React 新 Context API 在前端狀態管理的實踐

本文轉載至：今日頭條技術博客

衆所周知，React的單向數據流模式致使狀態只能一級一級的由父組件傳遞到子組件，在大中型應用中較爲繁瑣很差管理，一般咱們須要使用Redux來幫助咱們進行管理，然而隨着React 16.3的發佈，新context api成爲了新的選擇。

1、Redux的簡介以及缺陷
Redux來源於Flux並借鑑了Elm的思想，主要原理以下圖所示：

能夠看到，Redux的數據流其實很是簡單，外部事件經過actionCreator函數調用dipsatch發佈action到reducers中，而後各自的reducer根據action的類型（action.type） 來按需更新整個應用的state。

redux設計有如下幾個要點：

1.state是單例模式且不可變的，單例模式避免了不一樣store之間的數據交換的複雜性，而不可變數據提供了十分快捷的撤銷重作、「時光旅行」等功能。
2.state只能經過reducer來更新，不能夠直接修改
3.reducer必須是純函數，形如(state,action) => newState

redux自己是個很是純粹的狀態管理庫，須要經過react-redux這個庫的幫助來管理react的狀態。react-redux主要包含兩個部分。

1.Provider組件：能夠將store注入到子組件的cotext中，因此通常放在應用的最頂層。
2.connect函數： 返回一個高階函數，把context中由Provider注入的store取出來而後經過props傳遞到子組件中，這樣子組件就能順利獲取到store了。

雖然redux在React項目中獲得了廣泛的承認與使用率，然而在現實項目中redux仍是存在着不少缺點：

1.樣板代碼過多：增長一個action每每須要同時定義相應的actionType而後再寫N個相關的reducer。例如當添加一個異步加載事件時，須要同時定義加載中、加載失敗以及加載完成三個actionType，須要一個相對應的reducer經過switch分支來處理對應的actionType，冗餘代碼過多。

2.更新效率問題：因爲使用不可變數據模式，每次更新state都須要拷貝一份完整的state形成了內存的浪費以及性能的損耗。

3.數據傳遞效率問題：因爲react-redux採用的舊版context API，context的傳遞存在着效率問題。

其中，第一個問題目前已經存在着很是多的解決方案，諸如dva、rematch以及mirror等等，筆者也造過一個相似的輪子restated這裏不作過多闡述。

第二個問題首先redux以及react-redux中已經作了很是詳盡的優化了，其次擅用shouldComponentUpdate方法也能夠避免不少沒必要要的更新，最後，也可使用一些不可變數據結構如immutable、Immr等來從根本上解決拷貝開銷問題。

第三個問題屬於React自身API的侷限，從第三方庫的角度上來講，能作的頗有限。

2、Context API
context API主要用來解決跨組件傳參氾濫的問題（prop drilling)，舊的context API的語法形式以下：

// 傳遞者，生成數據並放入context中class DeliverComponent extends Component {  
     getChildContext() {    return { color: "purple" };
     render() {    return <MidComponent /> }
}
DeliverComponent.childContextTypes = {  
     color: PropTypes.string
};// 中間與context無關的組件
const MidComponent = (props) => <ReceiverComponent />;// 接收者，須要用到context中的數據

const ReceiverComponent = (props, context) =>  
 <div style={{ color: context.color }}> 
    Hello, this is receiver. 
</div>;
ReceiverComponent.contextTypes = {  
     color: PropTypes.string
};

ReactDOM.render(  
 <DeliverComponent>
   <MidComponent>
     <ReceiverComponent />
   </MidComponent>
 </DeliverComponent>, document.getElementById('root'));

能夠看到，使用context api能夠把DeliverComponent中的參數color直接跨越MidComponent傳遞到ReceiverComponent中，不須要冗餘的使用props參數傳遞，特別是ReceiverComponent層級特別深的時候，使用context api可以很大程度上節省重複代碼避免bug。

舊Context API的缺陷

舊的context api主要存在以下的缺陷：
1.代碼冗餘：提供context的組件要定義childContextTypes與getChildContext才能把context傳下去。同時接收context的也要先定義contextTypes才能正確拿到數據。

2.傳遞效率：雖然功能上context能夠跨層級傳遞，可是本質上context也是同props同樣一層一層的往下傳遞的，當層級過深的時候仍是會出現效率問題。

3.shouldComponentUpdate：因爲context的傳遞也是一層一層傳遞，所以它也會受到shouldComponent的阻斷。換句話說，當傳遞組件的context變化時，若是其下面某一箇中間組件的shouldComponentUpdate方法返回false，那麼以後的接收組件將不會受到任何context變化。

