通过 React Hooks 声明式地使用 setInterval

接触 React Hooks 一定时间的你,也许会碰到一个神奇的问题: setInterval 用起来没你想的简单

Ryan Florence 在他的推文里面说到:

不少朋友跟我提起,setInterval 和 hooks 一起用的时候,有种蛋蛋的忧伤。

老实说,这些朋友也不是胡扯。刚开始接触 Hooks 的时候,确实还挺让人疑惑的。

但我认为谈不上 Hooks 的毛病,而是 React 编程模型setInterval 之间的一种模式差异。相比类(Class),Hooks 更贴近 React 编程模型,使得这种差异更加突出。

虽然有点绕,但是让两者和谐相处的方法,还是有的。

本文就来探索一下,如何让 setInterval 和 Hooks 和谐地玩耍,为什么是这种方式,以及这种方式给你带来了什么新能力


声明:本文采用循序渐进的示例来解释问题。所以有一些示例虽然看起来可以有捷径可走,但是我们还是一步步来。

如果你是 Hooks 新手,不太明白我在纠结啥,不妨读一下 React Hooks 的介绍官方文档。本文假设读者已经使用 Hooks 超过一个小时。


代码呢?

通过下面的方式,我们可以轻松地实现一个每秒自增的计数器:

import React, { useState, useEffect, useRef } from 'react';

function Counter() {
  let [count, setCount] = useState(0);

  useInterval(() => {
    // Your custom logic here
    setCount(count + 1);
  }, 1000);

  return <h1>{count}</h1>;
}

CodeSandbox 线上示例

上述 useInterval 并不是内置的 React Hook,而是我实现的一个自定义 Hook

import React, { useState, useEffect, useRef } from 'react';

function useInterval(callback, delay) {
  const savedCallback = useRef();

  // Remember the latest callback.
  useEffect(() => {
    savedCallback.current = callback;
  });

  // Set up the interval.
  useEffect(() => {
    function tick() {
      savedCallback.current();
    }
    if (delay !== null) {
      let id = setInterval(tick, delay);
      return () => clearInterval(id);
    }
  }, [delay]);
}

(如果你在错过了,这里也有一个一样的 CodeSandbox 线上示例

我实现的 useInterval Hook 设置了一个计时器,并且在组件 unmount 的时候清理掉了。 这是通过组件生命周期上绑定 setIntervalclearInterval 的组合完成的。

这是一份可以在项目中随意复制粘贴的实现,你甚至可以发布到 NPM 上。

不关心为什么这样实现的读者,就不用继续阅读了。下面的内容是为希望深入理解 React Hooks 的读者而准备的。


哈?! 🤔

我知道你想什么:

Dan,这代码不对劲。说好的“纯粹 JavaScript”呢?React Hooks 打了 React 哲学的脸?

哈,我一开始也是这么想的,但是后来我改观了,现在,我准备也改变你的想法。开始之前,我先介绍下这份实现的能力。


为什么 useInterval() 是一个更合理的 API?

注意下,useInterval Hook 接收一个函数和一个延时作为参数:

  useInterval(() => {
    // ...
  }, 1000);

这个跟原生的 setInterval 非常的相似:

  setInterval(() => {
    // ...
  }, 1000);

那为啥不干脆使用 setInterval 呢?

setIntervaluseInterval Hook 最大的区别在于,useInterval Hook 的参数是“动态的”。乍眼一看,可能不是那么明显。

我将通过一个实际的例子来说明这个问题:


如果我们希望 interval 的间隔是可调的:

