React 团队面向开发者给出了两条 React-Hooks 的使用原则,原则的内容如下:
1. 只在 React 函数中调用 Hook;
2. 不要在循环、条件或嵌套函数中调用 Hook。
原则 1 无须多言,React-Hooks 本身就是 React 组件的“钩子”,在普通函数里引入意义不大。我相信更多的人在原则 2 上栽过跟头,或者说至今仍然对它半信半疑。其实,原则 2 中强调的所有“不要”,都是在指向同一个目的,那就是要确保 Hooks 在每次渲染时都保持同样的执行顺序。
为什么顺序如此重要?这就要从 Hooks 的实现机制说起了。这里我就以 useState 为例,带你从现象入手,深度探索一番 React-Hooks 的工作原理。
注:本讲 Demo 基于 React 16.8.x 版本进行演示。
从现象看问题:若不保证 Hooks 执行顺序,会带来什么麻烦?
先来看一个小 Demo:
import React, { useState } from "react";
function PersonalInfoComponent() {
// 集中定义变量
let name, age, career, setName, setCareer;
// 获取姓名状态
[name, setName] = useState("修言");
// 获取年龄状态
[age] = useState("99");
// 获取职业状态
[career, setCareer] = useState("我是一个前端,爱吃小熊饼干");
// 输出职业信息
console.log("career", career);
// 编写 UI 逻辑
return (
<div className="personalInfo">
<p>姓名:{name}</p>
<p>年龄:{age}</p>
<p>职业:{career}</p>
<button
onClick={() => {
setName("秀妍");
}}
>
修改姓名
</button>
</div>
);
}
export default PersonalInfoComponent;
这个 PersonalInfoComponent 组件渲染出来的界面长这样:
PersonalInfoComponent 用于对个人信息进行展示,这里展示的内容包括姓名、年龄、职业。出于测试效果需要,PersonalInfoComponent 还允许你点击“修改姓名”按钮修改姓名信息。点击一次后,“修言”会被修改为“秀妍”,如下图所示:
到目前为止,组件的行为都是符合我们的预期的,一切看上去都是那么的和谐。但倘若我对代码做一丝小小的改变,把一部分的 useState 操作放进 if 语句里,事情就会变得大不一样。改动后的代码如下:
import React, { useState } from "react";
// isMounted 用于记录是否已挂载(是否是首次渲染)
let isMounted = false;
function PersonalInfoComponent() {
// 定义变量的逻辑不变
let name, age, career, setName, setCareer;
// 这里追加对 isMounted 的输出,这是一个 debug 性质的操作
console.log("isMounted is", isMounted);
// 这里追加 if 逻辑:只有在首次渲染(组件还未挂载)时,才获取 name、age 两个状态
if (!isMounted) {
// eslint-disable-next-line
[name, setName] = useState("修言");
// eslint-disable-next-line
[age] = useState("99");
// if 内部的逻辑执行一次后,就将 isMounted 置为 true(说明已挂载,后续都不再是首次渲染了)
isMounted = true;
}
// 对职业信息的获取逻辑不变
[career, setCareer] = useState("我是一个前端,爱吃小熊饼干");
// 这里追加对 career 的输出,这也是一个 debug 性质的操作
console.log("career", career);
// UI 逻辑的改动在于,name和age成了可选的展示项,若值为空,则不展示
return (
<div className="personalInfo">
{name ? <p>姓名:{name}</p> : null}
{age ? <p>年龄:{age}</p> : null}
<p>职业:{career}</p>
<button
onClick={() => {
setName("秀妍");
}}
>
修改姓名
</button>
</div>
);
}
export default PersonalInfoComponent;
修改后的组件在初始渲染的时候,界面与上个版本无异:
注意,你在自己电脑上模仿这段代码的时候,千万不要漏掉 if 语句里面// eslint-disable-next-line
这个注释——因为目前大部分的 React 项目都在内部预置了对 React-Hooks-Rule(React-Hooks 使用规则)的强校验,而示例代码中把 Hooks 放进 if 语句的操作作为一种不合规操作,会被直接识别为 Error 级别的错误,进而导致程序报错。这里我们只有将相关代码的 eslint 校验给禁用掉,才能够避免校验性质的报错,从而更直观地看到错误的效果到底是什么样的,进而理解错误的原因。
修改后的组件在初始挂载的时候,实际执行的逻辑内容和上个版本是没有区别的,都涉及对 name、age、career 三个状态的获取和渲染。理论上来说,变化应该发生在我单击“修改姓名”之后触发的二次渲染里:二次渲染时,isMounted 已经被置为 true,if 内部的逻辑会被直接跳过。此时按照代码注释中给出的设计意图,这里我希望在二次渲染时,只获取并展示 career 这一个状态。那么事情是否会如我所愿呢?我们一起来看看单击“修改姓名”按钮后会发生什么:
组件不仅没有像预期中一样发生界面变化,甚至直接报错了。报错信息提醒我们,这是因为“组件渲染的 Hooks 比期望中更少”。
确实,按照现有的逻辑,初始渲染调用了三次 useState,而二次渲染时只会调用一次。但仅仅因为这个,就要报错吗?
