实现一个迷你 Redux（基础版）

前言

本文从将从 Redux 原理出发，一步步自己实现一个简单的 Redux，主要目的是了解 Redux 内部之间的联系。看本文之前先要知道 Redux 是怎么用的，对 Redux 用法不会讲解太多。

Redux 介绍

首先要知道的是，Redux 和 React 没有关系，Redux 可以用在任何框架中。 Redux 是一个 JavaScript 状态管理器，是一种新型的前端“架构模式”。

还有通常与 redux 一起用的一个库——react-redux，它就是把 Redux 这种架构模式和 React.js 结合起来的一个库，就是 Redux 架构在 React.js 中的体现。

设计思想

Web 应用是一个状态机，视图与状态是一一对应的。
所有的状态，保存在一个对象里面。

何时使用 Redux

用户的使用方式复杂
不同身份的用户有不同的使用方式（比如普通用户和管理员）
多个用户之间可以协作
与服务器大量交互，或者使用了 WebSocket
View 要从多个来源获取数据

从组件的角度看：

某个组件的状态，需要共享
某个状态需要在任何地方都可以拿到
一个组件需要改变全局状态
一个组件需要改变另一个组件的状态

Redux 工作流程

Redux 将整个应用状态(state)存储到一个地方(通常我们称其为 store)
当我们需要修改状态时，必须派发(dispatch)一个 action( action 是一个带有 type 字段的对象)
专门的状态处理函数 reducer 接收旧的 state 和 action ，并会返回一个新的 state
通过 subscribe 设置订阅，每次派发动作时，通知所有的订阅者。

从这个流程中可以看出，Redux 的核心就是一个观察者模式。一旦 store 发生了变化就会通知所有的订阅者，视图(在这里是 react 组件)接收到通知之后会进行重新渲染。

Redux 案例

为了简化说明，我用和官网差不多的例子改写来作案例官网 redux demo

新建一个文件 redux.js，然后直接引入，观察控制台输出

import { createStore } from 'redux'
const defaultState = {
  value: 10,
}
// reducer处理函数
function reducer(state = defaultState, action) {
  console.log(state, action)
  switch (action.type) {
    case 'INCREMENT':
      return {
        ...state,
        value: state.value + 1,
      }
    case 'DECREMENT':
      return {
        ...state,
        value: state.value - 1,
      }
    default:
      return state
  }
}
const store = createStore(reducer)

const init = store.getState()
console.log(`一开始数字为：${init.value}`)

function listener() {
  const current = store.getState()
  console.log(`当前数字为：${current.value}`)
}
store.subscribe(listener) // 监听state的改变

store.dispatch({ type: 'INCREMENT' })
// 当前数字为：11
store.dispatch({ type: 'INCREMENT' })
// 当前数字为：12
store.dispatch({ type: 'DECREMENT' })
// 当前数字为：11

export default store

输出结果：

{value: 10} {type: "@@redux/INIT1.a.7.g.7.t"}
一开始数字为：10
{value: 10} {type: "INCREMENT"}
当前数字为：11
{value: 11} {type: "INCREMENT"}
当前数字为：12
{value: 12} {type: "DECREMENT"}
当前数字为：11

所有对数据的操作必须通过 dispatch 函数，它接受一个参数 action，action 是一个普通的 JavaScript 对象，action 必须包含一个type字段，告诉它要修改什么，只有它允许才能修改。

在每次调用进来 reducer 函数我们都打印了 state 和 action，我们手动通过 store.dispatch 方法派发了三次 action，但你会发现输出了四次.这是因为 Redux 内部初始化就自动执行了一次 dispatch 方法，可以看到第一次执行它的 type 对我们数据来说是没有影响的（因为 type 取值@@redux/INIT1.a.7.g.7.t，我们自己 redux 的数据 type 不会取名成这个样子，所以不会跟它重复），即默认输出 state 值

