前言
从 React Hooks 发布以来，整个社区都以积极的态度去拥抱它、学习它。期间也涌现了很多关于 React Hooks 源码解析的文章。本文就以笔者自己的角度来写一篇属于自己的文章吧。希望可以深入浅出、图文并茂的帮助大家对 React Hooks 的实现原理进行学习与理解。本文将以文字、代码、图画的形式来呈现内容。主要对常用 Hooks 中的 useState、useReducer、useEffect 进行学习，尽可能的揭开 Hooks 的面纱。
使用 Hooks 时的疑惑
Hooks 的面世让我们的 Function Component 逐步拥有了对标 Class Component 的特性，比如私有状态，生命周期函数等。useState 与 useReducer 这两个 Hooks 让我们可以在 Function Component 里使用到私有状态。而 useState 其实就是阉割版的 useReducer，这也是我那它们两个放在一起讲的原因。应用一下官方的例子：
function PersionInfo ({initialAge,initialName}) { const [age, setAge] = useState(initialAge); const [name, setName] = useState(initialName); return ( <> Age: {age}, Name: {name} <button onClick={() => setAge(age + 1)}>Growing up</button> </> );}
复制代码
通过 useState 我们可以初始化一个私有状态，它会返回这个状态的最新值和一个用来更新状态的方法。而 useReducer 则是针对更复杂的状态管理场景：
const initialState = {age: 0, name: 'Dan'};
function reducer(state, action) { switch (action.type) { case 'increment': return {...state, age: state.age + action.age}; case 'decrement': return {...state, age: state.age - action.age}; default: throw new Error(); }}function PersionInfo() { const [state, dispatch] = useReducer(reducer, initialState); return ( <> Age: {state.age}, Name: {state.name} <button onClick={() => dispatch({type: 'decrement', age: 1})}>-</button> <button onClick={() => dispatch({type: 'increment', age: 1})}>+</button> </> );}
复制代码
同样也是返回当前最新的状态，并返回一个用来更新数据的方法。在使用这两个方法的时候也许我们会想过这样的问题：
const [age, setAge] = useState(initialAge); const [name, setName] = useState(initialName);
复制代码
React 内部是怎么区分这两个状态的呢？ Function Component 不像 Class Component 那样可以将私有状态挂载到类实例中并通过对应的 key 来指向对应的状态，而且每次的页面的刷新或者说组件的重新渲染都会使得 Function 重新执行一遍。所以 React 中必定有一种机制来区分这些 Hooks。
const [age, setAge] = useState(initialAge); // 或 const [state, dispatch] = useReducer(reducer, initialState);
复制代码
另一个问题就是 React 是如何在每次重新渲染之后都能返回最新的状态？ Class Component 因为自身的特点可以将私有状态持久化的挂载到类实例上，每时每刻保存的都是最新的值。而 Function Component 由于本质就是一个函数，并且每次渲染都会重新执行。所以 React 必定拥有某种机制去记住每一次的更新操作，并最终得出最新的值返回。当然我们还会有其他的一些问题，比如这些状态究竟存放在哪？为什么只能在函数顶层使用 Hooks 而不能在条件语句等里面使用 Hooks？
答案尽在源码之中
我们先来了解 useState 以及 useReducer 的源码实现，并从中解答我们在使用 Hooks 时的种种疑惑。首先我们从源头开始：相关参考视频讲解：进入学习
import React, { useState } from 'react';
复制代码
在项目中我们通常会以这种方式来引入 useState 方法，被我们引入的这个 useState 方法是什么样子的呢？其实这个方法就在源码 packages/react/src/ReactHook.js 中。
// packages/react/src/ReactHook.jsimport ReactCurrentDispatcher from './ReactCurrentDispatcher';
function resolveDispatcher() { const dispatcher = ReactCurrentDispatcher.current; // ... return dispatcher;}
// 我们代码中引入的useState方法export function useState(initialState) { const dispatcher = resolveDispatcher(); return dispatcher.useState(initialState)}
复制代码
从源码中可以看到，我们调用的其实是 ReactCurrentDispatcher.js 中的 dispatcher.useState()，那么我们继续前往 ReactCurrentDispatcher.js 文件：
import type {Dispacther} from 'react-reconciler/src/ReactFiberHooks';
const ReactCurrentDispatcher = { current: (null: null | Dispatcher),};
