深入理解 Redux 数据流和异步过程管理

开发 前端
前端框架实现了数据驱动视图变化的功能,我们用 template 或者 jsx 描述好了数据和视图的绑定关系,然后就只需要关心数据的管理了。

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前端框架的数据流

前端框架实现了数据驱动视图变化的功能,我们用 template 或者 jsx 描述好了数据和视图的绑定关系,然后就只需要关心数据的管理了。

数据在组件和组件之间、组件和全局 store 之间传递,叫做前端框架的数据流。

一般来说,除了某部分状态数据是只有某个组件关心的,我们会把状态数据放在组件内以外,业务数据、多个组件关心的状态数据都会放在 store 里面。组件从 store 中取数据,当交互的时候去通知 store 改变对应的数据。

这个 store 不一定是 redux、mobox 这些第三方库,其实 react 内置的 context 也可以作为 store。但是 context 做为 store 有一个问题,任何组件都能从 context 中取出数据来修改,那么当排查问题的时候就特别困难,因为并不知道是哪个组件把数据改坏的,也就是数据流不清晰。

正是因为这个原因,我们几乎见不到用 context 作为 store,基本都是搭配一个 redux。

所以为什么 redux 好呢?第一个原因就是数据流清晰,改变数据有统一的入口。

组件里都是通过 dispatch 一个 action 来触发 store 的修改,而且修改的逻辑都是在 reducer 里面,组件再监听 store 的数据变化,从中取出最新的数据。

这样数据流动是单向的,清晰的,很容易管理。

这就像为什么我们在公司里想要什么权限都要走审批流,而不是直接找某人,一样的道理。集中管理流程比较清晰,而且还可以追溯。

异步过程的管理

很多情况下改变 store 数据都是一个异步的过程,比如等待网络请求返回数据、定时改变数据、等待某个事件来改变数据等,那这些异步过程的代码放在哪里呢?

组件?

放在组件里是可以,但是异步过程怎么跨组件复用?多个异步过程之间怎么做串行、并行等控制?

所以当异步过程比较多,而且异步过程与异步过程之间也不独立,有串行、并行、甚至更复杂的关系的时候,直接把异步逻辑放组件内不行。

不放组件内,那放哪呢?

redux 提供的中间件机制是不是可以用来放这些异步过程呢?

redux 中间件

先看下什么是 redux 中间件:

redux 的流程很简单,就是 dispatch 一个 action 到 store, reducer 来处理 action。那么如果想在到达 store 之前多做一些处理呢?在哪里加?

改造 dispatch!中间件的原理就是层层包装 dispatch。

下面是 applyMiddleware 的源码,可以看到 applyMiddleware 就是对 store.dispatch 做了层层包装,最后返回修改了 dispatch 之后的 store。

  1. function applyMiddleware(middlewares) { 
  2.   let dispatch = store.dispatch 
  3.   middlewares.forEach(middleware => 
  4.     dispatch = middleware(store)(dispatch) 
  5.   ) 
  6.   return { ...store, dispatch} 

所以说中间件最终返回的函数就是处理 action 的 dispatch:

  1. function middlewareXxx(store) { 
  2.     return function (next) { 
  3.       return function (action) { 
  4.         // xx 
  5.       }; 
  6.     }; 
  7.   }; 

中间件会包装 dispatch,而 dispatch 就是把 action 传给 store 的,所以中间件自然可以拿到 action、拿到 store,还有被包装的 dispatch,也就是 next。

比如 redux-thunk 中间件的实现:

  1. function createThunkMiddleware(extraArgument) { 
  2.   return ({ dispatch, getState }) => next => action => { 
  3.     if (typeof action === 'function') { 
  4.       return action(dispatch, getState, extraArgument); 
  5.     } 
  6.  
  7.     return next(action); 
  8.   }; 
  9.  
  10. const thunk = createThunkMiddleware();  

它判断了如果 action 是一个函数,就执行该函数,并且把 store.dispath 和 store.getState 传进去,否则传给内层的 dispatch。

通过 redux-thunk 中间件,我们可以把异步过程通过函数的形式放在 dispatch 的参数里:

  1. const login = (userName) => (dispatch) => { 
  2.   dispatch({ type: 'loginStart' }) 
  3.   request.post('/api/login', { data: userName }, () => { 
  4.     dispatch({ type: 'loginSuccess', payload: userName }) 
  5.   }) 
  6. store.dispatch(login('guang')) 

但是这样解决了组件里的异步过程不好复用、多个异步过程之间不好做并行、串行等控制的问题了么?