动手实现一个 Redux

首先要手动实现一个 Redux 之前，先看看有上述代码涉及到 Redux 什么方法，首先引入了

import { createStore } from 'redux'
// 传入reducer
const store = createStore(reducer)

createStore 会返回一个对象，这个对象包含三个方法，于是我们可以列出 Redux 雏形。

新建 mini-redux.js

export function createStore (reducer) {

    const getState = () => {}
    const subscribe = () => {}
    const dispatch = () => {}

    return {
        getState,
        subscribe,
        dispatch
    }
}

store.getState()用于获取 state 数据，其实就是简单地把 state 参数返回。于是

export function createStore(reducer) {
  let currentState = {}
  const getState = () => currentState

  return {
    getState,
  }
}

dispatch 方法会接收一个 action，执行会调用 reducer 返回一个新状态

export function createStore(reducer) {
  let currentState = {}
  const getState = () => currentState
  const dispatch = action => {
    currentState = reducer(currentState, action) // 覆盖原来的state
  }
  return {
    getState,
    dispatch,
  }
}

通过 subscribe 设置监听函数（设置订阅），一旦 state 发生变化，就自动执行这个函数（通知所有的订阅者）。

怎么实现呢？我们可以直接使用 subscribe 函数把你要监听的事件添加到数组, 然后执行 dispatch 方法的时候把 listeners 数组的监听函数给执行一遍。

export function createStore(reducer) {
  let currentState = {}
  let currentListeners = [] // 监听函数，可添加多个

  const getState = () => currentState
  const subscribe = listener => {
    currentListeners.push(listener)
  }
  const dispatch = action => {
    currentState = reducer(currentState, action) // 覆盖原来的state
    currentListeners.forEach(listener => listener())
  }
  return {
    getState,
    subscribe,
    dispatch,
  }
}

翻开一开始我们那个 Redux 例子，其实就是把store.getState()添加进来，dispatch 派发一个 action 后，reducer 执行返回新的 state，并执行了监听函数store.getState()，state 的值就发生变化了。

function listener() {
  const current = store.getState()
  console.log(`当前数字为：${current.value}`)
}
store.subscribe(listener) // 监听state的改变

上述代码，跟 React 依然没有关系，只是纯属 Redux 例子。但想一想当我们把 Redux 和 React 一起用的时候，还会多做这么一步。

 constructor(props) {
    super(props)
    this.state = store.getState()
    this.storeChange = this.storeChange.bind(this)
    store.subscribe(this.storeChange)
}

storeChange () {
    this.setState(store.getState())
}

在 React 里面监听的方法，还要用this.setState(), 这是因为 React 中 state 的改变必须依赖于this.setState方法。所以对于 React 项目，就是组件的 render 方法或 setState 方法放入 listen（监听函数），才会实现视图的自动渲染，改变页面中的 state 值。

最后一步，注意我们上面说的，当初始化的时候，dispatch 会先自动执行一次，继续改代码

export function createStore(reducer) {
  let currentState = {}
  let currentListeners = [] // 监听器，可监听多个事件

  const getState = () => currentState

  const subscribe = listener => {
    currentListeners.push(listener)
  }

  const dispatch = action => {
    currentState = reducer(currentState, action) // 覆盖原来的state
    currentListeners.forEach(listener => listener())
  }
  // 尽量写得复杂，使不会与我们自定义的action有重复可能
  dispatch({ type: '@@mini-redux/~GSDG4%FDG#*&' })
  return {
    getState,
    subscribe,
    dispatch,
  }
}

写到这里，我们把引入的 redux 替换我们写的文件

import { createStore } from './mini-redux'

当我们执行的时候，发现结果并不如我们所愿：

{} {type: "@@mini-redux/~GSDG4%FDG#*&"}
一开始数字为：undefined
{} {type: "INCREMENT"}
当前数字为：NaN
{type: "INCREMENT"}
当前数字为：NaN
{value: NaN} {type: "DECREMENT"}
当前数字为：NaN

这个怎么回事呢？因为我们写的 redux 一开始就给 state 赋值为{}，在事实 state 初始值是由外部传入的，通常我们自己写的时候会设置默认值

const defaultState = {
  value: 10,
}
function reducer(state = defaultState, action) {
  switch (action.type) {
    // ...
    default:
      return state
  }
}

