本文是一起學習造輪子系列的第二篇，本篇我們將從零開始寫一個小巧完整的Redux，本系列文章將會選取一些前端比較經典的輪子進行源碼分析，並且從零開始逐步實現，本系列將會學習Promises/A+，Redux，react-redux，vue，dom-diff，webpack，babel，kao，express，async/await，jquery，Lodash，requirejs，lib-flexible等前端經典輪子的實現方式，每一章源碼都托管在github上，歡迎關注~
相關系列文章：
一起學習造輪子（一）：從零開始寫一個符合Promises/A+規范的promise
一起學習造輪子（二）：從零開始寫一個Redux
一起學習造輪子（三）：從零開始寫一個React-Redux
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前言
Redux是JavaScript狀態容器，提供可預測化的狀態管理。本文將會詳細介紹Redux五個核心方法
createStore，applyMiddleware，bindActionCreators，combineReducers，compose的實現原理，最后將自己封裝一個小巧完整的redux庫，隨后會介紹一下經常與Redux一起結合使用的Redux常用中間件redux-logger，redux-thunk，redux-promise等中間件的實現原理。
本文對於Redux是什么及Redux幾個核心方法如何使用只會做簡單介紹，如果還沒用過Redux建議先學習基礎知識。
推薦文章：
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Redux 入門教程（二）：中間件與異步操作
Redux 入門教程（三）：React-Redux 的用法
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開始
createStore
首先，我們先來看一種使用Redux的基礎場景：
function reducer(state, action) {}
const store = createStore(reducer) //用reducer生成了store
store.subscribe(() => renderApp(store.getState())) //注冊state變化的回調
renderApp(store.getState()) //初始化頁面
store.dispatch(xxxaction) //發出action
上面代碼是一個用到Redux的基礎場景，首先定義了一個reducer，然后用這個reducer生成了store，在store上注冊當state發生變化后要執行的回調函數，然后使用初始state先渲染一下頁面，當頁面有操作時，store.dispatch發出一個action，action和舊的state經過reducer計算生成新的state，此時state變化，觸發回調函數使用新的state重新渲染頁面，這個簡單的場景囊括了整個redux工作流，
如圖所示：
這個場景主要用到Redux里面的createStore方法，這是Redux里最核心的方法，下面我們簡單實現一下這個方法。
function createStore(reducer) {
let state = null //用來存儲全局狀態
let listeners = [] //用來存儲狀態發生變化的回調函數數組
const subscribe = (listener) => { //用來注冊回調函數
listeners.push(listener)
}
const getState = () => state //用來獲取最新的全局狀態
const dispatch = (action) => { //用來接收一個action，並利用reducer，根據舊的state和action計算出最新的state，然后遍歷回調函數數組，執行回調.
state = reducer(state, action) //生成新state
listeners.forEach((listener) => listener()) //執行回調
}
dispatch({}) //初始化全局狀態
return { getState, dispatch, subscribe } //返回store對象，對象上有三個方法供外部使用
}
其實實現這個方法並不復雜
- 首先，定義2個變量，一個是state，一個是listeners，state用來存放全局狀態，listeners用來存儲狀態發生變化的回調函數數組。
- 然后定義三個方法subscribe，getState，dispatch。subscribe用於注冊回調函數，getState用來獲取最新的state狀態，dispatch用來接收一個action，並利用reducer，根據舊的state和action計算出最新的state，然后遍歷回調函數數組，執行回調。
- 當調用createStore時，會先執行dispatch({})利用reducer生成一個初始state，然后返回一個store對象，對象上掛載着getState, dispatch, subscribe這三個方法供外部調用
經過以上三步，我們便實現了一個簡單的createStore方法。
combineReducers
我們在開發稍微大一些的項目時reducer一般有多個，我們會一般會建立一個reducers文件夾，里面存儲項目中用到的所有reducer，然后使用一個combineReducers方法將所有reducer合並成一個傳給createStore方法。
import userInfoReducer from './userinfo.js'
import bannerDataReducer from './banner.js'
import recordReducer from './record.js'
import clientInfoReducer from './clicentInfo.js'
const rootReducer = combineReducers({
userInfoReducer,
bannerDataReducer,
recordReducer,
clientInfoReducer
})
const store = createStore(rootReducer)
接下來，我們就一起來實現combineReducers這個方法：
const combineReducers = reducers => (state = {}, action) => {
let currentState = {};
for (let key in reducers) {
currentState[key] = reducers[key](state[key], action);
}
return currentState;
};
- 首先combineReducers這個函數接收一個reducer集合，返回一個合並后的reducer函數，所以返回的函數傳參仍然和平常的reducer一樣，接收state和action，返回新的state。
- 然后聲明一個currentState對象，用來存儲全局狀態，接着遍歷reducers數組，使用reducer函數生成對應的state對象掛載到currentState上。
比如說reducers里傳入了2個reducer{userInfoReducer,bannerDataReducer}，userInfoReducer里state本來是這樣：{userId:1,name:"張三"}，而bannerDataReducer里的state本來是{pictureId:1,pictureUrl:"http://abc.com/1.jpg"}
