不止是UI：React的使用场景探索
编者按：InfoQ开设新栏目“品味书香”，精选技术书籍的精彩章节，以及分享看完书留下的思考和收获，欢迎大家关注。本文节选自卓越开发者联盟著《React：引领未来的用户界面开发框架》中的章节“其它应用场景”，探索了React在UI之外的其它用法。
React不仅是一个强大的交互式UI渲染类库，而且还提供了一个用于处理数据和用户输入的绝佳方法。它倡导可重用并且易于测试的轻量级组件。不仅在Web应用中，这些重要的特性同样适用于其他的技术场景。
在这一章，我们将会看到如何在下面的场景中使用React：
- 桌面应用
- 游戏
- 电子邮件
- 绘图
桌面应用
借助 atom-shell 或者 node-webkit 这类项目，我们可以在桌面上运行一个 Web应用。来自 Github 的 Atom Editor 就是使用 atom-shell 以及 React创建的。
下面将 atom-shell 应用于我们的SurveyBuilder。
首先，从这里下载并且安装 atom-shell。使用下面的 desktop 脚本运行 atom-shell，就可以在窗口中打开该应用。
// desktop.js
var app = require('app');
var BrowserWindow = require('browser-window');
// 加载 SurveyBuilder 服务，然后启动它。
var server = require('./server/server');
server.listen('8080');
// 向我们的服务提供崩溃报告。
require('crash-reporter').start();
// 保留 window 对象的一个全局引用。
// 当 javascript 对象被当作垃圾回收时，窗口将会自动关闭。
var mainWindow = null;
// 当所有窗口都关闭时退出。
app.on('window-all-closed', function() {
if (process.platform != 'darwin')
app.quit();
});
// 当 atom-shell 完成所有初始化工作并准备创建浏览器窗口时，会调用下面的方法。
app.on('ready', function() {
// 创建浏览器窗口。
mainWindow = new BrowserWindow({
width: 800,
height: 600
});
// 加载应用的 index.html 文件。
// mainWindow.loadUrl('file://' + __dirname + '/index.html');
mainWindow.loadUrl('http://localhost:8080/');
// 在窗口关闭时触发。
mainWindow.on('closed', function() {
// 直接引用 window 对象，如果你的应用支持多个窗口，通常需要把 window 存储到
// 一个数组中。此时，你需要删除相关联的元素。
mainWindow = null;
});
});
借助 atom-shell 或者 node-webkit 这类项目，我们可以将创建 web的技术应用于创建桌面应用。就像开发 web 应用一样，React同样可以帮助你构建强大的交互式桌面应用。
游戏
通常，游戏对用户交互有很高的要求，玩家需要及时地对游戏状态的改变做出响应。相比之下，在绝大多数web应用中，用户不是在消费资源就是在产生资源。本质上，游戏就是一个状态机，包括两个基本要素：
- 更新视图
- 响应事件
在本书概览部分，你应该已经注意到：React关注的范畴比较窄，仅仅包括两件事：
- 更新 DOM
- 响应事件
React 和游戏之间的相似点远不止这些。React 的虚拟 DOM 架构成就了高性能的3D 游戏引擎，对于每一个想要达到的视图状态，渲染引擎都保证了对视图或者DOM 的一次有效更新。
2048这个游戏的实现就是将 React 应用于游戏中的一个示例。这个游戏的目的是把桌面上相匹配的数字结合在一起，直到2048。
下面，深入地看一下实现过程。源码被分为两部分。第一部分是用于实现游戏逻辑的全局函数，第二部分是React 组件。你马上会看到游戏桌面的初始数据结构。
var initial_board = {
a1:null, a2:null, a3:null, a4:null,
b1:null, b2:null, b3:null, b4:null,
c1:null, c2:null, c3:null, c4:null,
d1:null, d2:null, d3:null, d4:null
};
桌面的数据结构是一个对象，它的 key 与 CSS中定义的虚拟网格位置直接相关。继初始化数据结构后，你将会看到一系列的函数对该给定数据结构进行操作。这些函数都按照固定的方式执行，返回一个新的桌面并且不会改变输入值。这使得游戏逻辑更清晰，因为可以将在数字方块移动前后的桌面数据结构进行比较，并且在不改变游戏状态的情况下推测出下一步。
关于数据结构，另一个有趣的属性是数字方块之间在结构上共享。所有的桌面共享了对桌面上未改变过的数字方块的引用。这使得创建一个新桌面非常快，并且可以通过判断引用是否相同来比较桌面。
这个游戏由两个 React 组件构成，GameBoard 和Tiles。
Tiles是一个简单的 React 组件。每当给它的 props 指定一个board，它总会渲染出完整的 Tiles。这给了我们利用 CSS3 transition实现动画的机会。
var Tiles = React.createClass({
render: function(){
var board = this.props.board;
// 首先，将桌面的 key 排序，停止 DOM 元素的重组。
var tiles = used_spaces(board).sort(function(a, b) {
return board[a].id - board[b].id;
});
return (
