React Hooks和Redux哪个才是更好的状态管理策略？

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【51CTO.com快译】如果您是一名React开发人员，那么一定对状态管理策略并不陌生。当我们在使用React去构建Web应用时，所有信息都被保存在所谓的状态之中。我们只需要更新该状态，即可实现对Web应用的更新。而状态管理，是指在应用程序的生命周期中，处理各种事件，并控制不同组件之间数据传递的过程。

一直以来，我们都习惯于使用针对JavaScript应用的、流行且强大的Redux库，作为状态容器。而React本身在其16.8版中已增加了Hooks。在本文中，我将根据自己在使用React SDK，构建生产级数据可视化工具过程中的经验，和您探讨这两种状态管理的方法，并介绍作为第三种方法的混合使用。

状态管理战略规划

首先，让我们来考虑状态管理的两个难题：需要存储什么状态，以及为什么要如此。毕竟，在数据可视化的应用中，并非所有状态都是相同的。

如下应用示例所示，我们希望通过图表中显示的节点和链接，以获悉当前的各个连接，以及与时间线组件共享的数据，进而甄别出数据集中的时间戳。其Sidebar包括了用于搜索和更新图表、及时间线的UI元素。简单而言，我们的目标就是实现如下图形和时间线的可视化。具体请参见--KronoGraph(。

在状态管理策略的规划阶段，我们可以通过在轴上绘制状态，以了解正在处理的具体内容：

如上图所示，我们在此所遵循的原则为：

• 条目类型：除非您正在构建一个通用应用，否则图表和时间线中的节点类型(如：人员、地点、车辆)都应当尽可能是静态的。由于我们可以提前定义它们，因此它们不需要带有状态，可以位于存储库的配置文件中。
• 条目样式：包含了每个节点和链接类型的核心样式，以及它们的预期逻辑。
• 主题选择：为用户提供了在暗模式与亮模式之间切换的选项，并通过该状态的变化，去跟踪用户的偏好。
• UI状态：UI状态包括静态和临时等。虽然我们没有必要在状态中，存储所有关于表单的交互，但是需谨防那些可能导致应用处于无响应状态的常见错误。
• 条目位置和时间线范围：网络中的节点位置可能并不固定：

1. 在图表中，用户可以根据偏好进行布局，并手动定位节点。
2. 在时间线中，用户可以放大其感兴趣的时间范围。
3. 在不同的会话中，通过位置的保持，用户可以从上一次中断处继续。

• 撤消与重做栈：在高级应用中，我们需要通过设计，让用户能够在各自的当前会话中，保留撤消与重做数据的权限。
• 来自API的数据：功能强大的应用程序，需要将那些从外部端点或API接收来的、动态且临时的数据缓存起来，并保存它们在应用中的状态。

状态管理的方法

有了前面状态管理的规划，我们来考虑应用中的数据层次结构。目前，我们有三种主要的状态管理方法可供选择：

• 处理组件中的状态，并按需使用Hook在状态间进行传递。这种方法通常被称为“prop drilling”或“提升状态”，常被推荐用于基础类的应用。
• 使用某种全局存储，以便所有组件都可访问。Redux之类的库可以提供该功能。
• 使用混合方法，将Hook与那些经过慎重选择的重要状态相结合。

下面，让我们通过上述数据可视化的应用，来进一步探索这三种方法。

Redux状态管理

自2015年被发布以来，Redux已经成为了React生态系统的关键部分。它使用不变性(immutability)来简化应用程序的开发和逻辑设计。通过将处于某种状态的所有条目，强制设置为不变性，我们可以跟踪对于数据的任何更改，进而避免可能导致意外错误发生的数据突变。

虽然Redux目前仍是状态复杂的大型应用的绝佳选择，但是随着时间的推移，它变得日渐臃肿。为了协助降低其复杂性，Redux Toolkit于2019年应运而生，并成为了Redux的首推方式。

一致性的状态更新

Redux的一个核心概念是reducer。对于那些具有函数编程经验的人而言，这是一个能够接受多个输入，并将其减少为单个输出的函数。在状态管理中，该扩展能够让您通过采用一个或多个状态的更新指令，为图表生成一致性的状态更新。

