React系列八 - 深入理解setState

栏目: IT技术 · 发布时间: 4年前

内容简介:setState是React中使用频率最高的一个API(当然hooks出现之前),它的用法灵活多样,并且也是React面试题经常会考的一个知识点。在这篇文章中,我对React的setState进行了很多解析,希望可以帮助大家真正理解setState。(其中涉及到一个源码,我有贴出,但是没有详细展开,有机会我们再对源码进行解析,大家不是很懂也不影响你的学习,只需要知道React内部是这样做的即可,面试时也可以回答出来)回到最早的案例,当点击一个

setState是React中使用频率最高的一个API(当然hooks出现之前),它的用法灵活多样,并且也是React面试题经常会考的一个知识点。

在这篇文章中,我对React的setState进行了很多解析,希望可以帮助大家真正理解setState。(其中涉及到一个源码,我有贴出,但是没有详细展开,有机会我们再对源码进行解析,大家不是很懂也不影响你的学习,只需要知道React内部是这样做的即可,面试时也可以回答出来)

一. setState的使用

1.1. 为什么使用setState

回到最早的案例,当点击一个 改变文本 的按钮时,修改界面显示的内容:

React系列八 - 深入理解setState
案例

案例的基础代码如下:

import React, { Component } from 'react'

export default class App extends Component {
  constructor(props) {
    super(props);

    this.state = {
      message: "Hello World"
    }
  }

  render() {
    return (
      <div>
        <h2>{this.state.message}</h2>
        <button onClick={e => this.changeText()}>改变文本</button>
      </div>
    )
  }

  changeText() {
  }
}

关键是changeText中应该如何实现:

我们是否可以通过直接修改state中的message来修改界面呢?

  • 点击不会有任何反应,为什么呢?

  • 因为我们修改了state之后,希望React根据最新的State来重新渲染界面,但是这种方式的修改React并不知道数据发生了变化;

  • React并没有实现类似于Vue2中的Object.defineProperty或者Vue3中的Proxy的方式来监听数据的变化;

  • 我们必须通过setState来告知React数据已经发生了变化;

  changeText() {
    this.state.message = "你好啊,李银河";
  }

我们必须通过setState来更新数据:

  • 疑惑:在组件中并没有实现setState的方法,为什么可以调用呢?

  • 原因很简单,setState方法是从Component中继承过来的。

Component.prototype.setState = function(partialState, callback) {
  invariant(
    typeof partialState === 'object' ||
      typeof partialState === 'function' ||
      partialState == null,
    'setState(...): takes an object of state variables to update or a ' +
      'function which returns an object of state variables.',
  );
  this.updater.enqueueSetState(this, partialState, callback, 'setState');
};
React系列八 - 深入理解setState
image-20200624165215233

所以,我们可以通过调用setState来修改数据:

  • 当我们调用setState时,会重新执行render函数,根据最新的State来创建ReactElement对象;

  • 再根据最新的ReactElement对象,对DOM进行修改;

changeText() {
  this.setState({
    message: "你好啊,李银河"
  })
}

1.2. setState异步更新

我们来看下面的代码:

  • 最终打印结果是Hello World;

  • 可见setState是异步的操作,我们并不能在执行完setState之后立马拿到最新的state的结果

changeText() {
  this.setState({
    message: "你好啊,李银河"
  })
  console.log(this.state.message); // Hello World
}

为什么setState设计为异步呢?

  • setState设计为异步其实之前在GitHub上也有很多的讨论;

  • React核心成员(Redux的作者)Dan Abramov也有对应的回复,有兴趣的同学可以参考一下;

  • https://github.com/facebook/react/issues/11527#issuecomment-360199710;

我对其回答做一个简单的总结:

  • setState 设计为异步,可以显著的提升性能;
    • 如果每次调用 setState都进行一次更新,那么意味着render函数会被频繁调用,界面重新渲染,这样效率是很低的;

    • 最好的办法应该是获取到多个更新,之后进行批量更新;

  • 如果同步更新了state,但是还没有执行render函数,那么state和props不能保持同步;

    • state和props不能保持一致性,会在开发中产生很多的问题;

那么如何可以获取到更新后的值呢?