一个延时可输入的计时器

此时无需手动控制延时,直接动态调整 Hooks 参数就行了。比方说,我们可以在用户切换到另一个选项卡时,降低 AJAX 更新数据的频率。

如果按照类(Class)的方式,怎么通过 setInterval 实现上述需求呢?我折腾出这个:

class Counter extends React.Component {
  state = {
    count: 0,
    delay: 1000,
  };

  componentDidMount() {
    this.interval = setInterval(this.tick, this.state.delay);
  }

  componentDidUpdate(prevProps, prevState) {
    if (prevState.delay !== this.state.delay) {
      clearInterval(this.interval);
      this.interval = setInterval(this.tick, this.state.delay);
    }
  }

  componentWillUnmount() {
    clearInterval(this.interval);
  }

  tick = () => {
    this.setState({
      count: this.state.count + 1
    });
  }

  handleDelayChange = (e) => {
    this.setState({ delay: Number(e.target.value) });
  }

  render() {
    return (
      <>
        <h1>{this.state.count}</h1>
        <input value={this.state.delay} onChange={this.handleDelayChange} />
      </>
    );
  }
}

(CodeSandbox 在线示例)

太熟悉了!

那改成使用 Hooks 怎么实现呢?

🥁🥁🥁表演开始了!

function Counter() {
  let [count, setCount] = useState(0);
  let [delay, setDelay] = useState(1000);

  useInterval(() => {
    // Your custom logic here
    setCount(count + 1);
  }, delay);

  function handleDelayChange(e) {
    setDelay(Number(e.target.value));
  }

  return (
    <>
      <h1>{count}</h1>
      <input value={delay} onChange={handleDelayChange} />
    </>
  );
}

(CodeSandbox 线上示例)

没了,就这么多!

不用于 class 实现的版本,useInterval Hook “升级到”支持到支持动态调整延时的版本,没有增加任何复杂度。

使用 useInterval 新增动态延时能力,几乎没有增加任何复杂度。这个优势是使用 class 无法比拟的。

// 固定延时
useInterval(() => {
  setCount(count + 1);
}, 1000);

// 动态延时
useInterval(() => {
  setCount(count + 1);
}, delay);

useInterval 接收到另一个 delay 的时候,它就会重新设置计时器。

我们并没有通过执行代码来设置或者清理计时器,而是声明了具有特定延时的计时器 - 这是我们实现的 useInterval 的根本原因。

如果想临时暂停计时器呢?我可以这样来:

const [delay, setDelay] = useState(1000);
const [isRunning, setIsRunning] = useState(true);

useInterval(() => {
  setCount(count + 1);
}, isRunning ? delay : null);

(线上示例)

这就是 Hooks 和 React 再一次让我兴奋的原因。我们可以把原有的调用式 API,包装成声明式 API,从而更加贴切地表达我们的意图。就跟渲染一样,我们可以描述当前时间每个点的状态,而无需小心翼翼地通过具体的命令来操作它们。


到这里,我希望你已经确信 useInterval Hook 是一个更好的 API - 至少在组件层面使用的时候是这样。

可是为什么在 Hooks 里使用 setIntervalclearInterval 这么让人恼火? 回到刚开始的计时器例子,我们尝试手动去实现它。


第一次

最简单的,渲染初始状态:

function Counter() {
  const [count, setCount] = useState(0);
  return <h1>{count}</h1>;
}

现在我希望它每秒定时更新。我准备使用 useEffect() 并且返回一个清理方法,因为它是一个需要清理的 Side Effect

function Counter() {
  let [count, setCount] = useState(0);

  useEffect(() => {
    let id = setInterval(() => {
      setCount(count + 1);
    }, 1000);
    return () => clearInterval(id);
  });

  return <h1>{count}</h1>;
}

(查看 CodeSandbox 线上示例)

看起来很简单?

然而,这段代码有个诡异的行为。

React 默认会在每次渲染时,都重新执行 effects。这是符合预期的,这机制规避了早期在 React Class 组件中存在的一系列问题

通常来说,这是一个好特性,因为大部分的订阅 API 都允许移除旧的订阅并添加一个新的订阅来替换。但是,这不包括 setInterval。调用了 clearInterval 后重新 setInterval 的时候,计时会被重置。如果我们频繁重新渲染,导致 effects 频繁执行,计时器可能根本没有机会被触发!

