响应式系统与 React

【第二届青训营-寒假前端场】- 「响应式系统与 React」

React的历史与应用

应用

  • 前端应用开发，如 Facebook，Instagram，Netflix网页版。

  • 移动原生应用开发，如Instagram，Discord，Oculus。

  • 结合Electron，进行桌面应用开发。

历史

  • 2010年 Facebook 在其php生态中，引入了xhp框架，首次引入了组合式组件的思想，启发了后来的React的设计。

  • 2011年Jordan Walke创造了FaxJS，也就是后来的React原型:

    • 既可以在客户端渲染也可以在服务端渲染

    • 响应式，当状态变更时，UI会自动更新。

    • 性能好，快速渲染

    • 高度封装组件，函数式声明，

  • 2013年React 正式开源，在2013 JSConf 上 Jordan Walke介绍了这款全新的框架：React

  • 2014年 - 今天 生态大爆发，各种围绕React的新工具/新框架开始涌现

React设计思路

UI编程痛点

  1. 当状态更新时，UI不会自动更新，需要手动地调用DOM进行更新。

  2. 欠缺基本的代码层面的封装和隔离，代码层面没有组件化。

  3. UI之间的数据依赖关系，需要手动维护，如果依赖链路长．则会遇到“Callback Hell”（回调地狱）。

响应式与转换式

转换式系统：给定输入求解输出，如编译器、数值计算

响应式系统：监听事件，消息驱动，如监控系统、UI界面

事件 -> 执行既定的回调 -> 状态变更 -> UI更新

响应式编程和组件化

那么我们就希望解决以上痛点：

  • 状态更新，UI自动更新。

  • 前端代码组件化,可复用，可封装。

  • 状态之间的互相依赖关系，只需声明即可。

组件化

  1. 组件一个是 原子组件/或组件的组合

  2. 组件内部拥有状态，外部不可见

  3. 父组件可将状态传入组件内部，来控制子组件的运转。

状态归属问题

当前价格 属于Root结点！因为要向下传递，这其实不合理，在下面的状态管理库里会讲到这个的解决方法。

状态应该归属于两个节点（或多个）向上寻找到的最近共同祖先。

思考：

  1. React是单向数据流,还是双向数据流?

答：单向的，永远是只有父组件给子组件传东西，但这并不代表子组件不能改变父组件的状态。

  1. 如何解决状态不合理上升的问题?

答：通过状态管理库，接下来也会讲到。

  1. 组件的状态改变后，如何更新DOM?

答：讲解React实现中会提到。

组件设计：

  • 组件声明了状态和UI的映射

  • 组件有Props（外部）/State（内部）两种属性

    • Props接受父组件传入的状态

    • State是内部的属性。

  • 可被其他组件组成

ps：学过小程序的同学应该知道，小程序中的属性的双向绑定实际上应该也有用到了这个思想。

生命周期

挂载 -> 状态更新 -> 卸载

React（hooks）的写法

关于React Hook可以参看官方文档，以下内容大部分摘自：Hook 简介 – React (reactjs.org)

Hook 是 React 16.8 的新增特性。它可以让你在不编写 class 的情况下使用 state 以及其他的 React 特性。

State Hook

import React, {useState} from 'react';
function Example() {
	// 声明一个叫 “count” 的 state 变量。
	const [count, setCount] = useState(0);
    return (
        <div>
       		<p>You clicked {count} times</p>
			<button onClick={() => setCount(count + 1)}>
        		Click me
            </button>
        </div>
    );
}

上面这段函数用来显示一个计数器，当点击按钮时，计数器的值就会自动增加

在这里，useState 就是一个 Hook 。通过在函数组件里调用它来给组件添加一些内部 state。React 会在重复渲染时保留这个 state。useState 会返回一对值：当前状态和其更新函数，你可以在事件处理函数中或其他一些地方调用这个函数。

useState 唯一的参数就是初始 state。在上面的例子中，我们的计数器是从零开始的，所以初始 state 就是 0。值得注意的是，不同于 this.state，这里的 state 不一定要是一个对象 —— 如果你有需要，它也可以是。这个初始 state 参数只有在第一次渲染时会被用到。

Hook 是一些可以让你在函数组件里 “钩入” React state 及生命周期等特性的函数。

可以在一个组件中多次使用 State Hook:

function ExampleWithManyStates() {
  // 声明多个 state 变量！
  const [age, setAge] = useState(42);
  const [fruit, setFruit] = useState('banana');
  const [todos, setTodos] = useState([{ text: 'Learn Hooks' }]);
  // ...
}

Effect Hook

函数副作用是指当调用函数时，除了返回值之外，还会对主调用函数产生其他附加的影响。例如修改全局变量（函数外的变量）或修改参数。纯函数就是指没有函数副作用的函数，这在js那一节里都有讲过。

