React + TS 2.8：终极组件设计模式指南

原文：Ultimate React Component Patterns with Typescript 2.8, Martin Hochel

本文的写作灵感来自于《React Component Patterns》，线上演示地址>>点我>>

熟悉我的朋友都知道，我不喜欢写无类型支持的 JavaScript，所以从 TypeScript 0.9 开始我就深深地爱上它了。
除了类型化的 JavaScript，我也非常喜欢 React，React 和 TypeScript 的结合让我感觉置身天堂:D。
在整个应用中，类型安全和 VDOM 的无缝衔接，让开发体验变得妙不可言！

所以本文想要分享什么信息呢？
尽管网上有很多关于 React 组件设计模式的文章，但是没有一篇介绍如何使用 TypeScript 来实现。
与此同时，最新版的 TypeScript 2.8 也带来了令人激动人心的功能，比如支持条件类型（Conditional Types）、标准库中预定义的条件类型以及同态映射类型修饰符等等，这些功能使我们能够更简便地写出类型安全的通用组件模式。

本文非常长，但是请不要被吓到了，因为我会手把手教你掌握终极 React 组件设计模式！

文中所有的设计模式和例子都使用 TypeScript 2.8 和严格模式

准备

磨刀不误砍柴工。首先我们要安装好 typescript 和 tslib，使用 tslib 可以让我们生成的代码更加紧凑。

yarn add -D typescript
# tslib 弥补编译目标不支持的功能，如
yarn add tslib

然后，就可以使用 tsc 命令来初始化项目的 TypeScript 配置了。

# 为项目创建 tsconfig.json ，使用默认编译设置
yarn tsc --init

接着，安装 react，react-dom 和它们的类型文件。

yarn add react react-dom
yarn add -D @types/{react,react-dom}

非常棒！现在我们就可以开始研究组件模式了，你准备好了么？

无状态组件

无状态组件（Stateless Component）就是没有状态（state）的组件。大多数时候，它们就是纯函数。
下面让我们来使用 TypeScript 随便编写一个无状态的按钮组件。

就像使用纯 JavaScript 一样，我们需要引入 react 以支持 JSX 。
（译注：TypeScript 中，要支持 JSX，文件拓展名必须为 .tsx）

import React from 'react'
const Button = ({ onClick: handleClick, children }) => (
  <button onClick={handleClick}>{children}</button>
)

不过 tsc 编译器报错了:(。我们需要明确地告诉组件它的属性是什么类型。所以，让我们来定义组件属性：

import React, { MouseEvent, ReactNode } from 'react'
type Props = { 
 onClick(e: MouseEvent<HTMLElement>): void
 children?: ReactNode 
}
const Button = ({ onClick: handleClick, children }: Props) => (
  <button onClick={handleClick}>{children}</button>
)

很好！这下终于没有报错了！但是我们还可以做得更好！

在 @types/react 类型模块中预定了 type SFC<P>，它是 interface StatelessComponent<P> 的类型别名，并且它预定义了 children 、displayName 和 defaultProps 等属性。所以，我们用不着自己写，可以直接拿来用。

于是，最终的代码长这样：

状态组件

让我们来创建一个有状态的计数组件，并在其中使用我们上面创建的 Button 组件。

首先，定义好初始状态 initialState：

const initialState = { clicksCount: 0 }

这样我们就可以使用 TypeScript 来对它进行类型推断了。

这种做法可以让我们不用分别独立维护类型和实现，如果实现变更了类型也会随之自动改变，妙！

type State = Readonly<typeof initialState>

同时，这里也明确地把所有属性都标记为只读。在使用的时候，我们还需要显式地把状态定义为只读，并声明为 State 类型。

readonly state: State = initialState

为什么声明为只读呢？
这是因为 React 不允许直接更新 state 及其属性。类似下面的做法是错误的：

this.state.clicksCount = 2
this.state = { clicksCount: 2 }

该做法在编译时不会出错，但是会导致运行时错误。通过使用 Readonly 显式地把类型 type State 的属性都标记为只读属性，以及声明 state 为只读对象，TypeScript 可以实时地把错误用法反馈给开发者，从而避免错误。