但在我们 Redux 实现中却把它手动置为空对象，在这里我们暂时解决方法就是不给它赋值，让它为 undefined，这样 reducer 的默认参数就会生效。redux 初始化第一次 dispatch 时，就会让它自动赋值为 reducer 传入的第一个参数 state 默认值（ES6 函数默认赋值），所以修改如下：

export function createStore(reducer) {
  let currentState
  let currentListeners = [] // 监听器，可监听多个事件

  const getState = () => currentState

  const subscribe = listener => {
    currentListeners.push(listener)
  }

  const dispatch = action => {
    currentState = reducer(currentState, action) // 覆盖原来的state
    currentListeners.forEach(listener => listener())
  }
  dispatch({ type: '@@mini-redux/~GSDG4%FDG#*&' })
  return {
    getState,
    subscribe,
    dispatch,
  }
}

这个 mini-redux.js，我们就可以实现跟原来的 redux 完全一样的输出效果了。

完善 Redux

接下来我们继续补充知识点

createStore 实际有三个参数，即

createStore(reducer, [preloadedState], enhancer)

第二个参数 [preloadedState] (any)是可选的: initial state

第三个参数enhancer(function)也是可选的：用于添加中间件的

通常情况下，通过 preloadedState 指定的 state 优先级要高于通过 reducer 指定的 state。这种机制的存在允许我们在 reducer 可以通过指明默认参数来指定初始数据，而且还为通过服务端或者其它机制注入数据到 store 中提供了可能。

第三个参数我们下篇会说，先继续完善一下代码，我们需要对第二个和第三个可选参数进行判断。

export function createStore(reducer, preloadedState, enhancer) {
  // 当第二个参数没有传preloadedState，而直接传function的话，就会直接把这个function当成enhancer
  if (typeof preloadedState === 'function' && typeof enhancer === 'undefined') {
    enhancer = preloadedState
    preloadedState = undefined
  }
  // 当第三个参数传了但不是function也会报错
  if (typeof enhancer !== 'undefined') {
    if (typeof enhancer !== 'function') {
      throw new Error('Expected the enhancer to be a function.')
    }
    return enhancer(createStore)(reducer, preloadedState)
  }
  // reducer必须为函数
  if (typeof reducer !== 'function') {
    throw new Error('Expected the reducer to be a function.')
  }

  let currentState = preloadedState // 第二个参数没传默认就是undefined赋给currentState
  let currentListeners = [] // 监听器，可监听多个事件

  // ...
}

关于第三个参数判断为什么返回 return enhancer(createStore)(reducer, preloadedState)我们下篇会说，这篇先忽略。 2. 我们实现了 store.subscribe()方法，但还是不完整的，subscribe 方法可以添加监听函数 listener,它还有返回值，返回一个移除 listener 的函数；另外我们依然要对类型进行判断。

export function createStore(reducer, preloadedState, enhancer) {
  // ...
  let currentListeners = [] // 监听器，可监听多个事件

  const subscribe = listener => {
    if (typeof listener !== 'function') {
      throw new Error('Expected listener to be a function.')
    }
    currentListeners.push(listener)
    // 通过filter过滤，执行的时候将之前本身已经添加进数组的事件名移除数组
    return () => {
      currentListeners = currentListeners.filter(l => l !== listener)
    }
  }
  // ...
}

也可以通过找数组下标的方式移除 listener

const subscribe = listener => {
  if (typeof listener !== 'function') {
    throw new Error('Expected listener to be a function.')
  }
  currentListeners.push(listener)
  // 通过filter过滤，执行的时候将之前本身已经添加进数组的事件名移除数组
  return () => {
    let index = currentListeners.indexOf(listener)
    currentListeners.splice(index, 1)
  }
}