例如，下面这个组件在 React 更新 DOM 后会设置一个页面标题：

import React, { useState, useEffect } from 'react';

function Example() {
  const [count, setCount] = useState(0);

  // 相当于 componentDidMount 和 componentDidUpdate:
  useEffect(() => {
    // 使用浏览器的 API 更新页面标题
    document.title = `You clicked ${count} times`;
  });

  return (
    <div>
      <p>You clicked {count} times</p>
      <button onClick={() => setCount(count + 1)}>
        Click me
      </button>
    </div>
  );
}

当你调用 useEffect 时，就是在告诉 React 在 完成对 DOM 的更改后运行你的“副作用”函数 。由于副作用函数是在组件内声明的，所以它们可以访问到组件的 props 和 state。

Hook的使用法则

Hook 就是 JavaScript 函数，但是使用它们会有两个额外的规则：

  • 只能在函数最外层调用 Hook。不要在循环、条件判断或者子函数中调用。

  • 只能在 React 的函数组件中调用 Hook。不要在其他 JavaScript 函数中调用。（还有一个地方可以调用 Hook —— 就是自定义的 Hook 中）

同时，我们提供了 linter 插件来自动执行这些规则。这些规则乍看起来会有一些限制和令人困惑，但是要让 Hook 正常工作，它们至关重要。

以上是React官方文档的说法

React的实现

三个问题：

  1. JSX 是不符合JS标准的语法

  2. 返回的JSX改变时，如何更新DOM?

  3. State/Props更新时， 要重新触发render函数

Problem1

解决办法也很简单，就是将JSX转换为符合JS语法的

const element = (
  <h1 className="greeting">
    Hello, world!
  </h1>
);
// 等价于 
const element = React.createElement(
  'h1',
  {className: 'greeting'},
  'Hello, world!'
);

Problem2

返回的JSX本身是类似DOM的一种东西，但不是DOM，DOM操作本身是十分耗费性能的。所以需要将返回的JSX与原来的DOM结构计算一个diff（差别）？但是这个diff算法本身不能太耗时，尽可能小，尽可能短。

Virtual DOM （虚拟DOM）

Virtual DOM 是一种用于与真实DOM同步，而在JS内存中维护的一个对象，它具有和DOM类似的树状结构并可以和DOM建立一一对应的关系。

这种方式赋予了 React 声明式的 API：您告诉 React 希望让 UI 是什么状态，React 就确保 DOM 匹配该状态。这使您可以从属性操作、事件处理和手动 DOM 更新这些在构建应用程序时必要的操作中解放出来。

状态更新 -> diff 比对Virtual DOM和真实DOM - > Re-render Virtual DOM 改变我们的真实DOM

How to Diff??

更新次数少 <- 权衡 -> 计算速度快

完美的最小Diff算法，需要 O(n^3) 的复杂度

而牺牲理论最小Diff，换取时间，得到了 O(n) 复杂度的算法，他是局部最优的。Heuristic O(n) Algorithm （启发式算法）

  • 不同类型的元素 -> 替换

  • 同类型的DOM元素 -> 更新

  • 同类型的组件元素 -> 递归

这个算法只遍历了一遍，就可以算出diff。

而这也是React一个弊病，一个组件发生改变时，其子组件全部会重新渲染。要解决这个问题，就要看接下来的React的状态管理库。

React的状态管理库

核心思想

将状态抽离到UI外部进行统一管理，但是这是会降低组件的复用性，所以这一般出现在业务代码中。以下几种框架，用哪个都行

状态机

收到外部事件后根据当前状态，迁移到下一个状态。

哪些状态适合放到状态管理库？

  • 可能会被很多层级的组件用到的状态

应用级框架科普

React本身是没有提供足够多的工程能力，如路由、页面配置等等。

  • Next.js - React 应用开发框架 硅谷明星创业公司Vercel的 React开发框架,稳定,开发体验好，支持Unbundled Dev,sWC等,其同样有Serverless一键部署平台帮助开发者快速完成部署。口号是"Let's Make Web Faster"

  • Modern.js - 现代 Web 工程体系 (modernjs.dev) 字节跳动Web Infra团队研发的全栈开发框架,内瓷了很多开箱即用的能力与最佳实践，可以减少很多调研选择工具的时间。

  • Get Started with Blitz (blitzjs.com)无API思想的全栈开发框架,开发过程中无需写API 调用与CRUD逻辑,适合前后端紧密小团队项目。

总结感想

本节课大致介绍了React及其原理，介绍了组件化、一些应用级框架

本文引用的内容大部分来自牛岱老师的课，以及React官方文档

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