没有,这段逻辑依然是在组件里写,只不过移到了 dispatch 里,也没有提供多个异步过程的管理机制。

解决这个问题,需要用 redux-saga 或 redux-observable 中间件。

redux-saga

redux-saga 并没有改变 action,它会把 action 透传给 store,只是多加了一条异步过程的处理。

redux-saga 中间件是这样启用的:

  1. import { createStore, applyMiddleware } from 'redux' 
  2. import createSagaMiddleware from 'redux-saga' 
  3. import rootReducer from './reducer' 
  4. import rootSaga from './sagas' 
  5.  
  6. const sagaMiddleware = createSagaMiddleware() 
  7. const store = createStore(rootReducer, {}, applyMiddleware(sagaMiddleware)) 
  8. sagaMiddleware.run(rootSaga) 

要调用 run 把 saga 的 watcher saga 跑起来:

watcher saga 里面监听了一些 action,然后调用 worker saga 来处理:

  1. import { all, takeLatest } from 'redux-saga/effects' 
  2.  
  3. function* rootSaga() { 
  4.     yield all([ 
  5.       takeLatest('login', login), 
  6.       takeLatest('logout', logout) 
  7.     ]) 
  8. export default rootSaga 

redux-saga 会先把 action 透传给 store,然后判断下该 action 是否是被 taker 监听的:

  1. function sagaMiddleware({ getState, dispatch }) { 
  2.     return function (next) { 
  3.       return function (action) { 
  4.         const result = next(action);// 把 action 透传给 store 
  5.  
  6.         channel.put(action); //触发 saga 的 action 监听流程 
  7.  
  8.         return result; 
  9.       } 
  10.     } 

当发现该 action 是被监听的,那么就执行相应的 taker,调用 worker saga 来处理:

  1. function* login(action) { 
  2.   try { 
  3.       const loginInfo = yield call(loginService, action.account) 
  4.       yield put({ type: 'loginSuccess', loginInfo }) 
  5.   } catch (error) { 
  6.       yield put({ type: 'loginError', error }) 
  7.   } 
  8.  
  9. function* logout() { 
  10.   yield put({ type: 'logoutSuccess'}) 

比如 login 和 logout 会有不同的 worker saga。

login 会请求 login 接口,然后触发 loginSuccess 或者 loginError 的 action。

logout 会触发 logoutSuccess 的 action。

redux saga 的异步过程管理就是这样的:先把 action 透传给 store,然后判断 action 是否是被 taker 监听的,如果是,则调用对应的 worker saga 进行处理。

redux saga 在 redux 的 action 流程之外,加了一条监听 action 的异步处理的流程。

其实整个流程还是比较容易理解的。理解成本高一点的就是 generator 的写法了:

比如下面这段代码:

  1. function* xxxSaga() { 
  2.     while(true) { 
  3.         yield take('xxx_action'); 
  4.         //... 
  5.     } 

它就是对每一个监听到的 xxx_action 做同样的处理的意思,相当于 takeEvery:

  1. function* xxxSaga() { 
  2.     yield takeEvery('xxx_action'); 
  3.     //... 

但是因为有一个 while(true),很多同学就不理解了,这不是死循环了么?

不是的。generator 执行后返回的是一个 iterator,需要另外一个程序调用 next 方法才会继续执行。所以怎么执行、是否继续执行都是由另一个程序控制的。

在 redux-saga 里面,控制 worker saga 执行的程序叫做 task。worker saga 只是告诉了 task 应该做什么处理,通过 call、fork、put 这些命令(这些命令叫做 effect)。

然后 task 会调用不同的实现函数来执行该 worker saga。

为什么要这样设计呢?直接执行不就行了,为啥要拆成 worker saga 和 task 两部分,这样理解成本不就高了么?

