Redux原理（一）：Store实现分析

写在前面

写React也有段时间了，一直也是用Redux管理数据流，最近正好有时间分析下源码，一方面希望对Redux有一些理论上的认识；另一方面也学习下框架编程的思维方式。

Redux如何管理state

注册store tree

1、Redux通过全局唯一的store对象管理项目中的state

var store = createStore(reducer，initialState);

2、可以通过store注册listener，注册的listener会在store tree每次变更后执行

store.subscribe(function () {
  console.log("state change");
});

如何更新store tree

1、store调用dispatch，通过action把变更的信息传递给reducer

var action = { type: 'add'};
store.dispatch(action);

2、store根据action携带type在reducer中查询变更具体要执行的方法，执行后返回新的state

export default (state = initialState, action)=>{
    switch (action.type) {
        case 'add':
            return {
                count:state.count + 1
            }
            break;
        default:
            break;
    }
}

3、reducer执行后返回的新状态会更新到store tree中，触发由store.subscribe()注册的所有listener

Store实现

主要方法：

• createStore
• combineReducers
• bindActionCreators
• applyMiddleWare
• compose

createStore源码分析

查看完整createStore请戳这里
createStore方法用来注册一个store，返回值为包含了若干方法的对象，方法体如下：

export var ActionTypes = {
  INIT: '@@redux/INIT'
}

export default function createStore(){
    
    function getState(){}
    
    function dispatch(){}
    
    function subscribe(){}
    
    function replaceReducer(){}
    
    dispatch({ type: ActionTypes.INIT })
    
    return {
        dispatch,
        subscribe,
        getState,
        replaceReducer
    }
}

下面逐个代码段分析功能
createStore完整函数声明如下：

createStore(
    reducer:(state, action)=>nextState, 
    preloadedState:any, 
    enhancer:(store)=>nextStore
)=>{
    getState:()=>any,
    subscribe:(listener:()=>any)=>any,
    dispatch:(action:{type:""})=>{type:""},
    replaceReducer:(nextReducer:(state, action)=>nextState)=>void
}

可以看出整个函数是一个闭包结构。参数有三个，返回值公开出若干方法

• dispatch：分发action
• subscribe：注册listener，监听state变化
• getState：读取store tree中所有state
• replaceReucer：替换reducer，改变state更新逻辑

当然，createStore内部处理了其重载形式，即：可以不传preloadedState

createStore(
    reducer:(state, action)=>nextState, 
    enhancer:(store)=>nextStore
)

参数：

• reducer： reducer必须是一个function类型，此方法根据action.type更新state
• preloadedState： store tree初始值
• enhancer： enhancer通过添加middleware，增强store功能

前置操作

进入createSore首先执行如下操作：

• [40-43] 用于支持两种参数列表形式createStore(reducer,preloadedState,enhancer)和createStore(reducer,enhancer)
• [45-48][53-55] 校验reducer和enhancer的类型（必须为function）

重点分析下50行：

return enhancer(createStore)(reducer, preloadedState)

本语句执行了外部传入的enhancer，接收旧createStore，返回一个新createStore并执行，此过程形成一次递归；
那么递归什么时候停止呢？
可以看到，新createStore执行时，仅有reducer和preloadedState两个参数，再次运行到45行时，不会进入if条件 故不会再形成第二次递归，此时递归停止；
理论上，createStore仅被增强了一次，那如果希望对其进行多次增强该怎么办呢？
Redux提供了compose和applyMiddleWare方法，用来在Store上注册中间件，由此来实现多次增强。

getState()

getState方法比较简单，直接返回当前store tree状态

• [57-61] 定义了createStore内部要用到的全局变量。其中currentReducer、currentState声明当前reducer方法集合和store tree状态，初始值为外部传入的createStore参数，currentListeners和nextListeners定义了存放store变化时要执行响应函数的数组集合

subscribe()

Redux采用了观察者模式，store内部维护listener数组，用于存储所有通过store.subscrib注册的listener，store.subscrib返回unsubscrib方法，用于注销当前listener；当store tree更新后，依次执行数组中的listener
具体代码如下：

dispatch()

dispatch方法主要完成两件事：
1、根据action查询reducer中变更state的方法，更新store tree
2、变更store tree后，依次执行listener中所有响应函数