export default ReactCurrentDispatcher;
复制代码
好吧，它继续将我们带向 react-reconciler/src/ReactFiberHooks.js 这个文件。那么我们继续前往这个文件。
// react-reconciler/src/ReactFiberHooks.jsexport type Dispatcher = { useState<S>(initialState: (() => S) | S): [S, Dispatch<BasicStateAction<S>>], useReducer<S, I, A>( reducer: (S, A) => S, initialArg: I, init?: (I) => S, ): [S, Dispatch<A>], useEffect( create: () => (() => void) | void, deps: Array<mixed> | void | null, ): void, // 其他hooks类型定义}
复制代码
兜兜转转我们终于清楚了 React Hooks 的源码就放 react-reconciler/src/ReactFiberHooks.js 目录下面。 在这里如上图所示我们可以看到有每个 Hooks 的类型定义。同时我们也可以看到 Hooks 的具体实现，大家可以多看看这个文件。首先我们注意到，我们大部分的 Hooks 都有两个定义：
// react-reconciler/src/ReactFiberHooks.js// Mount 阶段Hooks的定义const HooksDispatcherOnMount: Dispatcher = { useEffect: mountEffect, useReducer: mountReducer, useState: mountState, // 其他Hooks};
// Update阶段Hooks的定义const HooksDispatcherOnUpdate: Dispatcher = { useEffect: updateEffect, useReducer: updateReducer, useState: updateState, // 其他Hooks};
复制代码
从这里可以看出，我们的 Hooks 在 Mount 阶段和 Update 阶段的逻辑是不一样的。在 Mount 阶段和 Update 阶段他们是两个不同的定义。我们先来看 Mount 阶段的逻辑。在看之前我们先思考一些问题。React Hooks 需要在 Mount 阶段做什么呢？就拿我们的 useState 和 useReducer 来说：
我们需要初始化状态，并返回修改状态的方法，这是最基本的。
我们要区分管理每个 Hooks。
提供一个数据结构去存放更新逻辑，以便后续每次更新可以拿到最新的值。
我们一下 React 的实现，先来看 mountState 的实现。
// react-reconciler/src/ReactFiberHooks.jsfunction mountState (initialState) { // 获取当前的Hook节点，同时将当前Hook添加到Hook链表中 const hook = mountWorkInProgressHook(); if (typeof initialState === 'function') { initialState = initialState(); } hook.memoizedState = hook.baseState = initialState; // 声明一个链表来存放更新 const queue = (hook.queue = { last: null, dispatch: null, lastRenderedReducer, lastRenderedState, }); // 返回一个dispatch方法用来修改状态，并将此次更新添加update链表中 const dispatch = (queue.dispatch = (dispatchAction.bind( null, currentlyRenderingFiber, queue, ))); // 返回当前状态和修改状态的方法 return [hook.memoizedState, dispatch];}
复制代码
区分管理 Hooks
关于第一件事，初始化状态并返回状态和更新状态的方法。这个没有问题，源码也很清晰利用 initialState 来初始化状态，并且返回了状态和对应更新方法 **return [hook.memoizedState, dispatch]**。那么我们来看看 React 是如何区分不同的 Hooks 的，这里我们可以从 mountState 里的 mountWorkInProgressHook 方法和 Hook 的类型定义中找到答案。
// react-reconciler/src/ReactFiberHooks.jsexport type Hook = { memoizedState: any, baseState: any, baseUpdate: Update<any, any> | null, queue: UpdateQueue<any, any> | null, next: Hook | null, // 指向下一个Hook};
复制代码
首先从 Hook 的类型定义中就可以看到，React 对 Hooks 的定义是链表。也就是说我们组件里使用到的 Hooks 是通过链表来联系的，上一个 Hooks 的 next 指向下一个 Hooks。这些 Hooks 节点是怎么利用链表数据结构串联在一起的呢？相关逻辑就在每个具体 mount 阶段 Hooks 函数调用的 mountWorkInProgressHook 方法里：
// react-reconciler/src/ReactFiberHooks.jsfunction mountWorkInProgressHook(): Hook { const hook: Hook = { memoizedState: null, baseState: null, queue: null, baseUpdate: null, next: null, }; if (workInProgressHook === null) { // 当前workInProgressHook链表为空的话， // 将当前Hook作为第一个Hook firstWorkInProgressHook = workInProgressHook = hook; } else { // 否则将当前Hook添加到Hook链表的末尾 workInProgressHook = workInProgressHook.next = hook; } return workInProgressHook;}
