HarmonyOS学习路之方舟开发框架—学习ArkTS语言（状态管理 一）
状态管理概述
在前文的描述中，我们构建的页面多为静态界面。如果希望构建一个动态的、有交互的界面，就需要引入“状态”的概念。
图1 效果图
上面的示例中，用户与应用程序的交互触发了文本状态变更，状态变更引起了UI渲染，UI从“Hello World”变更为“Hello ArkUI”。
在声明式UI编程框架中，UI是程序状态的运行结果，用户构建了一个UI模型，其中应用的运行时的状态是参数。当参数改变时，UI作为返回结果，也将进行对应的改变。这些运行时的状态变化所带来的UI的重新渲染，在ArkUI中统称为状态管理机制。
自定义组件拥有变量，变量必须被装饰器装饰才可以成为状态变量，状态变量的改变会引起UI的渲染刷新。如果不使用状态变量，UI只能在初始化时渲染，后续将不会再刷新。 下图展示了State和View（UI）之间的关系。
- View(UI)：UI渲染，一般指自定义组件的build方法和@Builder装饰的方法内的UI描述。
- State：状态，一般指的是装饰器装饰的数据。用户通过触发组件的事件方法，改变状态数据。状态数据的改变，引起UI的重新渲染。
基本概念
- 状态变量：被状态装饰器装饰的变量，改变会引起UI的渲染更新。
- 常规变量：没有状态的变量，通常应用于辅助计算。它的改变永远不会引起UI的刷新。
- 数据源/同步源：状态变量的原始来源，可以同步给不同的状态数据。通常意义为父组件传给子组件的数据。
- 命名参数机制：父组件通过指定参数传递给子组件的状态变量，为父子传递同步参数的主要手段。示例：CompA: ({ aProp: this.aProp })。
- 从父组件初始化：父组件使用命名参数机制，将指定参数传递给子组件。本地初始化的默认值在有父组件传值的情况下，会被覆盖。示例：
@Component
struct MyComponent {
@State count: number = 0;
private increaseBy: number = 1;
build() {
}
}
@Component
struct Parent {
build() {
Column() {
// 从父组件初始化，覆盖本地定义的默认值
MyComponent({ count: 1, increaseBy: 2 })
}
}
}
- 初始化子节点：组件中状态变量可以传递给子组件，初始化子组件对应的状态变量。示例同上。
- 本地初始化：变量声明的时候赋值，作为初始化的默认值。示例：@State count: number = 0。
装饰器总览
ArkUI提供了多种装饰器，通过使用这些装饰器，状态变量不仅可以观察在组件内的改变，还可以在不同组件层级间传递，比如父子组件、跨组件层级，也可以观察全局范围内的变化。根据状态变量的影响范围，将所有的装饰器可以大致分为：
- 管理组件拥有状态的装饰器：组件级别的状态管理，可以观察组件内变化，和不同组件层级的变化，但需要唯一观察同一个组件树上，即同一个页面内。
- 管理应用拥有状态的装饰器：应用级别的状态管理，可以观察不同页面，甚至不同UIAbility的状态变化，是应用内全局的状态管理。
从数据的传递形式和同步类型层面看，装饰器也可分为：
- 只读的单向传递；
- 可变更的双向传递。
图示如下，具体装饰器的介绍，可详见管理组件拥有的状态和管理应用拥有的状态。开发者可以灵活地利用这些能力来实现数据和UI的联动。
上图中，Components部分的装饰器为组件级别的状态管理，Application部分为应用的状态管理。开发者可以通过@StorageLink/@LocalStorageLink和@StorageProp/@LocalStorageProp实现应用和组件状态的双向和单向同步。图中箭头方向为数据同步方向，单箭头为单向同步，双箭头为双向同步。
管理组件拥有的状态，即图中Components级别的状态管理：
- @State：@State装饰的变量拥有其所属组件的状态，可以作为其子组件单向和双向同步的数据源。当其数值改变时，会引起相关组件的渲染刷新。
- @Prop：@Prop装饰的变量可以和父组件建立单向同步关系，@Prop装饰的变量是可变的，但修改不会同步回父组件。
- @Link：@Link装饰的变量和父组件构建双向同步关系的状态变量，父组件会接受来自@Link装饰的变量的修改的同步，父组件的更新也会同步给@Link装饰的变量。
- @Provide/@Consume：@Provide/@Consume装饰的变量用于跨组件层级（多层组件）同步状态变量，可以不需要通过参数命名机制传递，通过alias（别名）或者属性名绑定。
- @Observed：@Observed装饰class，需要观察多层嵌套场景的class需要被@Observed装饰。单独使用@Observed没有任何作用，需要和@ObjectLink、@Prop连用。
- @ObjectLink：@ObjectLink装饰的变量接收@Observed装饰的class的实例，应用于观察多层嵌套场景，和父组件的数据源构建双向同步。
说明
