基于Effect的组件设计 | 京东云技术团队

Effect的概念起源

从输入输出的角度理解Effect https://link.excalidraw.com/p/readonly/KXAy7d2DlnkM8X1yps6L

编程中的Effect起源于函数式编程中纯函数的概念

纯函数是指在相同的输入下，总是产生相同的输出，并且没有任何副作用(side effect)的函数。

副作用是指函数执行过程中对函数外部环境进行的可观察的改变，比如修改全局变量、打印输出、写入文件等。

前端的典型副作用场景是 浏览器环境中在window上注册变量

副作用引入了不确定性，使得程序的行为难以预测和调试。为了处理那些需要进行副作用的操作，函数式编程引入了Effect的抽象概念。

它可以表示诸如读取文件、写入数据库、发送网络请求、DOM渲染等对外部环境产生可观察改变的操作。通过将这些操作包装在Effect中，函数式编程可以更好地控制和管理副作用，使得代码更具可预测性和可维护性。

实际工作中我们也是从React的useEffect开始直接使用Effect的说法

React: useEffect

useEffect is a React Hook that lets you synchronize a component with an external system.

import { useState, useEffect } from 'react';
// 模拟异步事件
function getMsg() {return new Promise((resolve) => {setTimeout(() => {resolve('React')}, 1000)})
}export default function Hello() {const [msg, setMsg] = useState('World')useEffect(() => {getMsg().then((msg) => {setMsg(msg)})const timer = setInterval(() => {console.log('test interval')})return () => {// 清除异步事件clearTimeout(timer)}}, [])return (<h1>Hello { msg }</h1>);
}

Effect中处理异步事件，并在此处消除异步事件的副作用clearTimeout(timer)，避免闭包一直无法被销毁

Vue: watcher

运行期自动依赖收集 示例

<script setup>
import { ref } from 'vue'
const msg = ref('World!')setTimeout(() => {msg.value = 'Vue'
}, 1000)
</script><template><h1>Hello {{ msg }}</h1>
</template>

_createElementVNode("h1", null, _toDisplayString(msg.value), 1 /* TEXT */)

runtime的render期间通过msg.value对msg产生了引用，此时产生了一个watch effect：msg的watchlist中多了一个render的watcher，在msg变化的时候 render会通过watcher重新执行

Svelte: $

编译器依赖收集 示例

suffix的值依赖name，在name变化之后，suffix值也更新

<script>let name = 'world';$: suffix = name + '!'setTimeout(() => {name = 'svelte'}, 1000)
</script><h1>Hello {suffix}</h1>

// 编译后部分代码
function instance($$self, $$props, $$invalidate) {let suffixlet name = 'world'setTimeout(() => {$$invalidate(1, (name = 'svelte'))}, 1000)// 更新关系$$self.$$.update = () => {if ($$self.$$.dirty & /*name*/ 2) {$: $$invalidate(0, (suffix = name + '!'))}}return [suffix, name]
}

Effect分类

React先介绍了两种典型的Effect

• 渲染逻辑中可以获取 props 和 state，并对它们进行转换，然后返回您希望在屏幕上看到的 JSX。渲染代码必须是纯的，就像数学公式一样，它只应该计算结果，而不做其他任何事情。
• 事件处理程序是嵌套在组件内部的函数，它们执行操作而不仅仅做计算。事件处理程序可以更新输入字段、提交HTTP POST请求以购买产品或将用户导航到另一个页面。它包含由用户特定操作（例如按钮点击或输入）引起的 “副作用”（它们改变程序的状态）。

Consider a ChatRoom component that must connect to the chat server whenever it’s visible on the screen. Connecting to a server is not a pure calculation (it’s a side effect) so it can’t happen during rendering. However, there is no single particular event like a click that causes ChatRoom to be displayed.

考虑一个ChatRoom组件，每当它在屏幕上可见时都必须连接到聊天服务器。连接到服务器不是一个纯粹的计算（它是一个副作用），因此不能在渲染期间发生（渲染必须是纯函数）。然而，并没有单个特定的事件（如点击）会触发ChatRoom的展示

Effects let you specify side effects that are caused by rendering itself, rather than by a particular event. Sending a message in the chat is an event because it is directly caused by the user clicking a specific button. However, setting up a server connection is an Effect because it should happen no matter which interaction caused the component to appear. Effects run at the end of a commit after the screen updates. This is a good time to synchronize the React components with some external system (like network or a third-party library).