爲了解決舊版本的shouldComponentUpdate問題，保證全部的組件都能收到store的變化，react-redux只能傳遞一個getState方法給各個組件用於獲取最新的state（直接傳遞state可能會被阻斷，後面的組件將接收不到state的變化），而後每一個connect組件都須要直接或間接監聽state的變化，當state發生改變時，經過內部notifyNestedSubs方法從上往下依次觸發各個子組件經過getState方法獲取最新的state更新視圖。這種方式效率較低並且比較hack。

3、新Context API
React自16.3開始提供了一個新的context api，完全解決了舊Context API存在的種種問題。
下面是新context api（右）與使用舊context api的react-redux（左）數據流的比較：

能夠看到，新的context api能夠直接將context數據傳遞到傳遞到子組件中而不須要像舊context api那樣級聯傳遞。所以也能夠突破shouldComponentUpdate的限制。新版的context api的定義以下：

type Context<T> = {  
 Provider: Provider<T>,
 Consumer: Consumer<T>,
};

interface React {  
 createContext<T>(defaultValue: T): Context<T>;
}
type Provider<T> = React.Component<{  
 value: T,  children?: React.Node,
}>;

type Consumer<T> = React.Component<{  
 children: (value: T) => React.Node,
}>;

下面是一個比較簡單的應用示例：

import React, { Component, createContext } from 'react';const DEFAULT_STATE = {color: 'red'};  const { Provider, Consumer } = createContext(DEFAULT_STATE);// 傳遞者，生成數據並放入context中class DeliverComponent extends Component {  
 state = { color: "purple" };

 render() {    return (      <Provider value={this.state}>
       <MidComponent />
     </Provider>
   )
 }
}// 中間與context無關的組件const MidComponent = (props) => <ReceiverComponent />;

// 接收者，須要用到context中的數據
const ReceiverComponent = (props) => (  
 <Consumer>
   {context => (
     <div style={{ color: context.color }}> Hello, this is receiver. </div>
   )}
 </Consumer>
);

ReactDOM.render(  
 <DeliverComponent>
   <MidComponent>
     <ReceiverComponent />
   </MidComponent>
 </DeliverComponent>, document.getElementById('root'));

能夠看到新的context api主要包含一個Provider和Consumer對，在Provider輸入的數據能夠在Consumer中得到。 新context api的要點以下：

1.Provider和 Consumer必須來自同一次 React.createContext調用。也就是說 NameContext.Provider和 AgeContext.Consumer是沒法搭配使用的。

2.React.createContext方法接收一個默認值做爲參數。當 Consumer外層沒有對應的 Provider時就會使用該默認值。

3.Provider 組件的 valueprop 值發生變動時，其內部組件樹中對應的 Consumer組件會接收到新值並從新執行 children函數。此過程不受 shouldComponentUpdete 方法的影響。

4.Provider組件利用 Object.is 檢測 value prop 的值是否有更新。注意 Object.is和 === 的行爲不徹底相同。

5.Consumer組件接收一個函數做爲 children prop 並利用該函數的返回值生成組件樹的模式被稱爲 Render Props 模式。

4、新Context API的應用
新的Context API大大簡化了react狀態傳遞的問題，也出現了一些基於它的狀態管理庫，諸如：unstated、react-waterfall等等。下面咱們主要嘗試使用新context api來造一個react-redux的輪子。
1.Provider
因爲新的context api傳遞過程當中不會被shouldComponentUpdate阻斷，因此咱們只須要在Provider裏面監聽store變化便可：

import React, { PureComponent, Children } from 'react';  import { IContext, IStore } from '../helpers/types';  import { Provider } from '../context';

interface IProviderProps {  
 store: IStore;
}

export default class EnhancedProvider extends PureComponent<IProviderProps, IContext> {  
     constructor(props: IProviderProps) {   
         super(props);    
        const { store } = props;    
        if (store == null) {      
            throw new Error(`Store should not omit in <Provider/>`);
       }   
     this.state = {      // 獲得當前的state
         state: store.getState(),
         dispatch: store.dispatch,
     }
     store.subscribe(() => {      // 單純的store.getState函數是不變的，須要獲得其結果state才能觸發組件更新。
        this.setState({ state: store.getState() });
   })
 }
     render() {    
            return <Provider value={this.state}>    
                        {Children.only(this.props.children)}
                    </Provider>;
    }
};

