【第2014期】仿照React源码流程打造90行代码的Hooks
前言
今日早读文章由奇舞团@卡卡颂投稿分享。
正文从这开始~~
你可能已经看过其他简易的Hooks实现。那么本文和其他实现有什么区别呢？
本文的实现完全参照React源码的运行流程。学懂本文，去看React源码，你会发现流程基本一致。
这是本实现的在线Demo：https://code.h5jun.com/woniq/1/edit?js,console，建议对照着代码来看本文。
工作原理
对于useState Hook，考虑如下例子：
function App() {
const [num, updateNum] = useState(0);
return <p onClick={() => updateNum(num => num + 1)}>{num}</p>;
}
可以将工作分为两部分：
通过一些途径产生更新，更新会造成组件render。
组件render时useState返回的num为更新后的结果。
其中步骤1的更新可以分为mount和update：
调用ReactDOM.render会产生mount的更新，更新内容为useState的initialValue（即0）。
点击p标签触发updateNum会产生一次update的更新，更新内容为num => num + 1。
接下来讲解这两个步骤如何实现。
更新是什么
通过一些途径产生更新，更新会造成组件render。
首先我们要明确更新是什么。
在我们的极简例子中，更新就是如下数据结构：
const update = {
// 更新执行的函数
action,
// 与同一个Hook的其他更新形成链表
next: null
}
对于App来说，点击p标签产生的update的action为num => num + 1。
如果我们改写下App的onClick：
// 之前
return <p onClick={() => updateNum(num => num + 1)}>{num}</p>;
// 之后
return <p onClick={() => {
updateNum(num => num + 1);
updateNum(num => num + 1);
updateNum(num => num + 1);
}}>{num}</p>;
那么点击p标签会产生三个update。
update数据结构
这些update是如何组合在一起呢？
答案是：他们会形成环状单向链表。
调用updateNum实际调用的是dispatchAction.bind(null, hook.queue)，我们先来了解下这个函数：
function dispatchAction(queue, action) {
// 创建update
const update = {
action,
next: null
}
// 环状单向链表操作
if (queue.pending === null) {
update.next = update;
} else {
update.next = queue.pending.next;
queue.pending.next = update;
}
queue.pending = update;
// 模拟React开始调度更新
schedule();
}
环状链表操作不太容易理解，这里我们详细讲解下。
当产生第一个update（我们叫他u0），此时queue.pending === null。
update.next = update;即u0.next = u0，他会和自己首尾相连形成单向环状链表。
然后queue.pending = update;即queue.pending = u0
queue.pending = u0 ---> u0
^ |
| |
---------
当产生第二个update（我们叫他u1），update.next = queue.pending.next;，此时queue.pending.next === u0， 即u1.next = u0。
queue.pending.next = update;，即u0.next = u1。
然后queue.pending = update;即queue.pending = u1
queue.pending = u1 ---> u0
^ |
| |
---------
你可以照着这个例子模拟插入多个update的情况，会发现queue.pending始终指向最后一个插入的update。
这样做的好处是，当我们要遍历update时，queue.pending.next指向第一个插入的update。
状态如何保存
现在我们知道，更新产生的update对象会保存在queue中。
不同于ClassComponent的实例可以存储数据，对于FunctionComponent，queue存储在哪里呢？
答案是：FunctionComponent对应的fiber中。
fiber为React16中组件对应的虚拟DOM
我们使用如下精简的fiber结构：
// App组件对应的fiber对象
const fiber = {
// 保存该FunctionComponent对应的Hooks链表
memoizedState: null,
// 指向App函数
stateNode: App
};
Hook数据结构
接下来我们关注fiber.memoizedState中保存的Hook的数据结构。
可以看到，Hook与update类似，都通过链表连接。不过Hook是无环的单向链表。
hook = {
// 保存update的queue，即上文介绍的queue
queue: {
pending: null
},
// 保存hook对应的state
memoizedState: initialState,
// 与下一个Hook连接形成单向无环链表
next: null
}
注意区分update与hook的所属关系：
每个useState对应一个hook对象。
调用const [num, updateNum] = useState(0);时updateNum（即上文介绍的dispatchAction）产生的update保存在useState对应的hook.queue中。
模拟React调度更新流程
在上文dispatchAction末尾我们通过schedule方法模拟React调度更新流程。
function dispatchAction(queue, action) {
// ...创建update
// ...环状单向链表操作
// 模拟React开始调度更新
schedule();
}
现在我们来实现他。
我们用isMount变量指代是mount还是update。
// 首次render时是mount
isMount = true;
function schedule() {
// 更新前将workInProgressHook重置为fiber保存的第一个Hook
workInProgressHook = fiber.memoizedState;
// 触发组件render
fiber.stateNode();
// 组件首次render为mount，以后再触发的更新为update
isMount = false;
}
通过workInProgressHook变量指向当前正在工作的hook。
workInProgressHook = fiber.memoizedState;
在组件render时，每当遇到下一个useState，我们移动workInProgressHook的指针。
workInProgressHook = workInProgressHook.next;
