Signal：更多前端框架的选择

大家好，我卡颂。

最近，Angular、Qwik的作者MIŠKO HEVERY发文表示Signal是前端框架的未来，并考虑在Angular中实现它。

在此之前，Vue、Solid.js、Preact、Svelte都已实现Signal。实际上，signal并不是一个新概念，他还有很多别名，比如：

• 响应式更新
• 细粒度更新

如果你了解过Vue响应式更新的实现原理，对Signal就不会陌生。

实际上，Signal的技术在10年前Knockout框架中就有应用。为什么这项技术正受到越来越多前端框架的青睐？

本文，让我们一起探讨下这个话题。

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signal的本质

signal的本质，是将对状态的引用以及对状态值的获取分离开。这么说可能有点抽象，让我们先看一个非signal的例子。

以下是React中定义状态的方式：

function App() {
  const [state, dispatch] = useState(0);
  return <p onClick={
    () => dispatch(state + 1)
  }>{state}</p>
}

useState的返回值包括两部分：

• state：状态的值
• dispatch：状态的setter

可以发现，state耦合了对状态的引用以及对状态值的获取这两个含义。

再来看一个signal的例子。以下是同一个例子用Solid.js书写的样子：

function App() {
  const [getState, dispatch] = createSignal(0);
  return <p onClick={
    () => dispatch(getState() + 1)
  }>{getState()}</p>
}

createSignal的返回值包括两部分：

• getState：对状态的引用
• dispatch：状态的setter

区别就体现在getState上，其中：

• getState是对状态的引用
• getState()是对状态值的获取

也就是说，我们可以不必立刻获取状态的值，而是在需要的时候再获取（即在需要时再执行getState()）。

这么做有什么好处呢？如果我们在需要的时候再获取状态的值，就能感知当前的上下文环境。

举个很粗糙的例子，在下面的代码中，组件实例（Component实例）在render时会将全局变量cpnContext指向自己：

let cpnContext = null;

class Component {
  render() {
    cpnContext = this;
    // ...省略逻辑
  }
}

那么在createSignal返回的getState方法内部，可以获取全局变量cpnContext来感知当前处于哪个组件的渲染流程：

function createSignal() {
  // ...省略逻辑
  function getState() {
    const curContext = cpnContext;
    // ...
  }
  function dispatch {}
  return [getState, dispatch]
}

这么做的目的是建立状态变化与需要更新哪个组件之间的联系。

相比于React，基于Signal实现的框架会有两个优势：

• 更好的细粒度更新性能
• 更好的DX（开发者体验）

更好的细粒度更新性能

由于Signal建立了状态与组件之间的联系，所以相比于React更有性能优势。

比如，在我的电脑上，用Svelte渲染1w个li，点击某个li后改变他的内容：

<ul>
  {#each items as item (item.id)}
      <li on:click={() => items[item.id].name = 'change!'}>{item.name}</li>
  {/each}
</ul>

从点击事件触发，到Svelte逻辑运行完，再到浏览器重排重绘，总用时18.88ms，其中Svelte的逻辑执行只花了9.5ms：

同样的例子用React实现，触发点击后总用时98.5ms，其中React的逻辑执行了89.38ms：

在这个例子中，React性能比Svelte差了一个数量级。之所以会有这样的差异，很大一部分原因在于Svlete在更新前就知道状态变化时需要更新哪个组件。

而这一切的源头就在于Signal。

更好的DX

更好的开发者体验主要体现在两方面：

1. Signal感知上下文环境的能力减少了代码心智负担

比如在React中，useEffect在使用时需要指明依赖的状态：

useEffect(() => {
  // ...state1, state2变化后的逻辑
}, [state1, state2])

如果采用Signal的实现，状态能感知到自己在useEffect上下文环境，可以自动建立两者之间的联系，不用再担心少写依赖状态、闭包陷阱等问题，减少心智负担。

比如在Vue中，类似useEffect(仅仅是功能类似，两者的用途其实是不同的)的watch，就不需要显式指明依赖：

<script setup>
import { ref, watch } from 'vue'

const name = ref('')

watch(name, (newName, oldName) => {
  // ...省略逻辑
})
</script>

2. 减少开发者性能优化的心智负担

使用Signal的框架通常能获得不错的运行时性能，所以不需要额外的性能优化API。反观React，开发者如果遇到性能问题，需要手动调用性能优化API（比如React.memo、useMemo、PureComponent）。

总结

有以上这么多优点，难怪很多框架都使用了Signal。那么React对Signal是什么态度呢？

React团队成员对此的观点是：

1. 有可能引入类似Signal的原语
2. Signal性能确实好，但他不太符合React的理念

React的理念可以用一句话概括：UI反映状态在某一刻的快照。

既然是快照，那就不是局部的，而是个整体概念。在React中，状态更新会引起整个应用重新render，就是对React快照理念的最好诠释。

React现阶段的所有实现都是基于快照理念。所以，即使引入类似Signal的原语，可能也是类似Mobx这样的上层实现，而不是从底层重构。

我个人比较倾向于认为：React团队承认Signal的优点，但由于积重难返，而且现代设备的性能通常是过剩的，所以性能问题并不是首要问题。

如果这个观点是正确的，那么React可能会在开发者体验（Signal的另一个优点）方面努努力。比如去年提出的RFC: useEvent可能就是这方面的一次尝试。