浅谈前端的状态管理，以及anguar的状态管理库

背景

在当前angular项目中尝试使用状态管理。下面先来了解状态管理。

什么是状态管理

状态管理是一个十分广泛的概念，因为状态无处不在。服务端也有状态，Spring 等框架会管理状态，手机 App 也会把数据保存到手机内存里。

在前端技术中， 状态管理可以帮助你管理“全局”状态 - 那些应用程序的许多部分都需要的状态。比如组件之间共享的数据、页面需要及时更新的数据等等。

为什么需要状态管理

我们先来看一个 facebook 的例子。

在 Facebook 没有 Flux 这种状态管理架构以前，就有很多状态未同步的 bug：

在 Facebook 逛着逛着，突然来了几条通知，但是点进去之后竟然没有了，过了一会儿，通知又来了，点进去看到了之前的消息，但是新的还是没有来。

这种问题就跟他们在 Flux 介绍中所描述的一样：

为了更好地描述Flux，我们将其与经典的MVC结构比较。在客户端MVC应用程序中，数据流大概如下
用户交互控制器，
控制器更新model,
视图读取model的新数据，更新并显示给用户

但是在多个控制器，模型，父子组件等添加下，依赖变得越来越复杂。

控制器不仅需要更新当前组件，也需要更新父子组件中的共享数据。

如下图，仅添加三个视图，一个控制器和一个模型，就已经很难跟踪依赖图。

这时，facebook 提出了 Flux架构 ，它的重要思想是：

单一数据源和单向数据流

单一数据源要求：客户端应用的关键数据都要从同一个地方获取
单向数据流要求：应用内状态管理的参与者都要按照一条流向来获取数据和发出动作，不允许双向交换数据

举个例子：

一个页面中渲染了数据列表 books，这个 books 变量是通过 store 获取的，符合单向数据流。

但是这时候要添加一本书，我们调用了一个 api 请求 createBook.

通常有人为了方便，会在组件里面通过 http 调用请求后直接把新增的 book 加到列表里面。这就违反了单一数据源和单向数据流

假设这时另一个组件也在渲染数据列表 books, 这时候我们就需要手动更改这个组件中的数据。或者再次请求一次后台。

当这样的情况一多，意味着应用内的状态重新变成七零八落的情况，重归混沌，同步失效，容易bug从生。

在同一时期，Facebook 的 React 跟 Flux 一起设计出来，React 开始逐渐流行，同时在 Flux 的启发下，状态管理也正式走进了众多开发者的眼前，状态管理开始规范化地走进了人们的眼前。

状态模式的模式和库

Vue与React都有较为简单的全局状态管理策略,比如简单的store模式，以及第三方状态管理库，比如Rudux，Vuex等

Store

最简单的处理就是把状态存到一个外部变量里面，当然也可以是一个全局变量

var store = {
  state: {
    message: 'Hello!'
  },
  setMessageAction (newValue) {
    this.state.message = newValue
  },
  clearMessageAction () {
    this.state.message = ''
  }
}

但是当你认真观察上面的代码的时候，你会发现：你可以直接修改 store 里的 state.

万一组件瞎胡修改，不通过 action，那我们也没法跟踪这些修改是怎么发生的。

所以就需要规定一下，组件不允许直接修改属于 store 实例的 state，

也就是说，组件里面应该执行 action 来分发 (dispatch) 事件通知 store 去改变。

这样进化了一下，一个简单的 Flux 架构就实现了。

Flux 架构

Flux其实是一种思想，就像MVC，MVVM之类的。

Flux 把一个应用分成四部分:

View：视图层
Action：动作，即数据改变的消息对象。
Dispatcher：派发器，接收 Actions ，发给所有的 Store
Store：数据层，存放应用状态与更新状态的方法，一旦发生变动，就提醒 Views 更新页面