这样，只要每次组件render时useState的调用顺序及数量保持一致，那么始终可以通过workInProgressHook找到当前useState对应的hook对象。
到此为止，我们已经完成第一步。
通过一些途径产生更新，更新会造成组件render。
接下来实现第二步。
组件render时useState返回的num为更新后的结果。
计算state
组件render时会调用useState，他的大体逻辑如下：
function useState(initialState) {
// 当前useState使用的hook会被赋值该该变量
let hook;
if (isMount) {
// ...mount时需要生成hook对象
} else {
// ...update时从workInProgressHook中取出该useState对应的hook
}
let baseState = hook.memoizedState;
if (hook.queue.pending) {
// ...根据queue.pending中保存的update更新state
}
hook.memoizedState = baseState;
return [baseState, dispatchAction.bind(null, hook.queue)];
}
我们首先关注如何获取hook对象：
if (isMount) {
// mount时为该useState生成hook
hook = {
queue: {
pending: null
},
memoizedState: initialState,
next: null
}
// 将hook插入fiber.memoizedState链表末尾
if (!fiber.memoizedState) {
fiber.memoizedState = hook;
} else {
workInProgressHook.next = hook;
}
// 移动workInProgressHook指针
workInProgressHook = hook;
} else {
// update时找到对应hook
hook = workInProgressHook;
// 移动workInProgressHook指针
workInProgressHook = workInProgressHook.next;
}
当找到该useState对应的hook后，如果该hook.queue.pending不为空（即存在update），则更新其state。
// update执行前的初始state
let baseState = hook.memoizedState;
if (hook.queue.pending) {
// 获取update环状单向链表中第一个update
let firstUpdate = hook.queue.pending.next;
do {
// 执行update action
const action = firstUpdate.action;
baseState = action(baseState);
firstUpdate = firstUpdate.next;
// 最后一个update执行完后跳出循环
} while (firstUpdate !== hook.queue.pending)
// 清空queue.pending
hook.queue.pending = null;
}
// 将update action执行完后的state作为memoizedState
hook.memoizedState = baseState;
完整代码如下：
function useState(initialState) {
let hook;
if (isMount) {
hook = {
queue: {
pending: null
},
memoizedState: initialState,
next: null
}
if (!fiber.memoizedState) {
fiber.memoizedState = hook;
} else {
workInProgressHook.next = hook;
}
workInProgressHook = hook;
} else {
hook = workInProgressHook;
workInProgressHook = workInProgressHook.next;
}
let baseState = hook.memoizedState;
if (hook.queue.pending) {
let firstUpdate = hook.queue.pending.next;
do {
const action = firstUpdate.action;
baseState = action(baseState);
firstUpdate = firstUpdate.next;
} while (firstUpdate !== hook.queue.pending)
hook.queue.pending = null;
}
hook.memoizedState = baseState;
return [baseState, dispatchAction.bind(null, hook.queue)];
}
对触发事件进行抽象
最后，让我们抽象一下React的事件触发方式。
通过调用App返回的click方法模拟组件click的行为。
function App() {
const [num, updateNum] = useState(0);
console.log(`${isMount ? 'mount' : 'update'} num: `, num);
return {
click() {
updateNum(num => num + 1);
}
}
}
在线Demo
至此，我们完成了一个不到100行代码的Hooks。重要的是，他与React的运行逻辑相同。
在线Demo：https://code.h5jun.com/woniq/1/edit?js,console
在Demo中，调用window.app.click()模拟组件点击事件。
你也可以使用多个useState。
function App() {
const [num, updateNum] = useState(0);
const [num1, updateNum1] = useState(100);
console.log(`${isMount ? 'mount' : 'update'} num: `, num);
console.log(`${isMount ? 'mount' : 'update'} num1: `, num1);
return {
click() {
updateNum(num => num + 1);
},
focus() {
updateNum1(num => num + 3);
}
}
}
与React的区别
我们用尽可能少的代码模拟了Hooks的运行，但是相比React Hooks，他还有很多不足。以下是他与React Hooks的区别：
React Hooks没有使用isMount变量，而是在不同时机使用不同的dispatcher。换言之，mount时的useState与update时的useState不是同一个函数。
React Hooks有中途跳过更新的优化手段。
React Hooks有batchedUpdates，当在click中触发三次updateNum，精简React会触发三次更新，而React只会触发一次。
React Hooks的update有优先级概念，可以跳过不高优先的update。
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