源自:coderwhy
setState是React中使用频率最高的一个API(当然hooks出现之前),它的用法灵活多样,并且也是React面试题经常会考的一个知识点。
在这篇文章中,我对React的setState进行了很多解析,希望可以帮助大家真正理解setState。(其中涉及到一个源码,我有贴出,但是没有详细展开,有机会我们再对源码进行解析,大家不是很懂也不影响你的学习,只需要知道React内部是这样做的即可,面试时也可以回答出来)
一. setState的使用
1.1. 为什么使用setState
回到最早的案例,当点击一个 改变文本 的按钮时,修改界面显示的内容:
案例
案例的基础代码如下:
import React, { Component } from 'react'
export default class App extends Component {
constructor(props) {
super(props);
this.state = {
message: "Hello World"
}
}
render() {
return (
<div>
<h2>{this.state.message}</h2>
<button onClick={e => this.changeText()}>改变文本</button>
</div>
)
}
changeText() {
}
}
关键是changeText中应该如何实现:
我们是否可以通过直接修改state中的message来修改界面呢?
- 点击不会有任何反应,为什么呢?
- 因为我们修改了state之后,希望React根据最新的State来重新渲染界面,但是这种方式的修改React并不知道数据发生了变化;
- React并没有实现类似于Vue2中的Object.defineProperty或者Vue3中的Proxy的方式来监听数据的变化;
- 我们必须通过setState来告知React数据已经发生了变化;
changeText() {
this.state.message = "你好啊,李银河";
}
我们必须通过setState来更新数据:
- 疑惑:在组件中并没有实现setState的方法,为什么可以调用呢?
- 原因很简单,setState方法是从Component中继承过来的。
Component.prototype.setState = function(partialState, callback) {
invariant(
typeof partialState === 'object' ||
typeof partialState === 'function' ||
partialState == null,
'setState(...): takes an object of state variables to update or a ' +
'function which returns an object of state variables.',
);
this.updater.enqueueSetState(this, partialState, callback, 'setState');
};
image-20200624165215233
所以,我们可以通过调用setState来修改数据:
- 当我们调用setState时,会重新执行render函数,根据最新的State来创建ReactElement对象;
- 再根据最新的ReactElement对象,对DOM进行修改;
changeText() {
this.setState({
message: "你好啊,李银河"
})
}
1.2. setState异步更新
我们来看下面的代码:
- 最终打印结果是Hello World;
- 可见setState是异步的操作,我们并不能在执行完setState之后立马拿到最新的state的结果
changeText() {
this.setState({
message: "你好啊,李银河"
})
console.log(this.state.message); // Hello World
}
为什么setState设计为异步呢?
- setState设计为异步其实之前在GitHub上也有很多的讨论;
- React核心成员(Redux的作者)Dan Abramov也有对应的回复,有兴趣的同学可以参考一下;
- https://github.com/facebook/react/issues/11527#issuecomment-360199710;
我对其回答做一个简单的总结:
- setState设计为异步,可以显著的提升性能;
- 如果每次调用 setState都进行一次更新,那么意味着render函数会被频繁调用,界面重新渲染,这样效率是很低的;
- 最好的办法应该是获取到多个更新,之后进行批量更新;
- 如果同步更新了state,但是还没有执行render函数,那么state和props不能保持同步;
- state和props不能保持一致性,会在开发中产生很多的问题;
那么如何可以获取到更新后的值呢?
- setState接受两个参数:第二个参数是一个回调函数,这个回调函数会在更新后会执行;
- 格式如下:setState(partialState, callback)
changeText() {
this.setState({
message: "你好啊,李银河"
}, () => {
console.log(this.state.message); // 你好啊,李银河
});
}
当然,我们也可以在生命周期函数:
componentDidUpdate(prevProps, provState, snapshot) {
console.log(this.state.message);
}
1.3. setState一定是异步?
疑惑:setState一定是异步更新的吗?