这样定义之后，我们修改store里的数据只能通过 Action , 并让 Dispatcher 进行派发。

可以发现，Flux的最大特点就是数据都是单向流动的。

同时也有一个特点 : 多Store。

Redux

受 Facebook 的 Flux 启发， Redux 状态管理库演变出来，Dan Abramov 与 Andrew Clark于2015年创建。

React 的状态管理库中，Redux基本占据了最主流位置。

它和 Flux 有什么不同呢？

Redux 相比 Flux 有以下几个不同的点：

Redux是单Store, 整个应用的 State 储存在单个 Store 的对象树中。
没有 Dispatcher

Redux 的组成：

Store
Action
Reducer

store

Redux 里面只有一个 Store，整个应用的数据都在这个大 Store 里面。

import { createStore } from 'redux';
const store = createStore(fn);

Reducer

Redux 没有 Dispatcher 的概念，因为 Store 里面已经集成了 dispatch 方法。

import { createStore } from 'redux';
const store = createStore(fn);
store.dispatch({
  type: 'ADD_TODO',
  payload: 'Learn Redux'
});

那 Reducer 负责什么呢？

负责计算新的 State

这个计算的过程就叫 Reducer。

它需要两个参数：

PreviousState，旧的State
action，行为

工作流如下

简单走一下工作流：

1.用户通过 View 发出 Action：
store.dispatch(action);

2.然后 Store 自动调用 Reducer，并且传入两个参数：当前 State 和收到的 Action。Reducer 会返回新的 State 。

let nextState = xxxReducer(previousState, action);

3.Store 返回新的 State 给组件

// 或者使用订阅的模式
let newState = store.getState();
component.setState(newState);

总结

	Flux	Redux
store	单store	多store
dispatcher	有	无，依赖reducer来替代事件处理器，store和dispatcher合并

这两种模式刚好对应着 angular 匹配的两种状态管理库: @ngxs/store , @ngrx/platform

下面会提到。

其他的模式和库

还有一些其他的库，比如 Vue 用的 Vuex , Mobx等。这里就不一一介绍了。

Angular 需要状态管理吗

如果你是一个 Angular 的开发者，貌似没有状态管理框架也可以正常开发，并没有发现缺什么东西。那么在 Angular 中如何管理前端状态呢？

首先在 Angular 中有个 Service的概念。

Angular 区别于其他框架的一个最大的不同就是：基于 DI 的 service。也就是，我们基本上，不实用任何状态管理工具，也能实现类似的功能。

比如，如下代码就很简单地实现数据的管理：

import { Injectable } from '@angular/core';
import { BehaviorSubject, Observable } from 'rxjs';
import { User } from './type';

export interface UserState {
  users: User[];
}

@Injectable({
  providedIn: 'root'
})
export class UserStateService {
  userState$: Observable<UserState>;

  private _userState$ = new BehaviorSubject<UserState>(null);
  constructor() {
    this.userState$ = this._userState$.asObservable();
  }

  get userState(): UserState {
    return this._userState$.getValue();
  }

  addUser(user: User): void {
    const users = [
      ...this.userState.users,
      user
    ];

    this._userState$.next({
      users
    })
  }
}

这样的状态流其实也很清晰，简单易维护，基本上不需要复杂的状态管理框架。

假如我们作为大型项目的 angular 开发者

如果我们想引入一个简单的第三方状态管理框架统一管理起来呢，应该选什么库？

Redux 是React社区提供的。angular 能用，但是总感觉是为了Redux而生的。
Vuex 是Vue 特有的状态管理库。
MobX 在大型项目中，代码难以维护