比如：

由于容器组件 ButtonCounter 还没有任何属性，所以我们把 Component 的第一个泛型参数组件属性类型设置为 object，因为 props 属性在 React 中总是 {}。第二个泛型参数是组件状态类型，所以这里使用我们前面定义的 State 类型。

你可能已经注意到，在上面的代码中，我们把组件更新函数独立成了组件类外部的纯函数。这是一种常用的模式，这样的话我们就可以在不需要了解任何组件内部细节的情况下，单独对这些更新函数进行测试。此外，由于我们使用了 TypeScript ，而且已经把组件状态设置为只读，所以在这种纯函数中对状态的修改也会被及时发现。

const decrementClicksCount = (prevState: State) 
                      => ({ clicksCount: prevState.clicksCount-- })

// Will throw following complile error:
//
// [ts]
// Cannot assign to 'clicksCount' because it is a constant or a read-only property.

是不是很酷呢？;)

默认属性

现在让我们来拓展一下 Button 组件，给它添加一个 string 类型的 color 属性。

type Props = { 
    onClick(e: MouseEvent<HTMLElement>): void
    color: string 
}

如果想给组件设置默认属性，我们可以使用 Button.defaultProps = {...} 实现。这样的话，就需要把类型 Props 的 color 标记为可选属性。像下面这样（多了一个问号）：

type Props = { 
    onClick(e: MouseEvent<HTMLElement>): void
    color?: string 
}

此时，Button 组件就变成了下面的模样：

const Button: SFC<Props> = ({ onClick: handleClick, color, children }) => (
    <button style={{ color }} onClick={handleClick}>
        {children}
    </button>
)

这种实现方式工作起来是没毛病的，但是却存在隐患。因为我们是在严格模式下，所以可选属性 color 的类型其实是联合类型 undefined | string。

假如后续我们需要用到 color，那么 TypeScript 就会抛出错误，因为编译器并不知道 color 已经被定义在 Component.defaultProps 了。

为了告诉 TypeScript 编译器 color 已经被定义了，有以下 3 种办法：

• 使用! 操作符（Bang Operator）显式地告诉编译器它的值不为空，像这样 <button onClick={handleClick!}>{children}</button>
• 使用三元操作符（Ternary Operator）告诉编译器值它的值不为空：<button onClick={handleClick ? handleClick: undefined}>{children}</button>
• 创建一个可复用的高阶函数（High Order Function）withDefaultProps，该函数会更新我们的属性类型定义并且设置默认属性。是我见过的最纯粹的解决办法。

多亏了 TypeScript 2.8 新增的预定义条件类型，withDefaultProps 实现起来非常简单。

注意： Omit 并没有成为 TypeScript 2.8 预定义的条件映射类型，因此需要自行实现： declare type Omit<T, K> = Pick<T, Exclude<keyof T, K>>;

下面我们用它来解决上面的问题：

或者更简单的：

现在，Button 的组件属性已经定义好，可以被使用了。在类型定义上，默认属性也被标记为可选属性，但是在是现实上仍然是必选的。

{
  onClick(e: MouseEvent<HTMLElement>): void
  color?: string
}

在使用方式上也是一模一样：

render(){
  return (
    <ButtonWithDefaultProps 
      onClick={this.handleIncrement}
    >
      Increment
    </ButtonWithDefaultProps>
  )
}

withDefaultProps 也能用在直接使用 class 定义的组件上，如下图所示：

这里多亏了 TS 的类结构源，我们不需要显式定义 Props 泛型类型

ButtonViaClass 组件的用法也还是保持一致：

render(){
  return (
    <ButtonViaClass
      onClick={this.handleIncrement}
    >
      Increment
    </ButtonViaClass>
  )
}