合並以后的currentState變為
{
userInfoReducer: {
userId: 1,
name: "張三"
},
bannerDataReducer: {
pictureId: 1,
pictureUrl: "http://abc.com/1.jpg"
}
}
到此我們實現了第二個方法combineReducers。
bindActionCreators
接下來介紹bindActionCreators這個方法，這是redux提供的一個輔助方法，能夠讓我們以方法的形式來調用action。同時，自動dispatch對應的action。它接收2個參數，第一個參數是接收一個action creator，第二個參數接收一個 dispatch 函數，由 Store 實例提供。
比如說我們有一個TodoActionCreators
export function addTodo(text) {
return {
type: 'ADD_TODO',
text
};
}
export function removeTodo(id) {
return {
type: 'REMOVE_TODO',
id
};
}
我們之前需要這樣使用:
import * as TodoActionCreators from './TodoActionCreators';
let addReadAction = TodoActionCreators.addTodo('看書');
dispatch(addReadAction);
let addEatAction = TodoActionCreators.addTodo('吃飯');
dispatch(addEatAction);
let removeEatAction = TodoActionCreators.removeTodo('看書');
dispatch(removeEatAction);
現在只需要這樣：
import * as TodoActionCreators from './TodoActionCreators';
let TodoAction = bindActionCreators(TodoActionCreators, dispatch);
TodoAction.addTodo('看書')
TodoAction.addTodo('吃飯')
TodoAction.removeTodo('看書')
好了，說完了如何使用，我們來實現一下這個方法
function bindActionCreator(actions, dispatch) {
let newActions = {};
for (let key in actions) {
newActions[key] = () => dispatch(actions[key].apply(null, arguments));
}
return newActions;
}
方法實現也不難，就是遍歷ActionCreators里面的所有action，每個都使用一個函數進行包裹dispatch行為並將這些函數掛載到一個對象上對外暴露，當我們在外部的調用這個函數的時候，就會自動的dispatch對應的action，這個方法的實現其實也是利用了閉包的特性。
這個方法在使用react-redux里面經常見到，等講react-redux實現原理時會再說一下。
compose
最后，還剩兩個方法，一個是compose，一個是applyMiddleware，這兩個都是使用redux中間件時要用到的方法，先來說說compose這個方法，這是一個redux里的輔助方法，其作用是把一系列的函數，組裝生成一個新的函數，並且從后到前依次執行，后面函數的執行結果作為前一個函數執行的參數。
比如說我們有這樣幾個函數:
function add1(str) {
return str + 1
}
function add2(str) {
return str + 2
}
function add3(str) {
return str + 3
}
我們想依次執行函數，並把執行結果傳到下一層就要像下面一樣一層套一層的去寫:
let newstr = add3(add2(add1("abc"))) //"abc123"
這只是3個，如果數量多了或者數量不固定處理起來就很麻煩，但是我們用compose寫起來就很優雅：
let newaddfun = compose(add3, add2, add1);
let newstr = newaddfun("abc") //"abc123"
那compose內部是如何實現的呢？
function compose(...funcs) {
return funcs.reduce((a, b) => (...args) => a(b(...args)));
}
其實核心代碼就一句，這句代碼使用了reduce方法巧妙地將一系列函數轉為了add3(add2(add1(...args)))這種形式，我們使用上面的例子一步一步地拆分看一下，當調用compose(add3, add2, add1)，funcs是add3, add2, add1，第一次進入時a是add3，b是add2，展開就是這樣子：（add3, add2）=>(...args)=>add3(add2(...args)),傳入了add3, add2，返回一個這樣的函數(...args)=>add3(add2(...args))，然后reduce繼續進行，第二次進入時a是上一步返回的函數(...args)=>add3(add2(...args))，b是add1，於是執行到a(b(...args)))時，b(...args)作為a函數的參數傳入，變成了這種形式：(...args)=>add3(add2(add1(...args)))，是不是很巧妙。
applyMiddleware
最后我們來看最后一個方法applyMiddleware，我們在redux項目中，使用中間件時一般這樣寫：
import thunk from 'redux-thunk'
import logger from 'redux-logger'
const middleware = [thunk, logger]
const store = createStore(rootReducer, applyMiddleware(...middleware))
上面我們用到了thunk和logger這兩個中間件，在createStore創建倉庫時傳入一個新的參數applyMiddleware(...middleware)，在此告訴redux我們要使用的中間件，所以我們要先改造一下createStore方法，讓其支持中間件參數的傳入。
function createStore(reducer, enhancer) {
//如果傳入了中間件函數，使用中間件增強createStore方法
if (typeof enhancer === 'function') {
return enhancer(createStore)(reducer)
}
let state = null
const listeners = []
const subscribe = (listener) => {
listeners.push(listener)
}
const getState = () => state
const dispatch = (action) => {
state = reducer(state, action)
listeners.forEach((listener) => listener())
