Redux其实很简单（原理篇）

在上一篇文章中，我们通过一个示例页面，了解到Redux的使用方法以及各个功能模块的作用。如果还不清楚Redux如何使用，可以先看看Redux其实很简单（示例篇），然后再来看本文，理解起来会更加轻松。

那么在这一篇文章中，笔者将带大家编写一个完整的Redux，深度剖析Redux的方方面面，读完本篇文章后，大家对Redux会有一个深刻的认识。

核心API

这套代码是笔者阅读完Redux源码，理解其设计思路后，自行总结编写的一套代码，API的设计遵循与原始一致的原则，省略掉了一些不必要的API。

createStore

这个方法是Redux核心中的核心，它将所有其他的功能连接在一起，暴露操作的API供开发者调用。

const INIT = '@@redux/INIT_' + Math.random().toString(36).substring(7)

export default function createStore (reducer, initialState, enhancer) {
  if (typeof initialState === 'function') {
    enhancer = initialState
    initialState = undefined
  }

  let state = initialState
  const listeners = []
  const store = {
    getState () {
      return state
    },
    dispatch (action) {
      if (action && action.type) {
        state = reducer(state, action)
        listeners.forEach(listener => listener())
      }
    },
    subscribe (listener) {
      if (typeof listener === 'function') {
        listeners.push(listener)
      }
    }
  }

  if (typeof initialState === 'undefined') {
    store.dispatch({ type: INIT })
  }

  if (typeof enhancer === 'function') {
    return enhancer(store)
  }

  return store
}

在初始化时，createStore会主动触发一次dispach，它的action.type是系统内置的INIT，所以在reducer中不会匹配到任何开发者自定义的action.type，它走的是switch中default的逻辑，目的是为了得到初始化的状态。

当然我们也可以手动指定initialState，笔者在这里做了一层判断，当initialState没有定义时，我们才会dispatch，而在源码中是都会执行一次dispatch，笔者认为没有必要，这是一次多余的操作。因为这个时候，监听流中没有注册函数，走了一遍reducer中的default逻辑，得到新的state和initialState是一样的。

第三个参数enhancer只有在使用中间件时才会用到，通常情况下我们搭配applyMiddleware来使用，它可以增强dispatch的功能，如常用的logger和thunk，都是增强了dispatch的功能。

同时createStore会返回一些操作API，包括：

• getState：获取当前的state值
• dispatch：触发reducer并执行listeners中的每一个方法
• subscribe：将方法注册到listeners中，通过dispatch来触发

applyMiddleware

这个方法通过中间件来增强dispatch的功能。

在写代码前，我们先来了解一下函数的合成，这对后续理解applyMiddleware的原理大有裨益。

函数的合成

如果一个值要经过多个函数，才能变成另外一个值，就可以把所有中间步骤合并成一个函数，这叫做函数的合成（compose）

举个例子

function add (a) {
  return function (b) {
    return a + b
  }
}

// 得到合成后的方法
let add6 = compose(add(1), add(2), add(3))

add6(10) // 16

下面我们通过一个非常巧妙的方法来写一个函数的合成（compose）。

export function compose (...funcs) {
  if (funcs.length === 0) {
    return arg => arg
  }

  if (funcs.length === 1) {
    return funcs[0]
  }

  return funcs.reduce((a, b) => (...args) => a(b(...args)))
}

上述代码巧妙的地方在于：通过数组的reduce方法，将两个方法合成一个方法，然后用这个合成的方法再去和下一个方法合成，直到结束，这样我们就得到了一个所有方法的合成函数。

有了这个基础，applyMiddleware就会变得非常简单。

import { compose } from './utils'

export default function applyMiddleware (...middlewares) {
  return store => {
    const chains = middlewares.map(middleware => middleware(store))
    store.dispatch = compose(...chains)(store.dispatch)

    return store
  }
}

光看这段代码可能有点难懂，我们配合中间件的代码结构来帮助理解

function middleware (store) {
  return function f1 (dispatch) {
    return function f2 (action) {
      // do something
      dispatch(action)
      // do something
    }
  }
}

可以看出，chains是函数f1的数组，通过compose将所欲f1合并成一个函数，暂且称之为F1，然后我们将原始dispatch传入F1，经过f2函数一层一层地改造后，我们得到了一个新的dispatch方法，这个过程和Koa的中间件模型（洋葱模型）原理是一样的。

为了方便大家理解，我们再来举个例子，有以下两个中间件

function middleware1 (store) {
  return function f1 (dispatch) {
    return function f2 (action) {
      console.log(1)
      dispatch(action)
      console.log(1)
    }
  }
}

function middleware2 (store) {
  return function f1 (dispatch) {
    return function f2 (action) {
      console.log(2)
      dispatch(action)
      console.log(2)
    }
  }
}

