State Management in React Apps

背景

React 是一个十分优秀的UI库，最初的时候， React 只专注于UI层，对全局状态管理并没有很好的解决方案，也因此催生出类似Redux 这样优秀的状态管理工库。

随着时间的演变，又催化了一批新的状态管理工具。

我简单整理了一些目前主流的：

Redux
React Context & useReducer
Mobx
Recoil
react-sweet-state
hox

这几个都是我接触过的，Npm 上的现状和趋势对比：

毫无疑问，React 和 Redux 的组合是目前的主流。

今天5月份，一个名叫 Recoil.js 的新成员进入了我的视野，带来了一些有趣的模型和概念，今天我们就把它和 Redux 做一个简单的对比，希望能对大家有所启发。

正文

先看 Redux:

Redux

React-Redux 架构图：

这个模型还是比较简单的，大家也都很熟悉。

先用一个简单的例子，回顾一下整个模型:

actions.js

export const UPDATE_LIST_NAME = 'UPDATE_NAME';

reducers.js

export const reducer = (state = initialState, action) => {
    const { listName, tasks } = state;
    switch (action.type) {
        case 'UPDATE_NAME': {
            // ...
        }        
	default: {
            return state;
        }
    }
};

store.js

import reducers from '../reducers';
import { createStore } from 'redux';
const store = createStore(reducers);
export const TasksProvider = ({ children }) => (
    <Provider store={store}>
       {children}
    </Provider>
)；

App.js

import { TasksProvider } from './store';
import Tasks from './tasks';
const ReduxApp = () => (
    <TasksProvider>
       <Tasks />
   </TasksProvider>
);

Component

// components
import React from 'react';
import { updateListName } from './actions';
import TasksView from './TasksView';

const Tasks = (props) => {
    const { tasks } = props;
    return (
        <TasksView tasks={tasks} />
    );
};

const mapStateToProps = (state) => ({
  tasks: state.tasks
});

const mapDispatchToProps = (dispatch) => ({
    updateTasks: (tasks) => dispatch(updateTasks(tasks))
});

export default connect(mapStateToProps, mapDispatchToProps)(Tasks);

当然也可以不用connect, react-redux 提供了 useDispatch, useSelector 两个hook, 也很方便。

import { useDispatch, useSelector } from 'react-redux';
const Tasks = () => {
    const dispatch = useDispatch();
    const name = useSelector(state => state.name);
    const setName = (name) => dispatch({ type: 'updateName', payload: { name } });
    return (
        <TasksView tasks={tasks} />
    );
};

整个模型并不复杂，而且redux 还推出了工具集redux toolkit,使用它提供的createSlice方法去简化一些操作，举个例子：

// Action
export const UPDATE_LIST_NAME = 'UPDATE_LIST_NAME';

// Action creator
export const updateListName = (name) => ({
    type: UPDATE_LIST_NAME,
    payload: { name }
});

// Reducer
const reducer = (state = 'My to-do list', action) => {
    switch (action.type) {
        case UPDATE_LIST_NAME: {
            const { name } = action.payload;
            return name;
        }

        default: {
            return state;
        }
    }
};

export default reducer;

使用 createSlice：

// src/redux-toolkit/state/reducers/list-name
import { createSlice } from '@reduxjs/toolkit';

const listNameSlice = createSlice({
    name: 'listName',
    initialState: 'todo-list',
    reducers: {
        updateListName: (state, action) => {
            const { name } = action.payload;
            return name;
        }
    }
});

export const {
    actions: { updateListName },
} = listNameSlice;

export default listNameSlice.reducer;

通过createSlice, 可以减少一些不必要的代码，提升开发体验。

尽管如此， Redux 还有有一些天然的缺陷：

概念比较多，心智负担大。
属性要一个一个 pick，计算属性要依赖 reselect。还有魔法字符串等一系列问题，用起来很麻烦容易出错，开发效率低。
触发更新的效率也比较差。对于connect到store的组件，必须一个一个遍历，组件再去做比较，拦截不必要的更新，这在注重性能或者在大型应用里，无疑是灾难。

对于这个情况， React 本身也提供了解决方案，就是我们熟知的 Context.

