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Immutable.js及在React中的应用

1. 为什么需要Immutable.js

1.1 引用带来的副作用

Shared mutable state is the root of all evil（共享的可变状态是万恶之源）

javascript(es5)中存在两类数据结构: primitive value(string、number、boolean、null、undefined)、object(reference)。在编译型语言(例如java)也存在object，但是js中的对象非常灵活、多变，这给我们的开发带来了不少好处，但是也引起了非常多的问题。

业务场景1:

var obj = {   count: 1 }; var clone = obj; clone.count = 2;  console.log(clone.count) // 2 console.log(obj.count) // 2

业务场景2:

var obj = {  count: 1 };  unKnownFunction(obj); console.log(obj.count) // 不知道结果是多少?

1.2 深度拷贝的性能问题

针对引用的副作用，有人会提出可以进行深度拷贝( deep clone ), 请看下面深度拷贝的代码:

function isObject(obj) {   return typeof obj === 'object'; }  function isArray(arr) {   return Array.isArray(arr); } function deepClone(obj) {   if (!isObject(obj))  return obj;   var cloneObj = isArray(obj) ? [] : {};      for(var key in obj) {     if (obj.hasOwnProperty(key)) {       var value = obj[key];       var copy = value;              if (isObject(value)) {         cloneObj[key] = deepClone(value);       } else {         cloneObj[key] = value;       }     }   }   return cloneObj; }  var obj = {   age: 5,   list: [1, 2, 3] };  var obj2 = deepClone(obj) console.log(obj.list === obj2.list) // false

假如仅仅只是对 obj.age 进行操作，使用深度拷贝同样需要拷贝 list 字段，而两个对象的 list 值是相同的，对 list 的拷贝明显是多余，因此深度拷贝存在性能缺陷的问题。

var obj = {   age: 5,   list: [1, 2, 3] }; var obj2 = deepClone(obj) obj2.age = 6; // 假如仅仅只对age字段操作，使用深度拷贝(deepClone函数)也对list进行了复制， // 这样明显是多余的，存在性能缺陷

2. Immutable的优点

2.1 Persistent data structure

Immutable.js提供了7种不可变的数据类型: List 、 Map Stack OrderedMap Set OrderedSet Record 。对Immutable对象的操作均会返回新的对象，例如:

var obj = {count: 1}; var map = Immutable.fromJS(obj); var map2 = map.set('count', 2);  console.log(map.get('count')); // 1 console.log(map2.get('count')); // 2

关于Persistent data structure 请查看 wikipedia

2.2 structural sharing

当我们对一个Immutable对象进行操作的时候，ImmutableJS会只clone该节点以及它的祖先节点，其他保持不变，这样可以共享相同的部分，大大提高性能。

var obj = {   count: 1,   list: [1, 2, 3, 4, 5] } var map1 = Immutable.fromJS(obj); var map2 = map1.set('count', 2);  console.log(Immutable.is(map1.list, map2.list)); // true

从网上找一个图片来说明结构共享的过程:

Immutable.js及在React中的应用

2.3 support lazy operation

ImmutableJS借鉴了Clojure、Scala、Haskell这些函数式编程语言，引入了一个特殊结构 Seq(全称Sequence) , 其他Immutable对象(例如 List 、 Map )可以通过 toSeq 进行转换。

Seq 具有两个特征: 数据不可变(Immutable)、计算延迟性(Lazy)。在下面的demo中，直接操作1到无穷的数，会超出内存限制，抛出异常，但是仅仅读取其中两个值就不存在问题，因为没有对map的结果进行暂存，只是根据需要进行计算。

Immutable.Range(1, Infinity) .map(n => -n) // Error: Cannot perform this action with an infinite size.  Immutable.Range(1, Infinity) .map(n => -n) .take(2) .reduce((r, n) => r + n, 0);  // -3

2.4 强大的API机制

ImmutableJS的文档很Geek，提供了大量的方法，有些方法沿用原生js的类似，降低学习成本，有些方法提供了便捷操作，例如 setIn 、 UpdateIn 可以进行深度操作。

var obj = {   a: {     b: {       list: [1, 2, 3]     }   } }; var map = Immutable.fromJS(obj); var map2 = Immutable.updateIn(['a', 'b', 'list'], (list) => {   return list.push(4); });  console.log(map2.getIn(['a', 'b', 'list'])) // List [ 1, 2, 3, 4 ]

3. 在React中的实践

3.1 快 - 性能优化

React是一个 UI = f(state) 库，为了解决性能问题引入了virtual dom，virtual dom通过diff算法修改DOM，实现高效的DOM更新。

听起来很完美吧，但是有一个问题: 当执行setState时，即使state数据没发生改变，也会去做virtual dom的diff，因为在React的声明周期中，默认情况下 shouldComponentUpdate 总是返回true。那如何在 shouldComponentUpdate 进行state比较?

React的解决方法: 提供了一个 PureRenderMixin , PureRenderMixin 对 shouldComponentUpdate 方法进行了覆盖，但是 PureRenderMixin 里面是浅比较:

var ReactComponentWithPureRenderMixin = {   shouldComponentUpdate: function(nextProps, nextState) {     return shallowCompare(this, nextProps, nextState);   }, };  function shallowCompare(instance, nextProps, nextState) {   return (     !shallowEqual(instance.props, nextProps) ||     !shallowEqual(instance.state, nextState)   ); }

浅比较只能进行简单比较，如果数据结构复杂的话，依然会存在多余的diff过程，说明 PureRenderMixin 依然不是理想的解决方案。

Immutable来解决: 因为Immutable的结构不可变性&&结构共享性，能够快速进行数据的比较:

shouldComponentUpdate: function(nextProps, nextState) {   return deepCompare(this, nextProps, nextState); },    function deepCompare(instance, nextProps, nextState) {  return !Immutable.is(instance.props, nextProps) ||    !Immutable.is(instance.state, nextState); }

3.2 安全 - 保证state操作的安全

当我们在React中执行setState的时候，需要注意的，state merge过程是shallow merge:

getInitState: function () {   return {     count: 1,     user: {       school: {         address: 'beijing',         level: 'middleSchool'       }     }   } }, handleChangeSchool: function () {   this.setState({     user: {       school: {         address: 'shanghai'       }     }   }) } render() {   console.log(this.state.user.school);   // {address: 'shanghai'} }

为了让大家安心，贴上React中关于state merge的源码:

// 在 ReactCompositeComponent.js中完成state的merge,其中merger的方法来源于 // `Object.assign`这个模块 function assign(target, sources) {   ....   var to = Object(target);   ...    for (var nextIndex = 1; nextIndex < arguments.length; nextIndex++) {     var nextSource = arguments[nextIndex];     var from = Object(nextSource);     ...     for (var key in from) {       if (hasOwnProperty.call(from, key)) {         to[key] = from[key];       }     }   }   return to }

3.3 方便 - 强大的API

ImmutableJS里面拥有强大的API，并且文档写的很Geek，在对state、store进行操作的时候非常方便。

4. React中引入Immutable.js带来的问题

源文件过大: 源码总共有5k多行，压缩后有16kb
类型转换: 如果需要频繁地与服务器交互，那么Immutable对象就需要不断地与原生js进行转换，操作起来显得很繁琐
侵入性: 例如引用第三方组件的时候，就不得不进行类型转换；在使用react-redux时，connect的 shouldComponentUpdate 已经实现，此处无法发挥作用。