深入學習 Redux 之中間件與異步操作

上一節，學習了 Redux 的基本用法：用戶發出 Action，Reducer 函數算出新的 State，View 重新渲染。

但有一個關鍵問題沒有解決：異步操作怎麼辦？Action 發出以後，Reducer 立即算出 State，這是同步；Action 發出以後，過一段時間再執行 Reducer，這就是異步。

怎麼才能 Reducer 在異步操作結束後自動執行呢？這就要用到新的工具：中間件（middleware）

一、什麼是中間件

如果我們是框架作者，要添加功能，會在哪個環節添加：

① Reducer：純函數，只承擔計算 State 的功能，不合適承擔其他功能，而且理論上純函數不能進行讀寫操作。
② View：與 State 一一對應，可以看作 State 的視覺層，也不合適承擔其他功能。
③ Action：存放數據的對象，即消息的載體，只能被別人操作，自己不能進行任何操作。

綜上，只有發送 Action 的這個步驟，即 store.dispatch() 方法可以添加功能。
舉例來說，要添加日誌功能，把 Action 和 State 打印出來，可以對 store.dispatch 進行如下改造：

let next = store.dispatch

store.dispatch = function dispatchAndLog(action) {
  console.log('dispatching', action)
  next(action)
  console.log('next state', store.getState())
}

上面代碼中，對 store.dispatch 進行了重定義，在發送 Action 前後添加了打印功能。這就是中間件的雛形。

中間件就是一個函數，對store.dispatch方法進行了改造，在發出 Action 和執行 Reducer 這兩步之間，添加了其他功能。

二、中間件的用法

常用的中間件都有現成的，比如上面的日誌中間件，就有現成的 redux-logger 模塊，使用中間件方法如下：

import { applyMiddleware, createStore } from 'redux'
import createLogger from 'redux-logger'

const logger = createLogger()

const store = createStore(
  reducer,
  applyMiddleware(logger)
)

上面代碼中，redux-logger 提供一個生成器 createLogger，可以生成日誌中間件 logger。然後，將它放在 applyMiddleware 方法之中，傳入 createStore 方法，就完成了 store.dispatch() 的功能增強。

這裏有兩點需要注意：

（1）createStore 方法可以接受整個應用的初始狀態作爲參數，那樣的話，applyMiddleware 就是第三個參數了：

const store = createStore(
  reducer,
  initial_state,
  applyMiddleware(logger)
)

（2）中間件的次序有講究：

const store = createStore(
  reducer,
  applyMiddleware(thunk, promise, logger)
)

上面代碼中，applyMiddleware 方法的三個參數，就是三個中間件。有的中間件有次序要求，使用前要查一下文檔。比如，logger 就一定要放在最後，否則輸出結果會不正確。

三、什麼是 applyMiddlewares()

applyMiddlewares 是 Redux 的原生方法，作用是將所有中間件組成一個數組，依次執行。下面是它的源碼：

export default function applyMiddleware(...middlewares) {
  return (createStore) => (reducer, preloadedState, enhancer) => {
    var store = createStore(reducer, preloadedState, enhancer)
    var dispatch = store.dispatch
    var chain = []

    var middlewareAPI = {
      getState: store.getState,
      dispatch: (action) => dispatch(action)
    }
    chain = middlewares.map((middleware) => middleware(middlewareAPI))
    dispatch = compose(...chain)(store.dispatch)

    return { ...store, dispatch }
  }
}

上面代碼中，所有中間件被放進了一個數組 chain，然後嵌套執行，最後執行 store.dispatch。可以看到，中間件內部（middlewareAPI）可以拿到 getState 和 dispatch 這兩個方法。

四、異步操作的基本思路

理解了中間件以後，就可以處理異步操作了。

同步操作只要發出一種 Action 即可，異步操作的差別是它要發出三種 Action:

操作發起時的 Action
操作成功時的 Action
操作失敗時的 Action

以向服務器取出數據爲例，三種 Action 可以有兩種不同的寫法。

// 寫法一：名稱相同，參數不同
{ type: 'FETCH_POSTS' }
{ type: 'FETCH_POSTS', status: 'error', error: 'Oops' }
{ type: 'FETCH_POSTS', status: 'success', response: { ... } }

// 寫法二：名稱不同
{ type: 'FETCH_POSTS_REQUEST' }
{ type: 'FETCH_POSTS_FAILURE', error: 'Oops' }
{ type: 'FETCH_POSTS_SUCCESS', response: { ... } }

除了 Action 種類不同，異步操作的 State 也要進行改造，反映不同的操作狀態。下面是 State 的一個例子：

let state = {
  // ...
  isFetching: true,
  didInvalidate: true,
  lastUpdated: 'xxxxxxx'
}

上面代碼中，State 的屬性 isFetching 表示是否在抓取數據。didInvalidate 表示數據是否過時，lastUpdated 表示上一次更新時間。

現在，整個異步操作的思路就很清楚了：

操作開始時，送出一個 Action，觸發 State 更新爲 "正在操作" 狀態，View 重新渲染
操作結束後，再送出一個 Action，觸發 State 更新爲 "操作結束" 狀態，View 再一次重新渲染

五、redux-thunk 中間件

異步操作至少要送出兩個 Action：用戶觸發第一個 Action，這個跟同步操作一樣，沒有問題；如何才能在操作結束時，系統自動送出第二個 Action 呢？

奧妙就在 Action Creator 之中。

class AsyncApp extends Component {
  componentDidMount() {
    const { dispatch, selectedPost } = this.props
    dispatch(fetchPosts(selectedPost))
  }

// ...