接下来我们会编写一个可展开的菜单组件，当点击组件时，它会显示子组件内容。我们会用多种不同的组件模式来实现它。

渲染回调/渲染属性模式

要想让一个组件变得可复用，最简单的办法是把组件子元素变成一个函数或者新增一个 render 属性。这也是渲染回调（Render Callback）又被称为子组件函数（Function as Child Component）的原因。

首先，让我们来实现一个拥有 render 属性的 Toggleable 组件：

存在不少疑惑？

让我们来一步一步看各个重要部分的实现：

const initialState = { show: false }
type State = Readonly<typeof initialState>

这个没什么新内容，就跟我们前文的例子一样，只是声明状态类型。

接下来我们需要定义组件属性。注意：这里我们使用映射类型 Partial 来把属性标记为可选，而不是使用 ? 操作符。

type Props = Partial<{
  children: RenderCallback
  render: RenderCallback
}>
type RenderCallback = (args: ToggleableComponentProps) => JSX.Element
type ToggleableComponentProps = { 
  show: State['show']
  toggle: Toggleable['toggle'] 
}

我们希望同时支持子组件函数和渲染回调函数，所以这里把它们都标记为可选的。为了避免重复造轮子，这里为渲染函数创建了 RenderCallback 类型：

type RenderCallback = (args: ToggleableComponentProps) => JSX.Element

其中，看起来可能令人疑惑的是类型 type ToggleableComponentProps：

type ToggleableComponentProps = { 
  show: State['show']
  toggle: Toggleable['toggle'] 
}

这个其实是用到了 TS 的类型查询功能，这样的话我们就不需要重复定义类型了：

• show: State['show']:使用在状态中已经定义的类型来为 show 声明类型
• toggle: Toggleable['toggle']:通过类型推断和类结构获取方法类型。优雅而强大！

其他部分的实现是很直观的，标准的渲染属性/子组件函数模式：

export class Toggleable extends Component<Props, State> {
  // ...
  render() {
    const { children, render } = this.props
    const renderProps = { show: this.state.show, toggle: this.toggle }
    if (render) {
      return render(renderProps)
    }
    return isFunction(children) ? children(renderProps) : null
  }
  // ...
}

至此，我们就可以通过子组件函数来使用 Toggleable 组件了：

或者给 render 属性传递渲染函数：

得益于强大的 TS ，我们在编码的时候还可以有代码提示和正确的类型检查：

如果我们想复用它，可以简单的创建一个新组件来使用它：

这个全新的 ToggleableMenu 组件现在就可以用在菜单组件中了：

而且效果也正如我们所预期：

这种方式非常适合用在需要改变渲染内容本身，而又不想使用状态的场景。因为我们把渲染逻辑移到了 ToggleableMenu 的子组件函数中，同时又把状态逻辑留在 Toggleable 组件中。

组件注入

为了让我们的组件更加灵活，我们还可以引入组件注入（Component Injection）模式。

何为组件注入模式？如果你熟悉 React-Router 的话，那么在定义路由的时候就是在使用这个模式：

<Route path="/foo" component={MyView} />

所以，除了传递 render/children 属性，我们还可以通过 component 属性来注入组件。为此，我们需要把行内渲染回调函数重构成可复用的无状态组件：

import { ToggleableComponentProps } from './toggleable'
type MenuItemProps = { title: string }
const MenuItem: SFC<MenuItemProps & ToggleableComponentProps> = ({
  title,
  toggle,
  show,
  children,
}) => (
  <>
    <div onClick={toggle}>
      <h1>{title}</h1>
    </div>
    {show ? children : null}
  </>
)

这样的话，ToggleableMenu 也需要重构下：

type Props = { title: string }
const ToggleableMenu: SFC<Props> = ({ title, children }) => (
  <Toggleable
    render={({ show, toggle }) => (
      <MenuItem show={show} toggle={toggle} title={title}>
        {children}
      </MenuItem>
    )}
  />
)

