Hooks中的useState

Hooks中的useState

React的数据是自顶向下单向流动的，即从父组件到子组件中，组件的数据存储在props和state中，实际上在任何应用中，数据都是必不可少的，我们需要直接的改变页面上一块的区域来使得视图的刷新，或者间接地改变其他地方的数据，在React中就使用props和state两个属性存储数据。state的主要作用是用于组件保存、控制、修改自己的可变状态，state在组件内部初始化，可以被组件自身修改，而外部不能访问也不能修改，可以认为state是一个局部的、只能被组件自身控制的数据源，而对于React函数组件，useState即是用来管理自身状态hooks函数。

Hooks

对于React Hooks这个Hooks的意思，阮一峰大佬解释说，React Hooks的意思是，组件尽量写成纯函数，如果需要外部功能和副作用，就用钩子把外部代码钩进来，React Hooks就是那些钩子。我觉得这个解释非常到位了，拿useState来说，在写函数组件的时候是将这个函数勾过来使用，而在这个函数内部是保存着一些内部的作用域变量的，也就是常说的闭包，所以Hooks也可以理解为将另一个作用域变量以及函数逻辑勾过来在当前作用域使用。
对于为什么要用React Hooks，总结来说还是为了组件复用，特别在更加细粒度的组件复用方面React Hooks表现更好。在React中代码复用的解决方案层出不穷，但是整体来说代码复用还是很复杂的，这其中很大一部分原因在于细粒度代码复用不应该与组件复用捆绑在一起，HOC、Render Props 等基于组件组合的方案，相当于先把要复用的逻辑包装成组件，再利用组件复用机制实现逻辑复用，自然就受限于组件复用，因而出现扩展能力受限、Ref 隔断、Wrapper Hell等问题，那么我们就需要有一种简单直接的代码复用方式，函数，将可复用逻辑抽离成函数应该是最直接、成本最低的代码复用方式，但对于状态逻辑，仍然需要通过一些抽象模式(如Observable)才能实现复用，这正是Hooks的思路，将函数作为最小的代码复用单元，同时内置一些模式以简化状态逻辑的复用。比起上面提到的其它方案，Hooks让组件内逻辑复用不再与组件复用捆绑在一起，是真正在从下层去尝试解决(组件间)细粒度逻辑的复用问题此外，这种声明式逻辑复用方案将组件间的显式数据流与组合思想进一步延伸到了组件内。

对于使用React Hooks的动机，官方解释如下：
Hooks解决了我们在过去五年来编写和维护react遇到的各种看似不相关的问题，不论你是否正在学习react，每天都在使用它，甚至是你只是在使用一些与React具有相似组件模型的框架，你或多或少都会注意到这些问题。
跨组件复用含状态的逻辑stateful logic十分困难:
React没有提供一种将复用行为绑定attach到组件的方法，比如将其连接到store，类似redux这类状态管理库的connect方法，如果您已经使用React一段时间，您可能熟悉通过render props和higher-order高阶组件等模式，来试图解决这些问题，但是这些模式要求您在使用它们时重构组件，这可能很麻烦并且使代码难以为继，使用Hooks，您可以从组件中提取有状态的逻辑，以便可以独立测试并重复使用，如果你在React DevTools中看到一个典型的React应用程序，你可能会发现一个由包含 providers, consumers消费者，higher-order高阶组件，render props和其他抽象层的组件组成的包装器地狱，虽然我们可以在DevTools中过滤它们，但这反应出一个更深层次的问题：React需要一个更好的原生方法来共享stateful logic。使用Hooks，你可以把含有state的逻辑从组件中提取抽象出来，以便于独立测试和复用，同时，Hooks允许您在不更改组件结构的情况下重用有状态的逻辑，这样就可以轻松地在许多组件之间或与社区共享Hook。
复杂的组件变得难以理解:
我们往往不得不维护一个在开始十分简单，但却慢慢演变成了一个无法管理的stateful logic含有state逻辑的混乱的和一堆含有副作用的组件，随着开发的深入它们会变得越来越大、越来越混乱，各种逻辑在组件中散落的到处都是，每个生命周期钩子中都包含了一堆互不相关的逻辑。比如，我们的组件可能会在componentDidMount和componentDidUpdate中执行一些数据拉取的工作，但是在相同的componentDidMount方法可能还包含一些无关逻辑，比如设置事件监听(之后需要在componentWillUnmount中清除)，一起更改的相互关联的代码被拆分，但完全不相关的代码最终组合在一个方法中，这使得引入错误和不一致变得太容易了，最终的结果是强相关的代码被分离，反而是不相关的代码被组合在了一起，这显然会轻易的导致bug和异常，在许多情况下，我们也不太可能将这些组件分解成更小的组件，因为stateful logic到处都是，测试他们也很困难，这也是为什么很多人喜欢将React和状态管理的库组合使用的原因之一，但是这通常会引入太多的抽象，要求您在不同的文件之间跳转，并使得重用组件变得更加困难，为此，Hooks允许您根据相关的部分(例如设置订阅或获取数据)将一个组件拆分为更小的函数，而不是基于生命周期方法强制拆分，您还可以选择使用reducer管理组件的本地状态，以使其更具可预测性。
难以理解的class:
除了代码复用和代码管理会遇到困难外，我们还发现class是学习React的一大屏障，你必须去理解JavaScript中this的工作方式，这与其他语言存在巨大差异，还不能忘记绑定事件处理器，没有稳定的语法提案，这些代码非常冗余，大家可以很好地理解props、 state和自顶向下的数据流，但对class却一筹莫展，即便在有经验的React开发者之间，对于函数组件与class组件的差异也存在分歧，甚至还要区分两种组件的使用场景，另外，React已经发布五年了，我们希望它能在下一个五年也与时俱进，就像Svelte、Angular、Glimmer等其它的库展示的那样，组件预编译会带来巨大的潜力，尤其是在它不局限于模板的时候。最近，我们一直在使用Prepack来试验component folding，也取得了初步成效，但是我们发现使用class组件会无意中鼓励开发者使用一些让优化措施无效的方案，class也给目前的工具带来了一些问题，例如，class不能很好的压缩，并且会使热重载出现不稳定的情况，因此，我们想提供一个使代码更易于优化的API，为了解决这些问题，Hook使你在非class的情况下可以使用更多的React特性，从概念上讲，React组件一直更像是函数，而Hook则拥抱了函数，同时也没有牺牲React的精神原则，Hook提供了问题的解决方案，无需学习复杂的函数式或响应式编程技术。