复制代码
在 mount 阶段，每当我们调用 Hooks 方法，比如 useState，mountState 就会调用 mountWorkInProgressHook 来创建一个 Hook 节点，并把它添加到 Hooks 链表上。比如我们的这个例子：
const [age, setAge] = useState(initialAge); const [name, setName] = useState(initialName); useEffect(() => {})
复制代码
那么在 mount 阶段，就会生产如下图这样的单链表：
返回最新的值
而关于第三件事，useState 和 useReducer 都是使用了一个 queue 链表来存放每一次的更新。以便后面的 update 阶段可以返回最新的状态。每次我们调用 dispatchAction 方法的时候，就会形成一个新的 updata 对象，添加到 queue 链表上，而且这个是一个循环链表。可以看一下 dispatchAction 方法的实现：
// react-reconciler/src/ReactFiberHooks.js// 去除特殊情况和与fiber相关的逻辑function dispatchAction(fiber,queue,action,) { const update = { action, next: null, }; // 将update对象添加到循环链表中 const last = queue.last; if (last === null) { // 链表为空，将当前更新作为第一个，并保持循环 update.next = update; } else { const first = last.next; if (first !== null) { // 在最新的update对象后面插入新的update对象 update.next = first; } last.next = update; } // 将表头保持在最新的update对象上 queue.last = update; // 进行调度工作 scheduleWork();}
复制代码
也就是我们每次执行 dispatchAction 方法，比如 setAge 或 setName。就会创建一个保存着此次更新信息的 update 对象，添加到更新链表 queue 上。然后每个 Hooks 节点就会有自己的一个 queque。比如假设我们执行了下面几个语句：
setAge(19);setAge(20);setAge(21);
复制代码
那么我们的 Hooks 链表就会变成这样：
在 Hooks 节点上面，会如上图那样，通过链表来存放所有的历史更新操作。以便在 update 阶段可以通过这些更新获取到最新的值返回给我们。这就是在第一次调用 useState 或 useReducer 之后，每次更新都能返回最新值的原因。再来看看 mountReducer，你会发现和 mountState 几乎一摸一样，只是状态的初始化逻辑有那么一点区别。毕竟 useState 其实就是阉割版的 useReducer。这里就不详细介绍 mountReducer 了。
// react-reconciler/src/ReactFiberHooks.jsfunction mountReducer(reducer, initialArg, init,) { // 获取当前的Hook节点，同时将当前Hook添加到Hook链表中 const hook = mountWorkInProgressHook(); let initialState; // 初始化 if (init !== undefined) { initialState = init(initialArg); } else { initialState = initialArg ; } hook.memoizedState = hook.baseState = initialState; // 存放更新对象的链表 const queue = (hook.queue = { last: null, dispatch: null, lastRenderedReducer: reducer, lastRenderedState: (initialState: any), }); // 返回一个dispatch方法用来修改状态，并将此次更新添加update链表中 const dispatch = (queue.dispatch = (dispatchAction.bind( null, currentlyRenderingFiber, queue, ))); // 返回状态和修改状态的方法 return [hook.memoizedState, dispatch];}
复制代码
然后我们来看看 update 阶段，也就是看一下我们的 useState 或 useReducer 是如何利用现有的信息，去给我们返回最新的最正确的值的。先来看一下 useState 在 update 阶段的代码也就是 updateState：
// react-reconciler/src/ReactFiberHooks.jsfunction updateState(initialState) { return updateReducer(basicStateReducer, initialState);}
复制代码
可以看到，updateState 底层调用的其实就会死 updateReducer，因为我们调用 useState 的时候，并不会传入 reducer，所以这里会默认传递一个 basicStateReducer 进去。我们先看看这个 basicStateReducer：
// react-reconciler/src/ReactFiberHooks.jsfunction basicStateReducer(state, action){ return typeof action === 'function' ? action(state) : action;}
复制代码
在使用 useState(action)的时候，action 通常会是一个值，而不是一个方法。所以 baseStateReducer 要做的其实就是将这个 action 返回。来继续看一下 updateReducer 的逻辑：
// react-reconciler/src/ReactFiberHooks.js// 去掉与fiber有关的逻辑