实际上，我们搜索与 angular 匹配的状态库，大多数都是这两种：

其中, @ngrx/platform 是Angular 的Redux 执行, 也就是说，和 Redux 很像。

而 @ngxs/store 更像是 Flux 。

为了进一步了解两个状态管理库，下面我简单对这两个管理库，尝试写了一些demo。

@ngrx/platform

NgRx 是在 Angular 中使用 RxJS 的状态管理库，灵感來自 Redux（React 阵营被应用最广泛的状态管理工具），官方文档

实际上， Ngrx 比原生的 Redux 概念更多一些，比如 effect等。

工作流如下：

下面我们通过写一个demo，理解一下工作流。

假设有以下使用场景：

假设我们把民族这个字段单独拿出来创建一个表，而这个表交给用户维护，可以点 + 号来弹窗添加民族。
此时我们希望：弹窗添加后的民族，能够实时的更新到民族列表组件中。

示例

1.定义实体

export interface Nation {
  id: number;
  name: string;
}

2.定义actions

// 定义获取 nation 列表 的三种行为，获取，获取成功，获取失败
export const GET_NATIONS = '[Nation] GET_NATIONS';
export const GET_NATIONS_SUCCESS = '[Nation] GET_NATIONS_SUCCESS';
export const GET_NATIONS_ERROR = '[Nation] GET_NATIONS_ERROR';

/**
 * get All
 */
export class GetAllNations implements Action {
  readonly type = GET_NATIONS;
}

export class GetAllNationsSuccess implements Action {
  readonly type = GET_NATIONS_SUCCESS;

  constructor(public payload: Nation[]) {
  }
}

export class GetAllNationsError implements Action {
  readonly type = GET_NATIONS_ERROR;

  constructor(public payload: any) {
  }
}

3.定义Reducer
当收到上面定义的三种 actions 时，通过 swith case, 分别进行不同的处理, 更新State

// 定义 State接口
export interface State {
  data: Nation[];
  selected: Nation;
  loading: boolean;
  error: string;
}
// 初始化数据
const initialState: State = {
  data: [],
  selected: {} as Nation,
  loading: false,
  error: ''
};

export function reducer(state = initialState, action: AppAction ): State {
  switch (action.type) {
    case actions.GET_NATIONS:
      return {
        ...state,
        loading: true
      };
    case actions.GET_NATIONS_SUCCESS:
      return {
        ...state,
        data: action.payload,
        loading: true
      };
    case actions.GET_NATIONS_ERROR:
      return {
        ...state,
        loading: true,
        error: action.payload
      };
  }
  return state;
}

/*************************
 * SELECTORS
 ************************/
export const getElementsState = createFeatureSelector<ElementsState>('elements');

const getNationsState = createSelector(getElementsState, (state: ElementsState) => state.nation);

export const getAllNations = createSelector(getNationsState, (state: State) => {
    return state.loading ? state.data : [];
  }
);
export const getNation = createSelector(getNationsState, (state: State) => {
  return state.loading ? state.selected : {};
});

4.定义service

@Injectable()
export class NationService {
  protected URL = 'http://localhost:8080/api/nation';

  constructor(protected http: HttpClient) {
  }
  // 获取列表
  public findAll(params?: any): Observable<Nation[]> 
    return this.http.get<Nation[]>(this.URL, {params});
  }
  // 新增
  public save(data: Nation): Observable<Nation> {
    let headers = new HttpHeaders();
    headers = headers.set('Content-Type', 'application/json; charset=utf-8');
    
    return this.http.post<Nation>(this.URL, data, {headers});
  }
}

5.定义Effect，用于侦听 ation, 并调用api

@Injectable()
export class NationEffect {
  constructor(private actions$: Actions,
              private nationsService: NationService) {
  }

 // 侦听 GET_NATIONS， 并调用获取列表的service方法
  getAllNations$ = createEffect(() => {
    return this.actions$.pipe(
      tap((data) => console.log(data)),
      ofType(actions.GET_NATIONS),
      switchMap(() => this.nationsService.findAll()),
      map(response => new GetAllNationsSuccess(response)),
      catchError((err) => [new GetAllNationsError(err)])
    );
  });
}
  // 侦听 CREATE_NATION， 并调用新增的service方法
  createNations$ = createEffect(() => {
  return this.actions$.pipe(
    ofType(actions.CREATE_NATION),
    map((action: AddNation) => action.payload),
    switchMap(newNation => this.nationsService.save(newNation)),
    map((response) => new AddNationSuccess(response.id)),
    catchError((err) => [new AddNationError(err)])
  );
  });

