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动手实现 Redux(四):共享结构的对象提高性能

(本文未审核)

接下来两节某些地方可能会稍微有一点点抽象,但是我会尽可能用简单的方式进行讲解。如果你觉得理解起来有点困难,可以把这几节多读多理解几遍,其实我们一路走来都是符合“逻辑”的,都是发现问题、思考问题、优化代码的过程。所以最好能够用心留意、思考我们每一个提出来的问题。

细心的朋友可以发现,其实我们之前的例子当中是有比较严重的性能问题的。我们在每个渲染函数的开头打一些 Log 看看:

function renderApp (appState) {
  console.log('render app...')
  renderTitle(appState.title)
  renderContent(appState.content)
}

function renderTitle (title) {
  console.log('render title...')
  const titleDOM = document.getElementById('title')
  titleDOM.innerHTML = title.text
  titleDOM.style.color = title.color
}

function renderContent (content) {
  console.log('render content...')
  const contentDOM = document.getElementById('content')
  contentDOM.innerHTML = content.text
  contentDOM.style.color = content.color
}

依旧执行一次初始化渲染,和两次更新,这里代码保持不变:

const store = createStore(appState, stateChanger)
store.subscribe(() => renderApp(store.getState())) // 监听数据变化

renderApp(store.getState()) // 首次渲染页面
store.dispatch({ type: 'UPDATE_TITLE_TEXT', text: '《React.js 小书》' }) // 修改标题文本
store.dispatch({ type: 'UPDATE_TITLE_COLOR', color: 'blue' }) // 修改标题颜色

可以在控制台看到:

实例图片

前三个毫无疑问是第一次渲染打印出来的。中间三个是第一次 store.dispatch 导致的,最后三个是第二次 store.dispatch 导致的。可以看到问题就是,每当更新数据就重新渲染整个 App,但其实我们两次更新都没有动到 appState 里面的 content 字段的对象,而动的是 title 字段。其实并不需要重新 renderContent,它是一个多余的更新操作,现在我们需要优化它。

这里提出的解决方案是,在每个渲染函数执行渲染操作之前先做个判断,判断传入的新数据和旧的数据是不是相同,相同的话就不渲染了。

function renderApp (newAppState, oldAppState = {}) { // 防止 oldAppState 没有传入,所以加了默认参数 oldAppState = {}
  if (newAppState === oldAppState) return // 数据没有变化就不渲染了
  console.log('render app...')
  renderTitle(newAppState.title, oldAppState.title)
  renderContent(newAppState.content, oldAppState.content)
}

function renderTitle (newTitle, oldTitle = {}) {
  if (newTitle === oldTitle) return // 数据没有变化就不渲染了
  console.log('render title...')
  const titleDOM = document.getElementById('title')
  titleDOM.innerHTML = newTitle.text
  titleDOM.style.color = newTitle.color
}

function renderContent (newContent, oldContent = {}) {
  if (newContent === oldContent) return // 数据没有变化就不渲染了
  console.log('render content...')
  const contentDOM = document.getElementById('content')
  contentDOM.innerHTML = newContent.text
  contentDOM.style.color = newContent.color
}

然后我们用一个 oldState 变量保存旧的应用状态,在需要重新渲染的时候把新旧数据传进入去:

const store = createStore(appState, stateChanger)
let oldState = store.getState() // 缓存旧的 state
store.subscribe(() => {
  const newState = store.getState() // 数据可能变化,获取新的 state
  renderApp(newState, oldState) // 把新旧的 state 传进去渲染
  oldState = newState // 渲染完以后,新的 newState 变成了旧的 oldState,等待下一次数据变化重新渲染
})
...

