实现一个简单的 MobX

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发布于: 2020 年 10 月 14 日
实现一个简单的 MobX

实现一个简单的 MobX



导读



Mobx 是 React 常用的状态管理库。



但是初次读 Mobx 的官方文档,概念很多,例如:ActionsDerivationsState,还有各种各样相关的装饰器,让人摸不着头脑。



官网提供的例子是这样的:



import React from "react"
import ReactDOM from "react-dom"
import { makeAutoObservable } from "mobx"
import { observer } from "mobx-react"
// Model the application state.
class Timer {
secondsPassed = 0
constructor() {
makeAutoObservable(this)
}
increase() {
this.secondsPassed += 1
}
reset() {
this.secondsPassed = 0
}
}
const myTimer = new Timer()
const TimerView = observer(({ timer }) => (
<button onClick={() => timer.reset()}>Seconds passed: {timer.secondsPassed}</button>
))
ReactDOM.render(<TimerView timer={myTimer} />, document.body)
setInterval(() => {
myTimer.increase()
}, 1000)



这个例子中,在 Timer 类中使用了 makeAutoObservable 方法使 myTimer 变成一个可观察对象。并且在 TimerView 外曾包了一个 observer 方法,来监听用到的可观察对象。



于是,在定时器中改变 myTimer 中的值时,TimerView 可以自动的渲染更新。



这不是一个好的例子,因为 MobX 是框架无关的,并不一定需要和 React 绑定使用。



为了体现出 Mobx 的精妙,我们需要拨开层层迷雾,来看一个更底层的例子:



import { observable, autorun } from 'mobx';
const store = observable({a: 1,b: 2});
autorun(() => {
console.log(store.a);
});
store.a = 5;



运行结果为:



1
5



这里的精妙之处在于:**为什么在给 store.a 赋值时,可以自动执行 autorun 中的方法?**



而且 mobx 还很聪明,只会在自己用到的值变化时才更新。参考下面这个例子:



import { observable, autorun } from 'mobx';
const store = observable({a: 1,b: 2});
autorun(() => {
console.log(store.a);
});
store.a = 5; // 赋值后更新 autorun 的中的方法
store.b = 10; // 由于 autorun 的中的方法没有用到 store.b,所以赋值后没有更新



运行结果为:



1
5



这样的好处是,**开发者完全不需要去控制更新范围的粒度,聪明的 Mobx 都帮我们做好了。**



另外,Mobx 还支持嵌套观察,参考下面的例子:



import { observable, autorun } from 'mobx';
const store = observable({ a: 1, b: { c: 2 } });
autorun(() => {
console.log(store.b.c);
});
store.b.c = 10;



运行结果为:



2
10



这里我们可以把 autorun 方法看作第一个例子中的 observer 方法,可观察对象变化后,做出相应的改变。



这里的核心是observableautorun 这两个方法,吃透它们,我们就能了解 Mobx 的核心原理。



这就引出来这篇文章的的目的:实现一个简单的 MobX



如何实现?



为了保证阅读效果,建议读者边阅读边动手实操,点击这里可以下载源码。



为了方便读者更好的阅读体验,笔者将循序渐进的分多个demo来实现一个可用的 MobX。



1、Mobx 与 订阅发布模式 对比



仔细观察我们刚才写的例子:



import { observable, autorun } from 'mobx';
const store = observable({a: 1,b: 2});
autorun(() => {
console.log(store.a);
});
store.a = 5;



它有些像订阅发布模式:



const em = new EventEmitter();
const store = {a: 1,b: 2};
// autorun
em.on('store.a', () => console.log(store.a));
// set value
store.a = 5;
em.emit('store.a');



只不过 Mobx 是在 autorun 中自动地进行订阅,然后在赋值时自动地触发订阅,并没有进行显式的调用。



有了这个思路,我们的 Mobx 底层可以用 EventEmitter 来实现。



所以,在这之前,我们先实现一个简单的 EventEmitter,参考 utils/event-emitter.ts



export default class EventEmitter {
list = {};
on(event, fn) {
let target = this.list[event];
if (!target) {
this.list[event] = [];
target = this.list[event];
}
if (!target.includes(fn)) {
target.push(fn);
}
};
emit(event, ...args) {
const fns = this.list[event];
if (fns && fns.length > 0) {
fns.forEach(fn => {
fn && fn(...args);
});
}
}
};



