使用RxJS管理React应用状态的介绍

随着前端应用的复杂度越来越高，如何管理应用的数据已经是一个不可回避的问题。当你面对的是业务场景复杂、需求变动频繁、各种应用数据互相关联依赖的大型前端应用时，你会如何去管理应用的状态数据呢？

我们认为应用的数据大体上可以分为四类：

• 事件：瞬间产生的数据，数据被消费后立即销毁，不存储。
• 异步：异步获取的数据；类似于事件，是瞬间数据，不存储。
• 状态：随着时间空间变化的数据，始终会存储一个当前值/最新值。
• 常量：固定不变的数据。

RxJS天生就适合编写异步和基于事件的程序，那么状态数据用什么去管理呢？还是用RxJS吗？ 合不合适呢？

我们去调研和学习了前端社区已有的优秀的状态管理解决方案，也从一些大牛分享的关于用RxJS设计数据层的构想和实践中得到了启发：

1. 使用RxJS完全可以实现诸如Redux,Mobx等管理状态数据的功能。
2. 应用的数据不是只有状态的，还有事件、异步、常量等等。如果整个应用都由observable来表达，则可以借助RxJS基于序列且可响应的的特性，以流的方式自由地拼接和组合各种类型的数据，能够更优雅更高效地抽象出可复用可扩展的业务模型。

出于以上两点原因，最终决定基于RxJS来设计一套管理应用的状态的解决方案。

原理介绍

对于状态的定义，通常认为状态需要满足以下3个条件：

1. 是一个具有多个值的集合。
2. 能够通过event或者action对值进行转换，从而得到新的值。
3. 有“当前值”的概念，对外一般只暴露当前值，即最新值。

那么，RxJS适合用来管理状态数据吗？答案是肯定的！

首先，因为Observable本身就是多个值的推送集合，所以第一个条件是满足的！

其次，我们可以实现一个使用dispatch action模式来推送数据的observable来满足第二个条件!

众所周知，RxJS中的observable可以分为两种类型：

cold observable: 推送值的生产者(producer)来自observable内部。

• 将会推送几个值以及推送什么样的值已在observable创建时被定义下来，不可改变。
• producer与观察者(observer) 是一对一的关系，即是单播的。
• 每当有observer订阅时，producer都会把预先定义好的若干个值依次推送给observer。

hot observable: 推送值的producer来自observable外部。

• 将会推送几个值、推送什么样的值以及何时推送在创建时都是未知的。
• producer与observer是一对多的关系，即是多播的。
• 每当有observer订阅时,会将observer注册到观察者列表中，类似于其他库或语言中的addListener的工作方式。
• 当外部的producer被触发或执行时，会将值同时推送给所有的observer；也就是说，所有的observer共享了hot observable推送的值。

RxJS提供的BehaviorSubject就是一种特殊的hot observable，它向外暴露了推送数据的接口next函数；并且有“当前值”的概念，它保存了发送给observer的最新值，当有新的观察者订阅时，会立即从BehaviorSubject那接收到“当前值”。

那么这说明使用BehaviorSubject来更新状态并保存状态的当前值是可行的，第三个条件也满足了。

简单实现

请看以下的代码:

import { BehaviorSubject } from 'rxjs';

// 数据推送的生产者
class StateMachine {
  constructor(subject, value) {
    this.subject = subject;
    this.value = value;
  }

  producer(action) {
    let oldValue = this.value;
    let newValue;
    switch (action.type) {
      case 'plus':
        newValue = ++oldValue;
        this.value = newValue;
        this.subject.next(newValue);
        break;
      case 'toDouble':
        newValue = oldValue * 2;
        this.value = newValue;
        this.subject.next(newValue);
        break;
    }
  }
}

const value = 1;  // 状态的初始值
const count$ = new BehaviorSubject(value);
const stateMachine = new StateMachine(count$, value);

// 派遣action
function dispatch(action) {
  stateMachine.producer(action);
}

count$.subscribe(val => {
  console.log(val);
});

setTimeout(() => {
  dispatch({
    type: "plus"
  });
}, 1000);

setTimeout(() => {
  dispatch({
    type: "toDouble"
  });
}, 2000);

执行代码控制台会打印出三个值:

Console

 1
 2
 4

上面的代码简单实现了一个简单管理状态的例子:

• 状态的初始值: 1
• 执行plus之后的状态值: 2
• 执行toDouble之后的状态值: 4

实现方法挺简单的，就是使用BehaviorSubject来表达状态的当前值：

• 第一步，通过调用dispatch函数使producer函数执行
• 第二部，producer函数在内部调用了BehaviorSubject的next函数，推送了新数据，BehaviorSubject的当前值更新了，也就是状态更新了。

不过写起来略微繁琐，我们对其进行了封装，优化后写法见下文。

使用操作符来创建状态数据

我们自定义了一个操作符state用来创建一个能够通过dispatch action模式推送新数据的BehaviorSubject，我们称她为stateObservable。

const count$ = state({
  // 状态的唯一标识名称
  name: "count",
    
  // 状态的默认值
  defaultValue: 1,
    
  // 数据推送的生产者函数
  producer(next, value, action) {
    switch (action.type) {
      case "plus":
        next(value + 1);
        break;
      case "toDouble":
        next(value * 2);
        break;
    }
  }
});

更新状态

在你想要的任意位置使用函数dispatch派遣action即可更新状态！

dispatch("count", {
  type: "plus"
})

异步数据

RxJS的一大优势就在于能够统一同步和异步，使用observable处理数据你不需要关注同步还是异步。

下面的例子我们使用操作符from将promise转换为observable。

指定observable作为状态的初始值(首次推送数据)

const todos$ = state({
  name: "todos",
    
  // `observable`推送的数据将作为状态的初始值
  initial: from(getAsyncData())
    
  //...
  
});

producer推送observable

const todos$ = state({
  name: "todos",
    
  defaultValue: []
    
  // 数据推送的生产者函数
  producer(next, value, action) {
    switch (action.type) {
      case "getAsyncData":
        next(
          from(getAsyncData())
        );
        break;
    }
  }
});

执行getAsyncData之后，from(getAsyncData())的推送数据将成为状态的最新值。

衍生状态

由于状态todos$是一个observable，所以可以很自然地使用RxJS操作符转换得到另一个新的observable。并且这个observable的推送来自todos$；也就是说只要todos$推送新数据，它也会推送；效果类似于Vue的计算属性。

// 未完成任务数量
const undoneCount$ = todos$.pipe(
  map(todos => {
    let _conut = 0;
    todos.forEach(item => {
      if (!item.check) ++_conut;
    });
    return _conut;
  })
);

React视图渲染

我们可能会在组件的生命周期内订阅observable得到数据渲染视图。

class Todos extends React.Component {
  componentWillMount() {
    todos$.subscribe(data => {
      this.setState({
        todos: data
      });
    });
  }
}

我们可以再优化下，利用高阶组件封装一个装饰器函数@subscription，顾名思义，就是为React组件订阅observable以响应推送数据的变化；它会将observable推送的数据转换为React组件的props。

@subscription({
  todos: todos$
})
class TodoList extends React.Component {
  render() {
    return (
      <p className="todolist">
        <h1 className="header">任务列表</h1>
        {this.props.todos.map((item, n) => {
          return <TodoItem item={item} key={item.desc} />;
        })}
      </p>
    );
  }
}

总结

使用RxJS越久，越令人受益匪浅。

• 因为它基于observable序列提供了较高层次的抽象，并且是观察者模式，可以尽可能地减少各组件各模块之间的耦合度，大大减轻了定位BUG和重构的负担。
• 因为是基于observable序列来编写代码的，所以遇到复杂的业务场景，总能按照一定的顺序使用observable描述出来，代码的可读性很强。并且当需求变动时，我可能只需要调整下observable的顺序，或者加个操作符就行了。再也不必因为一个复杂的业务流程改动了，需要去改好几个地方的代码（而且还容易改出BUG，笑～）。

所以，以上基于RxJS的状态管理方案，对我们来说是一个必需品，因为我们项目中大量使用了RxJS，如果状态数据也是observable,对我们抽象可复用可扩展的业务模型是一个非常大的助力。当然了，如果你的项目中没有使用RxJS，也许Redux和Mobx是更合适的选择。

这套基于RxJS的状态管理方案，我们已经用于开发公司的商用项目，反馈还不错。所以我们决定把这套方案整理成一个js lib，取名为：Floway，并在github上开源：

• github源码：https://github.com/shayeLee/floway
• 使用文档：https://shayelee.github.io/floway

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