验证一:在setTimeout中的更新:
changeText() {
setTimeout(() => {
this.setState({
message: "你好啊,李银河"
});
console.log(this.state.message); // 你好啊,李银河
}, 0);
}
验证二:原生DOM事件:
componentDidMount() {
const btnEl = document.getElementById("btn");
btnEl.addEventListener('click', () => {
this.setState({
message: "你好啊,李银河"
});
console.log(this.state.message); // 你好啊,李银河
})
}
其实分成两种情况:
- 在组件生命周期或React合成事件中,setState是异步;
- 在setTimeout或者原生dom事件中,setState是同步;
React中其实是通过一个函数来确定的:enqueueSetState部分实现(react-reconciler/ReactFiberClassComponent.js)
enqueueSetState(inst, payload, callback) {
const fiber = getInstance(inst);
// 会根据React上下文计算一个当前时间
const currentTime = requestCurrentTimeForUpdate();
const suspenseConfig = requestCurrentSuspenseConfig();
// 这个函数会返回当前是同步还是异步更新(准确的说是优先级)
const expirationTime = computeExpirationForFiber(
currentTime,
fiber,
suspenseConfig,
);
const update = createUpdate(expirationTime, suspenseConfig);
...
}
enqueueSetState源码
computeExpirationForFiber函数的部分实现:
- Sync是优先级最高的,即创建就更新;
currentTime: ExpirationTime,
fiber: Fiber,
suspenseConfig: null | SuspenseConfig,
): ExpirationTime {
const mode = fiber.mode;
if ((mode & BlockingMode) === NoMode) {
return Sync;
}
const priorityLevel = getCurrentPriorityLevel();
if ((mode & ConcurrentMode) === NoMode) {
return priorityLevel === ImmediatePriority ? Sync : Batched;
}
computeExpirationForFiber
1.4. setState的合并
1.4.1. 数据的合并
假如我们有这样的数据:
this.state = {
name: "coderwhy",
message: "Hello World"
}
我们需要更新message:
- 我通过setState去修改message,是不会对name产生影响的;
changeText() {
this.setState({
message: "你好啊,李银河"
});
}
为什么不会产生影响呢?源码中其实是有对 原对象 和 新对象进行合并的:
- 事实上就是使用 Object.assign(target, ...sources) 来完成的;
React源码合并数据
1.4.2. 多个setState合并
比如我们还是有一个counter属性,记录当前的数字:
- 如果进行如下操作,那么counter会变成几呢?答案是1;
- 为什么呢?因为它会对多个state进行合并;
increment() {
this.setState({
counter: this.state.counter + 1
});
this.setState({
counter: this.state.counter + 1
});
this.setState({
counter: this.state.counter + 1
});
}
其实在源码的processUpdateQueue中有一个do...while循环,就是从队列中取出多个state进行合并的;
React源码
如何可以做到,让counter最终变成3呢?
increment() {
this.setState((state, props) => {
return {
counter: state.counter + 1
}
})
this.setState((state, props) => {
return {
counter: state.counter + 1
}
})
this.setState((state, props) => {
return {
counter: state.counter + 1
}
})
}
为什么传入一个函数就可以变出3呢?
- 原因是多个state进行合并时,每次遍历,都会执行一次函数:
传入的函数被多次执行
二. setState性能优化
2.1. React更新机制
我们在前面已经学习React的渲染流程:
jsx到虚拟DOM到真实DOM
那么React的更新流程呢?
image-20200624090053224
React在props或state发生改变时,会调用React的render方法,会创建一颗不同的树。
React需要基于这两颗不同的树之间的差别来判断如何有效的更新UI:
- 如果一棵树参考另外一棵树进行完全比较更新,那么即使是最先进的算法,该算法的复杂程度为 O(n 3 ),其中 n 是树中元素的数量;
- https://grfia.dlsi.ua.es/ml/algorithms/references/editsurvey_bille.pdf;
- 如果在 React 中使用了该算法,那么展示 1000 个元素所需要执行的计算量将在十亿的量级范围;
- 这个开销太过昂贵了,React的更新性能会变得非常低效;
于是,React对这个算法进行了优化,将其优化成了O(n),如何优化的呢?
