前端技术栈(三)：redux-saga，化异步为同步

1.什么是Saga？

第一次看到这个单词的时候一脸懵逼，因为字典上查到的意思完全驴头不对马嘴。。。

实际上，这个术语出自康奈尔大学的一篇论文：http://www.cs.cornell.edu/andru/cs711/2002fa/reading/sagas.pdf

最初这篇论文是为了解决分布式系统中的LLT（Long Lived Transaction），也就是长时运行事务的数据一致性问题的。这么说有点抽象，我们来举个具体的例子：

假如你在一个在线订票系统上订了一张机票，下单成功后，一般会给你留30分钟付款时间，如果你在30分钟内完成付款就可以成功出票，否则会被取消预定。也就是说，从下单到出票，最长可能需要30分钟，这就是传说中的LLT。用过数据库的同学肯定都知道，所谓“事务(Transaction)”，指的是一个原子操作，要么全部执行，要么全部回滚。那么问题来了，为了保证数据的一致性，我们是不是应该等待刚才那个LLT执行完成呢？这显然不现实，因为这意味着在这30分钟内，其他人都没办法订票了。。。于是，在1987年，康奈尔大学的两位大佬发表了一篇论文，提出了一个新的概念，叫做saga：

Let us use the term saga to refer to a LLT that can be broken up into a collection of sub-transactions that can be interleaved in any way with other transactions

具体是什么意思呢？还是以上面的订票系统为例，两位大佬说了，我们可以把这个LLT拆成两个子事务嘛，T1表示“预定”事务，T2表示“出票”事务。先执行T1，然后就可以把数据库释放出来了，其他人也可以正常订票了。如果用户在30分钟内完成了付款，那么再执行T2完成出票，这样整个事务就执行完毕了。假如超过了30分钟用户还没有付款怎么办？这时候需要执行一个“补偿”事务C1，用来回滚T1对数据库造成的修改。这几个子事务组合在一起，就叫一个saga：

当然，上面的例子只是最简单的情况，实际应用中的LLT可能非常复杂，包含非常多的子事务：

另外还有更复杂的并行saga，这里就不介绍了。看到这里，你可能会觉得，这好像也没啥嘛，本来就应该这么做啊。是的，如果你早出生30年，没准发论文的就就是你了^_^

2.副作用（Side Effect）

还需要再介绍一个概念：副作用（Side Effect）。

如果有一天我跟你说你提交的代码有side effect，其实我是在委婉地说，你的代码搞出bug来了。。。当然，这跟我们这里讨论的side effect不是一回事儿。我们这里讨论的side effect出自于“函数式编程”，这种编程范式鼓励我们多使用“纯函数”。所谓纯函数，指的是一个函数满足以下两个特点：

• 输出不受外部环境影响：同样的输入一定可以获得同样的输出
• 不影响外部环境：包括但不限于修改外部数据、发起网络请求、触发事件等等。。。

为什么要多用纯函数呢？因为它们具有很强的“可预测性”。既然有纯函数，那肯定有不纯的函数喽，或者换个说法，叫做有“副作用”的函数。我们可以看一下维基百科上的定义：

In computer science, an operation, function or expression is said to have a side effect if it modifies some state variable value(s) outside its local environment, that is to say has an observable effect besides returning a value (the main effect) to the invoker of the operation.

显然，大多数的异步任务都需要和外部世界进行交互，不管是发起网络请求、访问本地文件或是数据库等等，因此，它们都会产生“副作用”。

3.什么是redux-saga？

redux-saga是一个Redux中间件，用来帮你管理程序的副作用。或者更直接一点，主要是用来处理异步action。

上一篇我们介绍过Redux的中间件，说白了就是在action被传递到reducer之前新进行了一次拦截，然后启动异步任务，等异步任务执行完成后再发送一个新的action，调用reducer修改状态数据。redux-saga的功能也是一样的，参见下图：

左边的蓝圈圈里就是一堆saga，它们需要和外部进行异步I/O交互，等交互完成后再修改Store中的状态数据。redux-saga就是一个帮你管理这堆saga的管家，那么它跟其他的中间件实现有什么不同呢？它使用了ES6中Generator函数语法。

4.ES6的Generator函数

Javascript的语法一直在演进，其中最为重要的因素之一就是为了简化异步调用的书写方式。

从最初的callback“回调地狱”：

step1(value0, function(value1) {
    step2(value1, function(value2) {
        step3(value2, function(value3) {
            console.log(value3)
        })
    })
})

到后来的Promise链式调用：

step1(value0)
.then(value1 => step2(value1))
.then(value2 => step3(value2))
.then(value3 => console.log(value3))
.catch(error => console.log(error))

