前端：从状态管理到有限状态机的思考
1. 状态管理
在我们前端开发中，一定会接触现在最热门的几大框架(Vue, React等等)，在使用框架的过程中，我们一定会接触某些状态管理工具。
Vue我们会使用Vuex来管理全局状态， React会使用Redux来管理。
首先是不是，在问为什么？
在使用类似Vue,React框架时，我们一定会使用状态管理吗？这个答案是肯定的。或许我不会主动去使用Vuex, Redux，但我们编写每一个组件的时候就已经在管理状态，Vuex, Redux只是更方便我们进行全局的状态管理。
为什么一定会使用状态管理？这是因为现代前端框架使用数据驱动视图的形式来描述页面。比如，Vue、 React组件会有一个自己内部，外部的状态来共同决定组件的如何显示的，用户与组件交互导致数据变更，进而改变视图。
框架 | 内部状态 | 外部状态 |
|---|---|---|
Vue | data | props |
React | state, useState | props |
所以我们所写大部分业务逻辑，是在管理状态，框架会帮我们状态映射成视图，这可以说是很经典的MVVM模式。
View = ViewModel(Model); // 视图 = 状态 + 管理 复制代码 2. 有限状态机：计算机中一种用来进行对象行为建模的工具
其作用主要是描述对象在它的生命周期内所经历的状态序列，以及如何响应来自外界的各种事件。
我们来理解一下上面这段话。
- 一种对象行为建模工具 我们用来描述对象行为，状态随着时间转变过渡行为的工具。可以模拟世界上大部分事物。
- 生命周期 我们通过抽象对象所经历的状态序列，来确定对象一系列可能的生命周期和转变。
- 响应外界事件 外界事件能够影响对象内部状态。对象能够对外部事件作出响应。
状态机有基本几个要素：
- 当前所处状态 在各个时刻只处于一种状态
- 状态转移函数 在某种条件下，会从一种状态转移到另外一种状态。
- 有限状态序列 拥有有限，可枚举的状态数
上面这张图所描述的状态机，我们使用js对象来进行描述
const stateTool = { // 当前状态 currentState: '1', // 状态转变函数 transition: (event) => { switch(event.type) { case '1': { this.currentState = event.status; doSomething1(); break; } case '2': { this.currentState = event.status; doSomething2(); break; } case '3': { this.currentState = event.status; doSomething3(); break; } default: console.log('Invalid State!'); break; } } } 复制代码 使用有限自动机是一种状态管理的思考方式，我们可以列举组件状态列表，设计触发状态函数。通过外部或内部交互行为，触发函数改变状态，根据状态改变视图
3. Flux思想
Flux是什么？Flux是一个Facebook开发的、利用单向数据流实现的应用架构
简单说，Flux 是一种架构思想，专门解决软件的结构问题。可以说他是有限状态机的另外一种形式。
一个Flux管理分为4个状态：
- View：视图层
- Action（动作）：视图层触发的动作 or 行为
- Dispatcher（派发器）：收集触发行为，进行统一管理，统一分发给store层。
- Store（数据层）：用来存放应用的状态，根据dispatcher触发行为，就提醒Views要更新页面
要是同学了解flux的的工作流程，那么很容易就发现这是一种工程化的状态机。
- 初始状态
我们通过store 存放的是初始化状态，这种初始化状态数据可以页面初始化时设定 或 页面加载时请求后端接口数据，来初始化store数据。
通过store的初始化数据，来构建初始化的视图层。
- 状态转移事件
根据视图层的行为会触发action,我们通过统一的dispatcher来收集action, dispatcher将行为派发给store。
- 状态转移函数
store通过判断事件的类型 和 payload，来修改内部存储状态。达到状态转移的目的，并统一提醒view层更新页面；
4. 全局到局部的状态管理
既然我们是通过数据状态来管理视图的，那么在设计初期我们就可以从有限的状态转移来思考业务逻辑。通过思考每个状态对应的数据，状态转移函数，我们可以很清晰的罗列出数据更变逻辑。从数据去控制视图也是现代前端所接触到的MVVM模式。
一个大型应用，我们也会使用Vuex 或 Redux来进行一整个应用的管理。
在平时的业务中，我们会遇到一个痛点是：Vuex,Redux是一个全局状态管理，但我们现在需要在局部需要一个局部状态管理变更，只能使用 mutation 或 dispatch 去提交更改。
如果我们频繁的更新状态，那么我们需要为每一个局部模块编写大量dispatch函数来间接修改全局状态。随着应用的扩充，dispatch文件会越来越臃肿。
那么我们是不是可以使用不同的状态管理工具，来实现局部状态的管理。在局部状态更新完之后，再去用局部更新去更新全局呢？
注：但这也会有一个缺点，局部管理相对独立。有些高度复用的提交函数需要放在全局状态管理上
a. 框架原生组件状态管理
React Hooks + React.createContext
React Hooks提供了useReducer + useContext + Context 可以实现一个小型的状态管理
// 以下代码就实现了一个能够穿透组件的状态管理 import React, { useReducer, useContext } from 'react'; const reducer = (state = 0, { type, ...payload }) => { switch (type) { case 'add': return state + 1; case 'desc': return state - 1; default: return state; } } const Context = React.createContext(); const Parent = () => { const [state, dispatch] = useReducer(reducer, 0); return ( <> <Context.Provider value={{ state, dispatch }}> <Son /> </Context.Provider> </> ) } function Son() { return <Counter /> } function Counter() { const { state, dispatch } = useContext(Context); return ( <div> <button onClick={() => dispatch({ type: 'desc' })}>-</button> {state} <button onClick={() => dispatch({ type: 'add' })}>+</button> </div> ) } export default Parent; 复制代码 Vue响应式数据 + vue.Provide/inject
