【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：

1. function App() {

2. const [num, updateNum] = useState(0);

3. return <p onClick={() => updateNum(num => num + 1)}>{num}</p>;

4. }

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：

1. const update = {

2. // 更新执行的函数

3. action,

4. // 与同一个Hook的其他更新形成链表

5. next: null

6. }

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：

1. // 之前

2. return <p onClick={() => updateNum(num => num + 1)}>{num}</p>;

3. // 之后

4. return <p onClick={() => {

5. updateNum(num => num + 1);

6. updateNum(num => num + 1);

7. updateNum(num => num + 1);

8. }}>{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：

1. function dispatchAction(queue, action) {

2. // 创建update

3. const update = {

4. action,

5. next: null

6. }

7. // 环状单向链表操作

8. if (queue.pending === null) {

9. update.next = update;

10. } else {

11. update.next = queue.pending.next;

12. queue.pending.next = update;

13. }

14. queue.pending = update;

15. // 模拟React开始调度更新

16. schedule();

17. }

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

1. queue.pending = u0 ---> u0

2. ^ |

3. | |

4. ---------

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

1. queue.pending = u1 ---> u0

2. ^ |

3. | |

4. ---------

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：

1. // App组件对应的fiber对象

2. const fiber = {

3. // 保存该FunctionComponent对应的Hooks链表

4. memoizedState: null,

5. // 指向App函数

6. stateNode: App

7. };

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。

1. hook = {

2. // 保存update的queue，即上文介绍的queue

3. queue: {

4. pending: null

5. },

6. // 保存hook对应的state

7. memoizedState: initialState,

8. // 与下一个Hook连接形成单向无环链表

9. next: null

10. }

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。

1. function dispatchAction(queue, action) {

2. // ...创建update

3. // ...环状单向链表操作

4. // 模拟React开始调度更新

5. schedule();

6. }

现在我们来实现他。

我们用isMount变量指代是mount还是update。

1. // 首次render时是mount

2. isMount = true;

3. function schedule() {

4. // 更新前将workInProgressHook重置为fiber保存的第一个Hook

5. workInProgressHook = fiber.memoizedState;

6. // 触发组件render

7. fiber.stateNode();

8. // 组件首次render为mount，以后再触发的更新为update

9. isMount = false;

10. }

通过workInProgressHook变量指向当前正在工作的hook。

1. workInProgressHook = fiber.memoizedState;

在组件render时，每当遇到下一个useState，我们移动workInProgressHook的指针。

1. 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：

1. function useState(initialState) {

2. // 当前useState使用的hook会被赋值该该变量

3. let hook;

4. if (isMount) {

5. // ...mount时需要生成hook对象

6. } else {

7. // ...update时从workInProgressHook中取出该useState对应的hook

8. }

9. let baseState = hook.memoizedState;

10. if (hook.queue.pending) {

11. // ...根据queue.pending中保存的update更新state

12. }

13. hook.memoizedState = baseState;

14. return [baseState, dispatchAction.bind(null, hook.queue)];

15. }

我们首先关注如何获取hook对象：

1. if (isMount) {

2. // mount时为该useState生成hook

3. hook = {

4. queue: {

5. pending: null

6. },

7. memoizedState: initialState,

8. next: null

9. }

10. // 将hook插入fiber.memoizedState链表末尾

11. if (!fiber.memoizedState) {

12. fiber.memoizedState = hook;

13. } else {

14. workInProgressHook.next = hook;

15. }

16. // 移动workInProgressHook指针

17. workInProgressHook = hook;

18. } else {

19. // update时找到对应hook

20. hook = workInProgressHook;

21. // 移动workInProgressHook指针

22. workInProgressHook = workInProgressHook.next;

23. }

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。

1. // update执行前的初始state

2. let baseState = hook.memoizedState;

3. if (hook.queue.pending) {

4. // 获取update环状单向链表中第一个update

5. let firstUpdate = hook.queue.pending.next;

6. do {

7. // 执行update action

8. const action = firstUpdate.action;

9. baseState = action(baseState);

10. firstUpdate = firstUpdate.next;

11. // 最后一个update执行完后跳出循环

12. } while (firstUpdate !== hook.queue.pending)

13. // 清空queue.pending

14. hook.queue.pending = null;

15. }

16. // 将update action执行完后的state作为memoizedState

17. hook.memoizedState = baseState;

完整代码如下：

1. function useState(initialState) {

2. let hook;

3. if (isMount) {

4. hook = {

5. queue: {

6. pending: null

7. },

8. memoizedState: initialState,

9. next: null

10. }

11. if (!fiber.memoizedState) {

12. fiber.memoizedState = hook;

13. } else {

14. workInProgressHook.next = hook;

15. }

16. workInProgressHook = hook;

17. } else {

18. hook = workInProgressHook;

19. workInProgressHook = workInProgressHook.next;

20. }

21. let baseState = hook.memoizedState;

22. if (hook.queue.pending) {

23. let firstUpdate = hook.queue.pending.next;

24. do {

25. const action = firstUpdate.action;

26. baseState = action(baseState);

27. firstUpdate = firstUpdate.next;

28. } while (firstUpdate !== hook.queue.pending)

29. hook.queue.pending = null;

30. }

31. hook.memoizedState = baseState;

32. return [baseState, dispatchAction.bind(null, hook.queue)];

33. }

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。

1. function App() {

2. const [num, updateNum] = useState(0);

3. console.log(`${isMount ? 'mount' : 'update'} num: `, num);

4. return {

5. click() {

6. updateNum(num => num + 1);

7. }

8. }

9. }

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。

1. function App() {

2. const [num, updateNum] = useState(0);

3. const [num1, updateNum1] = useState(100);

4. console.log(`${isMount ? 'mount' : 'update'} num: `, num);

5. console.log(`${isMount ? 'mount' : 'update'} num1: `, num1);

6. return {

7. click() {

8. updateNum(num => num + 1);

9. },

10. focus() {

11. updateNum1(num => num + 3);

12. }

13. }

14. }

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。

如果想了解React源码更多运行细节，欢迎观看开源电子书React技术揭秘：https://react.iamkasong.com/

他曾分享过

欢迎自荐投稿，前端早读课等你来