使用RxJS管理React应用状态的实践分享

shayeLee
随着前端应用的复杂度越来越高,如何管理应用的数据已经是一个不可回避的问题。当你面对的是业务场景复杂、需求变动频繁、各种应用数据互相关联依赖的大型前端应用时,你会如何去管理应用的状态数据呢?

我们认为应用的数据大体上可以分为四类:

  • 事件:瞬间产生的数据,数据被消费后立即销毁,不存储。
  • 异步:异步获取的数据;类似于事件,是瞬间数据,不存储。
  • 状态:随着时间空间变化的数据,始终会存储一个当前值/最新值。
  • 常量:固定不变的数据。

RxJS天生就适合编写异步和基于事件的程序,那么状态数据用什么去管理呢?还是用RxJS吗? 合不合适呢?

我们去调研和学习了前端社区已有的优秀的状态管理解决方案,也从一些大牛分享的关于用RxJS设计数据层的构想和实践中得到了启发:

  1. 使用RxJS完全可以实现诸如Redux,Mobx等管理状态数据的功能。
  2. 应用的数据不是只有状态的,还有事件、异步、常量等等。如果整个应用都由observable来表达,则可以借助RxJS基于序列且可响应的的特性,以流的方式自由地拼接和组合各种类型的数据,能够更优雅更高效地抽象出可复用可扩展的业务模型。

出于以上两点原因,最终决定基于RxJS来设计一套管理应用的状态的解决方案。

原理介绍

对于状态的定义,通常认为状态需要满足以下3个条件:

  1. 是一个具有多个值的集合。
  2. 能够通过event或者action对值进行转换,从而得到新的值。
  3. 有“当前值”的概念,对外一般只暴露当前值,即最新值。

那么,RxJS适合用来管理状态数据吗?答案是肯定的!

首先,因为Observable本身就是多个值的推送集合,所以第一个条件是满足的!

其次,我们可以实现一个使用dispatch action模式来推送数据的observable来满足第二个条件!

众所周知,RxJS中的observable可以分为两种类型:

  1. cold observable: 推送值的生产者(producer)来自observable内部。

    • 将会推送几个值以及推送什么样的值已在observable创建时被定义下来,不可改变。
    • producer与观察者(observer) 是一对一的关系,即是单播的。
    • 每当有observer订阅时,producer都会把预先定义好的若干个值依次推送给observer
  2. hot observable: 推送值的producer来自observable外部。

    • 将会推送几个值、推送什么样的值以及何时推送在创建时都是未知的。
    • producerobserver是一对多的关系,即是多播的。
    • 每当有observer订阅时,会将observer注册到观察者列表中,类似于其他库或语言中的addListener的工作方式。
    • 当外部的producer被触发或执行时,会将值同时推送给所有的observer;也就是说,所有的observer共享了hot observable推送的值。

RxJS提供的BehaviorSubject就是一种特殊的hot observable,它向外暴露了推送数据的接口next函数;并且有“当前值”的概念,它保存了发送给observer的最新值,当有新的观察者订阅时,会立即从BehaviorSubject那接收到“当前值”。

那么这说明使用BehaviorSubject来更新状态并保存状态的当前值是可行的,第三个条件也满足了。

简单实现

请看以下的代码:

import { BehaviorSubject } from 'rxjs';

// 数据推送的生产者
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;  // 状态的初始值
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);

执行代码控制台会打印出三个值:

Console

 1
 2
 4

上面的代码简单实现了一个简单管理状态的例子:

  • 状态的初始值: 1
  • 执行plus之后的状态值: 2
  • 执行toDouble之后的状态值: 4

实现方法挺简单的,就是使用BehaviorSubject来表达状态的当前值:

  • 第一步,通过调用dispatch函数使producer函数执行
  • 第二部,producer函数在内部调用了BehaviorSubjectnext函数,推送了新数据,BehaviorSubject的当前值更新了,也就是状态更新了。

不过写起来略微繁琐,我们对其进行了封装,优化后写法见下文。

使用操作符来创建状态数据

我们自定义了一个操作符state用来创建一个能够通过dispatch action模式推送新数据的BehaviorSubject,我们称她为stateObservable

const count$ = state({
  // 状态的唯一标识名称
  name: "count",
    
  // 状态的默认值
  defaultValue: 1,
    
  // 数据推送的生产者函数
  producer(next, value, action) {
    switch (action.type) {
      case "plus":
        next(value + 1);
        break;
      case "toDouble":
        next(value * 2);
        break;
    }
  }
});

更新状态

在你想要的任意位置使用函数dispatch派遣action即可更新状态!

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

异步数据

RxJS的一大优势就在于能够统一同步和异步,使用observable处理数据你不需要关注同步还是异步。

下面的例子我们使用操作符frompromise转换为observable

指定observable作为状态的初始值(首次推送数据)

const todos$ = state({
  name: "todos",
    
  // `observable`推送的数据将作为状态的初始值
  initial: from(getAsyncData())
    
  //...
  
});

producer推送observable

const todos$ = state({
  name: "todos",
    
  defaultValue: []
    
  // 数据推送的生产者函数
  producer(next, value, action) {
    switch (action.type) {
      case "getAsyncData":
        next(
          from(getAsyncData())
        );
        break;
    }
  }
});

执行getAsyncData之后,from(getAsyncData())的推送数据将成为状态的最新值。

衍生状态

由于状态todos$是一个observable,所以可以很自然地使用RxJS操作符转换得到另一个新的observable。并且这个observable的推送来自todos$;也就是说只要todos$推送新数据,它也会推送;效果类似于Vue的计算属性。

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

React视图渲染

我们可能会在组件的生命周期内订阅observable得到数据渲染视图。

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

我们可以再优化下,利用高阶组件封装一个装饰器函数@subscription,顾名思义,就是为React组件订阅observable以响应推送数据的变化;它会将observable推送的数据转换为React组件的props

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

总结

使用RxJS越久,越令人受益匪浅。

  • 因为它基于observable序列提供了较高层次的抽象,并且是观察者模式,可以尽可能地减少各组件各模块之间的耦合度,大大减轻了定位BUG和重构的负担。
  • 因为是基于observable序列来编写代码的,所以遇到复杂的业务场景,总能按照一定的顺序使用observable描述出来,代码的可读性很强。并且当需求变动时,我可能只需要调整下observable的顺序,或者加个操作符就行了。再也不必因为一个复杂的业务流程改动了,需要去改好几个地方的代码(而且还容易改出BUG,笑~)。

所以,以上基于RxJS的状态管理方案,对我们来说是一个必需品,因为我们项目中大量使用了RxJS,如果状态数据也是observable,对我们抽象可复用可扩展的业务模型是一个非常大的助力。当然了,如果你的项目中没有使用RxJS,也许ReduxMobx是更合适的选择。

这套基于RxJS的状态管理方案,我们已经用于开发公司的商用项目,反馈还不错。所以我们决定把这套方案整理成一个js lib,取名为:Floway,并在github上开源:

欢迎大家star,更欢迎大家来共同交流和分享RxJS的使用心得!




参考文章:

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shayeLee
包括但不限于前端开发、软件测试等技术分享
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