一塊兒學習造輪子（二）：從零開始寫一個Redux

時間  2019-11-05
標籤 一塊兒 學習 輪子 開始 一個 redux 简体版
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本文是一塊兒學習造輪子系列的第二篇，本篇咱們將從零開始寫一個小巧完整的Redux，本系列文章將會選取一些前端比較經典的輪子進行源碼分析，而且從零開始逐步實現，本系列將會學習Promises/A+，Redux，react-redux，vue，dom-diff，webpack，babel，kao，express，async/await，jquery，Lodash，requirejs，lib-flexible等前端經典輪子的實現方式，每一章源碼都託管在github上，歡迎關注~
相關係列文章：
一塊兒學習造輪子（一）：從零開始寫一個符合Promises/A+規範的promise
一塊兒學習造輪子（二）：從零開始寫一個Redux
一塊兒學習造輪子（三）：從零開始寫一個React-Redux
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前言

Redux是JavaScript狀態容器，提供可預測化的狀態管理。本文將會詳細介紹Redux五個核心方法 createStore，applyMiddleware，bindActionCreators，combineReducers，compose的實現原理，最後將本身封裝一個小巧完整的redux庫，隨後會介紹一下常常與Redux一塊兒結合使用的Redux經常使用中間件redux-logger，redux-thunk，redux-promise等中間件的實現原理。
前端

本文對於Redux是什麼及Redux幾個核心方法如何使用只會作簡單介紹，若是還沒用過Redux建議先學習基礎知識。
vue

推薦文章：
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Redux 入門教程（二）：中間件與異步操做
Redux 入門教程（三）：React-Redux 的用法
react

本文全部代碼在github建有代碼倉庫，能夠點此查看本文代碼，也歡迎你們star~jquery

開始

createStore

首先，咱們先來看一種使用Redux的基礎場景：webpack

function reducer(state, action) {}

const store = createStore(reducer) //用reducer生成了store

store.subscribe(() => renderApp(store.getState())) //註冊state變化的回調

renderApp(store.getState()) //初始化頁面

store.dispatch(xxxaction) //發出action
複製代碼

上面代碼是一個用到Redux的基礎場景，首先定義了一個reducer，而後用這個reducer生成了store，在store上註冊當state發生變化後要執行的回調函數，而後使用初始state先渲染一下頁面，當頁面有操做時，store.dispatch發出一個action，action和舊的state通過reducer計算生成新的state，此時state變化，觸發回調函數使用新的state從新渲染頁面，這個簡單的場景囊括了整個redux工做流， 如圖所示： git

redux工做流

這個場景主要用到Redux裏面的createStore方法，這是Redux裏最核心的方法，下面咱們簡單實現一下這個方法。 

function createStore(reducer) {
    let state = null //用來存儲全局狀態
    let listeners = [] //用來存儲狀態發生變化的回調函數數組

    const subscribe = (listener) => { //用來註冊回調函數
        listeners.push(listener)
    }
    const getState = () => state //用來獲取最新的全局狀態
    const dispatch = (action) => { //用來接收一個action，並利用reducer，根據舊的state和action計算出最新的state，而後遍歷回調函數數組，執行回調.
        state = reducer(state, action) //生成新state
        listeners.forEach((listener) => listener()) //執行回調
    }

    dispatch({}) //初始化全局狀態
    return { getState, dispatch, subscribe } //返回store對象，對象上有三個方法供外部使用
}
複製代碼

其實實現這個方法並不複雜github

  1. 首先，定義2個變量，一個是state，一個是listeners，state用來存放全局狀態，listeners用來存儲狀態發生變化的回調函數數組。
  2. 而後定義三個方法subscribe，getState，dispatch。subscribe用於註冊回調函數，getState用來獲取最新的state狀態，dispatch用來接收一個action，並利用reducer，根據舊的state和action計算出最新的state，而後遍歷回調函數數組，執行回調。
  3. 當調用createStore時，會先執行dispatch({})利用reducer生成一個初始state，而後返回一個store對象，對象上掛載着getState, dispatch, subscribe這三個方法供外部調用