让我们来考虑一个标准化的图形可视化用例：在图表中添加和删除节点。为了在全局存储中创建一个状态“切片”，我们在store.js中创建了如下代码：

JavaScript

import { configureStore } from '@reduxjs/toolkit'; 
import itemsReducer from '../features/chart/itemsSlice'; 
  
export const store = configureStore({ 
 reducer: { 
   items: itemsReducer 
 } 
}); 

为了让应用程序中的其他组件能够访问该存储，我们可以对应用程序进行如下“包装”：

JavaScript

importReactfrom 'react'; 
import ReactDOM from 'react-dom'; 
import './index.css'; 
import App from './App'; 
import { store } from './app/store'; 
import { Provider } from 'react-redux'; 
import * as serviceWorker from './serviceWorker'; 
  
ReactDOM.render( 
 <React.StrictMode> 
   <Provider store={store}> 
     <App /> 
   </Provider> 
 </React.StrictMode>, 
 document.getElementById('root') 
); 

其中的Provider段意味着，其任何下游都可以访问该存储。在itemsSlice.js中，我们为各个条目定义了状态切片：

JavaScript

import { createSlice, createEntityAdapter } from '@reduxjs/toolkit'; 
  
export const itemsAdapter = createEntityAdapter(); 
const initialState = itemsAdapter.getInitialState(); 
  
export const itemsSlice = createSlice({ 
 name: 'items', 
 initialState, 
 reducers: { 
   addItems: itemsAdapter.addMany, 
   addItem: itemsAdapter.addOne, 
   removeItems: itemsAdapter.removeMany, 
   removeItem: itemsAdapter.removeOne, 
 }, 
}); 
  
export const { addItems, addItem, removeItems, removeItem } = itemsSlice.actions; 
  
export const { select, selectAll, selectTotal } = itemsAdapter.getSelectors((state) => state.items); 
  
export default itemsSlice.reducer; 

通过上述代码段，我们可以获悉：

• ReGraph的条目是各种通过ID索引的节点和链接对象。其核心数据结构十分常见。Redux Toolkit会通过一些辅助函数，来处理此类格式数据。在此，我们用到了由createEntityAdapter提供的addMany、addOne、removeMany、以及removeOne等功能。
• 在Redux中，Selector允许我们从存储中获取一个状态片。我可以利用getSelectors适配器，来避免自行编写状态查询代码。
• 最后，我们导出所有内容，以便在应用程序的其他地方使用。

在应用的其他代码中，我们还用到了store、reducer和selectors：

JavaScript

import React from 'react'; 
import { useSelector, useDispatch } from 'react-redux'; 
  
import { Chart } from 'regraph'; 
import { addItems, addItem, removeItems, removeItem, selectAll, selectTotal } from './itemsSlice'; 
  
import mapValues from 'lodash/mapValues'; 
  
import styles from './NetworkChart.module.css'; 
  
const colors = ['#173753', '#6daedb', '#2892d7', '#1b4353', '#1d70a2']; 
  
const defaultNodeStyle = (label) => ({ 
 label: { 
   text: `User ${label}`, 
   backgroundColor: 'transparent', 
   color: 'white', 
 }, 
 border: { width: 2, color: 'white' }, 
 color: colors[(label - 1) % colors.length], 
}); 
  
const styleItems = (items, theme) => { 
 return mapValues(items, (item) => { 
   if (item.id1) { 
     return { ...defaultLinkStyle(item.id), ...theme[item.type] }; 
   } else { 
     return { ...defaultNodeStyle(item.id), ...theme[item.type] }; 
   } 
 }); 
}; 
  
export function NetworkChart() { 
 const dispatch = useDispatch(); 
  
 const items = useSelector(selectAll); 
 const itemCount = useSelector(selectTotal); 
  
 const theme = { user: {} }; 
 const styledItems = styleItems(items, theme); 
  
 return ( 
   <div className={styles.container}> 
     <Chart 
       items={styledItems} 
       animation={{ animate: false }} 
       options={{ backgroundColor: 'rgba(0,0,0,0)', navigation: false, overview: false }} 
     /> 
     <div className={styles.row}> 
       <button 
         className={styles.button} 
         aria-label="Add items" 
         onClick={() => dispatch(addItem({ id: itemCount + 1, type: 'user' }))} 
       > 
         Add User 
       </button> 
       <button 
         className={styles.button} 
         aria-label="Remove Items" 
         onClick={() => dispatch(removeItem(itemCount))} 
       > 
         Remove User 
       </button> 
     </div> 
   </div> 
 ); 
} 