<div className="board">
{tiles.map(function(key){
var tile = board[key];
var val = tile_value(tile);
return (
<span key={tile.id} className={key + " value" + val}>
{val}
</span>
);
})}
</div>
);
}
});
<!-- 渲染数字方块后的输出示例 -->
<div class="board" data-reactid=".0.1">
<span class="d2 value64" data-reactid=".0.1.$2">64</span>
<span class="d1 value8" data-reactid=".0.1.$27">8</span>
<span class="c1 value8" data-reactid=".0.1.$28">8</span>
<span class="d3 value8" data-reactid=".0.1.$32">8</span>
</div>
/* 将 CSS transistion 应用于数字方块上的动画 */
.board span{
/* ... */
transition: all 100ms linear;
}
GameBoard是一个状态机，用于响应按下方向键这一用户事件，并与游戏的逻辑功能进行交互，然后用一个新的桌面来更新状态。
var GameBoard = React.createClass({
getInitialState: function() {
return this.addTile(this.addTile(initial_board));
},
keyHandler: function(e) {
var directions = {
37 : left,
38 : up,
39 : right,
40 : down
};
if (directions[e.keyCode]
&& this.setBoard(fold_board(this.state, directions[e.keyCode]))
&& Math.floor(Math.random() * 30, 0) > 0) {
setTimeout(function() {
this.setBoard(this.addTile(this.state));
}.bind(this), 100);
}
},
setBoard: function(new_board) {
if (!same_board(this.state, new_board)) {
this.setState(new_board);
return true;
}
return false;
},
addTile: function(board) {
var location = available_spaces(board).sort(function() {
return.5 - Math.random();
}).pop();
if (location) {
var two_or_four = Math.floor(Math.random() * 2, 0) ? 2 : 4;
return set_tile(board, location, new_tile(two_or_four));
}
return board;
},
newGame: function() {
this.setState(this.getInitialState());
},
componentDidMount: function() {
window.addEventListener("keydown", this.keyHandler, false);
},
render: function() {
var status = !can_move(this.state) ? " - Game Over!": "";
return (
<div className = "app" >
<span className = "score" >
Score: {score_board(this.state)} {status}
</span>
<Tiles board={this.state}/ >
<button onClick={this.newGame}> New Game </button>
</div >
);
}
});
在 GameBoard组件中，我们初始化了用于和桌面交互的键盘监听器。每一次按下方向键，我们都会去调用setBoard，该方法的参数是游戏逻辑中新创建的桌面。如果新桌面和原来的不同，我们会更新GameBoard 组件的状态。这避免了不必要的函数执行，同时提升了性能。
在 render 方法中，我们渲染了当前桌面上的所有 Tile组件。通过计算游戏逻辑中的桌面并渲染出得分。
每当我们按下方向键时，addTile方法会保证在桌面上添加新的数字方块。直到桌面已经满了，没有新的数字可以结合时，游戏结束。
基于以上的实现，为这个游戏添加一个撤销功能就很容易了。我们可以把所有桌面的变化历史保存在GameBoard 组件的状态中，并且在当前桌面上新增一个撤销按钮（代码）。
这个游戏实现起来非常简单。借助React，开发者仅聚焦在游戏逻辑和用户交互上即可，不必去关心如何保证视图上的同步。
电子邮件
尽管 React 在创建 web 交互式 UI 上做了优化，但它的核心还是渲染HTML。这意味着，我们在编写 React应用时的诸多优势，同样可以用来编写令人头疼的 HTML 电子邮件。
创建 HTML 电子邮件需要将许多的 table在每个客户端上进行精准地渲染。想要编写电子邮件，你可能要回溯到几年以前，就像是回到1999 年编写 HTML 一样。
在多终端下成功地渲染邮件并不是一件简单的事。在我们使用 React来完成设计的过程中，可能会碰到若干挑战，不过这些挑战与是否使用React 无关。