  • setState接受两个参数:第二个参数是一个回调函数,这个回调函数会在更新后会执行;

  • 格式如下: setState(partialState, callback)
changeText() {
  this.setState({
    message: "你好啊,李银河"
  }, () => {
    console.log(this.state.message); // 你好啊,李银河
  });
}

当然,我们也可以在生命周期函数:

componentDidUpdate(prevProps, provState, snapshot) {
  console.log(this.state.message);
}

1.3. setState一定是异步?

疑惑:setState一定是异步更新的吗?

验证一:在setTimeout中的更新:

changeText() {
  setTimeout(() => {
    this.setState({
      message: "你好啊,李银河"
    });
    console.log(this.state.message); // 你好啊,李银河
  }, 0);
}

验证二:原生DOM事件:

componentDidMount() {
  const btnEl = document.getElementById("btn");
  btnEl.addEventListener('click', () => {
    this.setState({
      message: "你好啊,李银河"
    });
    console.log(this.state.message); // 你好啊,李银河
  })
}

其实分成两种情况:

  • 在组件生命周期或React合成事件中,setState是异步;

  • 在setTimeout或者原生dom事件中,setState是同步;

React中其实是通过一个函数来确定的:enqueueSetState部分实现(react-reconciler/ReactFiberClassComponent.js)

enqueueSetState(inst, payload, callback) {
  const fiber = getInstance(inst);
  // 会根据React上下文计算一个当前时间
  const currentTime = requestCurrentTimeForUpdate();
  const suspenseConfig = requestCurrentSuspenseConfig();
  // 这个函数会返回当前是同步还是异步更新(准确的说是优先级)
  const expirationTime = computeExpirationForFiber(
    currentTime,
    fiber,
    suspenseConfig,
  );

  const update = createUpdate(expirationTime, suspenseConfig);
  
  ...
}
React系列八 - 深入理解setState
enqueueSetState源码

computeExpirationForFiber函数的部分实现:

  • Sync是优先级最高的,即创建就更新;

  currentTime: ExpirationTime,
  fiber: Fiber,
  suspenseConfig: null | SuspenseConfig,
): ExpirationTime {
  const mode = fiber.mode;
  if ((mode & BlockingMode) === NoMode) {
    return Sync;
  }

  const priorityLevel = getCurrentPriorityLevel();
  if ((mode & ConcurrentMode) === NoMode) {
    return priorityLevel === ImmediatePriority ? Sync : Batched;
  }
React系列八 - 深入理解setState
computeExpirationForFiber

1.4. setState的合并

1.4.1. 数据的合并

假如我们有这样的数据:

this.state = {
  name: "coderwhy",
  message: "Hello World"
}

我们需要更新message:

  • 我通过setState去修改message,是不会对name产生影响的;

changeText() {
  this.setState({
    message: "你好啊,李银河"
  });
}

为什么不会产生影响呢?源码中其实是有对 原对象新对象进行合并的:

  • 事实上就是使用 Object.assign(target, ...sources) 来完成的;
React系列八 - 深入理解setState
React源码合并数据

1.4.2. 多个setState合并

比如我们还是有一个counter属性,记录当前的数字:

  • 如果进行如下操作,那么counter会变成几呢?答案是1;

  • 为什么呢?因为它会对多个state进行合并;

  increment() {
    this.setState({
      counter: this.state.counter + 1
    });

    this.setState({
      counter: this.state.counter + 1
    });

    this.setState({
      counter: this.state.counter + 1
    });
  }

其实在源码的processUpdateQueue中有一个do...while循环,就是从队列中取出多个state进行合并的;

React系列八 - 深入理解setState
React源码

如何可以做到,让counter最终变成3呢?

increment() {
  this.setState((state, props) => {
    return {
      counter: state.counter + 1
    }
  })

  this.setState((state, props) => {
    return {
      counter: state.counter + 1
    }
  })

  this.setState((state, props) => {
    return {
      counter: state.counter + 1
    }
  })
  }

为什么传入一个函数就可以变出3呢?