useState

最简单的useState的使用如下https://codesandbox.io/s/fancy-dust-kbd1i?file=/src/App.tsx。

// App.tsx
import { useState } from "react";
import "./styles.css";

export default function App() {
  const [count, setCount] = useState(0);

  console.log("refresh");
  const addCount = () => setCount(count + 1);

  return (
    <>
      <div>{count}</div>
      <button onClick={addCount}>Count++</button>
    </>
  );
}

当页面在首次渲染时会render渲染<App />函数组件，其实际上是调用App()方法，得到虚拟DOM元素，并将其渲染到浏览器页面上，当用户点击button按钮时会调用addCount方法，然后再进行一次render渲染<App />函数组件，其实际上还是调用了App()方法，得到一个新的虚拟DOM元素，然后React会执行DOM diff算法，将改变的部分更新到浏览器的页面上。也就是说，实际上每次setCount都会重新执行这个App()函数，这个可以通过console.log("refresh")那一行看到效果，每次点击按钮控制台都会打印refresh。
那么问题来了，页面首次渲染和进行+1操作，都会调用App()函数去执行const [count, setCount] = useState(0);这行代码，那它是怎么做到在+ +操作后，第二次渲染时执行同样的代码，却不对变量n进行初始化也就是一直为0，而是拿到n的最新值。
考虑到上边这个问题，我们可以简单实现一个useMyState函数，上边在Hooks为什么称为Hooks这个问题上提到了可以勾过来一个函数作用域的问题，那么我们也完全可以实现一个Hooks去勾过来一个作用域，简单来说就是在useMyState里边保存一个变量，也就是一个闭包里边保存了这个变量，然后这个变量保存了上次的值，再次调用的时候直接取出这个之前保存的值即可，https://codesandbox.io/s/fancy-dust-kbd1i?file=/src/use-my-state-version-1.ts。

// index.tsx
import { render } from "react-dom";
import App from "./App";

// 改造一下让其导出 让我们能够强行刷新`<App />`
export const forceRefresh = () => {
  console.log("Force fresh <App />");
  const rootElement = document.getElementById("root");
  render(<App />, rootElement);
};

forceRefresh();

// use-my-state-version-1.ts
import { forceRefresh } from "./index";

let saveState: any = null;

export function useMyState<T>(state: T): [T, (newState: T) => void] {
  saveState = saveState || state;
  const rtnState: T = saveState;
  const setState = (newState: T): void => {
    saveState = newState;
    forceRefresh();
  };
  return [rtnState, setState];
}

// App.tsx
import { useMyState } from "./use-my-state-version-1";
import "./styles.css";

export default function App() {
  const [count, setCount] = useMyState(0);

  console.log("refresh");
  const addCount = () => setCount(count + 1);

  return (
    <>
      <div>{count}</div>
      <button onClick={addCount}>Count++</button>
    </>
  );
}