上面代碼是一個異步組件的例子。加載成功後（componentDidMount方法），它送出了（dispatch方法）一個 Action，向服務器要求數據 fetchPosts(selectedSubreddit)。這裏的 fetchPosts 就是 Action Creator。

下面就是 fetchPosts 的代碼，關鍵之處就在裏面：

const fetchPosts = postTitle => (dispatch, getState) => {
  dispatch(requestPosts(postTitle));
  return fetch(`/some/API/${postTitle}.json`)
    .then(response => response.json())
    .then(json => dispatch(receivePosts(postTitle, json)));
  };
};

// 使用方法一
store.dispatch(fetchPosts('reactjs'));
// 使用方法二
store.dispatch(fetchPosts('reactjs')).then(() =>
  console.log(store.getState())
);

上面代碼中，fetchPosts 是一個 Action Creator（動作生成器），返回一個函數。這個函數執行後，先發出一個 Action（requestPosts(postTitle)），然後進行異步操作。拿到結果後，先將結果轉成 JSON 格式，然後再發出一個 Action（ receivePosts(postTitle, json)）。

上面代碼中，有幾個地方需要注意：

fetchPosts 返回了一個函數，而普通的 Action Creator 默認返回一個對象。
返回的函數的參數是 dispatch 和 getState 這兩個 Redux 方法，普通的 Action Creator 的參數是 Action 的內容。
在返回的函數之中，先發出一個 Action（ requestPosts(postTitle) ），表示操作開始。
異步操作結束之後，再發出一個 Action（ receivePosts(postTitle, json) ），表示操作結束。

這樣的處理，就解決了自動發送第二個 Action 的問題。但是，又帶來了一個新的問題，Action 是由 store.dispatch 方法發送的。而 store.dispatch 方法正常情況下，參數只能是對象，不能是函數。

這時，就要使用中間件 redux-thunk。

import { createStore, applyMiddleware } from 'redux';
import thunk from 'redux-thunk';
import reducer from './reducers';

// Note: this API requires redux@>=3.1.0
const store = createStore(
  reducer,
  applyMiddleware(thunk)
);

上面代碼使用 redux-thunk 中間件，改造 store.dispatch，使得後者可以接受函數作爲參數。

因此，異步操作的第一種解決方案就是，寫出一個返回函數的 Action Creator，然後使用 redux-thunk 中間件改造 store.dispatch。

六、redux-promise 中間件

既然 Action Creator 可以返回函數，當然也可以返回其他值。另一種異步操作的解決方案，就是讓 Action Creator 返回一個 Promise 對象。

這就需要使用 redux-promise 中間件。

import { createStore, applyMiddleware } from 'redux';
import promiseMiddleware from 'redux-promise';
import reducer from './reducers';

const store = createStore(
  reducer,
  applyMiddleware(promiseMiddleware)
);

這個中間件使得 store.dispatch 方法可以接受 Promise 對象作爲參數。這時，Action Creator 有兩種寫法。寫法一，返回值是一個 Promise 對象。

const fetchPosts = 
  (dispatch, postTitle) => new Promise(function (resolve, reject) {
     dispatch(requestPosts(postTitle));
     return fetch(`/some/API/${postTitle}.json`)
       .then(response => {
         type: 'FETCH_POSTS',
         payload: response.json()
       });
});

寫法二，Action 對象的 payload 屬性是一個 Promise 對象。這需要從 redux-actions模塊引入 createAction 方法，並且寫法也要變成下面這樣：

import { createAction } from 'redux-actions';

class AsyncApp extends Component {
  componentDidMount() {
    const { dispatch, selectedPost } = this.props
    // 發出同步 Action
    dispatch(requestPosts(selectedPost));
    // 發出異步 Action
    dispatch(createAction(
      'FETCH_POSTS', 
      fetch(`/some/API/${postTitle}.json`)
        .then(response => response.json())
    ));
  }

上面代碼中，第二個 dispatch 方法發出的是異步 Action，只有等到操作結束，這個 Action 纔會實際發出。注意，createAction的第二個參數必須是一個 Promise 對象。

看一下 redux-promise 的源碼，就會明白它內部是怎麼操作的。

export default function promiseMiddleware({ dispatch }) {
  return (next) => (action) => {
    if (!isFSA(action)) {
      return isPromise(action) ? action.then(dispatch) : next(action)
    }

    return isPromise(action.payload)
      ? action.payload.then(
          (result) => dispatch({ ...action, payload: result }),
          (error) => {
            dispatch({ ...action, payload: error, error: true })
            return Promise.reject(error)
          }
        )
      : next(action)
  }
}

從上面代碼可以看出，如果 Action 本身是一個 Promise，它 resolve 以後的值應該是一個 Action 對象，會被 dispatch 方法送出（action.then(dispatch)），但 reject 以後不會有任何動作；如果 Action 對象的 payload 屬性是一個 Promise 對象，那麼無論 resolve 和 reject，dispatch 方法都會發出 Action。

深入學習 Redux 之中間件與異步操作

一、什麼是中間件

二、中間件的用法

三、什麼是 applyMiddlewares()

四、異步操作的基本思路

五、redux-thunk 中間件

六、redux-promise 中間件

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