  • 原因是多个state进行合并时,每次遍历,都会执行一次函数:

React系列八 - 深入理解setState
传入的函数被多次执行

二. setState性能优化

2.1. React更新机制

我们在前面已经学习React的渲染流程:

React系列八 - 深入理解setState
jsx到虚拟DOM到真实DOM

那么React的更新流程呢?

React系列八 - 深入理解setState
image-20200624090053224

React在props或state发生改变时,会调用React的render方法,会创建一颗不同的树。

React需要基于这两颗不同的树之间的差别来判断如何有效的更新UI:

  • 如果一棵树参考另外一棵树进行完全比较更新,那么即使是最先进的算法,该算法的复杂程度为 O(n 3 ),其中 n 是树中元素的数量;

  • https://grfia.dlsi.ua.es/ml/algorithms/references/editsurvey_bille.pdf;

  • 如果在 React 中使用了该算法,那么展示 1000 个元素所需要执行的计算量将在十亿的量级范围;

  • 这个开销太过昂贵了,React的更新性能会变得非常低效;

于是,React对这个算法进行了优化,将其优化成了O(n),如何优化的呢?

  • 同层节点之间相互比较,不会垮节点比较;

  • 不同类型的节点,产生不同的树结构;

  • 开发中,可以通过key来指定哪些节点在不同的渲染下保持稳定;

2.2. Diffing算法

2.2.1. 对比不同类型的元素

当节点为不同的元素,React会拆卸原有的树,并且建立起新的树:

  • <a>
    <img>
    <Article>
    <Comment>
    <Button>
    <div>
    
  • 当卸载一棵树时,对应的DOM节点也会被销毁,组件实例将执行 componentWillUnmount() 方法;
  • 当建立一棵新的树时,对应的 DOM 节点会被创建以及插入到 DOM 中,组件实例将执行 componentWillMount() 方法,紧接着 componentDidMount() 方法;

比如下面的代码更改:

  • React 会销毁 Counter 组件并且重新装载一个新的组件,而不会对Counter进行复用;
<div>
  <Counter />
</div>

<span>
  <Counter />
</span>

2.2.2. 对比同一类型的元素

当比对两个相同类型的 React 元素时,React 会保留 DOM 节点,仅比对及更新有改变的属性。

比如下面的代码更改:

  • 通过比对这两个元素,React 知道只需要修改 DOM 元素上的 className 属性;
<div className="before" title="stuff" />

<div className="after" title="stuff" />

比如下面的代码更改:

  • 当更新 style 属性时,React 仅更新有所更变的属性。
  • 通过比对这两个元素,React 知道只需要修改 DOM 元素上的 color 样式,无需修改 fontWeight
<div style={{color: 'red', fontWeight: 'bold'}} />

<div style={{color: 'green', fontWeight: 'bold'}} />

如果是同类型的组件元素:

  • 组件会保持不变,React会更新该组件的props,并且调用 componentWillReceiveProps()componentWillUpdate() 方法;
  • 下一步,调用 render() 方法,diff 算法将在之前的结果以及新的结果中进行递归;

2.2.3. 对子节点进行递归

在默认条件下,当递归 DOM 节点的子元素时,React 会同时遍历两个子元素的列表;当产生差异时,生成一个 mutation。

我们来看一下在最后插入一条数据的情况:

  • 前面两个比较是完全相同的,所以不会产生mutation;

  • 最后一个比较,产生一个mutation,将其插入到新的DOM树中即可;

<ul>
  <li>first</li>
  <li>second</li>
</ul>

<ul>
  <li>first</li>
  <li>second</li>
  <li>third</li>
</ul>

但是如果我们是在中间插入一条数据:

  • React会对每一个子元素产生一个mutation,而不是保持 <li>星际穿越</li><li>盗梦空间</li> 的不变;
  • 这种低效的比较方式会带来一定的性能问题;

<ul>
  <li>星际穿越</li>
  <li>盗梦空间</li>
</ul>

<ul>
  <li>大话西游</li>
  <li>星际穿越</li>
  <li>盗梦空间</li>
</ul>

2.3. keys的优化

我们在前面遍历列表时,总是会提示一个警告,让我们加入一个key属性:

React系列八 - 深入理解setState
key的警告

我们来看一个案例:

import React, { Component } from 'react'

export default class App extends Component {
  constructor(props) {
    super(props);

    this.state = {
      movies: ["星际穿越", "盗梦空间"]
    }
  }

  render() {
    return (
      <div>
        <h2>电影列表</h2>
        <ul>
          {
            this.state.movies.map((item, index) => {
              return <li>{item}</li>
            })
          }
        </ul>
        <button onClick={e => this.insertMovie()}>插入数据</button>
      </div>
    )
  }

  insertMovie() {
  }
}

方式一:在最后位置插入数据

  • 这种情况,有无key意义并不大

insertMovie() {
  const newMovies = [...this.state.movies, "大话西游"];
  this.setState({
    movies: newMovies
  })
}

方式二:在前面插入数据

  • 这种做法,在没有key的情况下,所有的li都需要进行修改;

insertMovie() {
  const newMovies = ["大话西游", ...this.state.movies];
  this.setState({
    movies: newMovies
  })
}

当子元素(这里的li)拥有 key 时,React 使用 key 来匹配原有树上的子元素以及最新树上的子元素:

  • 在下面这种场景下,key为111和222的元素仅仅进行位移,不需要进行任何的修改;

  • 将key为333的元素插入到最前面的位置即可;

<ul>
  <li key="111">星际穿越</li>
  <li key="222">盗梦空间</li>
</ul>

<ul>
  <li key="333">Connecticut</li>
  <li key="111">星际穿越</li>
  <li key="222">盗梦空间</li>
</ul>

key的注意事项:

  • key应该是唯一的;

  • key不要使用随机数(随机数在下一次render时,会重新生成一个数字);

  • 使用index作为key,对性能是没有优化的;

2.4. SCU的优化

2.4.1. render函数被调用

我们使用之前的一个嵌套案例:

  • 在App中,我们增加了一个计数器的代码;

  • 当点击+1时,会重新调用App的render函数;

  • 而当App的render函数被调用时,所有的子组件的render函数都会被重新调用;

import React, { Component } from 'react';

function Header() {
  console.log("Header Render 被调用");
  return <h2>Header</h2>
}

class Main extends Component {
  render() {
    console.log("Main Render 被调用");
    return (
      <div>
        <Banner/>
        <ProductList/>
      </div>
    )
  }
}

function Banner() {
  console.log("Banner Render 被调用");
  return <div>Banner</div>
}

function ProductList() {
  console.log("ProductList Render 被调用");
  return (
    <ul>
      <li>商品1</li>
      <li>商品2</li>
      <li>商品3</li>
      <li>商品4</li>
      <li>商品5</li>
    </ul>
  )
}

function Footer() {
  console.log("Footer Render 被调用");
  return <h2>Footer</h2>
}

export default class App extends Component {
  constructor(props) {
    super(props);

    this.state = {
      counter: 0
    }
  }

  render() {
    console.log("App Render 被调用");

    return (
      <div>
        <h2>当前计数: {this.state.counter}</h2>
        <button onClick={e => this.increment()}>+1</button>
        <Header/>
        <Main/>
        <Footer/>
      </div>
    )
  }

  increment() {
    this.setState({
      counter: this.state.counter + 1
    })
  }
}
React系列八 - 深入理解setState
嵌套树结构

那么,我们可以思考一下,在以后的开发中,我们只要是修改了App中的数据,所有的组件都需要重新render,进行diff算法,性能必然是很低的:

  • 事实上,很多的组件没有必须要重新render;

  • 它们调用render应该有一个前提,就是依赖的数据(state、props)发生改变时,再调用自己的render方法;

如何来控制render方法是否被调用呢?