2.connect
相比較於react-redux，connect中的高階組件邏輯就簡單的多，不須要監聽store變化，直接得到Provider傳入的state而後再傳遞給子組件便可：

import React, { Component, PureComponent } from 'react';  import { IState, Dispatch, IContext } from './helpers/types';  import { isFunction } from './helpers/common';  import { Consumer } from './context';

export default (mapStateToProps: (state: IState) => any, mapDispatchToProps: (dispatch: Dispatch) => any) =>  
  (WrappedComponent: React.ComponentClass) =>    class ConnectedComponent extends Component<any>{
      render() {        

    return <Consumer>
          {(context: IContext) => {
            const { dispatch, state } = context;
            const filterProps = {};
            if (isFunction(mapStateToProps)) {
              Object.assign(filterProps, mapStateToProps(state));
            }
            if (isFunction(mapDispatchToProps)) {
              Object.assign(filterProps, mapDispatchToProps(dispatch));
            }
            return <WrappedComponent
               {...this.props}
               {...filterProps}
               />
          }}
        </Consumer>
      }
    };

好了，至此整個React-redux的接口和功能都已經基本cover了，下面繼續介紹一些比較重要的性能優化。

3.性能優化 - 減小重複渲染
性能優化最大的一部分就是要減小無心義的重複渲染，當WrappedComponent的參數值沒有變化時咱們應該阻止其從新渲染。能夠經過手寫shouldComponentUpdate方法實現，也能夠直接經過PureComponent組件來達到咱們的目標：

render() {  
  return <Consumer>
    {(context: IContext) => {      
            const { dispatch, state } = context;      
            const filterProps = {};     
             if (isFunction(mapStateToProps)) {
                Object.assign(filterProps, mapStateToProps(state));
      }      

            if (isFunction(mapDispatchToProps)) {   // mapDispatchToProps 返回值始終不變,能夠memory

        this.dpMemory = this.dpMemory  || mapDispatchToProps(dispatch);
        Object.assign(filterProps, this.dpMemory);
      }
    return <Prevent
        combinedProps={{ ...this.props, ...filterProps }}
        WrappedComponent={WrappedComponent} />
    }}
  </Consumer>
}// PureComponent內部自動實現了先後參數的淺比較

class Prevent extends PureComponent<any> {  
  render() {    
        const { combinedProps, WrappedComponent } = this.props;    

        return <WrappedComponent {...combinedProps} />;
  }
}

這裏須要注意的是，本示例的mapDispatchToProps未支持ownProps參數，所以能夠把它的返回值當作是不變的，不然每次調用它返回的action函數都是新建立的，從而致使Prevent接收到的參數始終是不一樣的，達不到預期效果。更爲複雜的狀況請參考react-redux源碼中selector相關的部分。

4.性能優化 - 減小層級嵌套
性能優化另外一個要點就是減小組件的層級嵌套，新context api在獲取context值的時候須要嵌套一層Consumer組件，這也是其比舊context api劣勢的地方。除此以外，咱們應該儘可能減小層級的嵌套。所以在前一個性能優化中咱們不該該再次嵌套一個PureComponent，取而代之的是，咱們能夠直接在Cunsumer中實現一個memory機制，實現代碼以下：

private shallowEqual(prev: any, next: any) {  
   const nextKeys = Object.keys(next);    
   const prevKeys = Object.keys(prev);    
   if (nextKeys.length !== prevKeys.length) return false;        for (const key of nextKeys) {        
         if (next[key] !== prev[key]) { 
               return false;
         }
     }    
    return true;
}
render() {  
 return <Consumer>
   {(context: IContext) => {      
        const { dispatch, state } = context;     
        const filterProps = {};  
      if (isFunction(mapStateToProps)) {
       Object.assign(filterProps, mapStateToProps(state));
     }     
     if (isFunction(mapDispatchToProps)) {        // mapDispatchToProps 返回值始終不變
       this.dpMemory = this.dpMemory || mapDispatchToProps(dispatch);
       Object.assign(filterProps, this.dpMemory);
     }      
     const combinedProps = { ...this.props, ...filterProps };      if (this.prevProps && this.shallowEqual(this.prevProps, combinedProps)) {        // 若是props一致，那麼直接返回緩存以前的結果
       return this.prevComponent;
     } else {        
        this.prevProps = combinedProps;  // 對當前的子節點進行緩存
       this.prevComponent = <WrappedComponent {...combinedProps} />;        

        return this.prevComponent;
     }
   }}
 </Consumer>
}

下面是先後chrome開發人員工具中組件層級的對比，能夠看到嵌套層級成功減小了一層，兩層嵌套是新context api的侷限，若是要保持react-redux的接口模式則沒法再精簡了。

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