深刻解析Immutable及 React 中實踐

Immutable 能夠給 React 應用帶來數十倍的提高，也有人說 Immutable 的引入是近期 JavaScript 中偉大的發明，由於同期 React 太火，它的光芒被掩蓋了。這篇文章主要介紹了Immutable及 React 中的實踐,很是不錯，寫的十分的全面細緻，具備必定的參考價值，對此有須要的朋友能夠參考學習下。若有不足之處，歡迎批評指正。

有人說 Immutable 能夠給 React 應用帶來數十倍的提高，也有人說 Immutable 的引入是近期 JavaScript 中偉大的發明，由於同期 React 太火，它的光芒被掩蓋了。這些至少說明 Immutable 是頗有價值的，下面咱們來一探究竟。 JavaScript 中的對象通常是可變的（Mutable），由於使用了引用賦值，新的對象簡單的引用了原始對象，改變新的對象將影響到原始對象。如 foo={a: 1}; bar=foo; bar.a=2 你會發現此時 foo.a 也被改爲了 2。雖然這樣作能夠節約內存，但當應用複雜後，這就形成了很是大的隱患，Mutable 帶來的優勢變得得不償失。爲了解決這個問題，通常的作法是使用 shallowCopy（淺拷貝）或 deepCopy（深拷貝）來避免被修改，但這樣作形成了 CPU 和內存的浪費。 Immutable 能夠很好地解決這些問題。

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。

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 學院派的風格不一樣，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。 下面上代碼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); // 打印 2
console.log(foo === bar); // 打印 true
// 使用 immutable.js 後
import Immutable from ‘immutable'; foo = Immutable.fromJS({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，打印 1 console.log(foo === bar); // 打印 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); // 打印 false
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複製代碼

Immutable 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？ } 複製代碼

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。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 //歡迎加入前端全棧開發交流圈一塊兒吹水聊天學習交流：619586920 複製代碼

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。 後面我會提供 Flux 作 Undo 的示例。

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。但將來可能會加入，提早解決將來的問題不也挺好嗎？

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。 像 ClojureScript，Elm 等函數式編程語言中的數據類型天生都是 Immutable 的，這也是爲何 ClojureScript 基於 React 的框架 — Om 性能比 React 還要好的緣由。

使用 Immutable 的缺點

須要學習新的 API

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增長了資源文件大小

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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： 使用 Flow 或 TypeScript 這類有靜態類型檢查的工具 約定變量命名規則：如全部 Immutable 類型對象以 $$ 開頭。 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。 更多認識

1 . Immutable.is

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
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複製代碼

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
複製代碼

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。 後面會使用 Immutable.is 來減小 React 重複渲染，提升性能。 另外，還有 mori、cortex 等，由於相似就再也不介紹。

2 . 與 Object.freeze、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。

3 . 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);
}); //歡迎加入前端全棧開發交流圈一塊兒吹水聊天學習交流：619586920 
cursor.get(‘c'); // 1 cursor = cursor.update(‘c', x => x + 1);
cursor.get(‘c'); // 2 複製代碼

實踐

與 React 搭配使用，Pure Render 熟悉 React 的都知道，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：

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 (thisProps[key] !== nextProps[key] || ！is(thisProps[key], nextProps[key])) { return true; } //歡迎加入前端全棧開發交流圈一塊兒吹水聊天學習交流：619586920 } for (const key in nextState) { if (thisState[key] !== nextState[key] || ！is(thisState[key], nextState[key])) { return true; } } return false; } 複製代碼

使用 Immutable 後，以下圖，當紅色節點的 state 變化後，不會再渲染樹中的全部節點，而是隻渲染圖中綠色的部分：

你也能夠藉助 React.addons.PureRenderMixin 或支持 class 語法的pure-render-decorator 來實現。

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 }
} //歡迎加入前端全棧開發交流圈一塊兒吹水聊天學習交流：619586920 
},
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);
}
}
複製代碼

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'));
}
複製代碼

上面的 handleAdd 能夠簡寫成：

handleAdd() {
 this.setState(({data}) => ({
 data: data.update(‘times', v => v + 1) }) }); } 複製代碼

2 . 與 Flux 搭配使用

因爲 Flux 並無限定 Store 中數據的類型，使用 Immutable 很是簡單。 如今是實現一個相似帶有添加和撤銷功能的 Store：

import { Map, OrderedMap } from ‘immutable'; let todos = OrderedMap(); let history = []; // 普通數組，存放每次操做後產生的數據 let TodoStore = createStore({ getAll() { return todos; } }); Dispatcher.register(action => { if (action.actionType === ‘create') {
 let id = createGUID();
 history.push(todos); // 記錄當前操做前的數據，便於撤銷
 todos = todos.set(id, Map({
  id: id,
  complete: false,
  text: action.text.trim()
 }));
TodoStore.emitChange();
} else if (action.actionType === ‘undo') { // 這裏是撤銷功能實現， // 只需從 history 數組中取前一次 todos 便可 if (history.length > 0) { todos = history.pop(); } TodoStore.emitChange(); } //歡迎加入前端全棧開發交流圈一塊兒吹水聊天學習交流：619586920 }); 複製代碼

3 . 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。

總結

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。 若是 JS 原生 Immutable 類型會不會太美，被稱爲 React API 終結者的 Sebastian Markbåge 有一個這樣的提案，可否經過如今還不肯定。不過能夠確定的是 Immutable 會被愈來愈多的項目使用。

感謝您的觀看，若有不足之處，歡迎批評指正。

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