2、使用 `defineProperty` 隐式调用订阅发布



defineProperty 可以在对象赋值或者取值的时候添加额外的逻辑,所以我们可以用 defineProperty 来隐藏 onemit 等方法的调用。



查看下面的代码:



import EventEmitter from '../utils/event-emitter'
const em = new EventEmitter();
const store = { a: 1, b: 2 };
// autorun
const fn = () => console.log(store.a)
// observable
Object.defineProperty(store, 'a', {
get: function () {
em.on('store.a', fn);
return 100;
},
set: function () {
em.emit('store.a');
},
});
// 收集依赖
fn();
// set state
store.a = 2



上面的代码中,我们将 onemit 方法封装进了 defineProperty 中,外部没有暴露过多的细节,这已经有了一些 Mobx 的味道。



在下面我们会做进一步的封装,只对外暴露 observableautorun 方法。



3、实现 `observable` 和 `autorun` 方法



实现 observableautorun 方法时,需要注意以下三点:



  1. 设置一个内部key将当前对象的原始值储存起来,而不像上面例子中 store.a 永远返回 100。



  1. 订阅发布的信道有可能会重复,所以需要一个机制来确保每一个对象的 key 都有唯一的信道。



  1. 只在 autorun 时进行进行订阅操作。



有了上面的这些注意点,我们可以设计出第一版的 mobx,参考 demo01/mobx.ts



import EventEmitter from '../utils/event-emitter';
const em = new EventEmitter();
let currentFn;
let obId = 1;
const autorun = (fn) => {
currentFn = fn;
fn();
currentFn = null;
};
const observable = (obj) => {
// 用 Symbol 当 key;这样就不会被枚举到,仅用于值的存储;
const data = Symbol('data');
obj[data] = JSON.parse(JSON.stringify(obj));
Object.keys(obj).forEach(key => {
// 每个 key 都生成唯一的 channel ID
const id = String(obId++);
Object.defineProperty(obj, key, {
get: function () {
if (currentFn) {
em.on(id, currentFn);
}
return this[data][key];
},
set: function (v) {
// 值不变时不触发
if (this[data][key] !== v) {
this[data][key] = v;
em.emit(id);
}
}
});
});
return obj;
};



尝试运行如下代码,参考 demo01/index.ts



import { observable, autorun } from './mobx';
const store = observable({ a: 1, b: 2 });
autorun(() => {
console.log(store.a);
});
store.a = 5;
store.a = 6;



结果为:

1
5
6



我们发现运行结果和使用原生的 observableautorun 运行结果一致。



感兴趣的同学可以运行 yarn demo01 查看运行效果



4、支持嵌套



上面实现的 observable 还有一些问题,不支持嵌套观察。



例如下面的代码:



import { observable, autorun } from './mobx';
const store = observable({ a: 1, b: { c: 1 } });
autorun(() => {
console.log(store.b.c);
});
store.b.c = 5;
store.b.c = 6;



赋值时并没有触发 autorun 中的方法。



所以基于 demo01 做了如下的优化,来支持嵌套。



import EventEmitter from '../utils/event-emitter';
const em = new EventEmitter();
let currentFn;
let obId = 1;
const autorun = (fn) => {
currentFn = fn;
fn();
currentFn = null;
};
const observable = (obj) => {
// 用 Symbol 当 key;这样就不会被枚举到,仅用于值的存储;
const data = Symbol('data');
obj[data] = JSON.parse(JSON.stringify(obj));
Object.keys(obj).forEach(key => {
+ if (typeof obj[key] === 'object') {
+ observable(obj[key]);
+ } else {
// 每个 key 都生成唯一的 channel ID
const id = String(obId++);
Object.defineProperty(obj, key, {
get: function () {
if (currentFn) {
em.on(id, currentFn);
}
return obj[data][key];
},
set: function (v) {
// 值不变时不触发
if (obj[data][key] !== v) {
obj[data][key] = v;
em.emit(id);
}
}
});
+ }
});
return obj;
};



感兴趣的同学可以运行 yarn demo02 查看运行效果



5、对依赖收集的优化



支持支持嵌套观察的 observable 还有一个严重的 bug。参考下面的场景:



import { observable, autorun } from './mobx';
const store = observable({ a: 1, b: { c: 1 } });
autorun(() => {
if (store.a === 2) {
console.log(store.b.c);
}
});
store.a = 2
store.b.c = 5;
store.b.c = 6;



我们在 demo02 中的实现的 mobx 打印结果是:



1



而引用原生的 mobx 的打印结果是:



1
5
6



这是为什么?