function updateReducer(reducer,initialArg,init) { const hook = updateWorkInProgressHook(); const queue = hook.queue;
// 拿到更新列表的表头 const last = queue.last;
// 获取最早的那个update对象 first = last !== null ? last.next : null;
if (first !== null) { let newState; let update = first; do { // 执行每一次更新，去更新状态 const action = update.action; newState = reducer(newState, action); update = update.next; } while (update !== null && update !== first);
hook.memoizedState = newState; } const dispatch = queue.dispatch; // 返回最新的状态和修改状态的方法 return [hook.memoizedState, dispatch];}
复制代码
在 update 阶段，也就是我们组件第二次第三次。。执行到 useState 或 useReducer 的时候，会遍历 update 对象循环链表，执行每一次更新去计算出最新的状态来返回，以保证我们每次刷新组件都能拿到当前最新的状态。useState 的 reducer 是 baseStateReducer，因为传入的 update.action 为值，所以会直接返回 update.action，而 useReducer 的 reducer 是用户定义的 reducer，所以会根据传入的 action 和每次循环得到的 newState 逐步计算出最新的状态。
useState/useReducer 小总结
看到这里我们在回头看看最初的一些疑问：
React 如何管理区分 Hooks？
React 通过单链表来管理 Hooks
按 Hooks 的执行顺序依次将 Hook 节点添加到链表中
useState 和 useReducer 如何在每次渲染时，返回最新的值？
每个 Hook 节点通过循环链表记住所有的更新操作
在 update 阶段会依次执行 update 循环链表中的所有更新操作，最终拿到最新的 state 返回
为什么不能在条件语句等中使用 Hooks？
链表！
比如如图所示，我们在 mount 阶段调用了 useState('A'), useState('B'), useState('C')，如果我们将 useState('B') 放在条件语句内执行，并且在 update 阶段中因为不满足条件而没有执行的话，那么没法正确的重 Hooks 链表中获取信息。React 也会给我们报错。
Hooks 链表放在哪？
好的，现在我们已经了解了 React 通过链表来管理 Hooks，同时也是通过一个循环链表来存放每一次的更新操作，得以在每次组件更新的时候可以计算出最新的状态返回给我们。那么我们这个 Hooks 链表又存放在那里呢？理所当然的我们需要将它存放到一个跟当前组件相对于的地方。那么很明显这个与组件一一对应的地方就是我们的 FiberNode。
如图所示，组件构建的 Hooks 链表会挂载到 FiberNode 节点的 memoizedState 上面去。
useEffect
看到这，相信你已经对 Hooks 的源码实现模式已经有一定的了解了，所以你尝试去看一下 Effect 的实现你会一下子就看懂。首先我们先回忆一下 useEffect 是怎么样工作的？
function PersionInfo () { const [age, setAge] = useState(18); useEffect(() =>{ console.log(age) }, [age])
const [name, setName] = useState('Dan'); useEffect(() =>{ console.log(name) }, [name]) return ( <> ... </> );}
复制代码
PersionInfo 组件第一次渲染的时候会在控制台输出 age 和 name，在后面组件的每次 update 中，如果 useEffect 中的 deps 依赖的值发生了变化的话，也会在控制台中输出对应的状态，同时在 unmount 的时候就会执行清除函数（如果有）。React 中是怎么实现的呢？其实很简单，在 FiberNode 中通过一个 updateQueue 来存放所有的 effect，然后在每次渲染之后依次执行所有需要执行的 effect。useEffect 也分为 mountEffect 和 updateEffect
mountEffect
// react-reconciler/src/ReactFiberHooks.js// 简化去掉特殊逻辑
function mountEffect( create,deps,) { return mountEffectImpl( create, deps, );}
function mountEffectImpl(fiberEffectTag, hookEffectTag, create, deps) { // 获取当前Hook，并把当前Hook添加到Hook链表 const hook = mountWorkInProgressHook(); const nextDeps = deps === undefined ? null : deps; // 将当前effect保存到Hook节点的memoizedState属性上， // 以及添加到fiberNode的updateQueue上 hook.memoizedState = pushEffect(hookEffectTag, create, undefined, nextDeps);}