仅@Observed/@ObjectLink可以观察嵌套场景，其他的状态变量仅能观察第一层，详情见各个装饰器章节的“观察变化和行为表现”小节。
管理应用拥有的状态，即图中Application级别的状态管理：
- AppStorage是应用程序中的一个特殊的单例LocalStorage对象，是应用级的数据库，和进程绑定，通过@StorageProp和@StorageLink装饰器可以和组件联动。
- AppStorage是应用状态的“中枢”，需要和组件（UI）交互的数据存入AppStorage，比如持久化数据PersistentStorage和环境变量Environment。UI再通过AppStorage提供的装饰器或者API接口，访问这些数据；
- 框架还提供了LocalStorage，AppStorage是LocalStorage特殊的单例。LocalStorage是应用程序声明的应用状态的内存“数据库”，通常用于页面级的状态共享，@LocalStorageProp和@LocalStorageLink装饰器可以和UI联动。
其他状态管理功能
@Watch用于监听状态变量的变化。
$$运算符：给内置组件提供TS变量的引用，使得TS变量和内置组件的内部状态保持同步。
管理组件拥有的状态
@State装饰器：组件内状态
@State装饰的变量，或称为状态变量，一旦变量拥有了状态属性，就和自定义组件的渲染绑定起来。当状态改变时，UI会发生对应的渲染改变。
在状态变量相关装饰器中，@State是最基础的，使变量拥有状态属性的装饰器，它也是大部分状态变量的数据源。
概述
@State装饰的变量，与声明式范式中的其他被装饰变量一样，是私有的，只能从组件内部访问，在声明时必须指定其类型和本地初始化。初始化也可选择使用命名参数机制从父组件完成初始化。
@State装饰的变量拥有以下特点：
- @State装饰的变量与子组件中的@Prop、@Link或@ObjectLink装饰变量之间建立单向或双向数据同步。
- @State装饰的变量生命周期与其所属自定义组件的生命周期相同。
装饰器使用规则说明
| @State变量装饰器 |
说明 |
|---|---|
| 装饰器参数 |
无 |
| 同步类型 |
不与父组件中任何类型的变量同步。 |
| 允许装饰的变量类型 |
Object、class、string、number、boolean、enum类型，以及这些类型的数组。 类型必须被指定。 不支持any，不支持简单类型和复杂类型的联合类型，不允许使用undefined和null。 说明 建议不要装饰Date类型，应用可能会产生异常行为。 不支持Length、ResourceStr、ResourceColor类型，Length、ResourceStr、ResourceColor为简单类型和复杂类型的联合类型。 |
| 被装饰变量的初始值 |
必须指定。 |
变量的传递/访问规则说明
| 传递/访问 |
说明 |
|---|---|
| 从父组件初始化 |
可选，从父组件初始化或者本地初始化。 支持父组件中常规变量、@State、@Link、@Prop、@Provide、@Consume、@ObjectLink、@StorageLink、@StorageProp、@LocalStorageLink和@LocalStorageProp装饰的变量，初始化子组件的@State。 |
| 用于初始化子组件 |
@State装饰的变量支持初始化子组件的常规变量、@State、@Link、@Prop、@Provide。 |
| 是否支持组件外访问 |
不支持，只能在组件内访问。 |
图1 初始化规则图示
观察变化和行为表现
并不是状态变量的所有更改都会引起UI的刷新，只有可以被框架观察到的修改才会引起UI刷新。该小节去介绍什么样的修改才能被观察到，以及观察到变化后，框架的是怎么引起UI刷新的，即框架的行为表现是什么。
观察变化
- 当装饰的数据类型为boolean、string、number类型时，可以观察到数值的变化。
// for simple type
@State count: number = 0;
// value changing can be observed
this.count = 1;- 当装饰的数据类型为class或者Object时，可以观察到自身的赋值的变化，和其属性赋值的变化，即Object.keys(observedObject)返回的所有属性。例子如下。
声明ClassA和Model类。
class ClassA {
public value: string;
constructor(value: string) {
this.value = value;
}
}
class Model {
public value: string;
public name: ClassA;
constructor(value: string, a: ClassA) {
this.value = value;
this.name = a;
}
}@State装饰的类型是Model
// class类型
@State title: Model = new Model('Hello', new ClassA('World'));对@State装饰变量的赋值。