通過以上三步，咱們便實現了一個簡單的createStore方法。web

combineReducers

咱們在開發稍微大一些的項目時reducer通常有多個，咱們會通常會創建一個reducers文件夾，裏面存儲項目中用到的全部reducer，而後使用一個combineReducers方法將全部reducer合併成一個傳給createStore方法。express

import userInfoReducer from './userinfo.js'
import bannerDataReducer from './banner.js'
import recordReducer from './record.js'
import clientInfoReducer from './clicentInfo.js'

const rootReducer = combineReducers({
    userInfoReducer,
    bannerDataReducer,
    recordReducer,
    clientInfoReducer
})

const store = createStore(rootReducer)
複製代碼

接下來，咱們就一塊兒來實現combineReducers這個方法：

const combineReducers = reducers => (state = {}, action) => {
    let currentState = {};
    for (let key in reducers) {
        currentState[key] = reducers[key](state[key], action);
    }
    return currentState;
};
複製代碼
  1. 首先combineReducers這個函數接收一個reducer集合，返回一個合併後的reducer函數，因此返回的函數傳參仍然和日常的reducer同樣，接收state和action，返回新的state。
  2. 而後聲明一個currentState對象，用來存儲全局狀態，接着遍歷reducers數組，使用reducer函數生成對應的state對象掛載到currentState上。 好比說reducers裏傳入了2個reducer{userInfoReducer,bannerDataReducer}，userInfoReducer裏state原本是這樣：{userId:1,name:"張三"}，而bannerDataReducer裏的state原本是{pictureId:1,pictureUrl:"http://abc.com/1.jpg"} 合併之後的currentState變爲
{
    userInfoReducer: {
        userId: 1,
        name: "張三"
    },
    bannerDataReducer: {
        pictureId: 1,
        pictureUrl: "http://abc.com/1.jpg"
    }
}
複製代碼

到此咱們實現了第二個方法combineReducers。

bindActionCreators

接下來介紹bindActionCreators這個方法，這是redux提供的一個輔助方法，可以讓咱們以方法的形式來調用action。同時，自動dispatch對應的action。它接收2個參數，第一個參數是接收一個action creator，第二個參數接收一個 dispatch 函數，由 Store 實例提供。

好比說咱們有一個TodoActionCreators

export function addTodo(text) {
    return {
      type: 'ADD_TODO',
      text
    };
}
export function removeTodo(id) {
   return {
     type: 'REMOVE_TODO',
     id
   };
}
複製代碼

咱們以前須要這樣使用:

import * as TodoActionCreators from './TodoActionCreators';

let addReadAction = TodoActionCreators.addTodo('看書');
dispatch(addReadAction);

let addEatAction = TodoActionCreators.addTodo('吃飯');
dispatch(addEatAction);

let removeEatAction = TodoActionCreators.removeTodo('看書');
dispatch(removeEatAction);
複製代碼

如今只須要這樣：

import * as TodoActionCreators from './TodoActionCreators';
let TodoAction = bindActionCreators(TodoActionCreators, dispatch);

TodoAction.addTodo('看書')
TodoAction.addTodo('吃飯')
TodoAction.removeTodo('看書')
複製代碼

好了，說完了如何使用，咱們來實現一下這個方法

function bindActionCreator(actions, dispatch) {
    let newActions = {};
    for (let key in actions) {
        newActions[key] = () => dispatch(actions[key].apply(null, arguments));
    }
    return newActions;
}
複製代碼

方法實現也不難，就是遍歷ActionCreators裏面的全部action，每一個都使用一個函數進行包裹dispatch行爲並將這些函數掛載到一個對象上對外暴露，當咱們在外部的調用這個函數的時候，就會自動的dispatch對應的action，這個方法的實現其實也是利用了閉包的特性。