希望到这里没有把大家忽悠到,上面的代码根本不会达到我们的效果。看看我们的 stateChanger

function stateChanger (state, action) {
  switch (action.type) {
    case 'UPDATE_TITLE_TEXT':
      state.title.text = action.text
      break
    case 'UPDATE_TITLE_COLOR':
      state.title.color = action.color
      break
    default:
      break
  }
}

即使你修改了 state.title.text,但是 state 还是原来那个 statestate.title 还是原来的 state.title,这些引用指向的还是原来的对象,只是对象内的内容发生了改变。所以即使你在每个渲染函数开头加了那个判断又什么用?这就像是下面的代码那样自欺欺人:

let appState = {
  title: {
    text: 'React.js 小书',
    color: 'red',
  },
  content: {
    text: 'React.js 小书内容',
    color: 'blue'
  }
}
const oldState = appState
appState.title.text = '《React.js 小书》'
oldState !== appState // false,其实两个引用指向的是同一个对象,我们却希望它们不同。

但是,我们接下来就要让这种事情变成可能。

共享结构的对象

希望大家都知道这种 ES6 的语法:

const obj = { a: 1, b: 2}
const obj2 = { ...obj } // => { a: 1, b: 2 }

const obj2 = { ...obj } 其实就是新建一个对象 obj2,然后把 obj 所有的属性都复制到 obj2 里面,相当于对象的浅复制。上面的 obj 里面的内容和 obj2 是完全一样的,但是却是两个不同的对象。除了浅复制对象,还可以覆盖、拓展对象属性:

const obj = { a: 1, b: 2}
const obj2 = { ...obj, b: 3, c: 4} // => { a: 1, b: 3, c: 4 },覆盖了 b,新增了 c

我们可以把这种特性应用在 state 的更新上,我们禁止直接修改原来的对象,一旦你要修改某些东西,你就得把修改路径上的所有对象复制一遍,例如,我们不写下面的修改代码:

appState.title.text = '《React.js 小书》'

取而代之的是,我们新建一个 appState,新建 appState.title,新建 appState.title.text

let newAppState = { // 新建一个 newAppState
  ...appState, // 复制 appState 里面的内容
  title: { // 用一个新的对象覆盖原来的 title 属性
    ...appState.title, // 复制原来 title 对象里面的内容
    text: '《React.js 小书》' // 覆盖 text 属性
  }
}

如果我们用一个树状的结构来表示对象结构的话:

实例图片

appStatenewAppState 其实是两个不同的对象,因为对象浅复制的缘故,其实它们里面的属性 content 指向的是同一个对象;但是因为 title 被一个新的对象覆盖了,所以它们的 title 属性指向的对象是不同的。同样地,修改 appState.title.color

let newAppState1 = { // 新建一个 newAppState1
  ...newAppState, // 复制 newAppState1 里面的内容
  title: { // 用一个新的对象覆盖原来的 title 属性
    ...newAppState.title, // 复制原来 title 对象里面的内容
    color: "blue" // 覆盖 color 属性
  }
}

实例图片

我们每次修改某些数据的时候,都不会碰原来的数据,而是把需要修改数据路径上的对象都 copy 一个出来。这样有什么好处?看看我们的目的达到了:

appState !== newAppState // true,两个对象引用不同,数据变化了,重新渲染
appState.title !== newAppState.title // true,两个对象引用不同,数据变化了,重新渲染
appState.content !== appState.content // false,两个对象引用相同,数据没有变化,不需要重新渲染

修改数据的时候就把修改路径都复制一遍,但是保持其他内容不变,最后的所有对象具有某些不变共享的结构(例如上面三个对象都共享 content 对象)。大多数情况下我们可以保持 50% 以上的内容具有共享结构,这种操作具有非常优良的特性,我们可以用它来优化上面的渲染性能。

优化性能

我们修改 stateChanger,让它修改数据的时候,并不会直接修改原来的数据 state,而是产生上述的共享结构的对象:

function stateChanger (state, action) {
  switch (action.type) {
    case 'UPDATE_TITLE_TEXT':
      return { // 构建新的对象并且返回
        ...state,
        title: {
          ...state.title,
          text: action.text
        }
      }
    case 'UPDATE_TITLE_COLOR':
      return { // 构建新的对象并且返回
        ...state,
        title: {
          ...state.title,
          color: action.color
        }
      }
    default:
      return state // 没有修改,返回原来的对象
  }
}