通过使用在一个更小的时间间隔重新渲染我们的组件,可以重现这个 BUG:

setInterval(() => {
  // 重新渲染导致的 effect 重新执行会让计时器在调用之前,
  // 就被 clearInterval() 清理掉,之后 setInterval()
  // 重新设置的计时器,会重新开始计时
  ReactDOM.render(<Counter />, rootElement);
}, 100);

(查看这个 BUG 的线上示例)


第二次

部分读者可能知道,useEffect 允许我们控制重新执行的实际。通过在第二个参数指定依赖数组,React 就会只在这个依赖数组变更的时候重新执行 effect。

useEffect(() => {
  document.title = `You clicked ${count} times`;
}, [count]);

如果我们希望 effect 只在组件 mount 的时候执行,并且在 unmount 的时候清理,我们可以传递空数组 [] 作为依赖。

但是!不是特别熟悉 JavaScript 闭包的读者,很可能会犯一个共性错误。我来示范一下!(我们在设计 lint 规则来帮助定位此类错误,不过现在还没有准备好。)

第一次的问题在于,effect 的重新执行导致计时器太早被清理掉了。如果不重新执行它们,也许可以解决这个问题:

function Counter() {
  let [count, setCount] = useState(0);

  useEffect(() => {
    let id = setInterval(() => {
      setCount(count + 1);
    }, 1000);
    return () => clearInterval(id);
  }, []);

  return <h1>{count}</h1>;
}

如果这样实现,计时器更新到 1 之后,就停止不动了。(查看这个 BUG 的线上示例)

发生了啥?

问题在于,useEffect 使用的 count 是在第一次渲染的时候获取的。 获取的时候,它就是 0。由于一直没有重新执行 effect,所以 setInterval 在闭包中使用的 count 始终是从第一次渲染时来的,所以就有了 count + 1 始终是 1 的现象。呵呵哒!

我感觉你已经开始怼天怼地了。Hooks 是什么鬼嘛!

解决这个问题的一个方案,是把 setCount(count + 1) 替换成“更新回调”的方式 setCount(c => c + 1)。从回调参数中,可以获取到最新的状态。此非万全之策,新的 props 就无法读取到。

另一个解决方案是使用 useReducer()。此方案更为灵活。在 reducer 内部,可以访问当前的状态,以及最新的 props。dispatch 方法本身不会改变,所以你可以在闭包里往里面灌任何数据。使用 useReducer() 的一个限制是,你不能在内部触发 effects。(不过,你是可以通过返回一个新 state 来触发一些 effect)。

为何如此艰难?


阻抗不匹配

这个术语(译者注:术语原文为 "Impedance Mismatch")在很多地方被大家使用,Phil Haack 是这样解释的:

有人说数据库来自火星,对象来自金星。数据库不能天然的和对象模型建立映射关系。这就像尝试将两块磁铁的 N 极挤在一起一样。

我们此处的“阻抗不匹配”,说的不是数据库和对象。而是 React 编程模型,与命令式的 setInterval API 之间的不匹配。

一个 React 组件可能会被 mount 一段时间,并且经历多个不同的状态,不过它的 render 结果一次性地描述了所有这些状态

// 描述了每一次渲染的状态
return <h1>{count}</h1>

同理,Hooks 让我们声明式地使用一些 effect:

// 描述每一个计数器的状态
useInterval(() => {
  setCount(count + 1);
}, isRunning ? delay : null);