- 同层节点之间相互比较,不会跨节点比较;
- 不同类型的节点,产生不同的树结构;
- 开发中,可以通过key来指定哪些节点在不同的渲染下保持稳定;
2.2. Diffing算法
2.2.1. 对比不同类型的元素
当节点为不同的元素,React会拆卸原有的树,并且建立起新的树:
- 当一个元素从 <a> 变成 <img>,从 <Article> 变成 <Comment>,或从 <Button> 变成<div> 都会触发一个完整的重建流程;
- 当卸载一棵树时,对应的DOM节点也会被销毁,组件实例将执行componentWillUnmount() 方法;
- 当建立一棵新的树时,对应的 DOM 节点会被创建以及插入到 DOM 中,组件实例将执行 componentWillMount() 方法,紧接着 componentDidMount() 方法;
比如下面的代码更改:
- React 会销毁 Counter 组件并且重新装载一个新的组件,而不会对Counter进行复用;
<div>
<Counter />
</div>
<span>
<Counter />
</span>
2.2.2. 对比同一类型的元素
当比对两个相同类型的 React 元素时,React 会保留 DOM 节点,仅比对及更新有改变的属性。
比如下面的代码更改:
- 通过比对这两个元素,React 知道只需要修改 DOM 元素上的 className 属性;
<div className="before" title="stuff" />
<div className="after" title="stuff" />
比如下面的代码更改:
- 当更新 style 属性时,React 仅更新有所更变的属性。
- 通过比对这两个元素,React 知道只需要修改 DOM 元素上的 color 样式,无需修改 fontWeight。
<div style={{color: 'red', fontWeight: 'bold'}} />
<div style={{color: 'green', fontWeight: 'bold'}} />
如果是同类型的组件元素:
- 组件会保持不变,React会更新该组件的props,并且调用componentWillReceiveProps()和 componentWillUpdate() 方法;
- 下一步,调用 render() 方法,diff 算法将在之前的结果以及新的结果中进行递归;
2.2.3. 对子节点进行递归
在默认条件下,当递归 DOM 节点的子元素时,React 会同时遍历两个子元素的列表;当产生差异时,生成一个 mutation。
我们来看一下在最后插入一条数据的情况:
- 前面两个比较是完全相同的,所以不会产生mutation;
- 最后一个比较,产生一个mutation,将其插入到新的DOM树中即可;
<ul>
<li>first</li>
<li>second</li>
</ul>
<ul>
<li>first</li>
<li>second</li>
<li>third</li>
</ul>
但是如果我们是在中间插入一条数据:
- React会对每一个子元素产生一个mutation,而不是保持 <li>星际穿越</li>和<li>盗梦空间</li>的不变;
- 这种低效的比较方式会带来一定的性能问题;
<ul>
<li>星际穿越</li>
<li>盗梦空间</li>
</ul>
<ul>
<li>大话西游</li>
<li>星际穿越</li>
<li>盗梦空间</li>
</ul>
2.3. keys的优化
我们在前面遍历列表时,总是会提示一个警告,让我们加入一个key属性:
key的警告
我们来看一个案例:
import React, { Component } from 'react'
export default class App extends Component {
constructor(props) {
super(props);
this.state = {
movies: ["星际穿越", "盗梦空间"]
}
}
render() {
return (
<div>
<h2>电影列表</h2>
<ul>
{
this.state.movies.map((item, index) => {
return <li>{item}</li>
})
}
</ul>
<button onClick={e => this.insertMovie()}>插入数据</button>
</div>
)
}
insertMovie() {
}
}
方式一:在最后位置插入数据
- 这种情况,有无key意义并不大
insertMovie() {
const newMovies = [...this.state.movies, "大话西游"];
this.setState({
movies: newMovies
})
}
方式二:在前面插入数据
- 这种做法,在没有key的情况下,所有的li都需要进行修改;
insertMovie() {
const newMovies = ["大话西游", ...this.state.movies];
this.setState({
movies: newMovies
})
}
当子元素(这里的li)拥有 key 时,React 使用 key 来匹配原有树上的子元素以及最新树上的子元素:
- 在下面这种场景下,key为111和222的元素仅仅进行位移,不需要进行任何的修改;
- 将key为333的元素插入到最前面的位置即可;
<ul>
<li key="111">星际穿越</li>
<li key="222">盗梦空间</li>
</ul>
<ul>
<li key="333">Connecticut</li>
<li key="111">星际穿越</li>
<li key="222">盗梦空间</li>
</ul>
key的注意事项:
- key应该是唯一的;
- key不要使用随机数(随机数在下一次render时,会重新生成一个数字);
- 使用index作为key,对性能是没有优化的;
2.4. SCU的优化
2.4.1. render函数被调用
我们使用之前的一个嵌套案例:
- 在App中,我们增加了一个计数器的代码;
- 当点击+1时,会重新调用App的render函数;
- 而当App的render函数被调用时,所有的子组件的render函数都会被重新调用;
import React, { Component } from 'react';
function Header() {
console.log("Header Render 被调用");
return <h2>Header</h2>
}
class Main extends Component {
render() {
console.log("Main Render 被调用");
return (
<div>
<Banner/>
<ProductList/>
</div>
)
}
}
function Banner() {
console.log("Banner Render 被调用");
return <div>Banner</div>
}
function ProductList() {
console.log("ProductList Render 被调用");
return (
<ul>
<li>商品1</li>
<li>商品2</li>
<li>商品3</li>
<li>商品4</li>
<li>商品5</li>
</ul>
)
}
function Footer() {
console.log("Footer Render 被调用");
return <h2>Footer</h2>
}
export default class App extends Component {
constructor(props) {
super(props);
this.state = {
counter: 0
}
}
render() {
console.log("App Render 被调用");
return (
<div>
<h2>当前计数: {this.state.counter}</h2>
<button onClick={e => this.increment()}>+1</button>
<Header/>
<Main/>
<Footer/>
</div>
)
}
increment() {
this.setState({
counter: this.state.counter + 1
})
}
}
嵌套树结构
那么,我们可以思考一下,在以后的开发中,我们只要是修改了App中的数据,所有的组件都需要重新render,进行diff算法,性能必然是很低的:
- 事实上,很多的组件没有必须要重新render;
- 它们调用render应该有一个前提,就是依赖的数据(state、props)发生改变时,再调用自己的render方法;
如何来控制render方法是否被调用呢?