使用vue响应式系统 + provide/inject API来实现一个具有穿透性的局部状态管理
// Parent.vue <template> <Son /> </template> <script setup> import { provide, reactive, readonly } from "vue"; import Son from "./Son.vue"; const data = reactive({ count: 0, }); const onAdd = () => { data.count++; }; const onDesc = () => { data.count--; }; provide("store", { data: readonly(data), // 只读属性 onAdd, // 修改函数add onDesc, // 修改函数desc }); </script> 复制代码 // Son.vue <template> <Counter /> </template> <script setup> import Counter from "./Counter.vue"; </script> 复制代码 // Counter.vue <template> <div> <button @click="store.onDesc">-</button> {{ store.data.count }} <button @click="store.onAdd">+</button> </div> </template> <script setup> import { inject } from "vue"; const store = inject("store", {}); // 穿透读取store </script> 复制代码 b. 线性状态管理：Xstate
Xstate是一个很有趣的类似有限状态机的状态管理， Xstate 着重点在于 管理状态 ，通过 状态转换去维护数据 。
我们来定义一个简单的promise状态机，使用官方提供的工具进行可视化
import { Machine } from 'xstate'; // 创建状态机 const promiseMachine = Machine({ id: 'promise', // 唯一id initial: 'pending', // 初始化状态 states: { // 状态集合 pending: { on: { RESOLVE: 'resolved', REJECT: 'rejected', } }, resolved: { type: 'final', }, rejected: { type: 'final' } } }) 复制代码 注意:warning::状态机不拥有状态，他只是定义状态和定义状态转移
Xstate有提供函数来实现状态机服务，实现拥有状态的实体
import { interpret } from 'xstate' const promiseService = interpret(promiseMachine).onTransition(state => console.log(state.value) ) // 创建服务，指定状态转移时回调函数 promiseService.start() // 启动服务 promiseService.send('RESOLVE'); // 通知服务转移状态，并执行回调函数 复制代码 这样子我们就实现了一个简单的Promise状态机。他有很多应用，可以结合Vue,结合React进行使用。更加深入的内容就需要到官方文档中自行探索了！
就我个人的看法，状态机思想非常适合状态转移相对线形的场景，在某些状态多循环的场景转移会相对复杂些
c. 可响应式的状态管理器：Mobx
mobx是一种响应式的状态管理，他所提倡的是拆分store做数据管理。这就很适合做局部的状态管理，根据局部状态管理来更新全局状态。
相同的，我们举个例子
import { action, autorun, observable } from 'mobx' import { observer } from 'mobx-react' import React from 'react' const appStore = observable({ // 建立store count: 0, age: 18, }) // autorun 只会观察依赖的相关数据 // 使用当appStore.age更新时，才会触发该函数 autorun(() => { // doSomething(); console.log('autorun', appStore.age); }) const Counter = observer(() => { const { count } = appStore; const onAdd = action(() => { // 使用action更新store数据 appStore.count++; }) const onDesc = action(() => { appStore.count--; }) return ( <div> <button onClick={onDesc}>-</button> {count} <button onClick={onAdd}>+</button> </div> ) }) export default Counter; 复制代码 5. 总结
现在前端主流使用数据驱动视图的形式，来实现业务。希望给大家带来两点启发
- 用有限状态机去思考某些线性状态场景的数据管理。
- 在之前的业务开发的时候，就会出现一个痛点，应用全局状态管理非常臃肿。 在不断功能迭代的过程中，需要做不同的状态管理，虽然都是对同一份数据进行维护，但维护的方式不同，进行一次状态更新就需要编写一个不同的dispatch函数。随着业务需求的增加，dispatch函数越来越多，难以管理和复用。 思考如何解决这个问题的时，偶然看到了有限状态机相关文章，思考到应用的功能模块在某一个时刻是相互独立的，我们在局部将数据进行更新，之后用一个全局函数对数据进行统一替换。
注：本文为探索性质，使用原生组件进行局部管理不需要引入依赖。但使用第三方工具造成包体积大小的增加，是否会增加性能消耗有待讨论
- 发表于:
- 原文链接：http://news.51cto.com/art/202104/660339.htm
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