干货 | 浅谈React数据流管理
作者简介
颜陈宇，携程玩乐高级前端开发工程师，前端架构组成员，目前主要负责玩乐国际化项目的App、H5以及Online三端技术架构。热衷于react技术栈，喜欢阅读和分享。
引言
为什么数据流管理如此重要？react的核心思想就是：UI=render(data)，data就是我们说的数据，render是react提供的纯函数，所以用户界面的展示完全取决于数据层。
这篇文章希望能用最浅显易懂的话，将react中的数据流管理，从自身到借助第三方库，将这些概念理清楚。我会列举几个当下最热的库，包括它们的思想以及优缺点，适用于哪些业务场景。
这篇文章不是教程，不会讲如何去使用它们，更不会一言不合就搬源码，正如文章标题所说，只是浅谈，希望读者在读完以后就算原先没有使用过这些库，也能大致有个思路，知道该如何选择性地深入学习。
在本文正式开始之前，我先试图讲清楚两个概念，状态和数据：
我们都知道，react是利用可复用的组件来构建界面的，组件本质上是一个有限状态机，它能够记住当前所处的状态，并且能够根据不同的状态变化做出相应的操作。在react中，把这种状态定义为state，用来描述该组件对应的当前交互界面，表示当前界面展示的一种状况，react正是通过管理状态来实现对组件的管理，当state发生变更时，react会自动去执行相应的操作：绘制界面。
所以我们接下来提到的状态是针对react component这种有限状态机。而数据就广泛了，它不光是指server层返回给前端的数据，react中的状态也是一种数据。当我们改变数据的同时，就要通过改变状态去引发界面的变更。
我们真正要关心的是数据层的管理，我们今天所讨论的数据流管理方案，特别是后面介绍的几种第三方库，不光是配合react，也可以配合其他的View框架（Vue、Angular等等），就好比开头提到的那个公式，引申一下：UI =X(data)，但今天主要是围绕react来讲的，因此我们在说react的状态管理其实和数据流管理是一样的，包括我们会借助第三方库来帮助react管理状态，希望不要有小伙伴太纠结于此。
我们先来回顾一下，react自身是如何管理数据流的（也可以理解为如何管理应用状态）：
react是自上而下的单向组件数据流，容器组件&展示组件（也叫傻瓜组件&聪明组件）是最常用的react组件设计方案，容器组件负责处理复杂的业务逻辑以及数据，展示组件负责处理UI层，通常我们会将展示组件抽出来进行复用或者组件库的封装，容器组件自身通过state来管理状态，setState更新状态，从而更新UI，通过props将自身的state传递给展示组件实现通信。
这是当业务需求不复杂，页面较简单时我们常用的数据流处理方式，仅用react自身提供的props和state来管理足矣，但是如果稍微增加一点复杂度呢，比如当我们项目中遇到这些问题：
1）如何实现跨组件通信、状态同步以及状态共享？
react V16.3以前，通过状态提升至最近的共同父组件来实现。（虽然有官方提供的contextAPI，但是旧版本存在一个问题：看似跨组件，实则还是逐级传递，如果中间组件使用了ShouldComponentUpdate检测到当前state和props没有变化，returnfalse，那么context就会无法透传，因此context没有被官方推荐使用）。
react V16.3版本以后，新版本context解决了之前的问题，可以轻松实现，但依然存在一个问题，context也是将底部子组件的状态控制交给到了顶级组件，但是顶级组件状态更新的时候一定会触发所有子组件的re-render，那么也会带来损耗。（虽然我们可以通过一些手段来减少重绘，比如在中间组件的SCU里进行一些判断，但是当项目较大时，我们需要花太多的精力去做这件事）
2）如何避免组件臃肿？
当某个组件的业务逻辑非常复杂时，我们会发现代码越写越多，因为我们只能在组件内部去控制数据流，没办法抽离，Model和View都放在了View层，整个组件显得臃肿不堪，业务逻辑统统堆在一块，难以维护。
3）如何让状态变得可预知，甚至可回溯？
当数据流混乱时，我们一个执行动作可能会触发一系列的setState，我们如何能够让整个数据流变得可“监控”，甚至可以更细致地去控制每一步数据或状态的变更？
4）如何处理异步数据流？
react自身并未提供多种处理异步数据流管理的方案，仅用一个setState已经很难满足一些复杂的异步流场景；
如何改进？