  • 通过 shouldComponentUpdate 方法即可;

2.4.2. shouldComponentUpdate

React给我们提供了一个生命周期方法 shouldComponentUpdate (很多时候,我们简称为SCU),这个方法接受参数,并且需要有返回值:

  • 该方法有两个参数:

    • 参数一:nextProps 修改之后,最新的props属性

    • 参数二:nextState 修改之后,最新的state属性

  • 该方法返回值是一个boolean类型

    • 返回值为true,那么就需要调用render方法;

    • 返回值为false,那么久不需要调用render方法;

    • 默认返回的是true,也就是只要state发生改变,就会调用render方法;

shouldComponentUpdate(nextProps, nextState) {
  return true;
}

我们可以控制它返回的内容,来决定是否需要重新渲染。

比如我们在App中增加一个message属性:

  • jsx中并没有依赖这个message,那么它的改变不应该引起重新渲染;

  • 但是因为render监听到state的改变,就会重新render,所以最后render方法还是被重新调用了;

export default class App extends Component {
  constructor(props) {
    super(props);

    this.state = {
      counter: 0,
      message: "Hello World"
    }
  }

  render() {
    console.log("App Render 被调用");

    return (
      <div>
        <h2>当前计数: {this.state.counter}</h2>
        <button onClick={e => this.increment()}>+1</button>
        <button onClick={e => this.changeText()}>改变文本</button>
        <Header/>
        <Main/>
        <Footer/>
      </div>
    )
  }

  increment() {
    this.setState({
      counter: this.state.counter + 1
    })
  }

  changeText() {
    this.setState({
      message: "你好啊,李银河"
    })
  }
}

这个时候,我们可以通过实现shouldComponentUpdate来决定要不要重新调用render方法:

  • 这个时候,我们改变counter时,会重新渲染;

  • 如果,我们改变的是message,那么默认返回的是false,那么就不会重新渲染;

shouldComponentUpdate(nextProps, nextState) {
  if (nextState.counter !== this.state.counter) {
    return true;
  }

  return false;
}

但是我们的代码依然没有优化到最好,因为当counter改变时,所有的子组件依然重新渲染了:

  • 所以,事实上,我们应该实现所有的子组件的shouldComponentUpdate;

比如Main组件,可以进行如下实现:

  • shouldComponentUpdate 默认返回一个false;
  • 在特定情况下,需要更新时,我们在上面添加对应的条件即可;

class Main extends Component {

  shouldComponentUpdate(nextProps, nextState) {
    return false;
  }

  render() {
    console.log("Main Render 被调用");
    return (
      <div>
        <Banner/>
        <ProductList/>
      </div>
    )
  }
}

2.4.3. PureComponent和memo

如果所有的类,我们都需要手动来实现 shouldComponentUpdate,那么会给我们开发者增加非常多的工作量。

我们来设想一下shouldComponentUpdate中的各种判断的目的是什么?

  • props或者state中的数据是否发生了改变,来决定shouldComponentUpdate返回true或者false;

事实上React已经考虑到了这一点,所以React已经默认帮我们实现好了,如何实现呢?

  • 将class基础自PureComponent。

比如我们修改Main组件的代码:

class Main extends PureComponent {
  render() {
    console.log("Main Render 被调用");
    return (
      <div>
        <Banner/>
        <ProductList/>
      </div>
    )
  }
}

PureComponent的原理是什么呢?

  • 对props和state进行浅层比较;

查看PureComponent相关的源码:

react/ReactBaseClasses.js中:

  • 在PureComponent的原型上增加一个isPureReactComponent为true的属性

React系列八 - 深入理解setState
PureComponent

React-reconcilier/ReactFiberClassComponent.js:

React系列八 - 深入理解setState
checkShouldComponentUpdate

这个方法中,调用 !shallowEqual(oldProps, newProps) || !shallowEqual(oldState, newState) ,这个shallowEqual就是进行浅层比较:

React系列八 - 深入理解setState
shallowEqual

那么,如果是一个函数式组件呢?