Effect 允许指定由渲染本身引起的副作用，而不是由特定事件引起的副作用。在聊天中发送消息是一个事件，因为它直接由用户点击特定按钮引起。然而不管是任何交互触发的组件展示，_设置服务器连接_都是一个Effect。Effect会在页面更新后的commit结束时运行。这是与某个外部系统（如网络或第三方库）同步React组件的好时机

以下Effect尽量达到不重不漏，不重的意义是他们之间是相互独立的，每个模块可以独立实现，这样可以在系统设计的初期可以将业务Model建设和Effect处理分离，甚至于将Effects提取成独立的utils

渲染

生命周期

组件被初始化、更新、卸载的时候我们需要做一些业务逻辑处理，例如：组件初始化时调用接口更新数据

React

react基于自己的fiber结构，通过闭包完成状态的管理，不会建立值和渲染过程的绑定关系，通过在commit之后执行Effect达到值的状态更新等副作用操作，因此声明周期需要自己模拟实现

import { useState, useEffect } from 'react';export default function Hello() {const [msg, setMsg] = useState('World')// dependency是空 因此只会在第一次执行 声明周期上可以理解为onMounteduseEffect(() => {// 异步事件const timer = setTimeout(() => {// setMsg会触发重渲染 https://react.dev/learn/render-and-commitsetMsg('React')}, 1000)return () => {// 卸载时/重新执行Effect前 清除异步事件clearTimeout(timer)}// 如果dependency有值 则每次更新如果dependency不一样就会执行Effect}, [])return (<h1>Hello { msg }</h1>);
}

<script setup>
import { onMounted, onUnmounted, onUpdated, ref } from 'vue'const msg = ref('Hello World!')
// 挂载
onMounted(async () => {function getValue() {return Promise.resolve('hello, vue')}const value = await getValue()msg.value = value
})
onUpdated(() => {}) // 更新
onUnmounted(() => {}) // 卸载
</script><template><h1>{{ msg }}</h1><input v-model="msg">
</template>

<script>import { onMount, onDestroy, beforeUpdate } from 'svelte'let name = 'world'$: suffix = name + '!'onMount(() => {setTimeout(() => {name = 'svelte'}, 1000)})beforeUpdate(() => {}) // 更新onDestroy(() => {}) // 卸载/销毁
</script><h1>Hello {suffix}</h1>

Action 用户行为

对应React中提到的两个典型Effect中的 事件处理程序

在不考虑跳出应用（location.href='xxx'）的情况下，我们的行为都只能改变当前应用的状态，不管是输入、选择还是触发异步事件的提交，网络相关的副作用在下节讨论

点击/输入

<!-- 原生 要求onClick是全局变量 -->
<div onclick="onClick"/>
<!-- React -->
<div onClick={onClick}/>
<!-- Vue -->
<div @click="onClick"/>
<!-- Svelte -->
<div on:click="onClick"/>

滑动输入、键盘输入等

<!-- React view和model的关系需要自己处理 -->
<input value={value} onChange={val => setValue(val)} placeholder="enter your name" />
<!-- Vue 通过指令自动建立view和model的绑定关系 -->
<input v-model="name" placeholder="enter your name" />
<!-- Svelte -->
<input bind:value={name} placeholder="enter your name" />

所谓的MVVM即是视图和模型的绑定关系通过框架(v-mode,bind:valuel)完成，所以需要自己处理绑定关系的React不是MVVM

滚动

同上

Network 网络请求

基础：XMLHttpRequest,Fetch

NPM包：Axios，useSwr

Storage 存储

任何存储行为都是副作用：POST请求、变量赋值、local存储、cookie设置、URL参数设置

Remote

缓存/数据库，同上 网络请求

Local

内存

• 局部变量 闭包

React的函数式组件中的useState的值的变更

• 全局变量 window

浏览器环境初始化完成之后，我们的context中就会有window全局变量，修改window的属性会使同一个页面环境中的所有内容都被影响（微前端的window隔离方案除外）