- 通过shouldComponentUpdate方法即可;
2.4.2. shouldComponentUpdate
React给我们提供了一个生命周期方法 shouldComponentUpdate(很多时候,我们简称为SCU),这个方法接受参数,并且需要有返回值:
- 该方法有两个参数:
- 参数一:nextProps 修改之后,最新的props属性
- 参数二:nextState 修改之后,最新的state属性
- 该方法返回值是一个boolean类型
- 返回值为true,那么就需要调用render方法;
- 返回值为false,那么就不需要调用render方法;
- 默认返回的是true,也就是只要state发生改变,就会调用render方法;
shouldComponentUpdate(nextProps, nextState) {
return true;
}
我们可以控制它返回的内容,来决定是否需要重新渲染。
比如我们在App中增加一个message属性:
- jsx中并没有依赖这个message,那么它的改变不应该引起重新渲染;
- 但是因为render监听到state的改变,就会重新render,所以最后render方法还是被重新调用了;
export default class App extends Component {
constructor(props) {
super(props);
this.state = {
counter: 0,
message: "Hello World"
}
}
render() {
console.log("App Render 被调用");
return (
<div>
<h2>当前计数: {this.state.counter}</h2>
<button onClick={e => this.increment()}>+1</button>
<button onClick={e => this.changeText()}>改变文本</button>
<Header/>
<Main/>
<Footer/>
</div>
)
}
increment() {
this.setState({
counter: this.state.counter + 1
})
}
changeText() {
this.setState({
message: "你好啊,李银河"
})
}
}
这个时候,我们可以通过实现shouldComponentUpdate来决定要不要重新调用render方法:
- 这个时候,我们改变counter时,会重新渲染;
- 如果,我们改变的是message,那么默认返回的是false,那么就不会重新渲染;
shouldComponentUpdate(nextProps, nextState) {
if (nextState.counter !== this.state.counter) {
return true;
}
return false;
}
但是我们的代码依然没有优化到最好,因为当counter改变时,所有的子组件依然重新渲染了:
- 所以,事实上,我们应该实现所有的子组件的shouldComponentUpdate;
比如Main组件,可以进行如下实现:
- shouldComponentUpdate默认返回一个false;
- 在特定情况下,需要更新时,我们在上面添加对应的条件即可;
class Main extends Component {
shouldComponentUpdate(nextProps, nextState) {
return false;
}
render() {
console.log("Main Render 被调用");
return (
<div>
<Banner/>
<ProductList/>
</div>
)
}
}
2.4.3. PureComponent和memo
如果所有的类,我们都需要手动来实现 shouldComponentUpdate,那么会给我们开发者增加非常多的工作量。
我们来设想一下shouldComponentUpdate中的各种判断的目的是什么?
- props或者state中的数据是否发生了改变,来决定shouldComponentUpdate返回true或者false;
事实上React已经考虑到了这一点,所以React已经默认帮我们实现好了,如何实现呢?
- 将class基础自PureComponent。
比如我们修改Main组件的代码:
class Main extends PureComponent {
render() {
console.log("Main Render 被调用");
return (
<div>
<Banner/>
<ProductList/>
</div>
)
}
}
PureComponent的原理是什么呢?