}
dispatch({})
return { getState, dispatch, subscribe }
}
然后接下來以redux-logger中間件為例來分析一下redux中間件的實現方式。
首先我們可以先思考一下，如果我們不用logger中間件，想實現logger的功能該怎樣做呢？
let store = createStore(reducer);
let dispatch = store.dispatch;
store.dispatch = function (action) {
console.log(store.getState());
dispatch(action);
console.log(store.getState())
};
我們可以在原始dispatch方法外面包裝一層函數，讓發起真正的dispatch之前和之后都打印一下日志，調用時調用包裝后的這個dispatch函數，其實redux中間件原理的思路就是這樣的：將store的dispatch進行替換，換成一個功能增強了但是仍然具有dispach功能的新函數。
那applyMiddleware方法里是如何改造dispatch來增強功能的呢？首先我們來看個簡單版本，假如我們只有一個中間件，如何實現applyMiddleware方法呢？
function applyMiddleware(middleware) {
return function a1(createStore) {
return function a2(reducer) {
//取出原始dispatch方法
const store = createStore(reducer)
let dispatch = store.dispatch
//包裝dispatch
const middlewareAPI = {
getState: store.getState,
dispatch: (action) => dispatch(action)
}
let mid = middleware(middlewareAPI)
dispatch = mid(store.dispatch)
//使用包裝后的dispatch覆蓋store.dispatch返回新的store對象
return {
...store,
dispatch
}
}
}
}
//中間件
let logger = function({ dispatch, getState }) {
return function l1(next) {
return function l2(action) {
console.log(getState());
next(action)
console.log(getState())
}
}
}
//reducer函數
function reducer(state, action) {
if (!state) state = {
count: 0
}
console.log(action)
switch (action.type) {
case 'add':
let obj = {...state,
count: ++state.count
}
return obj;
case 'sub':
return {...state,
count: --state.count
}
default:
return state
}
}
const store = createStore(reducer, applyMiddleware(logger))
-
首先我們定義了的applyMiddleware方法，它接收一個中間件作為參數。然后定義了一個logger中間件函數，它接收dispatch和getState方法以供內部使用。這兩個函數Redux源碼里都是使用高階函數實現的，在這里與源碼保持一致也使用高階函數實現，但是為了方便理解，使用具名的function函數代替匿名箭頭函數可以看得更清晰。
-
當我們執行
const store = createStore(reducer,applyMiddleware(logger))時，首先applyMiddleware(logger)執行，將logger存在閉包里，然后返回了一個接收createStore方法的函數a1，將a1這個函數作為第二個參數傳入createStore方法，因為傳入了第二個參數，所以createstore里面其實會執行這一段代碼:
if (typeof enhancer === 'function') {
return enhancer(createStore)(reducer)
}
當執行return enhancer(createStore)(reducer)，其實執行的是a1（createStore）(reducer)，當執行a1（createStore）時返回a2，最后return的是a2(reducer)的執行結果。
-
然后，我們看看a2內部都做了些什么，我給這個函數定義了三個階段，首先為取出原始dispatch階段，這一階段執行
createStore(reducer)方法，並拿出原始的dispatch方法。 -
接着，我們到了第二個階段包裝原始dispatch，首先我們定義了middlewareAPI用來給中間件函數使用，這里的getState直接使用了store.getState，而dispatch使用函數包了一層，
(action)=>dispatch(action)，為什么呢，因為我們最終要給中間件使用的dispatch方法，一定是經過各種中間件包裝后的dispatch方法，而不是原方法，所以我們這里將dispatch方法設置為一個變量。然后將middlewareAPI傳入middleware執行，返回一個函數mid（也就是logger里面的l1），這個函數接收一個next方法作為參數，然后當我們執行dispatch = mid(store.dispatch)時，將store.dispatch作為next方法傳入，並把返回的函數l2作為新的dispatch，我們可以看到新的dispatch方法其實里面做了和我們上面自己直接改造store.dispatch做了同樣的事情：
function l2(action) {
console.log(getState());
next(action)
console.log(getState())
}
都是接收一個action，先打印日志，然后執行原始的dispatch方法去發一個action，然后再打印日志。
-
最后到了第三個階段：使用包裝后的dispatch覆蓋store.dispatch方法后返回新的store對象。
-
到此，當我們在外面執行store.dispatch({type:add})時，實際上執行的是包裝后的dispatch方法，所以logger中間件就生效了，如圖所示真正發起dispatch的前后都打印出了最新狀態：
現在我們在上一版applyMiddleware的基礎上再改造，使其支持多個中間件：
import compose from './compose';
function applyMiddleware(...middlewares) {
return function a1(createStore) {
return function a2(reducer) {
const store = createStore(reducer)
let dispatch = store.dispatch
let chain = []
const middlewareAPI = {
getState: store.getState,
dispatch: (action) => dispatch(action)
}