组件使用

@Component({
  selector: 'app-index',
  templateUrl: './index.component.html',
  styleUrls: ['./index.component.css']
})
export class IndexComponent implements OnInit {
  nations: Nation[] | undefined;

  show = false;

  model = {} as Nation;

  constructor(private store: Store<ElementsState>) {
  }

  ngOnInit(): void {
    // 初始化，执行 GetAllNations aciton，并分发
    this.store.dispatch(new GetAllNations());
    // 通过selector，获取 state中的数据
    this.store.select(getAllNations).subscribe((data) => {
      this.nations = data;
    });
  }


  save(): void {
    if (confirm('确认要新增吗?')) {
      const nation = this.model;
      // 执行新增 action
      this.store.dispatch(new AddNation(nation));
      this.show = false;
      this.model = {} as Nation;
    }
  }

}

全局的Store只有一个，那我们怎么知道去哪个 State中获取呢？

答案是通过 selector进行选择。

7.定义selector

/**
 * nation的selector, 获取nation的 state
 */
export const getElementsState = createFeatureSelector<ElementsState>('elements');

const getNationsState = createSelector(getElementsState, (state: ElementsState) => state.nation);

export const getAllNations = createSelector(getNationsState, (state: State) => {
    return state.loading ? state.data : [];
  }
);
export const getNation = createSelector(getNationsState, (state: State) => {
  return state.loading ? state.selected : {};
});

走一遍工作流

1.组件执行 GetAllNations 的action,获取数据列表

ngOnInit(): void {
    this.store.dispatch(new GetAllNations());
 }

2.reducer 获取到 action, 返回 State, 这时候 State刚初始化，数据为空。

 switch (action.type) {
    case actions.GET_NATIONS:
      return {
        ...state,
        loading: true,
      };
}

3.同时 Effect 也获取到该 action

向service请求，获取后台数据后，执行 GetAllNationsSuccess action，表示成功获取到后台数据。

getAllNations$ = createEffect(() => {
    return this.actions$.pipe(
      ofType(actions.GET_NATIONS),
      switchMap(() => this.nationsService.findAll()),
      map(response => new GetAllNationsSuccess(response)),
      catchError((err) => [new GetAllNationsError(err)])
    );
});

4.reducer 获取到 GetAllNationsSuccess action

将后台返回的数据更新到 State中。

case actions.GET_NATIONS_SUCCESS:
      return {
        ...state,
        data: action.payload,
        loading: true,
      };

5.组件利用 selector 获取 State 中的数据

this.store.select(getAllNations).subscribe((data) => {
      this.nations = data;
});

这时候，就完成了对 State 的订阅，数据的更新能够及时地收到。

从而实现了单一数据流和单向数据流。

新增操作也是类似的原理，可查看我写的 demo: https://stackblitz.com/edit/node-zpcxsq?file=src/app/nation/i...

我的感受

参考了几个谷歌上的demo写的。实际使用起来感觉很臃肿。几点感觉：

1.对于一种aciton，比如获取数据列表，需要定义三种aciton, 分别是获取、获取成功、获取失败。

2.reducer 里大量使用了switch case, 页面代码很长。

3.需要定义Effect, 数据流多了一层，感觉不便。

4.代码需要有一定理解，新手上手会有点懵。

当然也有可能因为我没有对比多个状态管理库。下面我再尝试一下ngxs/Stroe.

