系列文章:

1. Redux 入门(本文)
2. Redux 进阶
3. 番外篇: Vuex — The core of Vue application

状态管理，第一次听到这个词要追溯到去年年底。那时，Flux 红透半边天，而 Reflux 也是风华正茂。然而，前一阵一直在忙其他的事，一直没时间学学这两个库，到现在 Redux 似乎又有一统天下的趋势。

那就来看看，Redux 是凭借什么做到异军突起的。

What's Redux

Redux 是一个 JavaScript 应用状态管理的库，它帮助你编写行为一致，并易于测试的代码，而且它非常迷你，只有 2KB。

Redux 有一点和别的前端库或框架不同，它不单单是一套类库，它更是一套方法论，告诉你如何去构建一个状态可预测的应用。

Why using Redux

随着单页应用变得越来越复杂，前端代码需要管理各种各样的状态，它可以是服务器的响应，也可能是前端界面的状态。当这个状态变得任意可变，那么你就可能在某个时间点失去对整个应用状态的控制。

Redux 就是为了解决这个问题而诞生的。

简短地说，Redux 为整个应用创建并管理一棵状态树，并通过限制更新发生的时间和方式，而使得整个应用状态的变化变得可以被预测。

除此之外，Redux 有着一整套丰富的生态圈，包括教程、中间件、开发者工具及文档，这些都可以在官方文档中找到。

How to use Redux

三大原则

在使用 Redux 之前，你必须要谨记它的三大原则：单一数据源、state 是只读的和使用纯函数执行修改。

• 单一数据源

  整个应用的 state 都被储存在一棵树中，并且这棵状态树只存在于唯一一个 store 中。

  这使得来自服务端的 state 可以轻易地注入到客户端中；并且，由于是单一的 state 树，代码调试、以及“撤销/重做”这类功能的实现也变得轻而易举。

• 只读的 state

  唯一改变 state 的方法就是触发 action，action 是一个用于描述已发生事件的普通对象。

  这就表示无论是用户操作或是请求数据都不能直接修改 state，相反它们只能通过触发 action 来变更当前应用状态。其次，action 就是普通对象，因此它们可以被日志打印、序列化、储存，以及用于调试或测试的后期回放。

• 使用纯函数执行修改

  为每个 action 用纯函数编写 reducer 来描述如何修改 state 树

  或许你是第一次听到纯函数这个概念，但它是函数话编程的基础。

  纯函数在维基百科上的解释简单来说是满足以下两项：

  1. 函数在有相同的输入值时，产生相同的输出
  2. 函数中不包含任何会产生副作用的语句

  在这里，reducer 要做到只要传入参数相同，返回计算得到的下一个 state 就一定相同。没有特殊情况、没有副作用，没有 API 请求、没有变量修改，只进行单纯执行计算。

知道了三大原则之后，那就可以开始了解如何创建一个基于 Redux 的应用。

Action

就如之前提到的，action 是一个描述事件的简单对象，它是改变 store 中 state 的唯一方法，它通过 store.dispatch() 方法来将 action 传到 store 中。

下面就是一个 action 的例子，它表示添加一个新的 todo 项。

const ADD_TODO = 'ADD_TODO'
// action
{
  type: ADD_TODO,
  text: 'Build my first Redux app'
}

可以看到 action 就是一个简单的 JavaScript 对象。

用一个字符串类型的 type 字段来表示将要执行的动作，type 最好用常量来定义，当应用扩大时，可以使用单独的模块来存放 action。

除了 type 字段外，action 对象的结构完全由你自己决定（也可以借鉴 flux-standard-action 来构建你的 action）。

在现实场景中，action 所传递的值很少会是一个固定的值，都是动态产生的。所以，要为每个 action 创建它的工厂方法，工厂方法返回一个 action 对象。

上面的那个例子就会变为：

function addTodo(text) {
  return {
    type: ADD_TODO,
    text
  }
}

Action 的创建工厂可以是异步非纯函数。牵扯到异步的问题内容就比较多，放到下一篇再分享了。

Reducer

Action 只是一个描述事件的简单对象，并没有告诉应用该如何更新 state，而这正是 reducer 的工作。

在 Redux 应用中，所有的 state 都被保存在一个单一对象中。所以，建议在写代码前先确定这个对象的结构。如何才能以最简的形式把应用的 state 用对象描述出来？

