奇技 · 指南
你可能已经看过其他简易的Hooks实现。那么本文和其他实现有什么区别呢?
本文的实现完全参照React源码的运行流程。学懂本文,去看React源码,你会发现流程基本一致。
这是本实现的在线Demo,建议对照着代码来看本文。
https://code.h5jun.com/woniq/1/edit?js,console
工作原理
对于useState Hook,考虑如下例子:
function App() { const [num, updateNum] = useState(0); return
updateNum(num => num + 1)}>{num}
; }
可以将工作分为两部分:
通过一些途径产生更新,更新会造成组件render。
组件render时useState返回的num为更新后的结果。
其中步骤1的更新可以分为mount和update:
调用ReactDOM.render会产生mount的更新,更新内容为useState的initialValue(即0)。
点击p标签触发updateNum会产生一次update的更新,更新内容为num => num + 1。
接下来讲解这两个步骤如何实现。
更新是什么
通过一些途径产生更新,更新会造成组件render。
首先我们要明确更新是什么。
在我们的极简例子中,更新就是如下数据结构:
const update = { // 更新执行的函数 action, // 与同一个Hook的其他更新形成链表 next: null }
对于App来说,点击p标签产生的update的action为num => num + 1。
如果我们改写下App的onClick:
// 之前 return
updateNum(num => num + 1)}>{num}
; // 之后 return{ updateNum(num => num + 1); updateNum(num => num + 1); updateNum(num => num + 1); }}>{num}
;
那么点击p标签会产生三个update。
update数据结构
这些update是如何组合在一起呢?
答案是:他们会形成环状单向链表。
调用updateNum实际调用的是dispatchAction.bind(null, hook.queue),我们先来了解下这个函数:
function dispatchAction(queue, action) { // 创建update const update = { action, next: null } // 环状单向链表操作 if (queue.pending === null) { update.next = update; } else { update.next = queue.pending.next; queue.pending.next = update; } queue.pending = update; // 模拟React开始调度更新 schedule(); }
环状链表操作不太容易理解,这里我们详细讲解下。
当产生第一个update(我们叫他u0),此时queue.pending === null。
update.next = update;即u0.next = u0,他会和自己首尾相连形成单向环状链表。
然后queue.pending = update;即queue.pending = u0
queue.pending = u0 ---> u0 ^ | | | ---------
当产生第二个update(我们叫他u1),update.next = queue.pending.next;,此时queue.pending.next === u0, 即u1.next = u0。
queue.pending.next = update;,即u0.next = u1。
然后queue.pending = update;即queue.pending = u1
queue.pending = u1 ---> u0 ^ | | | ---------
你可以照着这个例子模拟插入多个update的情况,会发现queue.pending始终指向最后一个插入的update。
这样做的好处是,当我们要遍历update时,queue.pending.next指向第一个插入的update。
状态如何保存
现在我们知道,更新产生的update对象会保存在queue中。
不同于ClassComponent的实例可以存储数据,对于FunctionComponent,queue存储在哪里呢?
答案是:FunctionComponent对应的fiber中。
fiber为React16中组件对应的虚拟DOM
我们使用如下精简的fiber结构:
// App组件对应的fiber对象 const fiber = { // 保存该FunctionComponent对应的Hooks链表 memoizedState: null, // 指向App函数 stateNode: App };
Hook数据结构
接下来我们关注fiber.memoizedState中保存的Hook的数据结构。
可以看到,Hook与update类似,都通过链表连接。不过Hook是无环的单向链表。
hook = { // 保存update的queue,即上文介绍的queue queue: { pending: null }, // 保存hook对应的state memoizedState: initialState, // 与下一个Hook连接形成单向无环链表 next: null }
注意区分update与hook的所属关系:
每个useState对应一个hook对象。
调用const [num, updateNum] = useState(0);时updateNum(即上文介绍的dispatchAction)产生的update保存在useState对应的hook.queue中。
模拟React调度更新流程
在上文dispatchAction末尾我们通过schedule方法模拟React调度更新流程。
function dispatchAction(queue, action) { // ...创建update // ...环状单向链表操作 // 模拟React开始调度更新 schedule(); }
现在我们来实现他。
我们用isMount变量指代是mount还是update。
// 首次render时是mount isMount = true; function schedule() { // 更新前将workInProgressHook重置为fiber保存的第一个Hook workInProgressHook = fiber.memoizedState; // 触发组件render fiber.stateNode(); // 组件首次render为mount,以后再触发的更新为update isMount = false; }
通过workInProgressHook变量指向当前正在工作的hook。
workInProgressHook = fiber.memoizedState;
在组件render时,每当遇到下一个useState,我们移动workInProgressHook的指针。
workInProgressHook = workInProgressHook.next;
这样,只要每次组件render时useState的调用顺序及数量保持一致,那么始终可以通过workInProgressHook找到当前useState对应的hook对象。