用 React 为电子邮件渲染 HTML 的核心是React.renderToStaticMarkup。这个函数返回了一个包含了完整组件树的HTML 字符串，指定了最外层的组件。React.renderToStaticMarkup 和React.renderToString 之间唯一的区别就是前者不会创建额外的 DOM属性，比如 React 用于在客户端索引 DOM 的 data-react-id属性。因为电子邮件客户端并不在浏览器中运行——我们也就不需要那些属性了。
使用 React 创建一个电子邮件，下图中的设计应该分别应用于 PC 端和移动端：
为了渲染出电子邮件，我写了一小段脚本，输出用于发送电子邮件的 HTML 结构：
// render_email.js
var React = require('react');
var SurveyEmail = require('survey_email');
var survey = {};
console.log(
React.renderToStaticMarkup(<SurveyEmail survey={survey}/>)
);
我们看一下 SurveyEmail 的核心结构。首先，创建一个 Email 组件：
var Email = React.createClass({
render: function () {
return (
<html>
<body>
{this.prop.children}
</body>
</html>
);
}
});
<SurveyEmail/>组件中嵌套了<Email/>。
var SurveyEmail = React.createClass({
propTypes: {
survey: React.PropTypes.object.isRequired
},
render: function () {
var survey = this.props.survey;
return (
<Email>
<h2>{survey.title}</h2>
</Email>
);
}
});
接下来，按照给定的两种设计分别渲染出这两个KPI，在 PC 端上左右相邻排版，在移动设备中上下堆放排版。每一个 KPI在结构上相似，所以他们可以共享同一个组件：
var SurveyEmail = React.createClass({
render: function () {
return (
<table className='kpi'>
<tr>
<td>{this.props.kpi}</td>
</tr>
<tr>
<td>{this.props.label}</td>
</tr>
</table>
);
}
});
把它们添加到 <SurveryEmail/>组件中：
var SurveyEmail = React.createClass({
propTypes: {
survey: React.PropTypes.object.isRequired
},
render: function () {
var survey = this.props.survey;
var completions = survey.activity.reduce(function (memo,ac){
return memo + a;
}, 0);
var daysRunning = survey.activity.length;
return (
<Email>
<h2>{survey.title}</h2>
<KPI kpi={completions} label='Completions'/>
<KPI kpi={daysRunning} label='Days running'/>
</Email>
);
}
});
这里实现了将 KPI上下堆放的排版，但是在 PC 端我们的设计是左右相邻排版。现在的挑战是，让它既能在 PC 又能在移动设备上工作。首先我们应解决下面几个问题。
通过添加 CSS 文件的方式美化 <Email/>：
var fs = require('fs');
var Email = React.createClass({
propTypes: {
responsiveCSSFile: React.PropTypes.string
},
render: function () {
var responsiveCSSFile = this.props.responsiveCSSFile;
var styles;
if (responsiveCSSFile) {
styles = <style>{fs.readFileSync(responsiveCSSFile)}</style>;
}
return (
<html>
<body>
{styles}
{this.prop.children}
</body>
</html>
);
}
});
完成后的 <SurveyEmail/> 如下：
var SurveyEmail = React.createClass({
propTypes: {
survey: React.PropTypes.object.isRequired
},
render: function () {
var survey = this.props.survey;
var completions = survey.activity.reduce(function (memo, ac) {
return memo + a;
}, 0);
var daysRunning = survey.activity.length;
return (
<Email responsiveCSS='path/to/mobile.css'>
<h2>{survey.title}</h2>
<table className='for-desktop'>
<tr>
<td>
<KPI kpi={completions} label='Completions'/>
</td>
<td>
<KPI kpi={daysRunning} label='Days running'/>
</td>
</tr>
</table>
<div className='for-mobile'>