<MyContext.Provider value={/* some value */}>

<MyContext.Consumer>
  {value => /* render something based on the context value */}
</MyContext.Consumer>

给父节点加 Provider 在子节点加 Consumer，不过每多加一个 item 就要多一层 Provider, 越加越多：

而且，使用Context 问题也不少。

对于使用 useContext 的组件，最突出的就是问题就是 re-render.

不过也有对应的优化方案: React-tracked.

稍微举个例子：

// store.js
import React, { useReducer } from 'react';
import { createContainer } from 'react-tracked';
import { reducers } from './reducers';

const useValue = ({ reducers, initialState }) => useReducer(reducer, initialState);
const { Provider, useTracked, useTrackedState, useUpdate } = createContainer(useValue);

export const TasksProvider = ({ children, initialState }) => (
    <Provider reducer={reducer} initialState={initialState}>
        {children}
    </Provider>
);

export { useTracked, useTrackedState, useUpdate };

对应的，也有 hooks 版本：

const [state, dispatch] = useTracked();
const dispatch = useUpdate();
const state = useTrackedState();

// ...

Recoil

Recoil.js 提供了另外一种思路, 它的模型是这样的：

在 React tree 上创建另一个正交的 tree，把每片 item 的 state 抽出来。

每个 component 都有对应单独的一片 state，当数据更新的时候对应的组件也会更新。

Recoil 把这每一片的数据称为 Atom，Atom 是可订阅可变的 state 单元。

这么说可能有点抽象，看个简单的例子吧：

// index.js

import React from "react";
import ReactDOM from "react-dom";
import { RecoilRoot } from "recoil";
import "./index.css";
import App from "./App";
import * as serviceWorker from "./serviceWorker";

ReactDOM.render(
  <React.StrictMode>
    <RecoilRoot>
      <App />
    </RecoilRoot>
  </React.StrictMode>,
  document.getElementById("root")
);

Recoil Root

Provides the context in which atoms have values. Must be an ancestor of any component that uses any Recoil hooks. Multiple roots may co-exist; atoms will have distinct values within each root. If they are nested, the innermost root will completely mask any outer roots.

可以把 RecoilRoot 看成顶层的 Provider.

Atoms

假设，现在要实现一个counter:

先用 useState 实现：

import React, { useState } from "react";

const App = () => {
  const [count, setCount] = useState(0);
  return (
    <div className="App">
      <button onClick={() => setCount(count + 1)}>Increase</button>
      <button onClick={() => setCount(count - 1)}>Decrease</button>
      <div>Count is {count}</div>
    </div>
  );
};

export default App;

再用 atom 改写一下：

import React from "react";
import { atom, useRecoilState } from "recoil";

const countState = atom({
  key: "counter",
  default: 0,
});

const App = () => {
  const [count, setCount] = useRecoilState(countState);
  
  return (
    <div className="app">
      <button onClick={() => setCount(count + 1)}>Increase</button>
      <button onClick={() => setCount(count - 1)}>Decrease</button>
      <div>Count is {count}</div>
    </div>
  );
};

export default App;

看到这，你可能对atom 有一个初步的认识了。

那 atom 具体是个什么概念呢？

Atom

简单理解一下，atom 是包含了一份数据的集合，这个集合是可共享，可修改的。

组件可以订阅atom, 可以是一个，也可以是多个，当 atom 发生改变时，触发再次渲染。

const someState = atom({
    key: 'uniqueString',
    default: [],
});

每个atom 有两个参数：

key：用于内部识别atom的字符串。相对于整个应用程序中的其他原子和选择器，该字符串应该是唯一的。
default：atom的初始值。

atom 是存储状态的最小单位，一种合理的设计是， atom 尽量小，保持最大的灵活性。

Recoil 的作者，在 ReactEurope video 中也介绍了以后一种封装定atom 的方法：

export const itemWithId =
    memoize(id => atom({
        key: `item${id}`,
        default: {...},
    }));

Selectors

官方描述：

“A selector is a pure function that accepts atoms or other selectors as input. When these upstream atoms or selectors are updated, the selector function will be re-evaluated.”