在设计过程中，你会发现你有时需要在 state 中存储一些如 UI 的 state，尽量将应用数据和 UI state 分开存放。

{
  todos: [
    {
      text: 'Consider using Redux',
      completed: true,
    },
    {
      text: 'Keep all state in a single tree',
      completed: false
    }
  ]
}

注意：在处理复杂应用时，建议尽可能地把 state 范式化，把所有数据放到一个对象里，每个数据以 ID 为主键，不同实体或列表间通过 ID 相互引用数据，这种方法在 normalizr 文档里有详细阐述。

现在我们已经确定了 state 对象的结构，就可以开始开发 reducer。reducer 是一个纯函数，它接收旧的 state 和 action，返回新的 state，就像这样

(previousState, action) => newState

还记不记得三大原则？

没错，最后一点使用纯函数进行修改，所以，永远不要在 reducer 里做这些操作：

• 修改传入的参数（即之前的 state 或 action 对象）
• 执行有副作用的操作，如 API 请求或路由跳转
• 调用非纯函数，如 Date.now() 或 Math.random() 等

将这些铭记于心后，就能创建对应之前 action 的 reducer 了。

const initialState = {
  todos: []
}

function todoApp(state = initialState, action) {
  switch (action.type) {
    case ADD_TODO:
      return {
        ...state,
        todos: [
          ...state.todos,
          {
            text: action.text,
            completed: false
          }
        ]
      }
    default:
      return state
  }
}

注意：

1. 不要修改传入的 state，否则它就不是个纯函数
2. 在遇到未知 action type 的时候，默认返回之前的 state

这样一个 reducer 就创建好了，是不是很简单？多个 action 也是如此，我们再来添加一个

case TOGGLE_TODO:
  return {
    ...state,
    todos: state.todos.map((todo, index) => {
      if (index === action.index) {
        return {
          ...todo,
          completed: !todo.completed
        } // 时刻谨记不要修改 state，保证 reducer 是纯函数
      }
      return todo
    })
  }

从例子中可以发现，当对 state 的一部分进行操作时，不会影响 state 的其他部分，但仍需复制 state 树的其他部分。当项目的规模成长时，state 树的层次也会随之增长，对树深层节点的操作将会带来大量的复制。

此时，我们就可以将这些相互独立的 reducer 拆分开来，我们之前的例子就可以改成这样(官网的例子更能体现这一点，为了缩减篇幅我这里省略了另一个 reducer)。

// todos reducer
function todos(state = [], action) {
  switch (action.type) {
    case ADD_TODO:
      return [
        ...state,
        {
          text: action.text,
          completed: false
        }
      ]
    case TOGGLE_TODO:
      return state.map((todo, index) => {
        if (index === action.index) {
          return {
            ...todo,
            completed: !todo.completed
          } // 时刻谨记不要修改 state，保证 reducer 是纯函数
        }
        return todo
      })
    default:
      return state
  }
}

// main reducer
function todoApp(state = initialState, action) {
  switch (action.type) {
    case ADD_TODO:
    case TOGGLE_TODO:
      return {
        ...state,
        todos: todos(state.todos, action)
      }
   default:
      return state
  }
}

这就是所谓的 reducer 合成，它是开发 Redux 应用的基础。

注意：每个 reducer 应当只负责管理全局 state 中它负责的一部分；并且，每个 reducer 的 state 参数分别对应它管理的那部分 state。

由于，每个 reducer 应当只负责管理全局 state 中它负责的一部分，那么上面的 main reducer 就能改为

// main reducer
function todoApp(state = initialState, action) {
  return {
    todos: todos(state.todos, action)
  }
}

最后，Redux 提供了 combineReducers() 工具类，它能帮我们减少很多重复的模板代码。

combineReducers() 就像一个工厂，它根据传入对象的 key 来筛选出 state 中 key 所对应的值传给对应的 reducer，最终它返回一个符合规范的 reducer 函数。

最终，我们的 main reducer 就变为

// main reducer
const todoApp = combineReducers({
  todos // 等价于 todos: todos(state.todos, action)
})

随着应用的膨胀，你可以将拆分后的 reducer 放到不同的文件中, 以保持其独立性。然后，你的代码就可以变成这样...