这个时候，我们可能需要一个真正的数据流管理工具来帮助react了，我们希望它是真正脱离react组件的概念的，从UI层完全抽离出来，只负责管理数据，让react只专注于View层的绘制。
那这也是为什么我们需要使用那些第三方数据流管理工具的原因，接下来我们就来了解一些当前社区比较热门的数据流管理工具。
我直接跳过了flux来说redux，主要是因为redux是由flux演变而来，可以说是flux的升级加强版，flux具备的优势redux也做到了。
redux提供了哪些？
1）store：提供了一个全局的store变量，用来存储我们希望从组件内部抽离出去的那些公用的状态；
2）action：提供了一个普通对象，用来记录我们每一次的状态变更，可日志打印与调试回溯，并且这是唯一的途径；
3）reducer：提供了一个纯函数，用来计算状态的变更；
为什么需要redux？
很多人在用了一段时间的redux之后，最大的感想就是，redux要写大量的模板代码，很麻烦，还不如只用react来管理。特别是在react的新context推出以后，许多人更是直接弃用了redux，甚至觉得redux已死。如果说旧版的context的弊端，我们通过redux配合react-redux来实现跨组件的状态通信同步等问题，那确实新版本的context可以替换掉这个功能点，但如果你的项目中仅仅是用redux做这些，那思考一下，你是否真的需要redux？也许从一开始你就不需要它。
（虽然新版的context功能强大，但是依然是通过一个新的容器组件来替我们管理状态，那么通过组件管理状态的问题依旧会存在，Consumer是和Provider一一对应的，在项目复杂度较高时，可能会出现多个Provider，更多个Consumer，甚至会一个Consumer需要对应多个Provider的传值等一系列复杂的情况，所以我们依然要谨慎使用）
redux的核心竞争力
1）状态持久化：globalstore可以保证组件就算销毁了也依然保留之前状态；
2）状态可回溯：每个action都会被序列化，Reducer不会修改原有状态，总是返回新状态，方便做状态回溯；
3）Functional Programming：使用纯函数，输出完全依赖输入，没有任何副作用；
4）中间件：针对异步数据流，提供了类express中间件的模式，社区也出现了一大批优秀的第三方插件，能够更精细地控制数据的流动，对复杂的业务场景起到了缓冲地作用；
与其说是redux来帮助react管理状态，不如说是将react的部分状态移交至redux那里。redux彻头彻尾的纯函数理念就表明了它不会参与任何状态变化，完全是由react自己来完成。只不过redux会提供一套工具，react照着说明书来操作罢了。
所以这注定了想要接受redux，就必须按照它的规矩来做，除非你不愿意接受这种FP的模式。这种模式有利有弊，有利就是在一个大型的多人团队中，这种开发模式反而容易形成一种规约，让整个状态流程变得清晰，弊端就是对于小规模团队，尤其是着急发布上线的，这种繁重的代码模板无疑是一种负担。
redux的缺点：
1）繁重的代码模板：修改一个state可能要动四五个文件，可谓牵一发而动全身；
2）store里状态残留：多组件共用store里某个状态时要注意初始化清空问题；
3）无脑的发布订阅：每次dispatch一个action都会遍历所有的reducer，重新计算connect，这无疑是一种损耗；
4）交互频繁时会有卡顿：如果store较大时，且频繁地修改store，会明显看到页面卡顿；
5）不支持typescript；
关于如何优化，网上有很多优秀的案例，redux官方也提供了很多方法，这里不再赘述。redux未来不会有太大的变化，那些弊端还是会继续保留，但是这依然不会妨碍忠爱它的用户去使用它。
如果说redux那种强硬的函数式编程模式让很多人难以接受，那么当他们开始mobx的使用的时候，无疑是一种解脱。
最开始接触mobx也是因为redux作者DanAbramov的那句：Unhappywith redux？try mobx，我相信很多人也是因为这句话而开始了解学习并使用它的。
下面列举一些mobx的优势（和redux进行一个对比）
1）redux不允许直接修改state，而mobx可随意修改；
2）redux修改状态必须走一套指定的流程较麻烦，而mobx可以在任何地方直接修改（非严格模式下）；
3）redux模板代码文件多，而mobx非常简洁，就一个文件；
4）redux只有一个store，state orstore难以取舍，而mobx多store，你可以把所有的state都放入store中，完全交给mobx来管理，减少顾虑；
