使用immutable优化React

文章同步于Github Pines-Cheng/blog

React在减少重复渲染方面确实是有一套独特的处理办法，那就是虚拟DOM，但显然在首次渲染的时候React绝无可能超越原生的速度，或者一定能将其它的框架比下去。尤其是在优化前的React，每次数据变动都会执行render，大大影响了性能，特别是在移动端。

React 默认的渲染行为

初始化渲染

在初始化渲染时，我们需要渲染整个应用
（绿色 ＝ 已渲染节点）

提出改变

我们想更新一部分数据。这些改变只和一个叶子节点相关（绿色的）

理想更新

我们只想渲染通向叶子节点的关键路径上的这几个节点（绿色的）

默认行为

如果你不告诉 React 别这样做，它便会如此
（橘黄色 ＝ 浪费的渲染）

从上图可以看见，组件除了必要渲染的三个节点外，还渲染了其他不必要渲染的节点，这对性能是一个很大的浪费。如果对于复杂的页面，这将导致页面的整体体验效果非常差。因此要提高组件的性能，就应该想尽一切方法减少不必要的渲染。

React的生命周期

React的生命周期如下，还没熟悉的同学可以去熟悉一下。

shouldComponentUpdate

因为其中的 shouldComponentUpdate 是优化的关键。React的重复渲染优化的核心其实就是在shouldComponentUpdate里面做数据比较。在优化之前，shouldComponentUpdate是默认返回true的，这导致任何时候触发任何的数据变化都会使component重新渲染。这必然会导致资源的浪费和性能的低下——你可能会感觉比较原生的响应更慢。

React性能优化的关键在于shouldComponentUpdate，

在上面的示例中，因为 C2 的 shouldComponentUpdate 返回 false，React 就不需要生成新的虚拟 DOM，也就不需要更新 DOM，注意 React 甚至不需要调用 C4 和 C5 的 shouldComponentUpdate。

C1 和 C3 的 shouldComponentUpdate 返回 true，所以 React 需要向下到叶子节点检查它们，C6 返回 true，因为虚拟 DOM 不相等，需要更新 DOM。最后感兴趣的是 C8，对于这个节点，React 需要计算虚拟 DOM，但是因为它和旧的相等，所以不需要更新 DOM。

React.PureComponent

在传入组件的props和state只有一层时，我们可以直接使用 React.PureComponent，它会自动帮我们进行浅比较(shallow-compare)，从而控制shouldComponentUpdate的返回值。

但是，当传入props或state不止一层，或者未array和object时，浅比较(shallow-compare)就失效了。当然我们也可以在 shouldComponentUpdate() 中使用使用 deepCopy 和 deepCompare 来避免无必要的 render()，但 deepCopy 和 deepCompare 一般都是非常耗性能的。这个时候我们就需要 Immutable。

Immutable

JavaScript 中的对象一般是可变的（Mutable），因为使用了引用赋值，新的对象简单的引用了原始对象，改变新的对象将影响到原始对象。如

foo={a: 1}; 
bar=foo; 
bar.a=2

你会发现此时 foo.a 也被改成了 2。虽然这样做可以节约内存，但当应用复杂后，这就造成了非常大的隐患，Mutable 带来的优点变得得不偿失。为了解决这个问题，一般的做法是使用 shallowCopy（浅拷贝）或 deepCopy（深拷贝）来避免被修改，但这样做造成了 CPU 和内存的浪费。

而Immutable 可以很好地解决这些问题。

什么是Immutable Data

Immutable Data 就是一旦创建，就不能再被更改的数据。对 Immutable 对象的任何修改或添加删除操作都会返回一个新的 Immutable 对象。Immutable 实现的原理是 Persistent Data Structure（持久化数据结构），也就是使用旧数据创建新数据时，要保证旧数据同时可用且不变。同时为了避免 deepCopy 把所有节点都复制一遍带来的性能损耗，Immutable 使用了 Structural Sharing（结构共享），即如果对象树中一个节点发生变化，只修改这个节点和受它影响的父节点，其它节点则进行共享。

可以看看下面这个经典的动画：

immutable.js

Immutable.js本质上是一个JavaScript的持久化数据结构的库 ，但是由于同期的React太火，并且和React在性能优化方面天衣无缝的配合，导致大家常常把它们两者绑定在一起。

Immutable.js是Facebook 工程师 Lee Byron 花费 3 年时间打造，但没有被默认放到 React 工具集里（React 提供了简化的 Helper）。它内部实现了一套完整的 Persistent Data Structure，且数据结构和方法非常丰富（完全不像JS出身的好不好）。像 Collection、List、Map、Set、Record、Seq。有非常全面的map、filter、groupBy、reduce、find函数式操作方法。同时 API 也尽量与 Object 或 Array 类似。 Immutable.js 压缩后下载有 16K。

