React Hooks 实现原理

相关问题​

• React Hooks 是什么
• React Hooks 是怎么实现的
• 使用 React Hooks 需要注意什么

回答关键点​

闭包 Fiber 链表

Hooks 是 React 16.8 的新增特性。它可以让你在不编写 class 的情况下使用 state 以及其他的 React 特性。

Hooks 主要是利用闭包来保存状态，使用链表保存一系列 Hooks，将链表中的第一个 Hook 与 Fiber 关联。在 Fiber 树更新时，就能从 Hooks 中计算出最终输出的状态和执行相关的副作用。

使用 Hooks 的注意事项：

• 不要在循环，条件或嵌套函数中调用 Hooks。
• 只在 React 函数中调用 Hooks。

知识点深入​

1. 简化实现​

React Hooks 模拟实现

该示例是一个 React Hooks 接口的简化模拟实现，可以实际运行观察。其中 react.js 文件模拟实现了 useState 和 useEffect 接口，其基本原理和 react 实际实现类似。

2. 对比分析​

2.1 状态 Hook​

模拟的 useState 实现中，通过闭包，将 state 保存在 memoizedState[cursor]。 memoizedState 是一个数组，可以按顺序保存 hook 多次调用产生的状态。

let memoizedState = [];  
let cursor = 0;  
function useState(initialValue) {  
 // 初次调用时，传入的初始值作为 state，后续使用闭包中保存的 state let state = memoizedState[cursor] ?? initialValue; // 对游标进行闭包缓存，使得 setState 调用时，操作正确的对应状态 const _cursor = cursor; const setState = (newValue) => (memoizedState[_cursor] = newValue); // 游标自增，为接下来调用的 hook 使用时，引用 memoizedState 中的新位置 cursor += 1; return [state, setState];}  

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实际的 useState 实现经过多方面的综合考虑，React 最终选择将 Hooks 设计为顺序结构，这也是 Hooks 不能条件调用的原因。

function mountState<S>(  
 initialState: (() => S) | S): [S, Dispatch<BasicStateAction<S>>] {  
 // 创建 Hook，并将当前 Hook 添加到 Hooks 链表中 const hook = mountWorkInProgressHook(); // 如果初始值是函数，则调用函数取得初始值 if (typeof initialState === "function") { initialState = initialState(); } hook.memoizedState = hook.baseState = initialState; // 创建一个链表来存放更新对象 const queue = (hook.queue = { pending: null, dispatch: null, lastRenderedReducer: basicStateReducer, lastRenderedState: initialState, }); // dispatch 用于修改状态，并将此次更新添加到更新对象链表中 const dispatch: Dispatch<BasicStateAction<S>> = (queue.dispatch = (dispatchAction.bind(null, currentlyRenderingFiber, queue): any)); return [hook.memoizedState, dispatch];}  

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2.1 副作用 Hook​

模拟的 useEffect 实现，同样利用了 memoizedState 闭包来存储依赖数组。依赖数组进行浅比较，默认的比较算法是 Object.is。

function useEffect(cb, depArray) {  
 const oldDeps = memoizedState[cursor]; let hasChange = true; if (oldDeps) { // 对比传入的依赖数组与闭包中保存的旧依赖数组，采用浅比较算法 hasChange = depArray.some((dep, i) => !Object.is(dep, oldDeps[i])); } if (hasChange) cb(); memoizedState[cursor] = depArray; cursor++;}  

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实际的 useEffect 实现：

function mountEffect(  
 create: () => (() => void) | void, deps: Array<mixed> | void | null): void {  
 return mountEffectImpl( UpdateEffect | PassiveEffect, // fiberFlags HookPassive, // hookFlags create, deps );}  
function mountEffectImpl(fiberFlags, hookFlags, create, deps): void {  
 // 创建hook const hook = mountWorkInProgressHook(); const nextDeps = deps === undefined ? null : deps; // 设置 workInProgress 的副作用标记 currentlyRenderingFiber.flags |= fiberFlags; // fiberFlags 被标记到 workInProgress // 创建 Effect, 挂载到 hook.memoizedState 上 hook.memoizedState = pushEffect( HookHasEffect | hookFlags, // hookFlags 用于创建 effect create, undefined, nextDeps );}  

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3. Hooks 如何与 Fiber 共同工作​

在了解如何工作之前，先看看 Hook 与 Fiber 的部分结构定义：

export type Hook = {  
 memoizedState: any, // 最新的状态值 baseState: any, // 初始状态值 baseQueue: Update<any, any> | null, queue: UpdateQueue<any, any> | null, // 环形链表，存储的是该 hook 多次调用产生的更新对象 next: Hook | null, // next 指针，之下链表中的下一个 Hook};  

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export type Fiber = {  
 updateQueue: mixed, // 存储 Fiber 节点相关的副作用链表 memoizedState: any, // 存储 Fiber 节点相关的状态值  
 flags: Flags, // 标识当前 Fiber 节点是否有副作用};  

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与上节中的模拟实现不同，真实的 Hooks 是一个单链表的结构，React 按 Hooks 的执行顺序依次将 Hook 节点添加到链表中。下面以 useState 和 useEffect 两个最常用的 hook 为例，来分析 Hooks 如何与 Fiber 共同工作。

在每个状态 Hook（如 useState）节点中，会通过 queue 属性上的循环链表记住所有的更新操作，并在 update 阶段依次执行循环链表中的所有更新操作，最终拿到最新的 state 返回。

状态 Hooks 组成的链表的具体结构如下图所示：

在每个副作用 Hook（如 useEffect）节点中，创建 effect 挂载到 Hook 的 memoizedState 中，并添加到环形链表的末尾，该链表会保存到 Fiber 节点的 updateQueue 中，在 commit 阶段执行。

副作用 Hooks 组成的链表的具体结构如下图所示：

参考资料​

1. Why Do React Hooks Rely on Call Order?
2. React hooks: not magic, just arrays