• [168-173] 通过currentReducer和action，更新当前的store tree
• [175-181] 当state tree变更后，依次执行所有注册的listener

有个问题需要注意：
方法中使用了全局定义的isDispatching用于给变更中的store tree加锁；即：只有当本次store tree变更完毕后，才允许执行下一次变更，避免store tree响应多个变更时，结果不同步的问题；但事实上，这种写法也决定了，目前的store tree只能响应同步变更（异步变更需要通过添加中间件实现）

replaceReducer()

replaceReducer用于替换操作store tree中state的方式

整个方法代码量不多，从外部接收新的reducer方法后，替换掉内部旧的ruducer。
需要注意一下199行的dispatch方法，这一行主动触发了一次变更。由于每次dispatch执行后，redux都会执行reducer或子reducer方法（如果使用了combineReducers），所以这一行的作用就是在初始化store tree中所有的state节点。

小结

以上就是整个createStore方法的主要实现过程，其中dispatch方法为控制整个store tree变更的核心方法。触发store tree变更的方式只有一个，就是dispatch一个action

combineReducers源码分析

为什么需要combineReducers

结合上面store tree变更的过程，我们可以看到，真正导致变更的核心代码就是：

currentState = currentReducer(currentState, action)

试想，若整个项目只通过一个reducer方法维护整个store tree，随着项目功能和复杂度的增加，我们需要维护的store tree层级也会越来越深，当我们需要变更一个处于store tree底层的state，reducer中的变更逻辑会十分复杂且臃肿。
而combineReducers存在的目的就是解决了整个store tree中state与reducer一对一设置的问题。我们可以根据项目的需要，定义多个子reducer方法，每个子reducer仅维护整个store tree中的一部分state， 通过combineReducers将子reducer合并为一层。这样我们就可以根据实际需要，将整个store tree拆分成更细小的部分，分开维护。

代码实现

combineReducers完整代码请戳这里
整个函数体结构如下：

combineReducers(
    reducers:Object
)=> reducer(
    state:any, 
    action:{type:""}
)

参数reducers是一个Object对象，其中包含所有待合并的子reducer方法
返回值是合并后的reducer方法，在执行此方法时，会在已合并的所有子reducer中查询要执行的reducer，并执行，变更其对应的state片段。
下面逐个代码段分析具体实现：

以上这部分主要用于规范化存储子ruducer的reducers对象

• [103-115] 过滤掉reducers对象中所有非function类型的reducer，合法的结果保存在finalReducers对象中
• [116-127] 通过assertReducerSanity方法校验所有子reducer的初始值和执行后结果是否为空，是则提示错误。

以上这段代码为combineReducers的核心代码，其返回一个function，用于查询真正要变更的state片段

• [141-154] 遍历规范化后的finalReducers，获取到当前key对应的子reducer和子state，执行reducer得到当前state片段更新后的状态，并更新到整个store tree中。
  其中129行中的state，应该是整个store tree对应的state，首次获取previousStateForKey时，值可能为undefined，那么接下来执行var nextStateForKey = reducer(previousStateForKey, action)实际上是依次为每个子state片段进行初始化。
• [153] 本行判定store tree是否被更新，其中nextStateForKey !== previousStateForKey直接通过引用关系判断state是否变更。故一定要注意，定义reducer方法时，一定要遵循函数式编程，确保传入的state与返回的state不要存在引用关系，否则可能导致store tree中状态无法更新。

小结

至此，我们可以看到combineReducers方法，实际就是在每次要执行reducer时，通过action.type定义的类型进行查询，获得子reducer并执行。
通过以上分析，我们需要注意两个问题：
1、子reducer遵循函数式编程，不要直接变更作为参数传入的state，变更state后，一定要返回一个新state对象，不要跟参数state建立引用关系（可以使用Immutable处理state）
2、由于combineReducers内部仅通过action.type作为查询当前要执行的子reducer的依据，会更新所有查询到的state片段，故不建议子reducer中，action.type的值出现重复，否则可能会误更新state。

总结

本篇通过分析源码整理了Redux中Store对象的执行逻辑，重点分析了dispatch(action)后，store tree内部状态如何更新。
篇幅所限，没有分析如何在store上注册中间件，以及如何在store tree变更后，触发页面更新的过程，这些会在之后的博客中更新
第一次写源码分析还有很多不足，如有错误，欢迎指正。