到此为止,我们已经完成第一步。
通过一些途径产生更新,更新会造成组件render。
接下来实现第二步。
组件render时useState返回的num为更新后的结果。
计算state
组件render时会调用useState,他的大体逻辑如下:
function useState(initialState) { // 当前useState使用的hook会被赋值该该变量 let hook; if (isMount) { // ...mount时需要生成hook对象 } else { // ...update时从workInProgressHook中取出该useState对应的hook } let baseState = hook.memoizedState; if (hook.queue.pending) { // ...根据queue.pending中保存的update更新state } hook.memoizedState = baseState; return [baseState, dispatchAction.bind(null, hook.queue)]; }
我们首先关注如何获取hook对象:
if (isMount) { // mount时为该useState生成hook hook = { queue: { pending: null }, memoizedState: initialState, next: null } // 将hook插入fiber.memoizedState链表末尾 if (!fiber.memoizedState) { fiber.memoizedState = hook; } else { workInProgressHook.next = hook; } // 移动workInProgressHook指针 workInProgressHook = hook; } else { // update时找到对应hook hook = workInProgressHook; // 移动workInProgressHook指针 workInProgressHook = workInProgressHook.next; }
当找到该useState对应的hook后,如果该hook.queue.pending不为空(即存在update),则更新其state。
// update执行前的初始state let baseState = hook.memoizedState; if (hook.queue.pending) { // 获取update环状单向链表中第一个update let firstUpdate = hook.queue.pending.next; do { // 执行update action const action = firstUpdate.action; baseState = action(baseState); firstUpdate = firstUpdate.next; // 最后一个update执行完后跳出循环 } while (firstUpdate !== hook.queue.pending) // 清空queue.pending hook.queue.pending = null; } // 将update action执行完后的state作为memoizedState hook.memoizedState = baseState;
完整代码如下:
function useState(initialState) { let hook; if (isMount) { hook = { queue: { pending: null }, memoizedState: initialState, next: null } if (!fiber.memoizedState) { fiber.memoizedState = hook; } else { workInProgressHook.next = hook; } workInProgressHook = hook; } else { hook = workInProgressHook; workInProgressHook = workInProgressHook.next; } let baseState = hook.memoizedState; if (hook.queue.pending) { let firstUpdate = hook.queue.pending.next; do { const action = firstUpdate.action; baseState = action(baseState); firstUpdate = firstUpdate.next; } while (firstUpdate !== hook.queue.pending) hook.queue.pending = null; } hook.memoizedState = baseState; return [baseState, dispatchAction.bind(null, hook.queue)]; }
对触发事件进行抽象
最后,让我们抽象一下React的事件触发方式。
通过调用App返回的click方法模拟组件click的行为。
function App() { const [num, updateNum] = useState(0); console.log(`${isMount ? 'mount' : 'update'} num: `, num); return { click() { updateNum(num => num + 1); } } }
在线Demo
至此,我们完成了一个不到100行代码的Hooks。重要的是,他与React的运行逻辑相同。
在线Demo
在Demo中,调用window.app.click()模拟组件点击事件。
你也可以使用多个useState。
function App() { const [num, updateNum] = useState(0); const [num1, updateNum1] = useState(100); console.log(`${isMount ? 'mount' : 'update'} num: `, num); console.log(`${isMount ? 'mount' : 'update'} num1: `, num1); return { click() { updateNum(num => num + 1); }, focus() { updateNum1(num => num + 3); } } }
与React的区别
我们用尽可能少的代码模拟了Hooks的运行,但是相比React Hooks,他还有很多不足。以下是他与React Hooks的区别:
React Hooks没有使用isMount变量,而是在不同时机使用不同的dispatcher。换言之,mount时的useState与update时的useState不是同一个函数。
React Hooks有中途跳过更新的优化手段。
React Hooks有batchedUpdates,当在click中触发三次updateNum,精简React会触发三次更新,而React只会触发一次。
React Hooks的update有优先级概念,可以跳过不高优先的update。
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