接下来，让我们来定义新的 component 属性。
首先，我们需要更新下属性成员：

• children 可以是函数或者是 ReactNode
• component 是新成员，它的值为组件，该组件的属性需要实现 ToggleableComponentProps，同时它又必须支持默认为 any 的泛型类型，这样它不会仅仅用于实现了 ToggleableComponentProps 属性的组件。
• props 是新成员，用来往下传递任意属性，这也是一种通用模式。它被定义为类型是 any 的索引类型，所以这里我们其实丢失了严格的安全检查。

// 使用任意属性类型来声明默认属性，props 默认为空对象
const defaultProps = { props: {} as { [name: string]: any } }
type Props = Partial<
  {
    children: RenderCallback | ReactNode
    render: RenderCallback
    component: ComponentType<ToggleableComponentProps<any>>
  } & DefaultProps
>
type DefaultProps = typeof defaultProps

接着，需要把新的 props 同步到 ToggleableComponentProps，这样才能使用 props 属性 <Toggleable props={...}/>：

export type ToggleableComponentProps<P extends object = object> = {
  show: State['show']
  toggle: Toggleable['toggle']
} & P

最后还需要修改下 render 方法：

render() {
    const { 
     component: InjectedComponent, 
     children, 
     render, 
     props 
    } = this.props
    const renderProps = { 
     show: this.state.show, toggle: this.toggle 
    }
    // 当使用 component 属性时，children 不是一个函数而是 ReactNode
    if (InjectedComponent) {
      return (
        <InjectedComponent {...props} {...renderProps}>
          {children}
        </InjectedComponent>
      )
    }
    if (render) {
      return render(renderProps)
    }
    // children as a function comes last
    return isFunction(children) ? children(renderProps) : null
  }

把前面的内容都综合起来，就实现了一个支持 render 属性、函数子组件和组件注入的 Toggleable 组件：

其使用方式如下：

这里要注意：我们自定义的 props 属性并没有安全的类型检查，因为它被定义为索引类型 { [name: string]: any }。

在菜单组件的渲染中，ToggleableMenuViaComponentInjection 组件的使用方式跟原来一致：

export class Menu extends Component {
  render() {
    return (
      <>
        <ToggleableMenuViaComponentInjection title="First Menu">
          Some content
        </ToggleableMenuViaComponentInjection>
        <ToggleableMenuViaComponentInjection title="Second Menu">
          Another content
        </ToggleableMenuViaComponentInjection>
        <ToggleableMenuViaComponentInjection title="Third Menu">
          More content
        </ToggleableMenuViaComponentInjection>
      </>
    )
  }
}

泛型组件

在前面我们实现组件注入模式时，有一个大问题是 props 属性失去了严格的类型检查。如何解决这个问题？你可能已经猜到了！我们可以把 Toggleable 实现为泛型组件。

首先，我们需要把属性泛型化。我们可以使用默认泛型参数，这样的话，当我们不需要传 props 时就可以不用显式传递该参数了。

type Props<P extends object = object> = Partial<
  {
    children: RenderCallback | ReactNode
    render: RenderCallback
    component: ComponentType<ToggleableComponentProps<P>>
  } & DefaultProps<P>
>

此外，还需要使 ToggleableComponentProps 泛型化，不过它现在其实已经是了，所以这块不需要重写。

唯一需要改动的是 type DefaultProps ，因为目前的实现方式中，它是没有办法获取泛型类型的，所以我们需要把它改为另一种方式：

type DefaultProps<P extends object = object> = { props: P }
const defaultProps: DefaultProps = { props: {} }

马上就要完成了！

最后把 Toggleable 组件变成泛型组件。同样地，我们使用了默认参数，因为只有在使用组件注入时才需要传参，其他情况时则不需要。

export class Toggleable<T = {}> extends Component<Props<T>, State> {}

大功告成！不过，真的么？我们如何才能在 JSX 中使用泛型类型？

很遗憾，并不能。

所以，我们还需要引入 ofType 泛型组件工厂模式：

export class Toggleable<T extends object = object> extends Component<Props<T>, State> {
  static ofType<T extends object>() {
    return Toggleable as Constructor<Toggleable<T>>
  }
}