chain = middlewares.map(middleware => middleware(middlewareAPI))
dispatch = compose(...chain)(store.dispatch)
return {
...store,
dispatch
}
}
}
}
let loggerone = function({ dispatch, getState }) {
return function loggerOneOut(next) {
return function loggerOneIn(action) {
console.log("loggerone:", getState());
next(action)
console.log("loggerone:", getState())
}
}
}
let loggertwo = function({ dispatch, getState }) {
return function loggerTwoOut(next) {
return function loggerTwoIn(action) {
console.log("loggertwo:", getState());
next(action)
console.log("loggertwo:", getState())
}
}
}
const store = createStore(reducer, applyMiddleware([loggertwo, loggerone]))
-
首先當調用applyMiddleware方法時，由傳入一個中間件變為傳入一個中間件數組。
-
然后我們在applyMiddleware方法中維護一個chain數組，這個數組用於存儲中間件鏈。
-
當執行到
chain = middlewares.map(middleware => middleware(middlewareAPI))時，chain里面存放的是[loggerTwoOut,loggerOneOut]。 -
然后下一步我們改造dispatch時用到了我們之前講過的compose方法，
dispatch=compose(...chain)(store.dispatch)其實相當於是執行了dispatch =loggerTwoOut(loggerOneOut(store.dispatch))，然后這一句loggerTwoOut(loggerOneOut(store.dispatch))再次拆開看一下是如何執行的，當執行loggerOneOut(store.dispatch)，返回loggerOneIn函數，並將store.dispatch方法作為loggerOneIn里面的next方法。現在函數變成了這樣：loggerTwoOut(loggerOneIn)，當執行這一句時，返回loggerTwoIn函數，並將loggerOneIn作為loggerTwoIn方法里的next方法。最后給dispatch賦值:dispatch =loggerTwoIn。 -
在外部我們調用
store.dispatch({type:add})時，實際執行的是loggerTwoIn({type:add}),所以會先執行console.log("loggertwo:", getState())，然后執行next(action)時執行的其實是loggerOneIn(action),進入到loggerOneIn內部，所以會執行console.log("loggerone:",getState());然后執行next(action)，這里的其實執行的是原始的store.dispatch方法,所以會真正的把action提交，提交完后繼續執行，執行console.log("loggerone:",getState())，然后loggerOneIn執行完畢，執行權交還到上一層loggerTwoIn，loggerTwoIn繼續執行，執行console.log("loggertwo:", getState())，結束。
畫一張圖形象的表示下執行流程：
到此，applymiddleware方法就講完了，我們來看下redux官方源碼的實現：
function applyMiddleware(...middlewares) {
return (createStore) => (reducer, preloadedState, enhancer) => {
const store = createStore(reducer, preloadedState, enhancer)
let dispatch = store.dispatch
let chain = []
const middlewareAPI = {
getState: store.getState,
dispatch: (action) => dispatch(action)
}
chain = middlewares.map(middleware => middleware(middlewareAPI))
dispatch = compose(...chain)(store.dispatch)
return {
...store,
dispatch
}
}
}
我們實現的applyMiddleware方法對比官方除了沒有對前后端同構時預取數據preloadedState做支持外，其余功能都完整實現了。
到此我們把redux里所有方法都實現了一遍，當然我們實現的只是每個方法最核心最常用的部分，並沒有將redux源碼逐字逐句去翻譯。因為個人認為對於源碼的學習應該抓住主線，學習源碼中的核心代碼及閃光點，如果對redux其他功能感興趣的，可以自行看官方源碼學習。
常用中間件 redux-logger，redux-thunk，redux-promise
接下來，我們將redux常用的三個中間件來實現一下
redux-logger
let logger = function({ dispatch, getState }) {
return function(next) {
return function(action) {
console.log(getState());
next(action)
console.log(getState())
}
}
}
這個我們上面講applyMiddleware時已經講過了，不再多說。
redux-thunk
redux-thunk在我們平常使用時主要用來處理異步提交action情況，引入了redux-thunk后我們可以異步提交action
const fetchPosts = postTitle => (dispatch, getState) => {
dispatch(requestPosts(postTitle));
return fetch(`/some/API/${postTitle}.json`)
.then(response => response.json())
.then(json => dispatch(receivePosts(postTitle, json)));
};
store.dispatch(fetchPosts('reactjs'))
我們可以看到fetchPosts('reactjs')返回的是一個函數，而redux里的dispatch方法不能接受一個函數，Redux官方源碼中明確說了，action必須是一個純粹的對象，處理異步action時需要使用中間件，
function dispatch(action) {
if (!isPlainObject(action)) {
throw new Error(
'Actions must be plain objects. ' +
'Use custom middleware for async actions.'