selector 是以 atom 为参数的纯函数，当atom 改变时，会触发重新计算。

selector 有如下参数：

key：用于内部识别 atom 的字符串。相对于整个应用程序中的其他原子和选择器，该字符串应该是唯一的.
get：作为对象传递的函数{ get }，其中get是从其他案atom或selector检索值的函数。传递给此函数的所有atom或selector都将隐式添加到selector的依赖项列表中。
set?：返回新的可写状态的可选函数。它作为一个对象{ get, set }和一个新值传递。get是从其他atom或selector检索值的函数。set是设置原子值的函数，其中第一个参数是原子名称，第二个参数是新值。

看个具体的例子：

import React from "react";
import { atom, selector, useRecoilState, useRecoilValue } from "recoil";

const countState = atom({
  key: "myCount",
  default: 0,
});

const doubleCountState = selector({
  key: "myDoubleCount",
  get: ({ get }) => get(countState) * 2,
});

const inputState = selector({
  key: "inputCount",
  get: ({ get }) => get(doubleCountState),
  set: ({ set }, newValue) => set(countState, newValue),
});

const App = () => {
  const [count, setCount] = useRecoilState(countState);
  const doubleCount = useRecoilValue(doubleCountState);
  const [input, setInput] = useRecoilState(inputState);
  
  return (
    <div className="App">
      <button onClick={() => setCount(count + 1)}>Increase</button>
      <button onClick={() => setCount(count - 1)}>Decrease</button>
      <input type="number" value={input} onChange={(e) => setInput(Number(e.target.value))} />
      <div>Count is {count}</div>
      <div>Double count is {doubleCount}</div>
    </div>
  );
};

export default App;

比较好理解， useRecoilState， useRecoilValue 这些基础概念可以参考官方文档。

另外， selector 还可以做异步, 比如：

  get: async ({ get }) => {
    const countStateValue = get(countState);
    const response = await new Promise(
      (resolve) => setTimeout(() => resolve(countStateValue * 2)),
      1000
    );
    return response;
  }

不过对于异步的selector, 需要在RecoilRoot加一层Suspense:

ReactDOM.render(
  <React.StrictMode>
    <RecoilRoot>
      <React.Suspense fallback={<div>Loading...</div>}>
          <App />
      </React.Suspense>
    </RecoilRoot>
  </React.StrictMode>,
  document.getElementById("root")
);

Redux vs Recoil

模型对比：

Recoil 推荐 atom 足够小，这样每一个叶子组件可以单独去订阅，数据变化时，可以达到 O(1)级别的更新.

Recoil 作者 Dave McCabe 在一个评论中提到：

Well, I know that on one tool we saw a 20x or so speedup compared to using Redux. This is because Redux is O(n) in that it has to ask each connected component whether it needs to re-render, whereas we can be O(1).

useReducer is equivalent to useState in that it works on a particular component and all of its descendants, rather than being orthogonal to the React tree.

Rocil 可以做到 O(1) 的更新是因为，当atom数据变化时，只有订阅了这个 atom 的组件需要re-render。

不过，在Redux 中，我们也可以用selector 实现同样的效果：

// selector
const taskSelector = (id) => state.tasks[id];

// component code
const task = useSelector(taskSelector(id));

不过这里的一个小问题是，state变化时，taskSelector 也会重新计算，不过我们可以用createSelector 去优化，比如：

import { createSelector } from 'reselect';

const shopItemsSelector = state => state.shop.items;

const subtotalSelector = createSelector(
  shopItemsSelector,
  items => items.reduce((acc, item) => acc + item.value, 0)
)

写到这里，是不是想说，就这？扯了这么多， Rocoil 能做的， Redux 也能做，那要你何用？

哈哈，这个确实有点尴尬。

不过我认为，这是一种模式上的改变，recoil 鼓励把每一个状态做的足够小，任意组合，最小范围的更新。

而redux, 我们的习惯是，把容器组件连接到store上，至于子组件，哪怕往下传一层，也没什么所谓。

我想，Recoil 这么设计，可能是十分注重性能问题，优化超大应用的性能表现。

目前，recoil 还处于玩具阶段, 还有大量的 issues 需要处理，不过值得继续关注。

最后

感兴趣的朋友可以看看，做个todo-list体验一下。

希望这篇文章能帮到你。

才疏学浅，文中若有错误，欢迎指正。

聊聊两个状态管理库 Redux & Recoil

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