這個方法在使用react-redux裏面常常見到，等講react-redux實現原理時會再說一下。

compose

最後，還剩兩個方法，一個是compose，一個是applyMiddleware，這兩個都是使用redux中間件時要用到的方法，先來講說compose這個方法，這是一個redux裏的輔助方法，其做用是把一系列的函數，組裝生成一個新的函數，而且從後到前依次執行，後面函數的執行結果做爲前一個函數執行的參數。

好比說咱們有這樣幾個函數:

function add1(str) {
    return str + 1
}

function add2(str) {
    return str + 2
}

function add3(str) {
    return str + 3
}
複製代碼

咱們想依次執行函數，並把執行結果傳到下一層就要像下面同樣一層套一層的去寫:
let newstr = add3(add2(add1("abc"))) //"abc123"
這只是3個，若是數量多了或者數量不固定處理起來就很麻煩，可是咱們用compose寫起來就很優雅：

let newaddfun = compose(add3, add2, add1);
let newstr = newaddfun("abc") //"abc123"
複製代碼

那compose內部是如何實現的呢？

function compose(...funcs) {
    return funcs.reduce((a, b) => (...args) => a(b(...args)));
}
複製代碼

其實核心代碼就一句，這句代碼使用了reduce方法巧妙地將一系列函數轉爲了add3(add2(add1(...args)))這種形式，咱們使用上面的例子一步一步地拆分看一下，當調用compose(add3, add2, add1)，funcs是add3, add2, add1，第一次進入時a是add3，b是add2，展開就是這樣子：（add3, add2）=>(...args)=>add3(add2(...args)),傳入了add3, add2，返回一個這樣的函數(...args)=>add3(add2(...args))，而後reduce繼續進行，第二次進入時a是上一步返回的函數(...args)=>add3(add2(...args))，b是add1，因而執行到a(b(...args)))時，b(...args)做爲a函數的參數傳入，變成了這種形式：(...args)=>add3(add2(add1(...args)))，是否是很巧妙。

applyMiddleware

最後咱們來看最後一個方法applyMiddleware，咱們在redux項目中，使用中間件時通常這樣寫：

import thunk from 'redux-thunk'
import logger from 'redux-logger'
const middleware = [thunk, logger]
const store = createStore(rootReducer, applyMiddleware(...middleware))
複製代碼

上面咱們用到了thunk和logger這兩個中間件，在createStore建立倉庫時傳入一個新的參數applyMiddleware(...middleware)，在此告訴redux咱們要使用的中間件，因此咱們要先改造一下createStore方法，讓其支持中間件參數的傳入。

function createStore(reducer, enhancer) {
    //若是傳入了中間件函數，使用中間件加強createStore方法
    if (typeof enhancer === 'function') {
        return enhancer(createStore)(reducer)
    }
    let state = null
    const listeners = []
    const subscribe = (listener) => {
        listeners.push(listener)
    }
    const getState = () => state
    const dispatch = (action) => {
        state = reducer(state, action)
        listeners.forEach((listener) => listener())
    }
    dispatch({})
    return { getState, dispatch, subscribe }
}
複製代碼

而後接下來以redux-logger中間件爲例來分析一下redux中間件的實現方式。 首先咱們能夠先思考一下，若是咱們不用logger中間件，想實現logger的功能該怎樣作呢？

let store = createStore(reducer);
let dispatch = store.dispatch;
store.dispatch = function (action) {
  console.log(store.getState());
  dispatch(action);
  console.log(store.getState())
};
複製代碼

咱們能夠在原始dispatch方法外面包裝一層函數，讓發起真正的dispatch以前和以後都打印一下日誌，調用時調用包裝後的這個dispatch函數，其實redux中間件原理的思路就是這樣的：將store的dispatch進行替換，換成一個功能加強了可是仍然具備dispach功能的新函數。

那applyMiddleware方法裏是如何改造dispatch來加強功能的呢？首先咱們來看個簡單版本，假如咱們只有一箇中間件，如何實現applyMiddleware方法呢？

function applyMiddleware(middleware) {
    return function a1(createStore) {
        return function a2(reducer) {
            //取出原始dispatch方法
            const store = createStore(reducer)
            let dispatch = store.dispatch