<KPI kpi={completions} label='Completions'/>
<KPI kpi={daysRunning} label='Days running'/>
</div>
</Email>
);
}
});
我们把电子邮件按照 PC 端和移动端进行了分组。不幸的是，在电子邮件中我们无法使用float: left，因为大多数的浏览器并不支持它。还有 HTML标签中的 align 和 valign 属性已经被废弃，因而 React也不支持这些属性。不过，他们已经提供了一个类似的实现可用于浮动两个div。而事实上，我们使用了两个分组，通过响应式的样式表，依据屏幕尺寸的大小来控制显示或隐藏。
尽管我们使用了表格，但有一点很明确，使用 React渲染电子邮件和编写浏览器端的响应式 UI有着同样的优势：组件的重用性、可组合性以及可测试性。
绘图
在我们的 Survey Builder示例应用中，我们想要绘制出在公共关系活动日当天，某次调查的完成数量的图表。我们想把完成数量在我们的调查表中表现成一个简单的走势图，一眼就可以看出调查的完成情况。
React 支持 SVG 标签，因而制作简单的 SVG 就变得很容易。
为了渲染出走势图，我们还需要一个带有一组指令的<Path/>。
完成后的示例如下：
var Sparkline = React.createClass({
propTypes: {
points: React.PropTypes.arrayOf(React.PropTypes.number).isRequired
},
render: function () {
var width = 200;
var height = 20;
var path = this.generatePath(width, height, this.props.points);
return (
<svg width={width} height={height}>
<path d={path} stroke='#7ED321' strokeWidth='2' fill='none'/>
</svg>
);
},
generatePath: function (width, height, points){
var maxHeight = arrMax(points);
var maxWidth = points.length;
return points.map(function (p, i) {
var xPct = i / maxWidth * 100;
var x = (width / 100) * xPct;
var yPct = 100 - (p / maxHeight * 100);
var y = (height / 100) * yPct;
if (i === 0) {
return 'M0,' + y;
} else {
return 'L' + x + ',' + y;
}
}).join(' ');
}
});
上面的 Sparkline 组件需要一组表示坐标的数字。然后，使用 path创建一个简单的 SVG。
有趣的部分是，在 generatePath函数中计算每个坐标应该在哪里渲染并返回一个 SVG 路径的描述。
它返回了一个像“M0,30 L10,20 L20,50”一样的字符串。 SVG路径将它翻译为绘制指令。指令间通过空格分开。“M0,30”意味着将指针移动到x0 和 y30。同理，“L10,20”意味着从当前指针位置画一条指向 x10 和 y20的线，以此类推。
以同样的方式为大型的图表编写 scale 函数可能有一点枯燥。但是，如果使用 D3这样的类库编写就会变得非常简单，并且 D3 提供的 scale函数可用于取代手动地创建路径，就像这样：
var Sparkline = React.createClass({
propTypes: {
points: React.PropTypes.arrayOf(React.PropTypes.number).isRequired
},
render: function () {
var width = 200;
var height = 20;
var points = this.props.points.map(function (p, i) {
return { y: p, x: i };
});
var xScale = d3.scale.linear()
.domain([0, points.length])
.range([0, width]);
var yScale = d3.scale.linear()
.domain([0, arrMax(this.props.points)])
.range([height, 0]);
var line = d3.svg.line()
.x(function (d) { return xScale(d.x) })
.y(function (d) { return yScale(d.y) })
.interpolate('linear');
return (
<svg width={width} height={height}>
<path d={line(points)} stroke='#7ED321' strokeWidth='2' fill='none'/>
</svg>
);
}
});
总结
在这一章里我们学到了：
- React 不只局限于浏览器，还可被用于创建桌面应用以及电子邮件。
- React 如何辅助游戏开发。
- 使用 React 创建图表是一个非常可行的方式，配合 D3这样的类库会表现得更出色。
书籍简介
2014年横空出世的由Facebook推出的开源框架React.js，基于Virtual DOM重新定义了用户界面的开发方式，彻底革新了大家对前端框架的认识。《React：引领未来的用户界面开发框架》是这一领域的首本技术书籍，由多位一线专家精心撰写，采用一个全程实例全面介绍和剖析了React.js 的方方面面，适合广大前端开发者、设计人员，及所有对未来技术趋势感兴趣者阅读。