// class类型赋值
this.title = new Model('Hi', new ClassA('ArkUI'));对@State装饰变量的属性赋值。
// class属性的赋值
this.title.value = 'Hi'嵌套属性的赋值观察不到。
// 嵌套的属性赋值观察不到
this.title.name.value = 'ArkUI'- 当装饰的对象是array时，可以观察到数组本身的赋值和添加、删除、更新数组的变化。例子如下。
声明ClassA和Model类。
class Model {
public value: number;
constructor(value: number) {
this.value = value;
}
}@State装饰的对象为Model类型数组时。
@State title: Model[] = [new Model(11), new Model(1)]数组自身的赋值可以观察到。
this.title = [new Model(2)]数组项的赋值可以观察到。
this.title[0] = new Model(2)删除数组项可以观察到。
this.title.pop()新增数组项可以观察到。
this.title.push(new Model(12))框架行为
- 当状态变量被改变时，查询依赖该状态变量的组件；
- 执行依赖该状态变量的组件的更新方法，组件更新渲染；
- 和该状态变量不相关的组件或者UI描述不会发生重新渲染，从而实现页面渲染的按需更新。
使用场景
装饰简单类型的变量
以下示例为@State装饰的简单类型，count被@State装饰成为状态变量，count的改变引起Button组件的刷新：
- 当状态变量count改变时，查询到只有Button组件关联了它；
- 执行Button组件的更新方法，实现按需刷新。
@Entry
@Component
struct MyComponent {
@State count: number = 0;
build() {
Button(`click times: ${this.count}`)
.onClick(() => {
this.count += 1;
})
}
}装饰class对象类型的变量
-
自定义组件MyComponent定义了被@State装饰的状态变量count和title，其中title的类型为自定义类Model。如果count或title的值发生变化，则查询MyComponent中使用该状态变量的UI组件，并进行重新渲染。
-
EntryComponent中有多个MyComponent组件实例，第一个MyComponent内部状态的更改不会影响第二个MyComponent。
class Model {
public value: string;
constructor(value: string) {
this.value = value;
}
}
@Entry
@Component
struct EntryComponent {
build() {
Column() {
// 此处指定的参数都将在初始渲染时覆盖本地定义的默认值，并不是所有的参数都需要从父组件初始化
MyComponent({ count: 1, increaseBy: 2 })
MyComponent({ title: new Model('Hello, World 2'), count: 7 })
}
}
}
@Component
struct MyComponent {
@State title: Model = new Model('Hello World');
@State count: number = 0;
private increaseBy: number = 1;
build() {
Column() {
Text(`${this.title.value}`)
Button(`Click to change title`).onClick(() => {
// @State变量的更新将触发上面的Text组件内容更新
this.title.value = this.title.value === 'Hello ArkUI' ? 'Hello World' : 'Hello ArkUI';
})
Button(`Click to increase count=${this.count}`).onClick(() => {
// @State变量的更新将触发该Button组件的内容更新
this.count += this.increaseBy;
})
}
}
}从该示例中，我们可以了解到@State变量首次渲染的初始化流程：
- 使用默认的本地初始化：
@State title: Model = new Model('Hello World');
@State count: number = 0;- 对于@State来说，命名参数机制传递的值并不是必选的，如果没有命名参数传值，则使用本地初始化的默认值
MyComponent({ count: 1, increaseBy: 2 })