我们不需要去设置计时器,但是指明了它是否应该被设置,以及设置的间隔是多少。我们事先的 Hook 就是这么做的。通过离散的声明,我们描述了一个连续的过程。

相对应的,setInterval 却没有描述到整个过程 - 一旦你设置了计时器,它就无法改变了,只能清除它。

这就是 React 模型和 setInterval API 之间的“阻抗不匹配”。


React 组件的 props 和 state 会变化时,都会被重新渲染,并且把之前的渲染结果“忘记”的一干二净。两次渲染之间,是互不相干的。

useEffect() Hook 同样会“遗忘”之前的结果。它清理上一个 effect 并且设置新的 effect。新的 effect 获取到了新的 props 和 state。所以我们第一次的事先在某些简单的情况下,是可以执行的。

但是 setInterval() 不会 “忘记”。 它会一直引用着旧的 props 和 state,除非把它换了。但是只要把它换了,就没法不重新设置时间了。

等会,真的不能吗?


Refs 是救星!

先把问题整理下:

  • 第一次渲染的时候,使用 callback1 进行 setInterval(callback1, delay)
  • 下一次渲染的时候,使用 callback2 可以访问到新的 props 和 state
  • 我们无法用 callback2 替换掉 callback1 但是又不重设计时器

如果我们压根不替换计时器,而是传入一个 savedCallback 变量,始终指向最新的计时器回调呢??

现在我们的方案看起来是这样的:

  • 设置计时器 setInterval(fn, delay),其中 fn 调用 savedCallback
  • 第一次渲染,设置 savedCallbackcallback1
  • 第二次渲染,设置 savedCallbackcallback2
  • ???
  • 行了

可变的 savedCallback 需要在多次渲染之间“持久化”,所以不能使用常规变量。我们需要像类似实例字段的手段。

从 Hooks 的 FAQ 中,我们得知 useRef() 可以帮我们做到这点:

const savedCallback = useRef();
// { current: null }

(你可能已经对 React 的 DOM refs 比较熟悉了。Hooks 引用了相同的概念,用于持有任意可变的值。一个 ref 就行一个“盒子”,可以放东西进去。)

useRef() 返回了一个字面量,持有一个可变的 current 属性,在每一次渲染之间共享。我们可以把最新的计时器回调保存进去。

function callback() {
  // 可以读取到最新的 state 和 props
  setCount(count + 1);
}

// 每次渲染,保存最新的回调到 ref 中
useEffect(() => {
  savedCallback.current = callback;
});

后续就可以在计时器回调中调用它了:

useEffect(() => {
  function tick() {
    savedCallback.current();
  }

  let id = setInterval(tick, 1000);
  return () => clearInterval(id);
}, []);

由于传入了 [],我们的 effect 不会重新执行,所以计时器不会被重置。另一方面,由于设置了 savedCallback ref,我们可以获取到最后一次渲染时设置的回调,然后在计时器触发时调用。

再看一遍完整的实现:

function Counter() {
  const [count, setCount] = useState(0);
  const savedCallback = useRef();

  function callback() {
    setCount(count + 1);
  }

  useEffect(() => {
    savedCallback.current = callback;
  });

  useEffect(() => {
    function tick() {
      savedCallback.current();
    }

    let id = setInterval(tick, 1000);
    return () => clearInterval(id);
  }, []);

  return <h1>{count}</h1>;
}

(查看 CodeSandbox 线上示例)


提取为自定义 Hook

不得不承认,上面的代码有点迷。各种花里胡哨的操作让人费解不说,还有可能让 state 和 refs 与其它逻辑里的搞混。

我认为,虽然 Hooks 相比 Class 提供了更底层的能力 - 不过 Hooks 的牛逼在于允许我们重组、抽象后创造出声明语意更优的 Hooks

事实上,我就想这样来写:

function Counter() {
  const [count, setCount] = useState(0);

  useInterval(() => {
    setCount(count + 1);
  }, 1000);

  return <h1>{count}</h1>;
}

于是我把我的实现核心拷贝到自定义 Hook 中:

function useInterval(callback) {
  const savedCallback = useRef();

  useEffect(() => {
    savedCallback.current = callback;
  });

  useEffect(() => {
    function tick() {
      savedCallback.current();
    }

    let id = setInterval(tick, 1000);
    return () => clearInterval(id);
  }, []);
}