其中有 3 种最重要的数据结构说明一下：（Java 程序员应该最熟悉了）

• Map：键值对集合，对应于 Object，ES6 也有专门的 Map 对象

• List：有序可重复的列表，对应于 Array

• Set：无序且不可重复的列表

简单示例

import { Map } from "immutable";
const map1 = Map({ a: 1, b: 2, c: 3 });
const map2 = map1.set('b', 50);
map1.get('b'); // 2
map2.get('b'); // 50

seamless-immutable

seamless-immutable是另一套持久化数据结构的库，它并没有实现完整的 Persistent Data Structure，而是使用 Object.defineProperty（因此只能在 IE9 及以上使用）扩展了 JavaScript 的 Array 和 Object 对象来实现，只支持 Array 和 Object 两种数据类型，API 基于与 Array 和 Object ，因此许多不用改变自己的使用习惯，对代码的入侵非常小。同时，它的代码库也非常小，压缩后下载只有 2K。

简单示例

// 使用  seamless-immutable.js 后
import Immutable from 'seamless-immutable';
var array = Immutable(["totally", "immutable", {hammer: "Can’t Touch This"}]);

array[1] = "I'm going to mutate you!"
array[1] // "immutable"

array[2].hammer = "hm, surely I can mutate this nested object..."
array[2].hammer // "Can’t Touch This"

for (var index in array) { console.log(array[index]); }
// "totally"
// "immutable"
// { hammer: 'Can’t Touch This' }

JSON.stringify(array) // '["totally","immutable",{"hammer":"Can’t Touch This"}]'

seamless-immutable的实现依赖于ECMAScript 5 的一些特性，如Object.defineProperty 和 Object.freeze，因此会在浏览器兼容性方面有所欠缺：

不过这不是问题啦，可以使用 polyfill es-shims/es5-shim 来解决。

对比

虽然 Immutable.js 尽量尝试把 API 设计的原生对象类似，有的时候还是很难区别到底是 Immutable 对象还是原生对象，容易混淆操作。

Immutable 中的 Map 和 List 虽对应原生 Object 和 Array，但操作非常不同，比如你要用 map.get('key')而不是 map.key，array.get(0) 而不是 array[0]。另外 Immutable 每次修改都会返回新对象，也很容易忘记赋值。

当使用外部库的时候，一般需要使用原生对象，也很容易忘记转换。

当然也有一些办法来避免类似问题发生：

• 使用 Flow 或 TypeScript 这类有静态类型检查的工具

• 约定变量命名规则：如所有 Immutable 类型对象以 $$ 开头。

• 使用 Immutable.fromJS 而不是 Immutable.Map 或 Immutable.List 来创建对象，这样可以避免 Immutable 和原生对象间的混用。

但是还有一个致命的问题是，对现有代码的改造，使用 Immutable.js 成本实在太大。

而seamless-immutable虽然数据结构和API不如Immutable.js丰富，但是对于只想使用Immutable Data来对React进行优化以避免重复渲染的我们来说，已经是绰绰有余了。而且Array和Object原生的方法等都可以直接使用，原有项目改动极小。

React中使用

由于seamless-immutable的实现依赖于ECMAScript 5 和原生的Array、Object天然的兼容性，导致其在React中的使用非常简单，只要注意三点就可以达到效果:

初始化state

初始化state数据的时候，使用Immutable的初始化方式。

import Immutable from 'seamless-immutable';

state: {
    orderList: Immutable([]),
  }

修改state数据

修改state数据的时候，同样也要注意：

saveOrderList(state, {payload: items}) {
      return {...state, orderList: Immutable(items)};
    }

shouldComponentUpdate

使用pure-render-decorator，真是方便、快捷又优雅。当然，由于decorator属于ES7的特性，babel还需要自己配置。

import React from 'react';
import pureRender from 'pure-render-decorator';

@pureRender
class OrderListView extends React.Component {
  render() {
    const {orderList} = this.props;
    return (
      <div>
        {
          orderList.map((item) => {
            return (
              <div key={item.orderNum}>
                <div>{item.orderNum}</div>
                <div>{item.createTime}</div>
                <div>{item.contact}</div>
                <hr/>
              </div>
            );
          })
        }
      </div>
    );
  }
}

export default OrderListView;

怎么样，传说中的React的SCU的优化就是这么简单，赶紧去试试吧。

参考

• Performance optimisations for React applications

• Immutable 详解及 React 中实践

• React移动web极致优化