            //包裝dispatch
            const middlewareAPI = {
                getState: store.getState,
                dispatch: (action) => dispatch(action)
            }
            let mid = middleware(middlewareAPI)
            dispatch = mid(store.dispatch)
            
            //使用包裝後的dispatch覆蓋store.dispatch返回新的store對象
            return {
                ...store,
                dispatch
            }
        }
    }
}
//中間件
let logger = function({ dispatch, getState }) {
        return function l1(next) {
            return function l2(action) {
                console.log(getState());
                next(action)
                console.log(getState())
            }
        }
    }
//reducer函數
function reducer(state, action) {
    if (!state) state = {
        count: 0
    }
    console.log(action)
    switch (action.type) {
        case 'add':
            let obj = {...state,
                count: ++state.count
            }
            return obj;
        case 'sub':
            return {...state,
                count: --state.count
            }
        default:
            return state
    }
}

const store = createStore(reducer, applyMiddleware(logger))
複製代碼

  1. 首先咱們定義了的applyMiddleware方法，它接收一箇中間件做爲參數。而後定義了一個logger中間件函數，它接收dispatch和getState方法以供內部使用。這兩個函數Redux源碼裏都是使用高階函數實現的，在這裏與源碼保持一致也使用高階函數實現，可是爲了方便理解，使用具名的function函數代替匿名箭頭函數能夠看得更清晰。

  2. 當咱們執行const store = createStore(reducer,applyMiddleware(logger))時，首先applyMiddleware(logger)執行，將logger存在閉包裏，而後返回了一個接收createStore方法的函數a1，將a1這個函數做爲第二個參數傳入createStore方法，由於傳入了第二個參數，因此createstore裏面其實會執行這一段代碼:

if (typeof enhancer === 'function') {
    return enhancer(createStore)(reducer)
}
複製代碼

當執行return enhancer(createStore)(reducer)，其實執行的是a1（createStore）(reducer)，當執行a1（createStore）時返回a2，最後return的是a2(reducer)的執行結果。

  1. 而後，咱們看看a2內部都作了些什麼，我給這個函數定義了三個階段，首先爲取出原始dispatch階段，這一階段執行createStore(reducer)方法，並拿出原始的dispatch方法。

  2. 接着，咱們到了第二個階段包裝原始dispatch，首先咱們定義了middlewareAPI用來給中間件函數使用，這裏的getState直接使用了store.getState，而dispatch使用函數包了一層，(action)=>dispatch(action)，爲何呢，由於咱們最終要給中間件使用的dispatch方法，必定是通過各類中間件包裝後的dispatch方法，而不是原方法，因此咱們這裏將dispatch方法設置爲一個變量。而後將middlewareAPI傳入middleware執行，返回一個函數mid（也就是logger裏面的l1），這個函數接收一個next方法做爲參數，而後當咱們執行dispatch = mid(store.dispatch)時，將store.dispatch做爲next方法傳入，並把返回的函數l2做爲新的dispatch，咱們能夠看到新的dispatch方法其實裏面作了和咱們上面本身直接改造store.dispatch作了一樣的事情：

function l2(action) {
    console.log(getState());
    next(action)
    console.log(getState())
}
複製代碼

都是接收一個action，先打印日誌，而後執行原始的dispatch方法去發一個action，而後再打印日誌。

  1. 最後到了第三個階段：使用包裝後的dispatch覆蓋store.dispatch方法後返回新的store對象。

  2. 到此，當咱們在外面執行store.dispatch({type:add})時，實際上執行的是包裝後的dispatch方法，因此logger中間件就生效了，如圖所示真正發起dispatch的先後都打印出了最新狀態：

示例
如今咱們在上一版applyMiddleware的基礎上再改造，使其支持多箇中間件： 

import compose from './compose';

function applyMiddleware(...middlewares) {
    return function a1(createStore) {
        return function a2(reducer) {
            const store = createStore(reducer)
            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
            }
        }
    }
}

let loggerone = function({ dispatch, getState }) {
    return function loggerOneOut(next) {
        return function loggerOneIn(action) {
            console.log("loggerone:", getState());
            next(action)
            console.log("loggerone:", getState())
        }