移除 listener 实际就是取消订阅，用的方式如下：

let unsubscribe = store.subscribe(() => console.log(store.getState()))

unsubscribe() // 取消监听

diaptch 方法执行完返回为 action，然后我们同样需要为它作判断

export function createStore(reducer, preloadedState, enhancer) {
  // ...
  let isDispatching = false
  const dispatch = action => {
    // 用于判断action是否为一个普通对象
    if (!isPlainObject(action)) {
      throw new Error('Actions must be plain objects. ')
    }
    // 防止多次dispatch请求同时改状态，一定是前面的dispatch结束之后，才dispatch下一个
    if (isDispatching) {
      throw new Error('Reducers may not dispatch actions.')
    }

    try {
      isDispatching = true
      currentState = reducer(currentState, action) // 覆盖原来的state
    } finally {
      isDispatching = false
    }

    currentListeners.forEach(listener => listener())
    return action
  }
}

// 用于判断一个值是否为一个普通的对象(普通对象即直接以字面量形式或调用 new Object() 所创建的对象)
export function isPlainObject(obj) {
  if (typeof obj !== 'object' || obj === null) return false

  let proto = obj
  while (Object.getPrototypeOf(proto) !== null) {
    proto = Object.getPrototypeOf(proto)
  }

  return Object.getPrototypeOf(obj) === proto
}

// ...

isPlainObject 函数中通过 while 不断地判断 Object.getPrototypeOf(proto) !== null 并执行, 最终 proto 会指向 Object.prototype. 这时再判断 Object.getPrototypeOf(obj) === proto, 如果为 true 的话就代表 obj 是通过字面量或调用 new Object() 所创建的对象了。

保持 action 对象是简单对象的作用是方便 reducer 进行处理，不用处理其他的情况（比如 function/class 实例等）

至此，我们实现了最基本能用的 Redux 代码，下篇再继续完善 Redux 代码，最后放出基础版 Redux 所有代码：

export function createStore(reducer, preloadedState, enhancer) {
  // 当第二个参数没有传preloadedState，而直接传function的话，就会直接把这个function当成enhancer
  if (typeof preloadedState === 'function' && typeof enhancer === 'undefined') {
    enhancer = preloadedState
    preloadedState = undefined
  }
  // 当第三个参数传了但不是function也会报错
  if (typeof enhancer !== 'undefined') {
    if (typeof enhancer !== 'function') {
      throw new Error('Expected the enhancer to be a function.')
    }
    return enhancer(createStore)(reducer, preloadedState)
  }
  // reducer必须为函数
  if (typeof reducer !== 'function') {
    throw new Error('Expected the reducer to be a function.')
  }

  let currentState = preloadedState // 第二个参数没传默认就是undefined赋给currentState
  let currentListeners = [] // 监听器，可监听多个事件
  let isDispatching = false

  const getState = () => currentState

  const subscribe = listener => {
    if (typeof listener !== 'function') {
      throw new Error('Expected listener to be a function.')
    }
    currentListeners.push(listener)
    // 通过filter过滤，执行的时候将之前本身已经添加进数组的事件名移除数组
    return () => {
      currentListeners = currentListeners.filter(l => l !== listener)
    }
  }

  const dispatch = action => {
    // 用于判断action是否为一个普通对象
    if (!isPlainObject(action)) {
      throw new Error('Actions must be plain objects. ')
    }
    // 防止多次dispatch请求同时改状态，一定是前面的dispatch结束之后，才dispatch下一个
    if (isDispatching) {
      throw new Error('Reducers may not dispatch actions.')
    }

    try {
      isDispatching = true
      currentState = reducer(currentState, action) // 覆盖原来的state
    } finally {
      isDispatching = false
    }

    currentListeners.forEach(listener => listener())
    return action
  }
  dispatch({ type: '@@mini-redux/~GSDG4%FDG#*&' })

  return {
    getState,
    subscribe,
    dispatch,
  }
}

// 用于判断一个值是否为一个普通的对象(普通对象即直接以字面量形式或调用 new Object() 所创建的对象)
export function isPlainObject(obj) {
  if (typeof obj !== 'object' || obj === null) return false

  let proto = obj
  while (Object.getPrototypeOf(proto) !== null) {
    proto = Object.getPrototypeOf(proto)
  }

  return Object.getPrototypeOf(obj) === proto
}

参考资料：

Redux 入门教程（一）：基本用法

ps：个人技术博文 Github 仓库，觉得不错的话欢迎 star，给我一点鼓励吧~

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