作者：苏畅

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前言

你可能已经看过其它简易的Hooks实现。那么本文和其它实现有什么区别呢？

本文的实现完全参照React源码的运行流程。学懂本文，去看React源码，你会发现流程基本一致。

这是本实现的在线Demo，建议对照着代码来看本文。

工作原理

对于useState Hook，考虑如下例子：

function App() {  const [num, updateNum] = useState(0);  return 

 updateNum(num => num + 1)}>{num}

;}

可以将工作分为两部分：

1. 通过一些途径产生更新，更新会造成组件render。
2. 组件render时useState返回的num为更新后的结果。

其中步骤1的更新可以分为mount和update：

1. 调用ReactDOM.render会产生mount的更新，更新内容为useState的initialValue(即0)。
2. 点击p标签触发updateNum会产生一次update的更新，更新内容为num => num + 1。

接下来讲解这两个步骤如何实现。

更新是什么

通过一些途径产生更新，更新会造成组件render。

首先我们要明确更新是什么。

在我们的极简例子中，更新就是如下数据结构：

const update = {  // 更新执行的函数  action,  // 与同一个Hook的其他更新形成链表  next: null}

对于App来说，点击p标签产生的update的action为num => num + 1。

如果我们改写下App的onClick：

// 之前return 

 updateNum(num => num + 1)}>{num}

;// 之后return 

 {  updateNum(num => num + 1);  updateNum(num => num + 1);  updateNum(num => num + 1);}}>{num}

;

那么点击p标签会产生三个update。

update数据结构

这些update是如何组合在一起呢？

答案是：他们会形成环状单向链表。

调用updateNum实际调用的是dispatchAction.bind(null, hook.queue)，我们先来了解下这个函数：

function dispatchAction(queue, action) {  // 创建update  const update = {    action,    next: null  }  // 环状单向链表操作  if (queue.pending === null) {    update.next = update;  } else {    update.next = queue.pending.next;    queue.pending.next = update;  }  queue.pending = update;  // 模拟React开始调度更新  schedule();}

环状链表操作不太容易理解，这里我们详细讲解下。

当产生第一个update(我们叫他u0)，此时queue.pending === null。

update.next = update;即u0.next = u0，它会和自己首尾相连形成单向环状链表。

然后queue.pending = update;即queue.pending = u0

queue.pending = u0 ---> u0                ^ |                | |                ---------

当产生第二个update(我们叫它u1)，update.next = queue.pending.next;，此时queue.pending.next === u0， 即u1.next = u0。

queue.pending.next = update;，即u0.next = u1。

然后queue.pending = update;即queue.pending = u1

queue.pending = u1 ---> u0                ^ |                | |                ---------

你可以照着这个例子模拟插入多个update的情况，会发现queue.pending始终指向最后一个插入的update。

这样做的好处是，当我们要遍历update时，queue.pending.next指向第一个插入的update。

状态如何保存

现在我们知道，更新产生的update对象会保存在queue中。

不同于ClassComponent的实例可以存储数据，对于FunctionComponent，queue存储在哪里呢？

答案是：FunctionComponent对应的fiber中。

fiber为React16中组件对应的虚拟DOM

我们使用如下精简的fiber结构：

// App组件对应的fiber对象const fiber = {  // 保存该FunctionComponent对应的Hooks链表  memoizedState: null,  // 指向App函数  stateNode: App};

Hook数据结构

接下来我们关注fiber.memoizedState中保存的Hook的数据结构。

可以看到，Hook与update类似，都通过链表连接。不过Hook是无环的单向链表。

hook = {  // 保存update的queue，即上文介绍的queue  queue: {    pending: null  },  // 保存hook对应的state  memoizedState: initialState,  // 与下一个Hook连接形成单向无环链表  next: null}

注意区分update与hook的所属关系：

每个useState对应一个hook对象。

调用const [num, updateNum] = useState(0);时updateNum(即上文介绍的dispatchAction)产生的update保存在useState对应的hook.queue中。

模拟React调度更新流程

在上文dispatchAction末尾我们通过schedule方法模拟React调度更新流程。

function dispatchAction(queue, action) {  // ...创建update  // ...环状单向链表操作  // 模拟React开始调度更新  schedule();}

现在我们来实现他。

我们用isMount变量指代是mount还是update。

// 首次render时是mountisMount = true;function schedule() {  // 更新前将workInProgressHook重置为fiber保存的第一个Hook  workInProgressHook = fiber.memoizedState;  // 触发组件render  fiber.stateNode();  // 组件首次render为mount，以后再触发的更新为update  isMount = false;}

