使用RxJS管理React應用狀態的實踐分享

隨着前端應用的複雜度愈來愈高，如何管理應用的數據已是一個不可迴避的問題。當你面對的是 業務場景複雜、需求變更頻繁、各類應用數據互相關聯依賴的大型前端應用時，你會如何去管理應用的狀態數據呢？

咱們認爲應用的數據大致上能夠分爲四類：

• 事件：瞬間產生的數據，數據被消費後當即銷燬，不存儲。
• 異步：異步獲取的數據；相似於事件，是瞬間數據，不存儲。
• 狀態：隨着時間空間變化的數據，始終會存儲一個當前值/最新值。
• 常量：固定不變的數據。

RxJS天生就適合編寫異步和基於事件的程序，那麼狀態數據用什麼去管理呢？仍是用RxJS嗎？ 合不合適呢？

咱們去調研和學習了前端社區已有的優秀的狀態管理解決方案，也從一些大牛分享的關於用RxJS設計數據層的構想和實踐中獲得了啓發：

1. 使用RxJS徹底能夠實現諸如Redux,Mobx等管理狀態數據的功能。
2. 應用的數據不是隻有狀態的，還有事件、異步、常量等等。若是整個應用都由observable來表達，則能夠藉助RxJS基於序列且可響應的的特性，以流的方式自由地拼接和組合各類類型的數據，可以更優雅更高效地抽象出可複用可擴展的業務模型。

出於以上兩點緣由，最終決定基於RxJS來設計一套管理應用的狀態的解決方案。

原理介紹

對於狀態的定義，一般認爲狀態須要知足如下3個條件：

1. 是一個具備多個值的集合。
2. 可以經過event或者action對值進行轉換，從而獲得新的值。
3. 有「當前值」的概念，對外通常只暴露當前值，即最新值。

那麼，RxJS適合用來管理狀態數據嗎？答案是確定的！

首先，由於Observable自己就是多個值的推送集合，因此第一個條件是知足的！

其次，咱們能夠實現一個使用dispatch action模式來推送數據的observable來知足第二個條件!

衆所周知，RxJS中的observable能夠分爲兩種類型：

1. cold observable: 推送值的生產者(producer)來自observable內部。

   • 將會推送幾個值以及推送什麼樣的值已在observable建立時被定義下來，不可改變。
   • producer與觀察者(observer) 是一對一的關係，便是單播的。
   • 每當有observer訂閱時，producer都會把預先定義好的若干個值依次推送給observer。

2. hot observable: 推送值的producer來自observable外部。

   • 將會推送幾個值、推送什麼樣的值以及什麼時候推送在建立時都是未知的。
   • producer與observer是一對多的關係，便是多播的。
   • 每當有observer訂閱時,會將observer註冊到觀察者列表中，相似於其餘庫或語言中的addListener的工做方式。
   • 當外部的producer被觸發或執行時，會將值同時推送給全部的observer；也就是說，全部的observer共享了hot observable推送的值。

RxJS提供的BehaviorSubject就是一種特殊的hot observable，它向外暴露了推送數據的接口next函數；而且有「當前值」的概念，它保存了發送給observer的最新值，當有新的觀察者訂閱時，會當即從BehaviorSubject那接收到「當前值」。

那麼這說明使用BehaviorSubject來更新狀態並保存狀態的當前值是可行的，第三個條件也知足了。

簡單實現

請看如下的代碼:

import { BehaviorSubject } from 'rxjs';

// 數據推送的生產者
class StateMachine {
  constructor(subject, value) {
    this.subject = subject;
    this.value = value;
  }

  producer(action) {
    let oldValue = this.value;
    let newValue;
    switch (action.type) {
      case 'plus':
        newValue = ++oldValue;
        this.value = newValue;
        this.subject.next(newValue);
        break;
      case 'toDouble':
        newValue = oldValue * 2;
        this.value = newValue;
        this.subject.next(newValue);
        break;
    }
  }
}

const value = 1;  // 狀態的初始值
const count$ = new BehaviorSubject(value);
const stateMachine = new StateMachine(count$, value);

// 派遣action
function dispatch(action) {
  stateMachine.producer(action);
}

count$.subscribe(val => {
  console.log(val);
});

setTimeout(() => {
  dispatch({
    type: "plus"
  });
}, 1000);

setTimeout(() => {
  dispatch({
    type: "toDouble"
  });
}, 2000);

執行代碼控制檯會打印出三個值:

Console

 1
 2
 4

上面的代碼簡單實現了一個簡單管理狀態的例子:

• 狀態的初始值: 1
• 執行plus以後的狀態值: 2
• 執行toDouble以後的狀態值: 4

實現方法挺簡單的，就是使用BehaviorSubject來表達狀態的當前值：

• 第一步，經過調用dispatch函數使producer函數執行
• 第二部，producer函數在內部調用了BehaviorSubject的next函數，推送了新數據，BehaviorSubject的當前值更新了，也就是狀態更新了。

不過寫起來略微繁瑣，咱們對其進行了封裝，優化後寫法見下文。

使用操做符來建立狀態數據

咱們自定義了一個操做符state用來建立一個可以經過dispatch action模式推送新數據的BehaviorSubject，咱們稱她爲stateObservable。

const count$ = state({
  // 狀態的惟一標識名稱
  name: "count",
    
  // 狀態的默認值
  defaultValue: 1,
    
  // 數據推送的生產者函數
  producer(next, value, action) {
    switch (action.type) {
      case "plus":
        next(value + 1);
        break;
      case "toDouble":
        next(value * 2);
        break;
    }
  }
});

更新狀態

在你想要的任意位置使用函數dispatch派遣action便可更新狀態！

dispatch("count", {
  type: "plus"
})

異步數據

RxJS的一大優點就在於可以統一同步和異步，使用observable處理數據你不須要關注同步仍是異步。

下面的例子咱們使用操做符from將promise轉換爲observable。

指定observable做爲狀態的初始值(首次推送數據)

const todos$ = state({
  name: "todos",
    
  // `observable`推送的數據將做爲狀態的初始值
  initial: from(getAsyncData())
    
  //...
  
});

producer推送observable

const todos$ = state({
  name: "todos",
    
  defaultValue: []
    
  // 數據推送的生產者函數
  producer(next, value, action) {
    switch (action.type) {
      case "getAsyncData":
        next(
          from(getAsyncData())
        );
        break;
    }
  }
});

執行getAsyncData以後，from(getAsyncData())的推送數據將成爲狀態的最新值。

衍生狀態

因爲狀態todos$是一個observable，因此能夠很天然地使用RxJS操做符轉換獲得另外一個新的observable。而且這個observable的推送來自todos$；也就是說只要todos$推送新數據，它也會推送；效果相似於Vue的計算屬性。

// 未完成任務數量
const undoneCount$ = todos$.pipe(
  map(todos => {
    let _conut = 0;
    todos.forEach(item => {
      if (!item.check) ++_conut;
    });
    return _conut;
  })
);

React視圖渲染

咱們可能會在組件的生命週期內訂閱observable獲得數據渲染視圖。

class Todos extends React.Component {
  componentWillMount() {
    todos$.subscribe(data => {
      this.setState({
        todos: data
      });
    });
  }
}

咱們能夠再優化下，利用高階組件封裝一個裝飾器函數@subscription，顧名思義，就是爲React組件訂閱observable以響應推送數據的變化；它會將observable推送的數據轉換爲React組件的props。

@subscription({
  todos: todos$
})
class TodoList extends React.Component {
  render() {
    return (
      <div className="todolist">
        <h1 className="header">任務列表</h1>
        {this.props.todos.map((item, n) => {
          return <TodoItem item={item} key={item.desc} />;
        })}
      </div>
    );
  }
}

總結

使用RxJS越久，越使人受益不淺。

• 由於它基於observable序列提供了較高層次的抽象，而且是觀察者模式，能夠儘量地減小各組件各模塊之間的耦合度，大大減輕了定位BUG和重構的負擔。
• 由於是基於observable序列來編寫代碼的，因此遇到複雜的業務場景，總能按照必定的順序使用observable描述出來，代碼的可讀性很強。而且當需求變更時，我可能只須要調整下observable的順序，或者加個操做符就好了。不再必由於一個複雜的業務流程改動了，須要去改好幾個地方的代碼（並且還容易改出BUG，笑～）。

因此，以上基於RxJS的狀態管理方案，對咱們來講是一個必需品，由於咱們項目中大量使用了RxJS，若是狀態數據也是observable,對咱們抽象可複用可擴展的業務模型是一個很是大的助力。固然了，若是你的項目中沒有使用RxJS，也許Redux和Mobx是更合適的選擇。

這套基於RxJS的狀態管理方案，咱們已經用於開發公司的商用項目，反饋還不錯。因此咱們決定把這套方案整理成一個js lib，取名爲：Floway，並在github上開源：

• github源碼：https://github.com/shayeLee/floway
• 使用文檔：https://shayelee.github.io/floway

歡迎你們star，更歡迎你們來共同交流和分享RxJS的使用心得！




參考文章：

• 複雜單頁應用的數據層設計
• DaoCloud 基於 RxJS 的前端數據層實踐