确实,设计成 generator 的形式会增加理解成本,但是换来的是可测试性。因为各种副作用,比如网络请求、dispatch action 到 store 等等,都变成了 call、put 等 effect,由 task 部分控制执行。那么具体怎么执行的就可以随意的切换了,这样测试的时候只需要模拟传入对应的数据,就可以测试 worker saga 了。

redux saga 设计成 generator 的形式是一种学习成本和可测试性的权衡。

还记得 redux-thunk 有啥问题么?多个异步过程之间的并行、串行的复杂关系没法处理。那 redux-saga 是怎么解决的呢?

redux-saga 提供了 all、race、takeEvery、takeLatest 等 effect 来指定多个异步过程的关系:

比如 takeEvery 会对多个 action 的每一个做同样的处理,takeLatest 会对多个 action 的最后一个做处理,race 会只返回最快的那个异步过程的结果,等等。

这些控制多个异步过程之间关系的 effect 正是 redux-thunk 所没有的,也是复杂异步过程的管理必不可少的部分。

所以 redux-saga 可以做复杂异步过程的管理,而且具有很好的可测试性。

其实异步过程的管理,最出名的是 rxjs,而 redux-observable 就是基于 rxjs 实现的,它也是一种复杂异步过程管理的方案。

redux-observable

redux-observable 用起来和 redux-saga 特别像,比如启用插件的部分:

  1. const epicMiddleware = createEpicMiddleware(); 
  2.  
  3. const store = createStore( 
  4.     rootReducer, 
  5.     applyMiddleware(epicMiddleware) 
  6. ); 
  7.  
  8. epicMiddleware.run(rootEpic); 

和 redux saga 的启动流程是一样的,只是不叫 saga 而叫 epic。

但是对异步过程的处理,redux saga 是自己提供了一些 effect,而 redux-observable 是利用了 rxjs 的 operator:

  1. import { ajax } from 'rxjs/ajax'
  2.  
  3. const fetchUserEpic = (action$, state$) => action$.pipe( 
  4.   ofType('FETCH_USER'), 
  5.   mergeMap(({ payload }) => ajax.getJSON(`/api/users/${payload}`).pipe( 
  6.     map(response => ({ 
  7.       type: 'FETCH_USER_FULFILLED'
  8.       payload: response 
  9.     })) 
  10.   ) 
  11. ); 

通过 ofType 来指定监听的 action,处理结束返回 action 传递给 store。

相比 redux-saga 来说,redux-observable 支持的异步过程的处理更丰富,直接对接了 operator 的生态,是开放的,而 redux-saga 则只是提供了内置的几个 effect 来处理。

所以做特别复杂的异步流程处理的时候,redux-observable 能够利用 rxjs 的操作符的优势会更明显。

但是 redux-saga 的优点还有基于 generator 的良好的可测试性,而且大多数场景下,redux-saga 提供的异步过程的处理能力就足够了,所以相对来说,redux-saga 用的更多一些。

总结

前端框架实现了数据到视图的绑定,我们只需要关心数据流就可以了。

相比 context 的混乱的数据流,redux 的 view -> action -> store -> view 的单向数据流更清晰且容易管理。

前端代码中有很多异步过程,这些异步过程之间可能有串行、并行甚至更复杂的关系,放在组件里并不好管理,可以放在 redux 的中间件里。

redux 的中间件就是对 dispatch 的层层包装,比如 redux-thunk 就是判断了下 action 是 function 就执行下,否则就是继续 dispatch。

redux-thunk 并没有提供多个异步过程管理的机制,复杂异步过程的管理还是得用 redux-saga 或者 redux-observable。

redux-saga 透传了 action 到 store,并且监听 action 执行相应的异步过程。异步过程的描述使用 generator 的形式,好处是可测试性。比如通过 take、takeEvery、takeLatest 来监听 action,然后执行 worker saga。worker saga 可以用 put、call、fork 等 effect 来描述不同的副作用,由 task 负责执行。

redux-observable 同样监听了 action 执行相应的异步过程,但是是基于 rxjs 的 operator,相比 saga 来说,异步过程的管理功能更强大。 

不管是 redux-saga 通过 generator 来组织异步过程,通过内置 effect 来处理多个异步过程之间的关系,还是 redux-observable 通过 rxjs 的 operator 来组织异步过程和多个异步过程之间的关系。它们都解决了复杂异步过程的处理的问题,可以根据场景的复杂度灵活选用。

 

责任编辑:武晓燕 来源: 神光的编程秘籍
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