按道理来说,二次渲染的时候,只要我获取到的 career 值没有问题,那么渲染就应该是没有问题的(因为二次渲染实际只会渲染 career 这一个状态),React 就没有理由阻止我的渲染动作。啊这……难道是 career 出问题了吗?还好我们预先留了一手 Debug 逻辑,每次渲染的时候都会尝试去输出一次 isMounted 和 career 这两个变量的值。现在我们就赶紧来看看,这两个变量到底是什么情况。
首先我将界面重置回初次挂载的状态,观察控制台的输出,如下图所示:
这里我把关键的 isMounted 和 career 两个变量用红色框框圈了出来:isMounted 值为 false,说明是初次渲染;career 值为“我是一个前端,爱吃小熊饼干”,这也是没有问题的。
接下来单击“修改姓名”按钮后,我们再来看一眼两个变量的内容,如下图所示:
二次渲染时,isMounted 为 true,这个没毛病。但是 career 竟然被修改为了“秀妍”,这也太诡异了?代码里面可不是这么写的。赶紧回头确认一下按钮单击事件的回调内容,代码如下所示:
<button
onClick={() => {
setName("秀妍");
}}>
修改姓名
</button>
确实,代码是没错的,我们调用的是 setName,那么它修改的状态也应该是 name,而不是 career。
那为什么最后发生变化的竟然是 career 呢?年轻人,不如我们一起来看一看 Hooks 的实现机制吧!
从源码调用流程看原理:Hooks 的正常运作,在底层依赖于顺序链表
这里强调“源码流程”而非“源码”,主要有两方面的考虑:
1. React-Hooks 在源码层面和 Fiber 关联十分密切,我们目前仍然处于基础夯实阶段,对 Fiber 机制相关的底层实现暂时没有讨论,盲目啃源码在这个阶段来说没有意义;
2. 原理 !== 源码,阅读源码只是掌握原理的一种手段,在某些场景下,阅读源码确实能够迅速帮我们定位到问题的本质(比如 React.createElement 的源码就可以快速帮我们理解 JSX 转换出来的到底是什么东西);而 React-Hooks 的源码链路相对来说比较长,涉及的关键函数 renderWithHooks 中“脏逻辑”也比较多,整体来说,学习成本比较高,学习效果也难以保证。
综上所述,这里我不会精细地贴出每一行具体的源码,而是针对关键方法做重点分析。同时我也不建议你在对 Fiber 底层实现没有认知的前提下去和 Hooks 源码死磕。对于搞清楚“Hooks 的执行顺序为什么必须一样”这个问题来说,重要的并不是去细抠每一行代码到底都做了什么,而是要搞清楚整个调用链路是什么样的。如果我们能够理解 Hooks 在每个关键环节都做了哪些事情,同时也能理解这些关键环节是如何对最终的渲染结果产生影响的,那么理解 Hooks 的工作机制对于你来说就不在话下了。
以 useState 为例,分析 React-Hooks 的调用链路
首先要说明的是,React-Hooks 的调用链路在首次渲染和更新阶段是不同的,这里我将两个阶段的链路各总结进了两张大图里,我们依次来看。首先是首次渲染的过程,请看下图:
在这个流程中,useState 触发的一系列操作最后会落到 mountState 里面去,所以我们重点需要关注的就是 mountState 做了什么事情。以下我为你提取了 mountState 的源码:
// 进入 mounState 逻辑
function mountState(initialState) {
// 将新的 hook 对象追加进链表尾部
var hook = mountWorkInProgressHook();
// initialState 可以是一个回调,若是回调,则取回调执行后的值
if (typeof initialState === 'function') {
// $FlowFixMe: Flow doesn't like mixed types
initialState = initialState();
}
// 创建当前 hook 对象的更新队列,这一步主要是为了能够依序保留 dispatch
const queue = hook.queue = {
last: null,
dispatch: null,
lastRenderedReducer: basicStateReducer,
lastRenderedState: (initialState: any),
};
// 将 initialState 作为一个“记忆值”存下来
hook.memoizedState = hook.baseState = initialState;
// dispatch 是由上下文中一个叫 dispatchAction 的方法创建的,这里不必纠结这个方法具体做了什么
var dispatch = queue.dispatch = dispatchAction.bind(null, currentlyRenderingFiber$1, queue);
// 返回目标数组,dispatch 其实就是示例中常常见到的 setXXX 这个函数,想不到吧?哈哈
return [hook.memoizedState, dispatch];
}
从这段源码中我们可以看出,mounState 的主要工作是初始化 Hooks。在整段源码中,最需要关注的是 mountWorkInProgressHook 方法,它为我们道出了 Hooks 背后的数据结构组织形式。以下是 mountWorkInProgressHook 方法的源码:
function mountWorkInProgressHook() {
// 注意,单个 hook 是以对象的形式存在的
var hook = {
memoizedState: null,
baseState: null,
baseQueue: null,
queue: null,
next: null
};
if (workInProgressHook === null) {
// 这行代码每个 React 版本不太一样,但做的都是同一件事:将 hook 作为链表的头节点处理