完整的实现版本如下：

有了 static ofType 静态方法之后，我们就可以创建正确的类型检查泛型组件了：

一切都跟之前一样，但是这次我们的 props 有了类型检查！

高阶组件

既然我们的 Toggleable 组件已经实现了 render 属性，那么实现高阶组件（High Order Component, HOC）就很容易了。渲染回调模式的最大好处之一就是，它可以直接用于实现 HOC。

下面让我们来实现这个 HOC。

我们需要新增以下内容：

• displayName（用于调试工具展示，便于阅读）
• WrappedComponent （用于访问原组件，便于测试）
• 使用 hoist-non-react-statics 包的 hoistNonReactStatics 方法

这样我们就可以以 HOC 的方式来创建 Toggleable 菜单项了， 而且仍然保持了对属性的类型检查。

const ToggleableMenuViaHOC = withToggleable(MenuItem)

受控组件

压轴大戏来了！
我们来实现一个可以通过父组件进行高度配置的 Toggleable ，这种是一种非常强大的模式。

可能有人会问，受控组件（Controlled Component）是什么？在这里意味着，我想要同时控制 Menu 组件中所有 ToggleableMenu 的内容是否显示，看看下面的动态你应该就知道是什么了。

为了实现该目标，我们需要修改下 ToggleableMenu 组件，修改后的内容如下：

然后，我们还需要在 Menu 中新增一个状态，并且把它传递给 ToggleableMenu 。

最后，还需要修改 Toggleable 最后一次，让它变得更加无敌和灵活。
修改内容如下：

1. 新增 show 属性到 Props
2. 更新默认属性（因为 show 是可选的）
3. 更新默认状态，使用属性 show 的值来初始化状态 show，因为我们希望该值只能来自于其父组件
4. 使用 componentWillReceiveProps 来利用公开属性更新状态

1 & 2 对应的修改:

const initialState = { show: false }
const defaultProps: DefaultProps = { ...initialState, props: {} }

type State = Readonly<typeof initialState>
type DefaultProps<P extends object = object> = { props: P } & Pick<State, 'show'>

3 & 4 对应的修改：

export class Toggleable<T = {}> extends Component<Props<T>, State> {
  static readonly defaultProps: Props = defaultProps
  // Bang operator used, I know I know ...
  state: State = { show: this.props.show! }

  componentWillReceiveProps(nextProps: Props<T>) {
    const currentProps = this.props
    
    if (nextProps.show !== currentProps.show) {
      this.setState({ show: Boolean(nextProps.show) })
    }
  }
}

至此，终极 Toggleable 组件诞生了：

同时，使用 Toggleable 的 withToggleable 也还要做些轻微调整，以便传递 show 属性和类型检查。

总结

使用 TS 来实现对 React 组件进行正确的类型检查其实是相当难的。但是随着 TS 2.8 新功能的发布，我们几乎可以随意使用通用的 React 组件模式来实现类型安全的组件。

在本篇超长文中，多亏了 TS，我们学习了如何实现具有多种模式且类型安全的组件。

综合来看，其实最强大的模式非属性渲染（Render Prop）莫属，有了它，我们可以不费吹灰之力就可以实现组件注入和高阶组件。

文中所有的示范代码托管于作者的 GitHub 仓库。

最后，还有一点要强调的是，本文中涉及的类型安全模板可能只适用于使用 VDOM/JSX 的库：

• 使用语言服务的 Angular 模板也具备类型检查，但是在有些地方也还是会失效，比如 ngFor 中
• Vue 模板目前也还没有类似 Angular ，所以它的模板和数据绑定实际上是魔术字符串。不过这可能在未来会改变。虽然也可以对模板字符串使用 VDOM，不过用起来应该会很笨重，因为有太多属性类型定义。（snabdom 表示：怪我咯）。