redux 中间件解码:扩展 redux 功能的秘密

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上一篇文章中,介绍了 redux、react-redux 和 redux-toolkit 的核心实现原理,这篇文章我们继续分析 redux 的另一个特性:中间件

redux 中间件是扩展 Redux 功能强大工具,它们充当着 action 被发送到 reducer 之前的拦截器,提供了一种灵活的方式来增强 Redux 的基本功能。接下来我们通过中间件注册和常用中间件实现原理两个方面分析 redux 中间件功能

注册 redux 中间件

在 redux 中,通过 applyMiddleware 方法注册注册中间件,本质是一个 Action 被发送到 Reducer 之前的拦截器,在这段过程之间执行自定义操作,增强 redux 的功能,下面来看具体实现步骤

  • 接收一系列中间件作为参数,每一个中间件是一个高阶函数,遵循 store => next => action => {} 的形式,其中
    • aciton:当前被处理的 action 对象
    • next:调用链中的下一个中间件的 dispatch 函数,用于链式调用
    • store:Store 的引用
  • 初始化传入的中间件,并将中间件组合成一个链式数组
  • 通过 compose 方法替换原有的 dispatch 方法
  • 最后将新的 dispatch 方法返回出去
export default function applyMiddleware(
  ...middlewares: Middleware[]
): StoreEnhancer<any> {
  // 返回一个函数,这个函数将接收 createStore 函数
  return (createStore) => (reducer, preloadedState) => {
    // 使用 createStore 方法和传入的 reducer 和 preloadedState 创建 store
    const store = createStore(reducer, preloadedState)
    let dispatch: Dispatch = () => {}

    // 传递给每个中间件的参数
    const middlewareAPI: MiddlewareAPI = {
      getState: store.getState,
      dispatch: (action, ...args) => dispatch(action, ...args),
    }
    // 初始化每一个中间件,返回一个中间件链式数组
    const chain = middlewares.map((middleware) => middleware(middlewareAPI))
    // 替换原始的 dispatch 方法
    dispatch = compose<typeof dispatch>(...chain)(store.dispatch)

    return {
      ...store,
      dispatch,
    }
  }
}

applyMiddleware 方法实现中,最重要的部分是如何在 dispatch 之前执行中间件,redux 通过 compose 方法实现这一拦截器的效果

compose 方法通过 reduce 的组合,实际上创建了一个从右到左的函数嵌套,比如有三个中间件函数 [f, g, h, dispatch]compose(f, g, h, dispatch) 执行后会产生 dispatch(f(g(h(...args)))) 的嵌套,从而达到依次执行中间件,再执行具体的 Reducer

export default function compose(...funcs: Function[]) {
  // 没有传入函数,直接根据接收到的参数的函数
  if (funcs.length === 0) {
    return <T>(arg: T) => arg
  }

  // 只传入一个函数,直接返回,不用做处理
  if (funcs.length === 1) {
    return funcs[0]
  }

  // 通过 reduce 组合多个函数
  return funcs.reduce(
    (a, b) =>
      // 返回一个新的函数,新函数先调用 b,再用 b 的返回值调用 a 函数
      (...args: any) =>
        a(b(...args))
  )
}

常用中间件实现原理

在了解了如何在 redux 注册中间件,接下来我们继续分析 redux 常用中间件的实现原理,redux 常用的中间件包括

  • redux-thunk:允许 Action 返回一个函数而不是对象,可以延迟 Action 的派发或者只在特定条件下才派发 Action
  • redux-promise:可以派发一个包含 Promise 的 Action
  • redux-presist:自动保存 Store 到本地存储中(localStorage)

redux-thunk

redux 的实现原理相对简单,就是判断传入的 action 是否是函数

  • 如果是函数,返回 action 函数的直接结果
  • 如果不是函数,直接传递给下一个中间件的 dispatch 函数
function createThunkMiddleware<
  State = any,
  BasicAction extends Action = AnyAction,
  ExtraThunkArg = undefined,
>(extraArgument?: ExtraThunkArg) {
  const middleware: ThunkMiddleware<State, BasicAction, ExtraThunkArg> =
    ({ dispatch, getState }) =>
    (next) =>
    (action) => {
      // action 是函数,返回 action 函数的直接结果
      if (typeof action === 'function') {
        return action(dispatch, getState, extraArgument)
      }

      // action 不是函数,直接传递给下一个中间件的 dispatch 函数
      return next(action)
    }
  return middleware
}

export const thunk = createThunkMiddleware()

redux-promise

redux-promise 的实现原理也相对简单,就是判断传入的 action 是否是 Promise,如果是 Promise 则在 Promise 处理之后(then / catch),将处理结果派发为一个新的 Action

这里提一下代码中的 isFSA 判断, FSA(Flux Standard Action)是一种约定,用于定义 Redux 和类似 Flux 架构中 actions 的格式,目的是为了促进不同的 Redux 应用或库之间的互操作性,具体定义标准如下(就是 redux 的 Action 常用定义)