再到ES6中引入的Generator函数：

function* mySaga(value0) {
	try {
    	var value1 = yield step1(value0)
    	var value2 = yield step2(value1)
    	var value3 = yield step3(value2)
    	console.log(value3)
    } catch(e) {
        console.log(e)
    }
}

可以看到，Generator函数的写法基本上和同步调用完全一样了，唯一的区别是function后面有个星号，另外函数调用之前需要加上一个yield关键字。

看起来似乎很完美，但是实际上没有这么简单。下面这张图描述了Generator函数的实际调用流程：

当你调用mySaga()时，其实并没有真正执行函数，而只是返回了一个迭代器（Iterator）。你必须要通过迭代器的next()函数才能执行第1个yield后面的step1()函数：

var it = mySaga(value0)
it.next()

另外，当step1()执行完异步任务后，需要再次调用it.next()才能继续执行下一个yield后面的异步函数。所以step1()可能会类似下面这个样子，step2()/step3()也是一样：

const step1 = (value0) => {
    makeAjaxCall(value0)
    .then(response => it.next(response))
}

不过，幸运的是，redux-saga已经帮我们封装好了这一切，你只要专心实现异步调用逻辑就可以了。

5.redux-saga用法

根据上一节的分析，我们不仅需要实现一个Generator函数，还需要提供一个外部驱动函数。这在redux-saga中被称为worker saga和watcher saga：

• worker saga：具体业务逻辑实现
• watcher saga：接收特定的action，然后驱动worker saga执行
  

我们来看一个具体的例子：

import Api from '...'

function* workerSaga(action) {
   try {
      const user = yield call(Api.fetchUser, action.payload.userId);
      yield put({type: "USER_FETCH_SUCCEEDED", user: user});
   } catch (e) {
      yield put({type: "USER_FETCH_FAILED", message: e.message});
   }
}

function* watcherSaga() {
  yield takeEvery("USER_FETCH_REQUESTED", workerSaga);
}

我们先看一下watcherSaga：watcherSaga中使用了redux-saga提供的API函数takeEvery()，当有接收到USER_FETCH_REQUESTED action时，会启动worker saga。另一个常用的辅助函数时takeLatest()，当有相同的action发送过来时，会取消当前正在执行的任务并重新启动一个新的worker saga。

然后我们看下workerSaga，可以看到并不是直接调用异步函数或者派发action，而是通过call()以及put()这样的函数。这就是redux-saga中最为重要的一个概念：Effect。

实际上，我们可以直接通过yield fetchUser()执行我们的异步任务，并返回一个Promise。但是这样的话不好做模拟（mock）测试：我们在测试过程中，一般不会真的执行异步任务，而是替换成一个假函数。实际上，我们只需要确保yield了一个正确的函数，并且函数有着正确的参数。

因此，相比于直接调用异步函数，我们可以仅仅 yield 一条描述函数调用的指令，由redux-saga中间件负责解释执行该指令，并在获得结果响应时恢复Generator的执行。这条指令是一个纯Javascript对象（类似于action）：

{
  CALL: {
    fn: Api.fetchUser,
    args: ['alice']  
  }
}

这样，当我们需要测试Generator函数时，就可以用一条简单的assert语句来比较两个Effect对象（即使不在Redux环境中）：

assert.deepEqual(
  iterator.next().value,
  call(Api.fetchUser, 'alice'),
  "Should yield an Effect call(Api.fetchUser, 'alice')"
)

为了实现这一目标，redux-saga提供了一系列API函数来生成Effect对象，比较常用的是下面这几个：

• call：函数调用
• select：获取Store中的数据
• put：向Store发送action
• take：在Store上等待指定action
• fork：和call类似，但是是非阻塞的，立即返回

比如我们之前用到的takeEvery()函数，其实内部实现就是不停地take -> fork -> take -> fork …循环。当接收到指定action时，会启动一个worker saga，并驱动其中的yield调用。

借用网上的一张神图来更直观地理解上面这些API的作用：

另外，如果你想要同时监听不同的action，可以使用all()或者race()把他们组合成一个root saga：

export default function* rootSaga() {
  yield all([
    takeEvery("FOO_ACTION", fooASaga),
    takeEvery("BAR_ACTION", barASaga)
  ])
}

最后，你需要在createStore()时注册redux-saga中间件，然后调用run()函数启动你的root saga就大功告成了：

import { createStore, applyMiddleware } from 'redux'
import createSagaMiddleware from 'redux-saga'

import reducer from './reducers'
import rootSaga from './sagas'

// create the saga middleware
const sagaMiddleware = createSagaMiddleware()
// mount it on the Store
const store = createStore(
  reducer,
  applyMiddleware(sagaMiddleware)
)

// then run the saga
sagaMiddleware.run(rootSaga)

今天就介绍到这里，以一张思维导图结束本篇文章：

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