可以在codesandbox中看到现在已经可以实现点击按钮进行++操作了，而不是无论怎么点击都是0，但是上边的情况太过于简单，因为只有一个state，如果使用多个变量，那就需要调用两次useState，我们就需要对其进行一下改进了，不然会造成多个变量存在一个saveState中，这样会产生冲突覆盖的问题，改进思路有两种:1把做成一个对象，比如saveState = { n:0, m:0 }，这种方式不太符合需求，因为在使用useStatek的时候只会传递一个初始值参数，不会传递名称; 2把saveState做成一个数组，比如saveState:[0, 0]。实际上React中是通过类似单链表的形式来代替数组的，通过next按顺序串联所有的hook，使用数组也是一种类似的操作，因为两者都依赖于定义Hooks的顺序，https://codesandbox.io/s/fancy-dust-kbd1i?file=/src/use-my-state-version-2.ts。

// index.tsx
import { render } from "react-dom";
import App from "./App";

// 改造一下让其导出 让我们能够强行刷新`<App />`
export const forceRefresh = () => {
  console.log("Force fresh <App />");
  const rootElement = document.getElementById("root");
  render(<App />, rootElement);
};

forceRefresh();

// use-my-state-version-2.ts
import { forceRefresh } from "./index";

let saveState: any[] = [];
let index: number = 0;

export function useMyState<T>(state: T): [T, (newState: T) => void] {
  const curIndex = index;
  index++;
  saveState[curIndex] = saveState[curIndex] || state;
  const rtnState: T = saveState[curIndex];
  const setState = (newState: T): void => {
    saveState[curIndex] = newState;
    index = 0; // 必须在渲染前后将`index`值重置为`0` 不然就无法借助调用顺序确定`Hooks`了
    forceRefresh();
  };
  return [rtnState, setState];
}

// App.tsx
import { useMyState } from "./use-my-state-version-2";
import "./styles.css";

export default function App() {
  const [count1, setCount1] = useMyState(0);
  const [count2, setCount2] = useMyState(0);

  console.log("refresh");
  const addCount1 = () => setCount1(count1 + 1);
  const addCount2 = () => setCount2(count2 + 1);

  return (
    <>
      <div>{count1}</div>
      <button onClick={addCount1}>Count1++</button>
      <div>{count2}</div>
      <button onClick={addCount2}>Count2++</button>
    </>
  );
}

可以看到已经可以实现在多个State下的独立的状态更新了，那么问题又又来了，<App />用了saveState和index，那其他组件用什么，也就是说多个组件如果解决每个组件独立的作用域，解决办法1每个组件都创建一个saveState和index，但是几个组件在一个文件中又会导致saveState、index冲突。解决办法2放在组件对应的虚拟节点对象上，React采用的也是这种方案，将saveState和index变量放在组件对应的虚拟节点对象FiberNode上，在React中具体实现saveState叫做memoizedState，实际上React中是通过类似单链表的形式来代替数组的，通过next按顺序串联所有的hook。
可以看出useState是强依赖于定义的顺序的，useState数组中保存的顺序非常重要在执行函数组件的时候可以通过下标的自增获取对应的state值，由于是通过顺序获取的，这将会强制要求你不允许更改useState的顺序，例如使用条件判断是否执行useState这样会导致按顺序获取到的值与预期的值不同，这个问题也出现在了React.useState自己身上，因此React是不允许你使用条件判断去控制函数组件中的useState的顺序的，这会导致获取到的值混乱，类似于下边的代码则会抛出异常。

const App = () => {
    let state;
    if(true){
        [state, setState] = React.useState(0);
    }
    return (
        <div>{state}</div>
    )
}

<!-- React Hook "React.useState" is called conditionally. React Hooks must be called in the exact same order in every component render  react-hooks/rules-of-hooks-->

这里当然只是对于useState的简单实现，对于React真正的实现可以参考packages/react-reconciler/src/ReactFiberHooks.js，当前的React版本是16.10.2，也可以简略看一下相关的type。

type Hooks = {
  memoizedState: any, // 指向当前渲染节点`Fiber` 上一次完整更新之后的最终状态值
  baseState: any, // 初始化`initialState` 已经每次`dispatch`之后`newState`
  baseUpdate: Update<any> | null, // 当前需要更新的`Update` 每次更新完之后会赋值上一个`update` 方便`react`在渲染错误的边缘数据回溯
  queue: UpdateQueue<any> | null, // 缓存的更新队列 存储多次更新行为
  next: Hook | null, // `link`到下一个`hooks` 通过`next`串联所有`hooks`
}

每日一题

https://github.com/WindrunnerMax/EveryDay

参考

https://juejin.cn/post/6963559556366467102
https://juejin.cn/post/6944908787375734791
https://juejin.cn/post/6844903990958784526
https://juejin.cn/post/6865473218414247944
https://juejin.cn/post/6844903999083118606
https://github.com/brickspert/blog/issues/26
https://react.docschina.org/docs/hooks-state.html
https://jelly.jd.com/article/61aed4a97f05d46ce6b791f4
https://blog.csdn.net/Marker__/article/details/105593118
https://www.ruanyifeng.com/blog/2019/09/react-hooks.html
https://react.docschina.org/docs/hooks-faq.html#how-does-react-associate-hook-calls-with-components