    }
}
let loggertwo = function({ dispatch, getState }) {
    return function loggerTwoOut(next) {
        return function loggerTwoIn(action) {
            console.log("loggertwo:", getState());
            next(action)
            console.log("loggertwo:", getState())
        }
    }
}
const store = createStore(reducer, applyMiddleware([loggertwo, loggerone]))
複製代碼

  1. 首先當調用applyMiddleware方法時，由傳入一箇中間件變爲傳入一箇中間件數組。

  2. 而後咱們在applyMiddleware方法中維護一個chain數組，這個數組用於存儲中間件鏈。

  3. 當執行到 chain = middlewares.map(middleware => middleware(middlewareAPI))時，chain裏面存放的是[loggerTwoOut,loggerOneOut]。

  4. 而後下一步咱們改造dispatch時用到了咱們以前講過的compose方法，dispatch=compose(...chain)(store.dispatch)其實至關因而執行了dispatch =loggerTwoOut(loggerOneOut(store.dispatch))，而後這一句loggerTwoOut(loggerOneOut(store.dispatch))再次拆開看一下是如何執行的，當執行loggerOneOut(store.dispatch)，返回loggerOneIn函數，並將store.dispatch方法做爲loggerOneIn裏面的next方法。如今函數變成了這樣：loggerTwoOut(loggerOneIn)，當執行這一句時，返回loggerTwoIn函數，並將loggerOneIn做爲loggerTwoIn方法裏的next方法。最後給dispatch賦值:dispatch =loggerTwoIn。

  5. 在外部咱們調用store.dispatch({type:add})時，實際執行的是loggerTwoIn({type:add}),因此會先執行 console.log("loggertwo:", getState())，而後執行next(action)時執行的實際上是loggerOneIn(action),進入到loggerOneIn內部，因此會執行console.log("loggerone:",getState());而後執行next(action)，這裏的其實執行的是原始的store.dispatch方法,因此會真正的把action提交，提交完後繼續執行，執行console.log("loggerone:",getState())，而後loggerOneIn執行完畢，執行權交還到上一層loggerTwoIn，loggerTwoIn繼續執行，執行console.log("loggertwo:", getState())，結束。

畫一張圖形象的表示下執行流程：

流程圖

到此，applymiddleware方法就講完了，咱們來看下redux官方源碼的實現：

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
        }
    }
}
複製代碼

咱們實現的applyMiddleware方法對比官方除了沒有對先後端同構時預取數據preloadedState作支持外，其他功能都完整實現了。 到此咱們把redux裏全部方法都實現了一遍，固然咱們實現的只是每一個方法最核心最經常使用的部分，並無將redux源碼逐字逐句去翻譯。由於我的認爲對於源碼的學習應該抓住主線，學習源碼中的核心代碼及閃光點，若是對redux其餘功能感興趣的，能夠自行看官方源碼學習。

經常使用中間件 redux-logger，redux-thunk，redux-promise

接下來，咱們將redux經常使用的三個中間件來實現一下

redux-logger

let logger = function({ dispatch, getState }) {
        return function(next) {
            return function(action) {
                console.log(getState());
                next(action)
                console.log(getState())
            }
        }
    }
複製代碼

這個咱們上面講applyMiddleware時已經講過了，再也不多說。

redux-thunk

redux-thunk在咱們日常使用時主要用來處理異步提交action狀況，引入了redux-thunk後咱們能夠異步提交action

const fetchPosts = postTitle => (dispatch, getState) => {
    dispatch(requestPosts(postTitle));
    return fetch(`/some/API/${postTitle}.json`)
        .then(response => response.json())
        .then(json => dispatch(receivePosts(postTitle, json)));
};
store.dispatch(fetchPosts('reactjs'))
複製代碼