注意上面代码中 autorun 里的方法,它里面有一个条件判断语句。在第一次 autorun 做依赖收集时,条件语句不成立,导致 store.b.c 的依赖没有收集上。



以至于后面条件语句即使成立了,也没法对 store.b.c 的改变作出响应。



为了修复这个问题,需要改变依赖收集的策略。之前的策略是:只在 autorun 时做依赖收集。



而实际上 **在 autorun 以及对可观察对象的值修改时都要需要做依赖收集**。



那怎么该?其实也很简单,基于 demo03 ,我们做了如下的优化,来支持条件判断中的依赖收集。



参考下面的代码:



import EventEmitter from '../utils/event-emitter';
const em = new EventEmitter();
let currentFn;
let obId = 1;
+ const autorun = (fn) => {
+ const warpFn = () => {
+ currentFn = warpFn;
+ fn();
+ currentFn = null;
+ }
+ warpFn();
+ };
- const autorun = (fn) => {
- currentFn = fn;
- fn();
- currentFn = null;
- };
const observable = (obj) => {
// 用 Symbol 当 key;这样就不会被枚举到,仅用于值的存储
const data = Symbol('data');
obj[data] = JSON.parse(JSON.stringify(obj));
Object.keys(obj).forEach(key => {
if (typeof obj[key] === 'object') {
observable(obj[key]);
} else {
// 每个 key 都生成唯一的 channel ID
const id = String(obId++);
Object.defineProperty(obj, key, {
get: function () {
if (currentFn) {
em.on(id, currentFn);
}
return obj[data][key];
},
set: function (v) {
// 值不变时不触发
if (obj[data][key] !== v) {
obj[data][key] = v;
em.emit(id);
}
}
});
}
});
return obj;
};



上面的修改本质上是对 autorun 中的方法做一层封装,每次触发该方法时,都可以自动的收集依赖。



感兴趣的同学可以运行 yarn demo03 查看运行效果



6、Proxy 版的实现(扩展阅读)



前面的 Mobx 是基于 defineProperty 来实现的。



这一小节,我们将基于 ES6 中 Proxy 来实现一个简易的 Mobx;



在这之前,先简单对比一下 definePropertyProxy 各自的基础写法:



// defineProperty
Object.keys(obj).forEach(key => {
// 每个 key 都生成唯一的 channel ID
const id = String(obId++);
Object.defineProperty(obj, key, {
get: function () {
em.on(id, fn);
return 100;
},
set: function (v) {
em.emit(id);
}
});
});
// Proxy
new Proxy(obj, {
get: (target, propKey) => {
em.on(channelId, fn);
return target[propKey];
},
set: (target, propKey, value) => {
em.emit(channelId);
}
});



可以看到,使用 defineProperty 时,我们在定义时就能为可观察对象的所有的 key 都确定好唯一的信道。从而准确地收集依赖。



而这一点在 Proxy 中无法做到。我们需要一个机制来确定每个 key 都有唯一的信道。



聪明的读者可能会想到,我们可以用当前的 key 表来确定唯一的信道,类似这样:



new Proxy(obj, {
get: (target, propKey) => {
em.on(propKey, fn);
return target[propKey];
},
set: (target, propKey, value) => {
em.emit(propKey);
}
});



但是这有它的局限性,一旦遇到相同的key,就会出现bug。



聪明的读者可能又会想到,我们可以在外部维护一个 map 列表,用于记录信道,这个 map 的 key 就是需要记录的对象。



类似这样:



const store = observable({ a: 5, b: 10 });
// 上面的代码执行后 map 中的数据如下:
// {
// '[store object]':{
// a: 'channel-1'
// b: 'channel-2'
// }
// }



但是这里有一个技术难题:把目标对象当作key赋给普通对象时,目标对象会被隐式转换为字符串



参考下面的代码:



const map = {};
const key = {};
map[key] = "hello";
console.log(map);
// out:
// {
// "[object Object]": "1"
// }