- 对props和state进行浅层比较;
查看PureComponent相关的源码:
react/ReactBaseClasses.js中:
- 在PureComponent的原型上增加一个isPureReactComponent为true的属性
PureComponent
React-reconcilier/ReactFiberClassComponent.js:
checkShouldComponentUpdate
这个方法中,调用 !shallowEqual(oldProps, newProps) || !shallowEqual(oldState, newState),这个shallowEqual就是进行浅层比较:
shallowEqual
那么,如果是一个函数式组件呢?
我们需要使用一个高阶组件memo:
- 我们将之前的Header、Banner、ProductList都通过memo函数进行一层包裹;
- Footer没有使用memo函数进行包裹;
- 最终的效果是,当counter发生改变时,Header、Banner、ProductList的函数不会重新执行,而Footer的函数会被重新执行;
import React, { Component, PureComponent, memo } from 'react';
const MemoHeader = memo(function() {
console.log("Header Render 被调用");
return <h2>Header</h2>
})
class Main extends PureComponent {
render() {
console.log("Main Render 被调用");
return (
<div>
<MemoBanner/>
<MemoProductList/>
</div>
)
}
}
const MemoBanner = memo(function() {
console.log("Banner Render 被调用");
return <div>Banner</div>
})
const MemoProductList = memo(function() {
console.log("ProductList Render 被调用");
return (
<ul>
<li>商品1</li>
<li>商品2</li>
<li>商品3</li>
<li>商品4</li>
<li>商品5</li>
</ul>
)
})
function Footer() {
console.log("Footer Render 被调用");
return <h2>Footer</h2>
}
export default class App extends Component {
constructor(props) {
super(props);
this.state = {
counter: 0,
message: "Hello World"
}
}
render() {
console.log("App Render 被调用");
return (
<div>
<h2>当前计数: {this.state.counter}</h2>
<button onClick={e => this.increment()}>+1</button>
<button onClick={e => this.changeText()}>改变文本</button>
<MemoHeader/>
<Main/>
<Footer/>
</div>
)
}
increment() {
this.setState({
counter: this.state.counter + 1
})
}
shouldComponentUpdate(nextProps, nextState) {
if (nextState.counter !== this.state.counter) {
return true;
}
return false;
}
changeText() {
this.setState({
message: "你好啊,李银河"
})
}
}
memo的原理是什么呢?
react/memo.js:
- 最终返回一个对象,这个对象中有一个compare函数
memo函数
2.4.4. 不可变数据的力量
我们通过一个案例来演练我们之前说的不可变数据的重要性:
import React, { PureComponent } from 'react'
export default class App extends PureComponent {
constructor(props) {
super(props);
this.state = {
friends: [
{ name: "lilei", age: 20, height: 1.76 },
{ name: "lucy", age: 18, height: 1.65 },
{ name: "tom", age: 30, height: 1.78 }
]
}
}
render() {
return (
<div>
<h2>朋友列表</h2>
<ul>
{
this.state.friends.map((item, index) => {
return (
<li key={item.name}>
<span>{`姓名:${item.name} 年龄: ${item.age}`}</span>
<button onClick={e => this.incrementAge(index)}>年龄+1</button>
</li>
)
})
}
</ul>
<button onClick={e => this.insertFriend()}>添加新数据</button>
</div>
)
}
insertFriend() {
}
incrementAge(index) {
}
}
我们来思考一下inertFriend应该如何实现?
实现方式一:
- 这种方式会造成界面不会发生刷新,添加新的数据;
- 原因是继承自PureComponent,会进行浅层比较,浅层比较过程中两个friends是相同的对象;
insertFriend() {
this.state.friends.push({name: "why", age: 18, height: 1.88});
this.setState({
friends: this.state.friends
})
}
实现方式二:
- [...this.state.friends, {name: "why", age: 18, height: 1.88}]会生成一个新的数组引用;
- 在进行浅层比较时,两个引用的是不同的数组,所以它们是不相同的;
insertFriend() {
this.setState({
friends: [...this.state.friends, {name: "why", age: 18, height: 1.88}]
})
}
我们再来思考一下incrementAge应该如何实现?
实现方式一:
- 和上面方式一类似
incrementAge(index) {
this.state.friends[index].age += 1;
this.setState({
friends: this.state.friends
})
}
实现方式二:
- 和上面方式二类似
incrementAge(index) {
const newFriends = [...this.state.friends];
newFriends[index].age += 1;
this.setState({
friends: newFriends
})
}
所以,在真实开发中,我们要尽量保证state、props中的数据不可变性,这样我们才能合理和安全的使用PureComponent和memo。
当然,后面项目中我会结合immutable.js来保证数据的不可变性。
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