5）redux需要对监听的组件做SCU优化，减少重复render；而mobx都是SmartComponent，不用我们手动做SCU；
mobx的设计思想：
说了这么多，如果你是第一次了解mobx，是不是听着就感觉很爽！没错，这就是mobx的魅力，那它是如何实现这些功能的呢？
这里以mobx 5版本为例，实际上它是利用了ES6的proxy来追踪属性（旧版本是用Object.defineProperty来实现的）通过隐式订阅，自动追踪被监听的对象变化，然后触发组件的UI更新。
如果说redux是把要做的事情都交给了用户，来保证自己的纯净，那么mobx就是把最简易的操作给了用户，其它的交给mobx内部去实现。用户不必关心这个过程，Model和View完全分离，我们完全可以将业务逻辑写在action里，用户只需要操作Observabledata就行了。
Observerview会自动做出响应，这就是mobx主打的响应式设计，但是编程风格依然是传统的面向对象的OO范式。（熟悉Vue的朋友一定对这种响应式设计不陌生，Vue就是利用了数据劫持来实现双向绑定，其实React +Mobx就是一个复杂点的Vue，Vue 3版本一个重大改变也是将代理交给了proxy）
刚刚mobx的优势说得比较多了，这边再总结一下：
1）代码量少；
2）基于数据劫持来实现精准定位（真正意义上的局部更新）；
3）多store抽离业务逻辑（Model View分离）；
4）响应式性能良好（频繁的交互依然可以胜任）；
5）完全可以替代react自身的状态管理；
6）支持typescript；
但是mobx真的这么完美吗，当然也有缺陷：
1）没有状态回溯能力：mobx是直接修改对象引用，所以很难去做状态回溯；（这点redux的优势就瞬间体现出来了）
2）没有中间件：和redux一样，mobx也没有很好地办法处理异步数据流，没办法更精细地去控制数据流动；（redux虽然自己不做，但是它提供了applyMiddleware！）
3）store太多：随着store数的增多，维护成本也会增加，而且多store之间的数据共享以及相互引用也会容易出错
4）副作用：mobx直接修改数据，和函数式编程模式强调的纯函数相反，这也导致了数据的很多未知性
其实现在主流的数据流管理分为两大派，一类是以redux为首的函数式库，还有一类是以mobx为首的响应式库，其实通过刚刚的介绍，我们会发现，redux和mobx有一个共同的短板，那就是在处理异步数据流的时候，没有一个很好的解决方案，至少仅仅依靠自身比较吃力，那么接下来给大家介绍一个处理异步数据流的高手：rxjs。
我相信很多人听说过rxjs学习曲线异常陡峭，是的，除了眼花缭乱的各类操作符（目前rxjs V6版本有120+个），关键是它要求我们在处理事务的时候要贯彻“一切皆为流”的理念，更是让初学者难以理解。
这一小节并不能让读者达到能够上手使用的程度，正如文章开头所说，希望读者（新手）能对rxjs有一个新的认知，知道它是做什么的，它是如何实现的，它有哪些优势，我们如何选择它，如果感兴趣还需要私下花大量时间去学习掌握各种操作符，但我也会尝试尽可能地相对于前两个说得更细致一些。
在开始介绍rxjs之前，我们先来简单地聊聊什么是响应式编程？我以一个很简单的小例子来看：a + b = c。
如果站在传统的命令式编程的角度来看这段公式：c的值完全依赖于a和b，这时候我们去改变a的值，那我们就需要再去手动计算a + b的值，a、b和c是相互依赖的。
那么如果站在响应式编程的角度来看，这个公式又会变成这样：c := a + b，a和b完全不关心c的值，c也完全不关心等式那边是a或者b，或者还有什么d，e，f。。。等式右边改变值了，左边会自动更改数值，这就是响应式编程的思维方式。
我们再来看前端的框架历史，传统命令式编程的代表：jQuery，在过去我们是如何绘制一个页面的？我们会用jQuery提供的一套API，然后手动操作Dom来进行绘制，很精准，但是很累，因为完全靠手动操作，且改动时性能损耗较大，开发者的注意力完全在“如何去绘制”上面了。
那我们再来看响应式编程的react，它是如何来实现的？
开发者根本不用关心界面如何绘制，只要告诉react我们希望页面长什么样子，就可以了，剩下的交给react，react就会自动帮我们绘制界面，还记得开头时的那个核心思想吗：UI =render(data)，我们只要操作data就可以了，页面UI会自动作出响应，而且我们一切的操作都是基于内存之中，不会有较大的性能损耗，这就是react响应式编程的精髓，也是为何它叫作react。