function pushEffect(tag, create, destroy, deps) { const effect: Effect = { tag, create, destroy, deps, next: (null: any), }; // componentUpdateQueue 会被挂载到fiberNode的updateQueue上 if (componentUpdateQueue === null) { // 如果当前Queue为空，将当前effect作为第一个节点 componentUpdateQueue = createFunctionComponentUpdateQueue(); // 保持循环 componentUpdateQueue.lastEffect = effect.next = effect; } else { // 否则，添加到当前的Queue链表中 const lastEffect = componentUpdateQueue.lastEffect; if (lastEffect === null) { componentUpdateQueue.lastEffect = effect.next = effect; } else { const firstEffect = lastEffect.next; lastEffect.next = effect; effect.next = firstEffect; componentUpdateQueue.lastEffect = effect; } } return effect; }
复制代码
可以看到在 mount 阶段，useEffect 做的事情就是将自己的 effect 添加到了 componentUpdateQueue 上。这个 componentUpdateQueue 会在 renderWithHooks 方法中赋值到 fiberNode 的 updateQueue 上。
// react-reconciler/src/ReactFiberHooks.js// 简化去掉特殊逻辑export function renderWithHooks() { const renderedWork = currentlyRenderingFiber; renderedWork.updateQueue = componentUpdateQueue;}
复制代码
也就是在 mount 阶段我们所有的 effect 都以链表的形式被挂载到了 fiberNode 上。然后在组件渲染完毕之后，React 就会执行 updateQueue 中的所有方法。
updateEffect
// react-reconciler/src/ReactFiberHooks.js// 简化去掉特殊逻辑
function updateEffect(create,deps){ return updateEffectImpl( create, deps, );}
function updateEffectImpl(fiberEffectTag, hookEffectTag, create, deps){ // 获取当前Hook节点，并把它添加到Hook链表 const hook = updateWorkInProgressHook(); // 依赖 const nextDeps = deps === undefined ? null : deps; // 清除函数 let destroy = undefined;
if (currentHook !== null) { // 拿到前一次渲染该Hook节点的effect const prevEffect = currentHook.memoizedState; destroy = prevEffect.destroy; if (nextDeps !== null) { const prevDeps = prevEffect.deps; // 对比deps依赖 if (areHookInputsEqual(nextDeps, prevDeps)) { // 如果依赖没有变化，就会打上NoHookEffect tag，在commit阶段会跳过此 // effect的执行 pushEffect(NoHookEffect, create, destroy, nextDeps); return; } } } hook.memoizedState = pushEffect(hookEffectTag, create, destroy, nextDeps);}
复制代码
update 阶段和 mount 阶段类似，只不过这次会考虑 effect 的依赖 deps，如果此次更新 effect 的依赖没有变化的话，就会被打上 NoHookEffect 标签，最后会在 commit 阶段跳过改 effect 的执行。
function commitHookEffectList(unmountTag,mountTag,finishedWork) { const updateQueue = finishedWork.updateQueue; let lastEffect = updateQueue !== null ? updateQueue.lastEffect : null; if (lastEffect !== null) { const firstEffect = lastEffect.next; let effect = firstEffect; do { if ((effect.tag & unmountTag) !== NoHookEffect) { // Unmount 阶段执行tag !== NoHookEffect的effect的清除函数 （如果有的话） const destroy = effect.destroy; effect.destroy = undefined; if (destroy !== undefined) { destroy(); } } if ((effect.tag & mountTag) !== NoHookEffect) { // Mount 阶段执行所有tag !== NoHookEffect的effect.create， // 我们的清除函数（如果有）会被返回给destroy属性，一遍unmount执行 const create = effect.create; effect.destroy = create(); } effect = effect.next; } while (effect !== firstEffect); }}
复制代码
useEffect 小总结
useEffect 做了什么？
FiberNdoe 节点中会又一个 updateQueue 链表来存放所有的本次渲染需要执行的 effect。
mountEffect 阶段和 updateEffect 阶段会把 effect 挂载到 updateQueue 上。
updateEffect 阶段，deps 没有改变的 effect 会被打上 NoHookEffect tag，commit 阶段会跳过该 Effect。
到此为止，useState/useReducer/useEffect 源码也阅读完毕了，相信有了这些基础，剩下的 Hooks 的源码阅读不会成问题，最后放上完整图示：
评论