深入理解 redux 数据流和异步过程管理

前端框架的数据流

前端框架实现了数据驱动视图变化的功能，我们用 template 或者 jsx 描述好了数据和视图的绑定关系，然后就只需要关心数据的管理了。

数据在组件和组件之间、组件和全局 store 之间传递，叫做前端框架的数据流。

一般来说，除了某部分状态数据是只有某个组件关心的，我们会把状态数据放在组件内以外，业务数据、多个组件关心的状态数据都会放在 store 里面。组件从 store 中取数据，当交互的时候去通知 store 改变对应的数据。

这个 store 不一定是 redux、mobox 这些第三方库，其实 react 内置的 context 也可以作为 store。但是 context 做为 store 有一个问题，任何组件都能从 context 中取出数据来修改，那么当排查问题的时候就特别困难，因为并不知道是哪个组件把数据改坏的，也就是数据流不清晰。

正是因为这个原因，我们几乎见不到用 context 作为 store，基本都是搭配一个 redux。

所以为什么 redux 好呢？第一个原因就是数据流清晰，改变数据有统一的入口。

组件里都是通过 dispatch 一个 action 来触发 store 的修改，而且修改的逻辑都是在 reducer 里面，组件再监听 store 的数据变化，从中取出最新的数据。

这样数据流动是单向的，清晰的，很容易管理。

这就像为什么我们在公司里想要什么权限都要走审批流，而不是直接找某人，一样的道理。集中管理流程比较清晰，而且还可以追溯。

异步过程的管理

很多情况下改变 store 数据都是一个异步的过程，比如等待网络请求返回数据、定时改变数据、等待某个事件来改变数据等，那这些异步过程的代码放在哪里呢？

组件？

放在组件里是可以，但是异步过程怎么跨组件复用？多个异步过程之间怎么做串行、并行等控制？

所以当异步过程比较多，而且异步过程与异步过程之间也不独立，有串行、并行、甚至更复杂的关系的时候，直接把异步逻辑放组件内不行。

不放组件内，那放哪呢？

redux 提供的中间件机制是不是可以用来放这些异步过程呢？

redux 中间件

先看下什么是 redux 中间件：

redux 的流程很简单，就是 dispatch 一个 action 到 store， reducer 来处理 action。那么如果想在到达 store 之前多做一些处理呢？在哪里加？

改造 dispatch！中间件的原理就是层层包装 dispatch。

下面是 applyMiddleware 的源码，可以看到 applyMiddleware 就是对 store.dispatch 做了层层包装，最后返回修改了 dispatch 之后的 store。

function applyMiddleware(middlewares) {
  let dispatch = store.dispatch
  middlewares.forEach(middleware =>
    dispatch = middleware(store)(dispatch)
  )
  return { ...store, dispatch}
}

所以说中间件最终返回的函数就是处理 action 的 dispatch：

function middlewareXxx(store) {
    return function (next) {
      return function (action) {
        // xx
      };
    };
  };
}

中间件会包装 dispatch，而 dispatch 就是把 action 传给 store 的，所以中间件自然可以拿到 action、拿到 store，还有被包装的 dispatch，也就是 next。

比如 redux-thunk 中间件的实现：

function createThunkMiddleware(extraArgument) {
  return ({ dispatch, getState }) => next => action => {
    if (typeof action === 'function') {
      return action(dispatch, getState, extraArgument);
    }

    return next(action);
  };
}

const thunk = createThunkMiddleware(); 

它判断了如果 action 是一个函数，就执行该函数，并且把 store.dispath 和 store.getState 传进去，否则传给内层的 dispatch。

通过 redux-thunk 中间件，我们可以把异步过程通过函数的形式放在 dispatch 的参数里：

const login = (userName) => (dispatch) => {
  dispatch({ type: 'loginStart' })
  request.post('/api/login', { data: userName }, () => {
    dispatch({ type: 'loginSuccess', payload: userName })
  })
}
store.dispatch(login('guang'))