ngxs/Stroe

NGXS是Angular的状态管理模式+库。

NGXS是以Redux和NgRx等库中普遍实施的CQRS模式为蓝本的，但是通过使用现代的TypeScript功能（例如类和装饰器）减少了样板。

NGXS有4个主要概念：

存储(Store): 全局的状态容器, 动作调度和选择最终都体现它上面。
动作(Actions): 描述要动作具体要干什么的类，以及其相关的元数据。
状态(State): 定义状态的类
选择(Selects): 状态选择器

开发过程：

1.定义actions, 新建action.ts文件

export const NationActionTypes = {
  getNations : '[Nation] getNations',
  getNation : '[Nation] getNationById',
  addNation : '[Nation] addNation',
  removeNation : '[Nation] removeNation',
  updateNation : '[Nation] updateNation',
}

export class GetAllNations {
  static  readonly type = NationActionTypes.getNations;
  // 查询参数
  constructor(public payload: {name: string}) {
  }
}

export class GetNationById {
  static readonly type = NationActionTypes.getNation;

  constructor(public payload: number) {
  }
}
...

2.新建nation.state.ts文件, 初始化State

export interface NationStateModel {
  nations: Nation[];
}

export const NationStateDefaults: NationStateModel = {
  nations: []
};

3.编写Action

@State<NationStateModel>({
  name: 'nation',
  defaults: NationStateDefaults
})
@Injectable()
export class NationState {

  constructor(private nationService: NationService) {
  }

  @Selector()
  static getNations(state: NationStateModel): Nation[] {
    return state.nations;
  }

  // 分页
  @Action(GetAllNations)
  page(
    stateContext: StateContext<NationStateModel>,
    action: GetAllNations
  ) {
    const param = action.payload;
    return this.nationService.findAll(param).pipe(tap(nations => {
      stateContext.patchState({
        nations: nations
      })
    }))
  }
 // 新增
 @Action(AddNation)
  addNation(
    stateContext: StateContext<NationStateModel>,
    action: AddNation
  ) {
    const toAddNation = action.payload;
    return this.nationService.save(toAddNation).pipe(tap(nation => {
      const state = stateContext.getState();
      stateContext.patchState({
        nations: _.concat(state.nations, nation)
      })
    }))
  }

@Action注解定义动作，接受 stateContext 上下文，以及payload。
并在调用service后，用patchState 来更新状态。

@Selector注解，定义State选择器。返回状态

4.组件调用

export class IndexComponent implements OnInit {

  @Select(NationState.getNations) nationPage$: Observable<Nation[]> | undefined;

  nations: Nation[] | undefined

  show = false;

  model = {} as Nation;

  constructor(private store: Store) {
  }

  ngOnInit(): void {
    this.store.dispatch(new GetAllNations({name: ''}));
    this.nationPage$?.subscribe((nations) => {
      this.nations = nations;
    })
  }

  delete(id: number): void {
    if (confirm('确认要删除吗?')) {
      this.store.dispatch(new RemoveNation(id));
    }
  }

  save(): void {
    if (confirm('确认要新增吗?')) {
      const nation = this.model;
      this.store.dispatch(new AddNation(nation));
      this.show = false;
      this.model = {} as Nation;
    }
  }
}

首先利用了全局的store方法来调用action，获取数据列表。
然后利用@Select注解获取选择器，并订阅，来实时地更新数据列表。

工作流如图所示

感受

上手难度比ngrx小不少，逻辑也很清晰，代码写起来感受良好

demo示例： https://stackblitz.com/edit/node-bgccni?file=README.md

参考：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/140073055
https://cloud.tencent.com/developer/article/1815469
http://fluxxor.com/what-is-flux.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/45121775
https://juejin.cn/post/6890909726775885832

浅谈前端的状态管理，以及anguar的状态管理库

背景

什么是状态管理

为什么需要状态管理

状态模式的模式和库

Store

Flux 架构

Redux

store

Reducer

总结

其他的模式和库

Angular 需要状态管理吗

@ngrx/platform

示例

走一遍工作流

我的感受

ngxs/Stroe

感受

weiweiyi

引用和评论

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