回到我们的rxjs上，rxjs是如何做到响应式的呢？多亏了它两种强大的设计模式：观察者模式和迭代器模式；简单地介绍一下：
1）观察者模式：
在观察者模式中，有两个重要的角色：Observable和Observer，熟悉mobx的同学对这个一定不陌生（所以我建议想要学习rxjs的同学，如果对mobx不熟悉，可以先学习一下mobx，然后再学习rxjs，这样会更容易理解一些）。
就是可观察对象和观察者，可观察对象（Observable）也就是事件发布者，负责产生事件，而观察者（Observer）也就是事件响应者，负责对发布的事件作出响应，但是如何连接一个发布者和响应者呢？
通过订阅的形式，也就是subscribe方法（这也类似于redux的store.subscribe），而在订阅之前，他们两者是毫无关联的，无论Observable发出多少事件，Observer也不会做出任何响应，同样，当这种订阅关系中断时也不会。
2）迭代器模式：
在这里要先引出一个新的概念：拉取（pull）和推送（push），rxjs官方这两种协议有更详细的解释，我这里就直接引用一下：
拉取和推送实际上对于观察者来说就是一个主动与被动的区别，是主动去获取还是被动地接收。在rxjs中，作为事件响应者（消费者）的Observer对象也有一个next属性（回调函数），用来接收从发布者那里“推”过来的数据。
（站在开发者的角度，我们一定是希望消息是被动地接收，因为我们倡导的就是通过操作data数据层，让View层进行一个响应，那么这里data数据层一定是事件发布者，而View层就是事件响应者，每当data数据层发生变化时，都会主动推送一个值给View层，这才符合真正意义上的响应式编程，而rxjs做到了！）
如何配合react？
如果说redux和mobx的出现或多或少是因为react的存在，那么不同的是rxjs和react并没有什么关联，关于rxjs的历史这里不多说，感兴趣的可以了解一下ReactiveExtension，rxjs只是响应式编程在JavaScript中的应用。
那么如何帮助react实现状态管理呢，我们只需要将组件作为事件响应者，然后在next回调里定义好更新组件状态的动作setState，当接收到数据推送时，就会自动触发setState，完成界面更新，这其实有点类似于mobx做的事情。（很多人在react项目中并没有完全只使用rxjs，而是用了这个redux-observable中间件，利用rxjs的操作符来处理异步action）
除了响应式编程的魅力，rxjs还有什么优势呢？
1）纯函数：rxjs中数据流动的过程中，不会改变已经存在的Observable实例，会返回一个新的Observable，没有任何副作用；
2）强大的操作符：rxjs又被称为lodash forasync，和lodash一样，拥有众多强大的操作符来操作数据流，不光是同步数据，特别是针对各种复杂的异步数据流，甚至可以多种事件流组合搭配，汇总到一起处理；
3）更独立：rxjs并不依赖于任何一个框架，它可以任意搭配，因为它的关注点完全就是在于数据流的处理上，而且它更偏底层一些
那rxjs有哪些缺点呢？
1）学习曲线陡峭：光是这一点就已经让大多数人止步于此；
2）事件流高度抽象：用rxjs的用户反馈一般都是两种极端情况，用得好的都觉得这个太厉害了，用得不好的都觉得感觉有点麻烦，增加了项目复杂度。
最后，总结一下各类的适用场景：
1）当我们项目中复杂程度较低时，建议只用react就可以了；
2）当我们项目中跨组件通信、数据流同步等情况较多时，建议搭配react的新context api；
3）当项目复杂度一般时，小规模团队或开发周期较短、要求快速上线时，建议使用mobx；
4）当项目复杂度较高时，团队规模较大或要求对事件分发处理可监控可回溯时，建议使用redux；
5）当项目复杂度较高，且数据流（尤其是异步数据）混杂时，建议使用rxjs；
其实回顾全篇，我没有提到一个关键点是，各个库的性能对比如何。其实它们之间一定是有差异的，但是这点性能差异，相对于react自身组件设计不当而导致的性能损耗来说，是可以忽略的。
如果你现在的项目觉得性能较差或者页面卡顿，建议先从react层面去考虑如何进行优化，然后再去考虑如何优化数据管理层。关于上面提到的三个数据流管理工具，有利有弊，针对弊端，网上也有一大批优秀的解决方案和改进，感兴趣的读者可自行查阅。
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