通过workInProgressHook变量指向当前正在工作的hook。

workInProgressHook = fiber.memoizedState;

在组件render时，每当遇到下一个useState，我们移动workInProgressHook的指针。

workInProgressHook = workInProgressHook.next;

这样，只要每次组件render时useState的调用顺序及数量保持一致，那么始终可以通过workInProgressHook找到当前useState对应的hook对象。

到此为止，我们已经完成第一步。

通过一些途径产生更新，更新会造成组件render。

接下来实现第二步。

组件render时useState返回的num为更新后的结果。

计算state

组件render时会调用useState，它的大体逻辑如下：

function useState(initialState) {  // 当前useState使用的hook会被赋值该该变量  let hook;  if (isMount) {    // ...mount时需要生成hook对象  } else {    // ...update时从workInProgressHook中取出该useState对应的hook  }  let baseState = hook.memoizedState;  if (hook.queue.pending) {    // ...根据queue.pending中保存的update更新state  }  hook.memoizedState = baseState;  return [baseState, dispatchAction.bind(null, hook.queue)];}

我们首先关注如何获取hook对象：

if (isMount) {  // mount时为该useState生成hook  hook = {    queue: {      pending: null    },    memoizedState: initialState,    next: null  }  // 将hook插入fiber.memoizedState链表末尾  if (!fiber.memoizedState) {    fiber.memoizedState = hook;  } else {    workInProgressHook.next = hook;  }  // 移动workInProgressHook指针  workInProgressHook = hook;} else {  // update时找到对应hook  hook = workInProgressHook;  // 移动workInProgressHook指针  workInProgressHook = workInProgressHook.next;}

当找到该useState对应的hook后，如果该hook.queue.pending不为空(即存在update)，则更新其state。

// update执行前的初始statelet baseState = hook.memoizedState;if (hook.queue.pending) {  // 获取update环状单向链表中第一个update  let firstUpdate = hook.queue.pending.next;  do {    // 执行update action    const action = firstUpdate.action;    baseState = action(baseState);    firstUpdate = firstUpdate.next;    // 最后一个update执行完后跳出循环  } while (firstUpdate !== hook.queue.pending)  // 清空queue.pending  hook.queue.pending = null;}// 将update action执行完后的state作为memoizedStatehook.memoizedState = baseState;

完整代码如下：

function useState(initialState) {  let hook;  if (isMount) {    hook = {      queue: {        pending: null      },      memoizedState: initialState,      next: null    }    if (!fiber.memoizedState) {      fiber.memoizedState = hook;    } else {      workInProgressHook.next = hook;    }    workInProgressHook = hook;  } else {    hook = workInProgressHook;    workInProgressHook = workInProgressHook.next;  }  let baseState = hook.memoizedState;  if (hook.queue.pending) {    let firstUpdate = hook.queue.pending.next;    do {      const action = firstUpdate.action;      baseState = action(baseState);      firstUpdate = firstUpdate.next;    } while (firstUpdate !== hook.queue.pending)    hook.queue.pending = null;  }  hook.memoizedState = baseState;  return [baseState, dispatchAction.bind(null, hook.queue)];}

对触发事件进行抽象

最后，让我们抽象一下React的事件触发方式。

通过调用App返回的click方法模拟组件click的行为。

function App() {  const [num, updateNum] = useState(0);  console.log(`${isMount ? 'mount' : 'update'} num: `, num);  return {    click() {      updateNum(num => num + 1);    }  }}

在线Demo

至此，我们完成了一个不到100行代码的Hooks。重要的是，它与React的运行逻辑相同。

在线Demo

在Demo中，调用window.app.click()模拟组件点击事件。

你也可以使用多个useState。

function App() {  const [num, updateNum] = useState(0);  const [num1, updateNum1] = useState(100);  console.log(`${isMount ? 'mount' : 'update'} num: `, num);  console.log(`${isMount ? 'mount' : 'update'} num1: `, num1);  return {    click() {      updateNum(num => num + 1);    },    focus() {      updateNum1(num => num + 3);    }  }}

与React的区别

我们用尽可能少的代码模拟了Hooks的运行，但是相比React Hooks，他还有很多不足。以下是他与React Hooks的区别：

1. React Hooks没有使用isMount变量，而是在不同时机使用不同的dispatcher。换言之，mount时的useState与update时的useState不是同一个函数。
2. React Hooks有中途跳过更新的优化手段。
3. React Hooks有batchedUpdates，当在click中触发三次updateNum，精简React会触发三次更新，而React只会触发一次。
4. React Hooks的update有优先级概念，可以跳过不高优先的update。

作者：苏畅

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