{
  type: 'ADD_TODO', // 表示 action 的类型,必须
  payload: {}, // 携带与 action 相关的数据
}

redux-promise 实现代码

import isPromise from 'is-promise'
import { isFSA } from 'flux-standard-action'

export default function promiseMiddleware({ dispatch }) {
  return (next) => (action) => {
    if (!isFSA(action)) {
      return isPromise(action) ? action.then(dispatch) : next(action)
    }

    return isPromise(action.payload)
      ? action.payload
          .then((result) => dispatch({ ...action, payload: result }))
          .catch((error) => {
            dispatch({ ...action, payload: error, error: true })
            return Promise.reject(error)
          })
      : next(action)
  }
}

redux-persist

分析 redux-persist 的 4 个 action

  • PERSIST:启动持久化过程,确保从启动时刻起,所有状态更改都会被记录和持久化
  • REHYDRATE:持久化存储中的状态重新注入到 redux Store,应用重新加载或启动时使用
  • PURGE:清除持久化存储中的所有数据
  • PAUSE:暂停持久化过程

redux-persist 的核心实现方法是 persistReducer,这个函数会将传入的 Reducer 改造为一个加强版的 Reducer,加强版的 Reducer 能够在处理 Action 时,将状态更新同步到指定的 Storage(LocalStorage / SessionStorage) 中

我们先看 persistReducer 实现 PERSIST 启动持久化的过程

  • 创建持久化对象:通过 createPersistoid 创建一个新的持久化对象,将状态更新到 Storage 中
  • 获取存储的状态:使用 getStoredState 从 Storage 获取当前持久化的状态
  • 重构(Rehydration):通过 _rehydrate 将 Storage 的状态注入到 redux 中
  • 更新状态:返回一个包含初始持久化状态(_persist)的新状态对象
export default function persistReducer(
  config: PersistConfig<S>,
  baseReducer: Reducer<S, A>
) {
  // 获取存储状态,这里的 defaultGetStoredState 就是从 Storage 中获取 Store 数据了
  const getStoredState = config.getStoredState || defaultGetStoredState
  // 定义持久化对象,用于更新存储的状态
  let _persistoid: Persistoid | null = null
  // 定义是否暂停更新
  let _paused = true

  return (state: any, action: any) => {
    const { _persist, ...rest } = state || {}
    const restState: S = rest

    if (action.type === PERSIST) {
      // 封闭标志,防止重复重构
      let _sealed = false
      const _rehydrate = (payload: any, err?: Error) => {
        if (!_sealed) {
          action.rehydrate(config.key, payload, err)
          _sealed = true
        }
      }

      // 解除暂停,开始处理 PERSIST action
      _paused = false

      // 创建持久化对象,用于后续的持久化操作
      if (!_persistoid) _persistoid = createPersistoid(config)

      // 注册持久化 key
      action.register(config.key)

      // 从存储中获取状态
      getStoredState(config).then((restoredState) => {
        if (restoredState) {
          const migrate = config.migrate || ((s, _) => Promise.resolve(s))
          migrate(restoredState as any).then((migratedState) => {
            _rehydrate(migratedState)
          })
        }
      })

      // 返回新的状态,并初始化 _persist
      return {
        ...baseReducer(restState, action),
        _persist: { rehydrated: false },
      }
    }

    // 运行基础 reducer 并根据需要更新状态
    const newState = baseReducer(restState, action)
    if (newState === restState) return state
    return conditionalUpdate({ ...newState, _persist })
  }
}

接下来看 persistReducer 在应用重新加载时执行 REHYDRATE 的过程,REHYDRATE 的核心是通过 stateReconciler 确定 Storage 和 redux 状态如何组合,比如哪些部分应该被覆盖、哪些部分应该保留,状态协调器分为有两个版本

  • autoMergeLevel1:默认的状态协调器,在第一层级上合并状态,但不会深入嵌套的对象
  • autoMergeLevel2:在第一层和第二层级上合并状态,对于更深层级的嵌套对象,会保留整个对象

通过 stateReconciler 确定了状态之后,最后调用 conditionalUpdate 方法更新持久化对象

export default function persistReducer() {
  const conditionalUpdate = (state: any) => {
    // 如果状态已重构(rehydrated)且未暂停,则更新持久化对象
    state._persist.rehydrated &&
      _persistoid &&
      !_paused &&
      _persistoid.update(state)
    return state
  }

  // REHYDRATE 实现逻辑
  if (action.type === REHYDRATE) {
    // Action key 匹配时才处理
    if (action.key === config.key) {
      // 调用基础 reducer 以处理可能存在的其他逻辑
      const reducedState = baseReducer(restState, action)
      // Storage 的状态
      const inboundState = action.payload
      // 创建状态协调器,合并来自 Storage 的状态(inbound state)与应用当前的初始状态(initial state)
      const reconciledRest: S =
        stateReconciler !== false && inboundState !== undefined
          ? stateReconciler(inboundState, state, reducedState, config)
          : reducedState

      // 创建新状态,包括重构后的状态和持久化相关的元数据
      const newState = {
        ...reconciledRest,
        _persist: { ..._persist, rehydrated: true },
      }
      // 更新持久化对象
      return conditionalUpdate(newState)
    }
  }
}