數據通常嵌套很是深，爲了便於訪問深層數據，Cursor 提供了能夠直接訪問這個深層數據的引用。

import Immutable from 'immutable';

import Cursor from 'immutable/contrib/cursor';

 

let data = Immutable.fromJS({ a: { b: { c: 1 } } });

// 讓 cursor 指向 { c: 1 }

let cursor = Cursor.from(data, ['a', 'b'], newData => {

  // 當 cursor 或其子 cursor 執行 update 時調用

  console.log(newData);

});

 

cursor.get('c'); // 1

cursor = cursor.update('c', x => x + 1);

cursor.get('c'); // 2

7.與React搭配使用

React 作性能優化時有一個避免重複渲染的大招，就是使用 shouldComponentUpdate()，但它默認返回 true，即始終會執行 render() 方法，而後作 Virtual DOM 比較，並得出是否須要作真實 DOM 更新，這裏每每會帶來不少無必要的渲染併成爲性能瓶頸。

固然咱們也能夠在 shouldComponentUpdate() 中使用使用 deepCopy 和 deepCompare 來避免無必要的 render()，但 deepCopy 和 deepCompare 通常都是很是耗性能的。

 

Immutable 則提供了簡潔高效的判斷數據是否變化的方法，只需 === 和 is 比較就能知道是否須要執行 render()，而這個操做幾乎 0 成本，因此能夠極大提升性能。修改後的 shouldComponentUpdate 是這樣的：

注意：React 中規定 state 和 props 只能是一個普通對象，因此比較時要比較對象的 key。

import { is } from 'immutable';

 

shouldComponentUpdate: (nextProps = {}, nextState = {}) => {

  const thisProps = this.props || {}, thisState = this.state || {};

 

  if (Object.keys(thisProps).length !== Object.keys(nextProps).length ||

      Object.keys(thisState).length !== Object.keys(nextState).length) {

    return true;

  }

 

  for (const key in nextProps) {

    if (!is(thisProps[key], nextProps[key])) {

      return true;

    }

  }

 

  for (const key in nextState) {

    if (thisState[key] !== nextState[key] || !is(thisState[key], nextState[key])) {

      return true;

    }

  }

  return false;

}

使用 Immutable 後，當節點A的 state 變化後，不會再渲染樹中的全部節點，而是隻渲染髮生A節點和A的父節點及A的父節點的父節點。

 

8.setState的一個技巧

React 建議把 this.state 看成 Immutable 的，所以修改前須要作一個 deepCopy，顯得麻煩：
import '_' from 'lodash';

const Component = React.createClass({
  getInitialState() {
    return {
      data: { times: 0 }
    }
  },
  handleAdd() {
    let data = _.cloneDeep(this.state.data);
    data.times = data.times + 1;
    this.setState({ data: data });
    // 若是上面不作 cloneDeep，下面打印的結果會是已經加 1 後的值。
    console.log(this.state.data.times);
  }
}
使用 Immutable 後：
  getInitialState() {
    return {
      data: Map({ times: 0 })
    }
  },
  handleAdd() {
    this.setState({ data: this.state.data.update('times', v => v + 1) });
    // 這時的 times 並不會改變
    console.log(this.state.data.get('times'));
  }
上面的 handleAdd 能夠簡寫成：
  handleAdd() {
    this.setState(({data}) => ({
      data: data.update('times', v => v + 1) })
    });
  }

 

9.與Redux搭配使用

Redux是目前流行的 Flux 衍生庫。它簡化了 Flux 中多個 Store 的概念，只有一個 Store，數據操做經過 Reducer 中實現；同時它提供更簡潔和清晰的單向數據流（View -> Action -> Middleware -> Reducer），也更易於開發同構應用。目前已經在咱們項目中大規模使用。

因爲 Redux 中內置的 combineReducers 和 reducer 中的 initialState 都爲原生的 Object 對象，因此不能和 Immutable 原生搭配使用。

幸運的是，Redux 並不排斥使用 Immutable，能夠本身重寫 combineReducers 或使用 redux-immutablejs來提供支持。

上面咱們提到 Cursor 能夠方便檢索和 update 層級比較深的數據，但由於 Redux 中已經有了 select 來作檢索，Action 來更新數據，所以 Cursor 在這裏就沒有用武之地了。

 

Immutable 能夠給應用帶來極大的性能提高，可是否使用還要看項目狀況。因爲侵入性較強，新項目引入比較容易，老項目遷移須要評估遷移。對於一些提供給外部使用的公共組件，最好不要把 Immutable 對象直接暴露在對外接口中。