LocalStorage

兼容localStorage存储和 原生APP存储；返回Promise 其实也可以兼容从接口获取、存储数据

export function getItem(key) {const now = Date.now();if (window.XWebView) {window.XWebView.callNative('JDBStoragePlugin','getItem',JSON.stringify({key,}),`orange_${now}`,'-1',);} else {setTimeout(() => {window[`orange_${now}`](JSON.stringify({status: '0',data: {result: 'success',data: localStorage.getItem(key),},}),);}, 0);}return new Promise((resolve, reject) => {window[`orange_${now}`] = (result) => {try {const obj = JSON.parse(result);const { status, data } = obj;if (status === '0' && data && data.result === 'success') {resolve(data.data);} else {reject(result);}} catch (e) {reject(e);}window[`orange_${now}`] = undefined;};});
}export function setItem(key, value = BABEL_CHANNEL) {const now = Date.now();if (window.XWebView) {window.XWebView.callNative('JDBStoragePlugin','setItem',JSON.stringify({key,value,}),`orange_${now}`,'-1',);} else {setTimeout(() => {window[`orange_${now}`](JSON.stringify({status: '0',data: {result: 'success',data: localStorage.setItem(key, value),},}),);}, 0);}return new Promise((resolve, reject) => {window[`orange_${now}`] = (result) => {console.log('MKT ~ file: storage.js:46 ~ returnnewPromise ~ result:', result);try {const obj = JSON.parse(result);const { status, data } = obj;if (status === '0' && data && data.result === 'success') {resolve(data.data);} else {reject(result);}} catch (e) {reject(e);}window[`orange_${now}`] = undefined;};});
}

Cookie

https://www.npmjs.com/package/js-cookie

URL

参见地址栏参数

举个栗子🌰

组件诉求

1. 支持分页

2. 支持搜索

3. 已选择的门店需要回显，但是已选择的门店只能分页获取，无法全部获取

4. 需要知道用户移除了哪些选项，增加了哪些选项

5. 支持服务端全选

组件Effect分析

• 业务组件可以视load-data为纯函数，因为loda-data的调用不会影响外部业务组件，清晰的Effects归属可以降低业务的复杂度，最大程度上降低组件的耦合
• 用户在组件内的行为（除了确定之外）产生的Effect只对组件自身产生影响，提升了组件的内聚

组件模型设计

• 组件list兼容搜索和下拉场景

const { result: list, hasNext } =  await this.loadData(param).catch(() => ({ hasNext: false, result: [] }))
const lastRemove = this.remove // 本次新增之前移除的内容
if (param.pageNo === 1 && !param.search) {this.list = list
} else {// 建立新值的索引 接口返回的信息是无状态属性的（选中与否）const map = list.reduce((pre, cur) => {pre[cur.id] = Object.assign(cur, { from: param.search })return pre}, {})// 此处应该遍历list 而不是 this.listthis.list = this.list.map(item => {const diff = map[item.id]// 找到之前已经有的数据 就从map中移动到之前list的位置做替换if (diff) delete map[item.id]return diff || item// 剩余的值补充到最后面}).concat(Object.values(map))
}
const value = diffBy(this.last.add.concat(this.remote, this.local, this.checked), lastRemove)
this.value = value

• 接口返回选中的值通过checked-by-remote纯函数的依赖反转实现惰性计算
• 业务组件默认选中的值通过checked-by-local纯函数的依赖反转实现惰性计算
• 增加或者移除的值通过相应的diff计算出来
• Reactivity极大提升了Model的表达能力

{computed: {/*** 接口返回已选中的数据且不能在已移除的数据中, 否则上次移除的数据会被自动选中*/remote() {return diffBy(this.list.filter(this.checkedByRemote || emptyFilter).map(it => it.id), this.last.remove)},/*** 本地默认选中 且不是从remote选中的 且不是上次选中的*/local() {return diffBy(this.list.filter(this.checkedByLocal || emptyFilter).map(it => it.id), this.remote, this.last.add)},// 用户选择的checked() {return diffBy(this.value, this.remote, this.last.add, this.local)},// 1. 本地有接口没有的 是新增，this.value中已包含了last.add 2. 需要新增的且不在上次本地移除的范围内：上次移除的可能不在this.remote范围内add() {return diffBy(this.value, this.remote, this.last.remove)},// 1. 接口有本地没有的 是移除 2. 需要移除的 且 不在上次本地新增的范围内remove() {return this.last.remove.concat(diffBy(this.remote, this.value, this.last.remove))}},
}

参考资料

• 面向 Model 编程的前端架构设计 https://mp.weixin.qq.com/s/g4hnfirDmyeuXAdEt-zk9w
• Synchronizing with Effects https://react.dev/learn/synchronizing-with-effects

作者：京东零售 刘威
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