代码稍微比原来长了一点,但是是值得的。每次需要修改的时候都会产生新的对象,并且返回。而如果没有修改(在 default 语句中)则返回原来的 state 对象。

因为 stateChanger 不会修改原来对象了,而是返回对象,所以我们需要修改一下 createStore。让它用每次 stateChanger(state, action) 的调用结果覆盖原来的 state

function createStore (state, stateChanger) {
  const listeners = []
  const subscribe = (listener) => listeners.push(listener)
  const getState = () => state
  const dispatch = (action) => {
    state = stateChanger(state, action) // 覆盖原对象
    listeners.forEach((listener) => listener())
  }
  return { getState, dispatch, subscribe }
}

保持上面的渲染函数开头的对象判断不变,再看看控制台:

实例图片

前三个是首次渲染。后面的 store.dispatch 导致的重新渲染都没有关于 content 的 Log 了。因为产生共享结构的对象,新旧对象的 content 引用指向的对象是一样的,所以触发了 renderContent 函数开头的:

...
  if (newContent === oldContent) return
...

我们成功地把不必要的页面渲染优化掉了,问题解决。另外,并不需要担心每次修改都新建共享结构对象会有性能、内存问题,因为构建对象的成本非常低,而且我们最多保存两个对象引用(oldStatenewState),其余旧的对象都会被垃圾回收掉。

本节完整代码:

function createStore (state, stateChanger) {
  const listeners = []
  const subscribe = (listener) => listeners.push(listener)
  const getState = () => state
  const dispatch = (action) => {
    state = stateChanger(state, action) // 覆盖原对象
    listeners.forEach((listener) => listener())
  }
  return { getState, dispatch, subscribe }
}

function renderApp (newAppState, oldAppState = {}) { // 防止 oldAppState 没有传入,所以加了默认参数 oldAppState = {}
  if (newAppState === oldAppState) return // 数据没有变化就不渲染了
  console.log('render app...')
  renderTitle(newAppState.title, oldAppState.title)
  renderContent(newAppState.content, oldAppState.content)
}

function renderTitle (newTitle, oldTitle = {}) {
  if (newTitle === oldTitle) return // 数据没有变化就不渲染了
  console.log('render title...')
  const titleDOM = document.getElementById('title')
  titleDOM.innerHTML = newTitle.text
  titleDOM.style.color = newTitle.color
}

function renderContent (newContent, oldContent = {}) {
  if (newContent === oldContent) return // 数据没有变化就不渲染了
  console.log('render content...')
  const contentDOM = document.getElementById('content')
  contentDOM.innerHTML = newContent.text
  contentDOM.style.color = newContent.color
}

let appState = {
  title: {
    text: 'React.js 小书',
    color: 'red',
  },
  content: {
    text: 'React.js 小书内容',
    color: 'blue'
  }
}

function stateChanger (state, action) {
  switch (action.type) {
    case 'UPDATE_TITLE_TEXT':
      return { // 构建新的对象并且返回
        ...state,
        title: {
          ...state.title,
          text: action.text
        }
      }
    case 'UPDATE_TITLE_COLOR':
      return { // 构建新的对象并且返回
        ...state,
        title: {
          ...state.title,
          color: action.color
        }
      }
    default:
      return state // 没有修改,返回原来的对象
  }
}

const store = createStore(appState, stateChanger)
let oldState = store.getState() // 缓存旧的 state
store.subscribe(() => {
  const newState = store.getState() // 数据可能变化,获取新的 state
  renderApp(newState, oldState) // 把新旧的 state 传进去渲染
  oldState = newState // 渲染完以后,新的 newState 变成了旧的 oldState,等待下一次数据变化重新渲染
})

renderApp(store.getState()) // 首次渲染页面
store.dispatch({ type: 'UPDATE_TITLE_TEXT', text: '《React.js 小书》' }) // 修改标题文本
store.dispatch({ type: 'UPDATE_TITLE_COLOR', color: 'blue' }) // 修改标题颜色

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