延时值 1000 是硬编码的,把它参数化:

function useInterval(callback, delay) {

在设置计时器的时候使用:

let id = setInterval(tick, delay);

现在 delay 可能在多次渲染之间变更,我需要把它声明为计时器 effect 的依赖:

useEffect(() => {
  function tick() {
    savedCallback.current();
  }

  let id = setInterval(tick, delay);
  return () => clearInterval(id);
}, [delay]);

慢着,我们之前不是为了避免计时器重设,才传入了一个 [] 的吗?不完全是。我们只是希望 Hooks 不要在 callback 变更的重新执行。如果 delay 变更了,我们是想要重新启动计时器的。

现在来看下我们的代码是不是能跑:

function Counter() {
  const [count, setCount] = useState(0);

  useInterval(() => {
    setCount(count + 1);
  }, 1000);

  return <h1>{count}</h1>;
}

function useInterval(callback, delay) {
  const savedCallback = useRef();

  useEffect(() => {
    savedCallback.current = callback;
  });

  useEffect(() => {
    function tick() {
      savedCallback.current();
    }

    let id = setInterval(tick, delay);
    return () => clearInterval(id);
  }, [delay]);
}

(读者可以在 CodeSandbox 上试一下)

棒棒的!现在,我们可以无需关注实现细节,在任何组件里面需要的时候,直接使用 useInterval() 了。

Bonus: 暂停计时器

我们希望在给 delaynull 的时候暂停计时器:

const [delay, setDelay] = useState(1000);
const [isRunning, setIsRunning] = useState(true);

useInterval(() => {
  setCount(count + 1);
}, isRunning ? delay : null);

怎么实现?简单:不设置计时器就可以了。

useEffect(() => {
  function tick() {
    savedCallback.current();
  }

  if (delay !== null) {
    let id = setInterval(tick, delay);
    return () => clearInterval(id);
  }
}, [delay]);

(CodeSandbox 线上示例)

就这样了。这段代码可以处理各种可能的变更了:延时值改变、暂停和继续。虽然 useEffect() API 需要我们前期花更多的精力进行设置和清理工作,添加新能力却是轻松了。

Bonus: 有趣的 Demo

这个 useInterval() Hook 其实很好玩。现在 side effects 是声明式的,所以组合使用变得轻松多了。

比方说,我们可以使用一个计时器来控制另一个计时器的 delay

自动加速的计时器
function Counter() {
  const [delay, setDelay] = useState(1000);
  const [count, setCount] = useState(0);

  // Increment the counter.
  useInterval(() => {
    setCount(count + 1);
  }, delay);

  // Make it faster every second!
  useInterval(() => {
    if (delay > 10) {
      setDelay(delay / 2);
    }
  }, 1000);

  function handleReset() {
    setDelay(1000);
  }

  return (
    <>
      <h1>Counter: {count}</h1>
      <h4>Delay: {delay}</h4>
      <button onClick={handleReset}>
        Reset delay
      </button>
    </>
  );
}

(CodeSandbox 线上示例)

总结

Hooks 需要我们慢慢适应 - 尤其是在面对命令式和声明式代码的区别时。你可以创造出像 React Spring 一样强大的声明式抽象,但是他们复杂的用法偶尔会让你紧张。

Hooks 还很年轻,还有很多我们可以研究和对比的模式。如果你习惯于按照“最佳实践”来的话,大可不必着急使用 Hooks。社区还需时间来尝试和挖掘更多的内容。

使用 Hooks 的时候,涉及到类似 setInterval() 的 API,会碰到一些问题。阅读本文后,希望读者能够理解并且解决它们,同时,通过创建更加语义化的声明式 API,享受其带来的好处。

感谢阅读

原文链接:https://overreacted.io/making-setinterval-declarative-with-react-hooks/

原文作者:Dan Abramov

编辑于

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