这就引出了解决这个问题的救星:WeakMap。查看相关的 MDN文档,我们了解到 WeakMap 的 key 必须是对象,而值可以是任意的。



太棒了,刚好符合上面的需求。



有了上面的思路,我们就能轻松写出 Proxy 版 的 Mobx 代码:



import EventEmitter from '../utils/event-emitter';
const em = new EventEmitter();
let currentFn;
let obId = 1;
const autorun = (fn) => {
const warpFn = () => {
currentFn = warpFn;
fn();
currentFn = null;
}
warpFn();
};
const map = new WeakMap();
const observable = (obj) => {
return new Proxy(obj, {
get: (target, propKey) => {
if (typeof target[propKey] === 'object') {
return observable(target[propKey]);
} else {
if (currentFn) {
if (!map.get(target)) {
map.set(target, {});
}
const mapObj = map.get(target);
const id = String(obId++);
mapObj[propKey] = id;
em.on(id, currentFn);
}
return target[propKey];
}
},
set: (target, propKey, value) => {
if (target[propKey] !== value) {
target[propKey] = value;
const mapObj = map.get(target);
if (mapObj && mapObj[propKey]) {
em.emit(mapObj[propKey]);
}
}
return true;
}
});
};



运行的效果和 defineProperty 版的完全一致。



感兴趣的同学可以运行 yarn demo04 查看运行效果



7、优化 `EventEmitter`



Proxy 版的 MobX 还是会有一些小问题: em.list 的长度会随着 autorun 的调用越来越大



这是因为我们只有订阅操作,但是没有取消订阅的操作。



核心原因是 之前的代码中我们用自增ID来确定唯一的信道,这是有问题的。



怎么解决呢?我们可以参考 Proxy 的思路,把对象当作 key,来改造 EventEmitter



改造后的代码如下,参考 ./utils/event-emitter-with-weakmap.ts



export default class EventEmitter {
list = new WeakMap();
on(obj, event, fn) {
let targetObj = this.list.get(obj);
if (!targetObj) {
targetObj = {};
this.list.set(obj, targetObj);
}
let target = targetObj[event];
if (!target) {
targetObj[event] = [];
target = targetObj[event];
}
if (!target.includes(fn)) {
target.push(fn);
}
};
emit(obj, event, ...args) {
const targetObj = this.list.get(obj);
if (targetObj) {
const fns = targetObj[event];
if (fns && fns.length > 0) {
fns.forEach(fn => {
fn && fn(...args);
});
}
}
}
};



基于 demo04, 我们再重构一下 Mobx 代码,参考 ./demo05/mobx.ts



import EventEmitter from '../utils/event-emitter-with-weakmap';
const em = new EventEmitter();
let currentFn;
const autorun = (fn) => {
const warpFn = () => {
currentFn = warpFn;
fn();
currentFn = null;
}
warpFn();
};
const observable = (obj) => {
return new Proxy(obj, {
get: (target, propKey) => {
if (typeof target[propKey] === 'object') {
return observable(target[propKey]);
} else {
if (currentFn) {
em.on(target, propKey, currentFn);
}
return target[propKey];
}
},
set: (target, propKey, value) => {
if (target[propKey] !== value) {
target[propKey] = value;
em.emit(target, propKey);
}
return true;
}
});
};



上面代码中,我们完全移除了使用自增ID来确定唯一信道。并且将 WeakMap 封装在 EventEmitter 中,MobX的代码也变得非常清爽。



感兴趣的同学可以运行 yarn demo05 查看运行效果



顺带的,我们也可以优化一下 defineProperty 版的 Mobx,移除其中的自增ID,参考 ./demo06/mobx.ts



import EventEmitter from '../utils/event-emitter-with-weakmap';
const em = new EventEmitter();
let currentFn;
const autorun = (fn) => {
const warpFn = () => {
currentFn = warpFn;
fn();
currentFn = null;
}
warpFn();
};
const observable = (obj) => {
// 用 Symbol 当 key;这样就不会被枚举到,仅用于值的存储
const data = Symbol('data');
obj[data] = JSON.parse(JSON.stringify(obj));
Object.keys(obj).forEach(key => {
if (typeof obj[key] === 'object') {
observable(obj[key]);
} else {
Object.defineProperty(obj, key, {
get: function () {
if (currentFn) {
em.on(obj, key, currentFn);
}
return obj[data][key];
},
set: function (v) {
// 值不变时不触发
if (obj[data][key] !== v) {
obj[data][key] = v;
em.emit(obj, key);
}
}
});
}
});
return obj;
};



感兴趣的同学可以运行 yarn demo06 查看运行效果



总结



这篇教程中,我们实现了包含 observableautorun 两个核心功能的 Mobx



并且可观察对象支持嵌套、自动收集依赖。



另外,我们分别用 definePropertyProxy 写法实现了这个 Mobx



希望通过这篇教程,读者能够对 Mobx 的底层有更深刻的认识。



这些例子的完整代码可以点这里查看,如果感觉这些 demo 写的不错,可以给笔者一个 star,谢谢大家阅读。



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