// applyMiddleware(middleware1, middleware2)

大家猜一猜以上的log输出顺序是怎样的？

好了，答案揭晓：1, 2, (原始dispatch), 2, 1。

为什么会这样呢？因为middleware2接收的dispatch是最原始的，而middleware1接收的dispatch是经过middleware1改造后的，我把它们写成如下的样子，大家应该就清楚了。

console.log(1)

/* middleware1返回给middleware2的dispatch */
console.log(2)
dispatch(action)
console.log(2)
/* end */

console.log(1)

三个或三个以上的中间件，其原理也是如此。

至此，最复杂最难理解的中间件已经讲解完毕。

combineReducers

由于Redux是单一状态流管理的模式，因此如果有多个reducer，我们需要合并一下，这块的逻辑比较简单，直接上代码。

export default function combineReducers (reducers) {
  const availableKeys = []
  const availableReducers = {}

  Object.keys(reducers).forEach(key => {
    if (typeof reducers[key] === 'function') {
      availableKeys.push(key)
      availableReducers[key] = reducers[key]
    }
  })

  return (state = {}, action) => {
    const nextState = {}
    let hasChanged = false

    availableKeys.forEach(key => {
      nextState[key] = availableReducers[key](state[key], action)

      if (!hasChanged) {
        hasChanged = state[key] !== nextState[key]
      }
    })

    return hasChanged ? nextState : state
  }
}

combineReucers将单个reducer塞到一个对象中，每个reducer对应一个唯一键值，单个reducer状态改变时，对应键值的值也会改变，然后返回整个state。

bindActionCreators

这个方法就是将我们的action和dispatch连接起来。

function bindActionCreator (actionCreator, dispatch) {
  return function () {
    dispatch(actionCreator.apply(this, arguments))
  }
}

export default function bindActionCreators (actionCreators, dispatch) {
  if (typeof actionCreators === 'function') {
    return bindActionCreator(actionCreators, dispatch)
  }

  const boundActionCreators = {}

  Object.keys(actionCreators).forEach(key => {
    let actionCreator = actionCreators[key]

    if (typeof actionCreator === 'function') {
      boundActionCreators[key] = bindActionCreator(actionCreator, dispatch)
    }
  })

  return boundActionCreators
}

它返回一个方法集合，直接调用来触发dispatch。

中间件

在自己动手编写中间件时，你一定会惊奇的发现，原来这么好用的中间件代码竟然只有寥寥数行，却可以实现这么强大的功能。

logger

function getFormatTime () {
  const date = new Date()
  return date.getHours() + ':' + date.getMinutes() + ':' + date.getSeconds() + ' ' + date.getMilliseconds()
}

export default function logger ({ getState }) {
  return next => action => {
    /* eslint-disable no-console */
    console.group(`%caction %c${action.type} %c${getFormatTime()}`, 'color: gray; font-weight: lighter;', 'inherit', 'color: gray; font-weight: lighter;')
    // console.time('time')
    console.log(`%cprev state`, 'color: #9E9E9E; font-weight: bold;', getState())
    console.log(`%caction    `, 'color: #03A9F4; font-weight: bold;', action)

    next(action)

    console.log(`%cnext state`, 'color: #4CAF50; font-weight: bold;', getState())
    // console.timeEnd('time')
    console.groupEnd()
  }
}

thunk

export default function thunk ({ getState }) {
  return next => action => {
    if (typeof action === 'function') {
      action(next, getState)
    } else {
      next(action)
    }
  }
}

这里要注意的一点是，中间件是有执行顺序的。像在这里，第一个参数是thunk，然后才是logger，因为假如logger在前，那么这个时候action可能是一个包含异步操作的方法，不能正常输出action的信息。

心得体会

到了这里，关于Redux的方方面面都已经讲完了，希望大家看完能够有所收获。

但是笔者其实还有一个担忧：每一次dispatch都会重新渲染整个视图，虽然React是在虚拟DOM上进行diff，然后定向渲染需要更新的真实DOM，但是我们知道，一般使用Redux的场景都是中大型应用，管理庞大的状态数据，这个时候整个虚拟DOM进行diff可能会产生比较明显的性能损耗（diff过程实际上是对象和对象的各个字段挨个比较，如果数据达到一定量级，虽然没有操作真实DOM，也可能产生可观的性能损耗，在小型应用中，由于数据较少，因此diff的性能损耗可以忽略不计）。

本文源码地址：https://github.com/ansenhuang/redux-demo