但是这样解决了组件里的异步过程不好复用、多个异步过程之间不好做并行、串行等控制的问题了么？

没有，这段逻辑依然是在组件里写，只不过移到了 dispatch 里，也没有提供多个异步过程的管理机制。

解决这个问题，需要用 redux-saga 或 redux-observable 中间件。

redux-saga

redux-saga 并没有改变 action，它会把 action 透传给 store，只是多加了一条异步过程的处理。

redux-saga 中间件是这样启用的：

import { createStore, applyMiddleware } from 'redux'
import createSagaMiddleware from 'redux-saga'
import rootReducer from './reducer'
import rootSaga from './sagas'

const sagaMiddleware = createSagaMiddleware()
const store = createStore(rootReducer, {}, applyMiddleware(sagaMiddleware))
sagaMiddleware.run(rootSaga)

要调用 run 把 saga 的 watcher saga 跑起来：

watcher saga 里面监听了一些 action，然后调用 worker saga 来处理：

import { all, takeLatest } from 'redux-saga/effects'

function* rootSaga() {
    yield all([
      takeLatest('login', login),
      takeLatest('logout', logout)
    ])
}
export default rootSaga

redux-saga 会先把 action 透传给 store，然后判断下该 action 是否是被 taker 监听的：

function sagaMiddleware({ getState, dispatch }) {
    return function (next) {
      return function (action) {
        const result = next(action);// 把 action 透传给 store

        channel.put(action); //触发 saga 的 action 监听流程

        return result;
      }
    }
}

当发现该 action 是被监听的，那么就执行相应的 taker，调用 worker saga 来处理：

function* login(action) {
  try {
      const loginInfo = yield call(loginService, action.account)
      yield put({ type: 'loginSuccess', loginInfo })
  } catch (error) {
      yield put({ type: 'loginError', error })
  }
}

function* logout() {
  yield put({ type: 'logoutSuccess'})
}

比如 login 和 logout 会有不同的 worker saga。

login 会请求 login 接口，然后触发 loginSuccess 或者 loginError 的 action。

logout 会触发 logoutSuccess 的 action。

redux saga 的异步过程管理就是这样的：先把 action 透传给 store，然后判断 action 是否是被 taker 监听的，如果是，则调用对应的 worker saga 进行处理。

redux saga 在 redux 的 action 流程之外，加了一条监听 action 的异步处理的流程。

其实整个流程还是比较容易理解的。理解成本高一点的就是 generator 的写法了：

比如下面这段代码:

function* xxxSaga() {
    while(true) {
        yield take('xxx_action');
        //...
    }
}

它就是对每一个监听到的 xxx_action 做同样的处理的意思，相当于 takeEvery：

function* xxxSaga() {
    yield takeEvery('xxx_action');
    //...
}

但是因为有一个 while(true)，很多同学就不理解了，这不是死循环了么？

不是的。generator 执行后返回的是一个 iterator，需要另外一个程序调用 next 方法才会继续执行。所以怎么执行、是否继续执行都是由另一个程序控制的。

在 redux-saga 里面，控制 worker saga 执行的程序叫做 task。worker saga 只是告诉了 task 应该做什么处理，通过 call、fork、put 这些命令（这些命令叫做 effect）。

然后 task 会调用不同的实现函数来执行该 worker saga。

为什么要这样设计呢？直接执行不就行了，为啥要拆成 worker saga 和 task 两部分，这样理解成本不就高了么？

确实，设计成 generator 的形式会增加理解成本，但是换来的是可测试性。因为各种副作用，比如网络请求、dispatch action 到 store 等等，都变成了 call、put 等 effect，由 task 部分控制执行。那么具体怎么执行的就可以随意的切换了，这样测试的时候只需要模拟传入对应的数据，就可以测试 worker saga 了。

redux saga 设计成 generator 的形式是一种学习成本和可测试性的权衡。

还记得 redux-thunk 有啥问题么？多个异步过程之间的并行、串行的复杂关系没法处理。那 redux-saga 是怎么解决的呢？

redux-saga 提供了 all、race、takeEvery、takeLatest 等 effect 来指定多个异步过程的关系：

比如 takeEvery 会对多个 action 的每一个做同样的处理，takeLatest 会对多个 action 的最后一个做处理，race 会只返回最快的那个异步过程的结果，等等。