firstWorkInProgressHook = workInProgressHook = hook;
} else {
// 若链表不为空,则将 hook 追加到链表尾部
workInProgressHook = workInProgressHook.next = hook;
}
// 返回当前的 hook
return workInProgressHook;
}
到这里可以看出,hook 相关的所有信息收敛在一个 hook 对象里,而 hook 对象之间以单向链表的形式相互串联。
接下来我们再看更新过程的大图:
根据图中高亮部分的提示不难看出,首次渲染和更新渲染的区别,在于调用的是 mountState,还是 updateState。mountState 做了什么,你已经非常清楚了;而 updateState 之后的操作链路,虽然涉及的代码有很多,但其实做的事情很容易理解:按顺序去遍历之前构建好的链表,取出对应的数据信息进行渲染。
我们把 mountState 和 updateState 做的事情放在一起来看:mountState(首次渲染)构建链表并渲染;updateState 依次遍历链表并渲染。
看到这里,你是不是已经大概知道怎么回事儿了?没错,hooks 的渲染是通过“依次遍历”来定位每个 hooks 内容的。如果前后两次读到的链表在顺序上出现差异,那么渲染的结果自然是不可控的。
这个现象有点像我们构建了一个长度确定的数组,数组中的每个坑位都对应着一块确切的信息,后续每次从数组里取值的时候,只能够通过索引(也就是位置)来定位数据。也正因为如此,在许多文章里,都会直截了当地下这样的定义:Hooks 的本质就是数组。但读完这一课时的内容你就会知道,Hooks 的本质其实是链表。
接下来我们把这个已知的结论还原到 PersonalInfoComponent 里去,看看实际项目中,变量到底是怎么发生变化的。
站在底层视角,重现 PersonalInfoComponent 组件的执行过程
我们先来复习一下修改过后的 PersonalInfoComponent 组件代码:
import React, { useState } from "react";
// isMounted 用于记录是否已挂载(是否是首次渲染)
let isMounted = false;
function PersonalInfoComponent() {
// 定义变量的逻辑不变
let name, age, career, setName, setCareer;
// 这里追加对 isMounted 的输出,这是一个 debug 性质的操作
console.log("isMounted is", isMounted);
// 这里追加 if 逻辑:只有在首次渲染(组件还未挂载)时,才获取 name、age 两个状态
if (!isMounted) {
// eslint-disable-next-line
[name, setName] = useState("修言");
// eslint-disable-next-line
[age] = useState("99");
// if 内部的逻辑执行一次后,就将 isMounted 置为 true(说明已挂载,后续都不再是首次渲染了)
isMounted = true;
}
// 对职业信息的获取逻辑不变
[career, setCareer] = useState("我是一个前端,爱吃小熊饼干");
// 这里追加对 career 的输出,这也是一个 debug 性质的操作
console.log("career", career);
// UI 逻辑的改动在于,name 和 age 成了可选的展示项,若值为空,则不展示
return (
<div className="personalInfo">
{name ? <p>姓名:{name}</p> : null}
{age ? <p>年龄:{age}</p> : null}
<p>职业:{career}</p>
<button
onClick={() => {
setName("秀妍");
}}
>
修改姓名
</button>
</div>
);
}
export default PersonalInfoComponent;
从代码里面,我们可以提取出来的 useState 调用有三个:
[name, setName] = useState("修言");
[age] = useState("99");
[career, setCareer] = useState("我是一个前端,爱吃小熊饼干");
这三个调用在首次渲染的时候都会发生,伴随而来的链表结构如图所示:
当首次渲染结束,进行二次渲染的时候,实际发生的 useState 调用只有一个:
useState("我是一个前端,爱吃小熊饼干")
而此时的链表情况如下图所示:
我们再复习一遍更新(二次渲染)的时候会发生什么事情:updateState 会依次遍历链表、读取数据并渲染。注意这个过程就像从数组中依次取值一样,是完全按照顺序(或者说索引)来的。因此 React 不会看你命名的变量名是 career 还是别的什么,它只认你这一次 useState 调用,于是它难免会认为:喔,原来你想要的是第一个位置的 hook 啊。
然后就会有下面这样的效果:
如此一来,career 就自然而然地取到了链表头节点 hook 对象中的“秀妍”这个值。
总结
三个课时学完了,到这里,我们对 React-Hooks 的学习,才终于算是告一段落。
在过去的三个课时里,我们摸排了“动机”,认知了“工作模式”,最后更是结合源码、深挖了一把 React-Hooks 的底层原理。我们所做的这所有的努力,都是为了能够真正吃透 React-Hooks,不仅要确保实践中不出错,还要做到面试时有底气。
接下来,我们就将进入整个专栏真正的“深水区”,逐步切入“虚拟 DOM → Diff 算法 → Fiber 架构”这个知识链路里来。在后续的学习中,我们将延续并且强化这种“刨根问底”的风格,紧贴源码、原理和面试题来向 React 最为核心的部分发起挑战。真正的战斗,才刚刚开始,大家加油~