import { combineReducers } from 'redux'
import * as reducers from './reducers'

const todoApp = combineReducers(reducers)

export default todoApp

Store

Store 用来存放整个应用的 state，并将 action 和 reducer 联系起来。它主要有以下几个职能：

• 存储整个应用的 state
• 提供 getState() 方法获取 state
• 提供 dispatch(action) 方法更新 state
• 提供 subscribe(listener) 来注册、取消监听器

根据已有的 reducer 来创建 store 非常容易，只需将 reducer 作为参数传递给 createStore() 方法。

import { createStore } from 'redux'
import todoApp from './reducers'
let store = createStore(todoApp)

这样，整个应用的 store 就创建完成了。虽然还没有界面，但我们已经可以测试数据处理逻辑了。

import { addTodo, toggleTodo } from './actions'

// 打印初始状态
console.log(store.getState())

// 注册监听器，在每次 state 更新时，打印日志
const unsubscribe = store.subscribe(() =>
  console.log(store.getState())
)

// 发起 actions
store.dispatch(addTodo('Learn about actions'))
store.dispatch(addTodo('Learn about reducers'))
store.dispatch(addTodo('Learn about store'))
store.dispatch(actions.toggleTodo(0))
store.dispatch(actions.toggleTodo(1))

// 停止监听
unsubscribe();

运行代码，控制台中就能看到下面的输出。

控制台输出

Data flow

时刻谨记一点：严格的单向数据流是 Redux 架构的设计核心。

也就是说，对 state 树的任何修改都该通过 action 发起，然后经过一系列 reducer 组合的处理，最后返回一个新的 state 对象。

Take a try with Angular

之前的举例已经将 redux 最基本的一套生命周期处理展示完毕了，但没有个界面显示总是不那么令人信服。Redux 官网的例子是将 Redux 同 React 一起使用，但如同一开始说的，Redux 更是一套方法论，它不单可以和 React 一同使用，也可以和 Angular 等其他框架一同使用。

虽然，同官网用的是不同的框架，但概念是相通的。

首先，页面都是由组件构成，组件又分为两大类：容器组件（Smart/Container Components）和展示组件（Dumb/Presentational Components）。

简单来说，容器组件就是通过 store.subscribe() 这个方法监听 store 中 state 的变化，而展示组件，就是平常使用的普通的组件，只有一点需要注意的是，所有数据修改都是通过父组件中传递下来的 store.dispatch() 方法来修改。

可以说，容器组件是整个界面显示的核心。

// todos/index.js
import angular from 'angular'
import template from './todos.html'
import controller from './todos'

const todoContainer = {
    controller,
    template
}

export default angular.module('todoContainer', [])
    .component('todoContainer', todoContainer)
    .name
    
// todos/todos.js
import store from '../../store'
import actions from '../../actions'

export default class TodosContainController {

    $onInit() {
        // 注册监听器，在每次 state 更新时，更新页面绑定内容
        this.unsubscribe = store.subscribe(() => {
                console.log(store.getState())
                this.todos = store.getState().todos
        })
    }

    addTodoItem(text) {
        store.dispatch(actions.addTodo(text))
    }

    toggleTodoItem(index) {
        store.dispatch(actions.toggleTodo(index))
    }

    $onDistory() {
        // 销毁监听器
        this.unsubscribe()
    }
}   

// todos/todos.html
<div>
    <add-todo add-todo-fn="$ctrl.addTodoItem(text)"></add-todo>
    <todo-list todo-list="$ctrl.todos" toggle-todo-fn="$ctrl.toggleTodoItem(index)"></todo-list>
</div>

Redux 官网并不建议直接这样使用 store.subscribe() 来监听数据的变化，而是调用 React Redux 库的 connect() 方法，因为 connect 方法做了许多性能上的优化。相对于 Angular，也有 ng-redux 和 ng2-redux 提供了相同的方法。

鉴于展示组件与 redux 并没有太大的相关，就不在这里赘述了，有兴趣可以去 github 上查看。

至此，一个简单的基于 Angular 并运用 Redux 的 todo MVC 应用就完成了。

最后

如果你熟悉 Flux，那么这篇图文并茂的文章获取会对你有很大的帮助。

如果你是和我一样直接接触 Redux，那官方文档是你的首选。

当然，你一定得看看 Redux 作者 Dan Abramov 自己录制的视频，它会对你理解 Redux 有极大的帮助。