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从零开始实现一个React（四）：异步的setState

前言

在上一篇文章中，我们实现了diff算法，性能有非常大的改进。但是文章末尾也指出了一个问题：按照目前的实现，每次调用setState都会触发更新，如果组件内执行这样一段代码：

for ( let i = 0; i < 100; i++ ) {
    this.setState( { num: this.state.num + 1 } );
}

那么执行这段代码会导致这个组件被重新渲染100次，这对性能是一个非常大的负担。

真正的React是怎么做的

React显然也遇到了这样的问题，所以针对setState做了一些特别的优化：React会将多个setState的调用合并成一个来执行，这意味着当调用setState时，state并不会立即更新，举个栗子：

class App extends Component {
    constructor() {
        super();
        this.state = {
            num: 0
        }
    }
    componentDidMount() {
        for ( let i = 0; i < 100; i++ ) {
            this.setState( { num: this.state.num + 1 } );
            console.log( this.state.num );    // 会输出什么？
        }
    }
    render() {
        return (
            <div className="App">
                <h1>{ this.state.num }</h1>
            </div>
        );
    }
}

我们定义了一个 App 组件，在组件挂载后，会循环100次，每次让 this.state.num 增加1，我们用真正的React来渲染这个组件，看看结果：

从零开始实现一个React（四）：异步的setState

组件渲染的结果是1，并且在控制台中输出了100次0，说明每个循环中，拿到的state仍然是更新之前的。

这是React的优化手段，但是显然它也会在导致一些不符合直觉的问题（就如上面这个例子），所以针对这种情况，React给出了一种解决方案：setState接收的参数还可以是一个函数，在这个函数中可以拿先前的状态，并通过这个函数的返回值得到下一个状态。

我们可以通过这种方式来修正App组件：

componentDidMount() {
    for ( let i = 0; i < 100; i++ ) {
        this.setState( prevState => {
            console.log( prevState.num );
            return {
                num: prevState.num + 1
            }
        } );
    }
}

这种用法是不是很像数组的 reduce 方法？

现在来看看App组件的渲染结果：

从零开始实现一个React（四）：异步的setState

现在终于能得到我们想要的结果了。

所以，这篇文章的目标也明确了， 我们要实现以下两个功能 ：

异步更新state，将短时间内的多个setState合并成一个
为了解决异步更新导致的问题，增加另一种形式的setState：接受一个函数作为参数，在函数中可以得到前一个状态并返回下一个状态

合并setState

回顾一下第二篇文章中对setState的实现：

setState( stateChange ) {
    Object.assign( this.state, stateChange );
    renderComponent( this );
}

这种实现，每次调用setState都会更新state并马上渲染一次。

setState队列

为了合并setState，我们需要一个队列来保存每次setState的数据，然后在一段时间后，清空这个队列并渲染组件。

队列是一种数据结构，它的特点是“先进先出”，可以通过js数组的push和shift方法模拟

const queue = [];
function enqueueSetState( stateChange, component ) {
    queue.push( {
        stateChange,
        component
    } );
}

然后修改组件的setState方法

setState( stateChange ) {
    enqueueSetState( stateChange, this );
}

现在队列是有了，怎么清空队列并渲染组件呢？

清空队列

我们定义一个flush方法，它的作用就是清空队列

function flush() {
    let item;
    // 遍历
    while( item = setStateQueue.shift() ) {

        const { stateChange, component } = item;

        // 如果没有prevState，则将当前的state作为初始的prevState
        if ( !component.prevState ) {
            component.prevState = Object.assign( {}, component.state );
        }

        // 如果stateChange是一个方法，也就是setState的第二种形式
        if ( typeof stateChange === 'function' ) {
            Object.assign( component.state, stateChange( component.prevState, component.props ) );
        } else {
            // 如果stateChange是一个对象，则直接合并到setState中
            Object.assign( component.state, stateChange );
        }

        component.prevState = component.state;

    }
}

这只是实现了state的更新，我们还没有渲染组件。渲染组件不能在遍历队列时进行，因为同一个组件可能会多次添加到队列中，我们需要另一个队列保存所有组件，不同之处是，这个队列内不会有重复的组件。

我们在enqueueSetState时，就可以做这件事

const queue = [];
const renderQueue = [];
function enqueueSetState( stateChange, component ) {
    queue.push( {
        stateChange,
        component
    } );
    // 如果renderQueue里没有当前组件，则添加到队列中
    if ( !renderQueue.some( item => item === component ) ) {
        renderQueue.push( component );
    }
}

在flush方法中，我们还需要遍历renderQueue，来渲染每一个组件

function flush() {
    let item, component;
    while( item = queue.shift() ) {
        // ...
    }
    // 渲染每一个组件
    while( component = renderQueue.shift() ) {
        renderComponent( component );
    }

}

延迟执行

现在还有一件最重要的事情：什么时候执行flush方法。

我们需要合并一段时间内所有的setState，也就是在一段时间后才执行flush方法来清空队列，关键是这个“一段时间“怎么决定。

一个比较好的做法是利用js的事件队列机制。

先来看这样一段代码：

setTimeout( () => {
    console.log( 2 );
}, 0 );
Promise.resolve().then( () => console.log( 1 ) );
console.log( 3 );

你可以打开浏览器的调试工具运行一下，它们打印的结果是：

具体的原理可以看阮一峰的这篇文章，这里就不再赘述了。

我们可以利用事件队列，让flush在所有同步任务后执行

function enqueueSetState( stateChange, component ) {
    // 如果queue的长度是0，也就是在上次flush执行之后第一次往队列里添加
    if ( queue.length === 0 ) {
        defer( flush );
    }
    queue.push( {
        stateChange,
        component
    } );
    if ( !renderQueue.some( item => item === component ) ) {
        renderQueue.push( component );
    }
}

定义defer方法，利用刚才题目中出现的Promise.resolve

function defer( fn ) {
    return Promise.resolve().then( fn );
}

这样在一次“事件循环“中，最多只会执行一次flush了，在这个“事件循环”中，所有的setState都会被合并，并只渲染一次组件。

别的延迟执行方法

除了用 Promise.resolve().then( fn ) ，我们也可以用上文中提到的 setTimeout( fn, 0 ) ，setTimeout的时间也可以是别的值，例如16毫秒。

16毫秒的间隔在一秒内大概可以执行60次，也就是60帧，人眼每秒只能捕获60幅画面

另外也可以用 requestAnimationFrame 或者 requestIdleCallback

function defer( fn ) {
    return requestAnimationFrame( fn );
}

试试效果

就试试渲染上文中用React渲染的那两个例子：

class App extends Component {
    constructor() {
        super();
        this.state = {
            num: 0
        }
    }
    componentDidMount() {
        for ( let i = 0; i < 100; i++ ) {
            this.setState( { num: this.state.num + 1 } );
            console.log( this.state.num ); 
        }
    }
    render() {
        return (
            <div className="App">
                <h1>{ this.state.num }</h1>
            </div>
        );
    }
}

效果和React完全一样

从零开始实现一个React（四）：异步的setState

同样，用第二种方式调用setState：

componentDidMount() {
    for ( let i = 0; i < 100; i++ ) {
        this.setState( prevState => {
            console.log( prevState.num );
            return {
                num: prevState.num + 1
            }
        } );
    }
}

结果也完全一样：

从零开始实现一个React（四）：异步的setState