咱們能夠看到fetchPosts('reactjs')返回的是一個函數，而redux裏的dispatch方法不能接受一個函數，Redux官方源碼中明確說了，action必須是一個純粹的對象，處理異步action時須要使用中間件，

function dispatch(action) {
    if (!isPlainObject(action)) {
        throw new Error(
            'Actions must be plain objects. ' +
            'Use custom middleware for async actions.'
        )
    }
    ......
}
複製代碼

那redux-thunk到底作了什麼使dispatch能夠傳入函數呢？

let thunk = function({ getState, dispatch }) {
    return function(next) {
        return function(action) {
            if (typeof action == 'function') {
                action(dispatch, getState);
            } else {
                next(action);
            }
        }
    }
}
複製代碼

thunk中間件在內部進行判斷,若是傳入了一個函數,就去執行它,不是函數就無論交給下一個中間件,以上面的fetchPosts爲例,當執行store.dispatch(fetchPosts('reactjs'))時,給dispatch傳入了一個函數：

postTitle => (dispatch, getState) => {
    dispatch(requestPosts(postTitle));
    return fetch(`/some/API/${postTitle}.json`)
        .then(response => response.json())
        .then(json => dispatch(receivePosts(postTitle, json)));
};
複製代碼

thunk中間件發現是個函數,因而執行它,先發出一個Action（requestPosts(postTitle)），而後進行異步操做。拿到結果後，先將結果轉成 JSON 格式，而後再發出一個Action（receivePosts(postTitle,json)）。這兩個Action都是普通對象,因此當dispatch時會走else {next(action);}這個分支,繼續執行.這樣就解決了dispatch不能接受函數的問題。

redux-promise

最後講一個redux-promise中間件.dispatch目前能夠支持傳入函數了,利用redux-promise咱們再讓它支持傳入promise對象,平時咱們在用這個中間件時,通常有兩種用法: 寫法一，返回值是一個 Promise 對象。

const fetchPosts =
    (dispatch, postTitle) => new Promise(function(resolve, reject) {
        dispatch(requestPosts(postTitle));
        return fetch(`/some/API/${postTitle}.json`)
            .then(response => {
                type: 'FETCH_POSTS',
                payload: response.json()
            });
    });
複製代碼

寫法二，Action 對象的payload屬性是一個Promise對象。這須要從redux裏引入createAction方法，而且寫法也要變成下面這樣。

import { createAction } from 'redux-actions';

class AsyncApp extends Component {
    componentDidMount() {
        const { dispatch, selectedPost } = this.props
            // 發出同步 Action
        dispatch(requestPosts(selectedPost));
        // 發出異步 Action
        dispatch(createAction(
            'FETCH_POSTS',
            fetch(`/some/API/${postTitle}.json`)
            .then(response => response.json())
        ));
    }
}
複製代碼

讓咱們來實現一下redux-promise中間件:

let promise = function({ getState, dispatch }) {
        return function(next) {
            return function(action) {
                if (action.then) {
                    action.then(dispatch);
                } else if (action.payload && action.payload.then) {
                    action.payload.then(payload => dispatch({...action, payload }), payload => dispatch({...action, payload }));
                } else {
                    next(action);
                }
            }
        }
    }
複製代碼

咱們實現redux-thunk時是判斷若是傳入function就執行這個function,不然next(action)繼續執行;redux-promise同理,當action或action的payload上面有then方法時,咱們認爲它是promise對象,就讓dispatch到promise的then裏面再執行,直到dispatch提交的action沒有then方法,咱們認爲它不是promise了,能夠執行next(action)交給下一個中間件執行了。

最後

本篇介紹了Redux五個方法createStore，applyMiddleware，bindActionCreators，combineReducers，compose的實現原理，並本身封裝了一個小巧完整的Redux庫，同時簡單介紹了Redux裏經常使用的3箇中間件redux-logger，redux-thunk，redux-promise的實現原理，本文全部代碼在github建有代碼倉庫，能夠點擊查看本文源碼。

與Redux相關的比較經典的輪子還有React-Redux和redux-saga，因本文篇幅如今已經很長，因此這兩個輪子的實現將放到後續的一塊兒學習造輪子系列中，敬請關注~

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