这些控制多个异步过程之间关系的 effect 正是 redux-thunk 所没有的，也是复杂异步过程的管理必不可少的部分。

所以 redux-saga 可以做复杂异步过程的管理，而且具有很好的可测试性。

其实异步过程的管理，最出名的是 rxjs，而 redux-observable 就是基于 rxjs 实现的，它也是一种复杂异步过程管理的方案。

redux-observable

redux-observable 用起来和 redux-saga 特别像，比如启用插件的部分：

const epicMiddleware = createEpicMiddleware();

const store = createStore(
    rootReducer,
    applyMiddleware(epicMiddleware)
);

epicMiddleware.run(rootEpic);

和 redux saga 的启动流程是一样的，只是不叫 saga 而叫 epic。

但是对异步过程的处理，redux saga 是自己提供了一些 effect，而 redux-observable 是利用了 rxjs 的 operator：

import { ajax } from 'rxjs/ajax';

const fetchUserEpic = (action$, state$) => action$.pipe(
  ofType('FETCH_USER'),
  mergeMap(({ payload }) => ajax.getJSON(`/api/users/${payload}`).pipe(
    map(response => ({
      type: 'FETCH_USER_FULFILLED',
      payload: response
    }))
  )
);

通过 ofType 来指定监听的 action，处理结束返回 action 传递给 store。

相比 redux-saga 来说，redux-observable 支持的异步过程的处理更丰富，直接对接了 operator 的生态，是开放的，而 redux-saga 则只是提供了内置的几个 effect 来处理。

所以做特别复杂的异步流程处理的时候，redux-observable 能够利用 rxjs 的操作符的优势会更明显。

但是 redux-saga 的优点还有基于 generator 的良好的可测试性，而且大多数场景下，redux-saga 提供的异步过程的处理能力就足够了，所以相对来说，redux-saga 用的更多一些。

总结

前端框架实现了数据到视图的绑定，我们只需要关心数据流就可以了。

相比 context 的混乱的数据流，redux 的 view -> action -> store -> view 的单向数据流更清晰且容易管理。

前端代码中有很多异步过程，这些异步过程之间可能有串行、并行甚至更复杂的关系，放在组件里并不好管理，可以放在 redux 的中间件里。

redux 的中间件就是对 dispatch 的层层包装，比如 redux-thunk 就是判断了下 action 是 function 就执行下，否则就是继续 dispatch。

redux-thunk 并没有提供多个异步过程管理的机制，复杂异步过程的管理还是得用 redux-saga 或者 redux-observable。

redux-saga 透传了 action 到 store，并且监听 action 执行相应的异步过程。异步过程的描述使用 generator 的形式，好处是可测试性。比如通过 take、takeEvery、takeLatest 来监听 action，然后执行 worker saga。worker saga 可以用 put、call、fork 等 effect 来描述不同的副作用，由 task 负责执行。

redux-observable 同样监听了 action 执行相应的异步过程，但是是基于 rxjs 的 operator，相比 saga 来说，异步过程的管理功能更强大。

不管是 redux-saga 通过 generator 来组织异步过程，通过内置 effect 来处理多个异步过程之间的关系，还是 redux-observable 通过 rxjs 的 operator 来组织异步过程和多个异步过程之间的关系。它们都解决了复杂异步过程的处理的问题，可以根据场景的复杂度灵活选用。

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