前端:从状态管理到有限状态机的思考

发表于 3年以前 | 总阅读数：384 次

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
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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 2. 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。 3. 有限状态序列

拥有有限，可枚举的状态数

bg2013090201.png

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;
    }
  }
}
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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

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

bg2016011503.png

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；

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;
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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>

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// Son.vue
<template>
  <Counter />
</template>

<script setup>
import Counter from "./Counter.vue";
</script>
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// 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>
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b. 线性状态管理：Xstate

0*3QzqRMfRCh28-xe1..png> 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

image-20210417125405879.png

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'
    }
  }
})
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注意⚠️: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
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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;
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