)
}
......
}
那redux-thunk到底做了什么使dispatch可以傳入函數呢？
let thunk = function({ getState, dispatch }) {
return function(next) {
return function(action) {
if (typeof action == 'function') {
action(dispatch, getState);
} else {
next(action);
}
}
}
}
thunk中間件在內部進行判斷,如果傳入了一個函數,就去執行它,不是函數就不管交給下一個中間件,以上面的fetchPosts為例,當執行store.dispatch(fetchPosts('reactjs'))時,給dispatch傳入了一個函數：
postTitle => (dispatch, getState) => {
dispatch(requestPosts(postTitle));
return fetch(`/some/API/${postTitle}.json`)
.then(response => response.json())
.then(json => dispatch(receivePosts(postTitle, json)));
};
thunk中間件發現是個函數,於是執行它,先發出一個Action（requestPosts(postTitle)），然后進行異步操作。拿到結果后，先將結果轉成 JSON 格式，然后再發出一個Action（receivePosts(postTitle,json)）。這兩個Action都是普通對象,所以當dispatch時會走else {next(action);}這個分支,繼續執行.這樣就解決了dispatch不能接受函數的問題。
redux-promise
最后講一個redux-promise中間件.dispatch目前可以支持傳入函數了,利用redux-promise我們再讓它支持傳入promise對象,平時我們在用這個中間件時,一般有兩種用法:
寫法一，返回值是一個 Promise 對象。
const fetchPosts =
(dispatch, postTitle) => new Promise(function(resolve, reject) {
dispatch(requestPosts(postTitle));
return fetch(`/some/API/${postTitle}.json`)
.then(response => {
type: 'FETCH_POSTS',
payload: response.json()
});
});
寫法二，Action 對象的payload屬性是一個Promise對象。這需要從redux里引入createAction方法，並且寫法也要變成下面這樣。
import { createAction } from 'redux-actions';
class AsyncApp extends Component {
componentDidMount() {
const { dispatch, selectedPost } = this.props
// 發出同步 Action
dispatch(requestPosts(selectedPost));
// 發出異步 Action
dispatch(createAction(
'FETCH_POSTS',
fetch(`/some/API/${postTitle}.json`)
.then(response => response.json())
));
}
}
讓我們來實現一下redux-promise中間件:
let promise = function({ getState, dispatch }) {
return function(next) {
return function(action) {
if (action.then) {
action.then(dispatch);
} else if (action.payload && action.payload.then) {
action.payload.then(payload => dispatch({...action, payload }), payload => dispatch({...action, payload }));
} else {
next(action);
}
}
}
}
我們實現redux-thunk時是判斷如果傳入function就執行這個function,否則next(action)繼續執行;redux-promise同理,當action或action的payload上面有then方法時,我們認為它是promise對象,就讓dispatch到promise的then里面再執行,直到dispatch提交的action沒有then方法,我們認為它不是promise了,可以執行next(action)交給下一個中間件執行了。
最后
本篇介紹了Redux五個方法createStore，applyMiddleware，bindActionCreators，combineReducers，compose的實現原理，並自己封裝了一個小巧完整的Redux庫，同時簡單介紹了Redux里常用的3個中間件redux-logger，redux-thunk，redux-promise的實現原理，本文所有代碼在github建有代碼倉庫，可以點擊查看本文源碼。
與Redux相關的比較經典的輪子還有React-Redux和redux-saga，因本文篇幅現在已經很長，所以這兩個輪子的實現將放到后續的一起學習造輪子系列中，敬請關注~