我们需要使用一个高阶组件memo:

  • 我们将之前的Header、Banner、ProductList都通过memo函数进行一层包裹;

  • Footer没有使用memo函数进行包裹;

  • 最终的效果是,当counter发生改变时,Header、Banner、ProductList的函数不会重新执行,而Footer的函数会被重新执行;

import React, { Component, PureComponent, memo } from 'react';

const MemoHeader = memo(function() {
  console.log("Header Render 被调用");
  return <h2>Header</h2>
})

class Main extends PureComponent {
  render() {
    console.log("Main Render 被调用");
    return (
      <div>
        <MemoBanner/>
        <MemoProductList/>
      </div>
    )
  }
}

const MemoBanner = memo(function() {
  console.log("Banner Render 被调用");
  return <div>Banner</div>
})

const MemoProductList = memo(function() {
  console.log("ProductList Render 被调用");
  return (
    <ul>
      <li>商品1</li>
      <li>商品2</li>
      <li>商品3</li>
      <li>商品4</li>
      <li>商品5</li>
    </ul>
  )
})

function Footer() {
  console.log("Footer Render 被调用");
  return <h2>Footer</h2>
}

export default class App extends Component {
  constructor(props) {
    super(props);

    this.state = {
      counter: 0,
      message: "Hello World"
    }
  }

  render() {
    console.log("App Render 被调用");

    return (
      <div>
        <h2>当前计数: {this.state.counter}</h2>
        <button onClick={e => this.increment()}>+1</button>
        <button onClick={e => this.changeText()}>改变文本</button>
        <MemoHeader/>
        <Main/>
        <Footer/>
      </div>
    )
  }

  increment() {
    this.setState({
      counter: this.state.counter + 1
    })
  }

  shouldComponentUpdate(nextProps, nextState) {
    if (nextState.counter !== this.state.counter) {
      return true;
    }

    return false;
  }

  changeText() {
    this.setState({
      message: "你好啊,李银河"
    })
  }
}

memo的原理是什么呢?

react/memo.js:

  • 最终返回一个对象,这个对象中有一个compare函数

React系列八 - 深入理解setState
memo函数

2.4.4. 不可变数据的力量

我们通过一个案例来演练我们之前说的不可变数据的重要性:

import React, { PureComponent } from 'react'

export default class App extends PureComponent {
  constructor(props) {
    super(props);

    this.state = {
      friends: [
        { name: "lilei", age: 20, height: 1.76 },
        { name: "lucy", age: 18, height: 1.65 },
        { name: "tom", age: 30, height: 1.78 }
      ]
    }
  }

  render() {
    return (
      <div>
        <h2>朋友列表</h2>
        <ul>
          {
            this.state.friends.map((item, index) => {
              return (
                <li key={item.name}>
                  <span>{`姓名:${item.name} 年龄: ${item.age}`}</span>
                  <button onClick={e => this.incrementAge(index)}>年龄+1</button>
                </li>
              )
            })
          }
        </ul>
        <button onClick={e => this.insertFriend()}>添加新数据</button>
      </div>
    )
  }

  insertFriend() {
     
  }

  incrementAge(index) {
    
  }
}

我们来思考一下inertFriend应该如何实现?

实现方式一:

  • 这种方式会造成界面不会发生刷新,添加新的数据;

  • 原因是继承自PureComponent,会进行浅层比较,浅层比较过程中两个friends是相同的对象;

insertFriend() {
  this.state.friends.push({name: "why", age: 18, height: 1.88});
  this.setState({
    friends: this.state.friends
  })
}

实现方式二:

  • [...this.state.friends, {name: "why", age: 18, height: 1.88}] 会生成一个新的数组引用;
  • 在进行浅层比较时,两个引用的是不同的数组,所以它们是不相同的;

insertFriend() {
  this.setState({
    friends: [...this.state.friends, {name: "why", age: 18, height: 1.88}]
  })
}

我们再来思考一下incrementAge应该如何实现?

实现方式一:

  • 和上面方式一类似

incrementAge(index) {
  this.state.friends[index].age += 1;
  this.setState({
    friends: this.state.friends
  })
}

实现方式二:

  • 和上面方式二类似

incrementAge(index) {
  const newFriends = [...this.state.friends];
  newFriends[index].age += 1;
  this.setState({
    friends: newFriends
  })
}

所以,在真实开发中,我们要尽量保证state、props中的数据不可变性,这样我们才能合理和安全的使用PureComponent和memo。

当然,后面项目中我会结合immutable.js来保证数据的不可变性。


以上就是本文的全部内容,希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助,也希望大家多多支持 码农网

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