通过使用Redux Hook的suseSelector，我们可以轻松利用切片代码，来提供选择器。同时，其useDispatch允许我们根据状态的“调度(dispatch)”动作(Redux的另一个实用部分)，去变更状态。

使用Redux管理状态去添加和删除节点

Redux Toolkit使用时下流行的不变性库--Immer，对状态进行“纯净”地更新，而无需额外编写复杂的克隆和更新逻辑。在此，我们直接在组件中设置了图表项的样式。

当您从外部来源获取数据时，应用程序的状态和数据库的存储之间，很难被清晰地界定。与Redux Toolkit同源的RTK Query则通过与诸如react-query之类的库相配合，避免了从零开始编写缓存等功能。

如果您的应用单纯依赖Redux，那么可以将整个应用的状态放在全局存储中，以便每个组件都能访问它。当然，实际上只有某一些可视化组件的状态，需要通过Hooks和Redux的混合方法，实现存储。

Prop Drilling

著名的软件工程教育者--Kent C. Dodds曾提出了一个重要的观点：应保持状态尽可能地靠近需要的地方。对于上述示例，这意味着如果我们希望在图表和时间线组件之间共享数据，则可以通过Prop Drilling来简化并实现。这将是一种跨组件共享状态的有效且纯净的方式。也就是说，如果我们将状态带到VisualizationContainer应用中，则可以将数据作为prop传递到每个组件处。当然，如果我需要在复杂的层次结构中上下传递，则仍可以使用Redux。

凭借着其强大的API和一些精心设计的prop，ReGraph在控制其内部状态方面，非常有效。我们甚至不需要让过多的prop流转到图表的组件之外。

React Hooks

就示例中的图表组件而言，我们可以使用simpleuseState和useRefHooks，来处理状态中的基本配置。ReGraph可以将那些对于状态的多次更新处理，通过单独调用useState对方式来实现，进而免去了prop组的频繁更新。

JavaScript

const [layout, setLayout] = useState(defaults.layout); 
setLayout({name: 'sequential'}) 

对于使用过Redux的人来说，Hook的useReducer以及如下代码段，一定不会陌生。

JavaScript

import React, { useState, useReducer, useCallback } from 'react'; 
  
const [combine, combineDispatch] = useReducer(combineReducer, defaults.combine) 
  const combineItems = useCallback(property => combineDispatch({ type: 'COMBINE', property }), []) 
  const uncombineItems = useCallback(property => combineDispatch({ type: 'UNCOMBINE', property }), []) 
  
  
function combineReducer(combine, action) { 
  const newCombine = { ...combine }; 
  if (action.type === 'COMBINE') { 
    newCombine.properties.push(action.property); 
    newCombine.level = combine.level + 1; 
  } 
  else if (action.type === 'UNCOMBINE') { 
    newCombine.properties.pop(); 
    newCombine.level = combine.level - 1; 
  } else { 
    throw new Error(`No action ${action.type} found`); 
  } 
  return newCombine; 
} 

值得注意的是，没有了Redux Toolkit的帮助，我们需要人工更新已组合的对象。这就意味着，更多的代码需要被编写。在上述ReGraph之类的小型应用示例中，我们手动编写了reducer。

React的useReducer与Redux中的reducer之间存在概念上的差异。在React中，我们编写了任意数量的reducer。它们只是各种便于更新状态的Hooks。而在Redux中，它们作为概念性的分离，以应对集中式的存储。

正如下面代码段所示，我们可以为ReGraph编写一个定制的Hook，来封装所有需要用到的prop：

JavaScript

import React, { useState, useReducer, useCallback } from 'react'; 
  
import { has, merge, mapValues, isEmpty } from 'lodash'; 
import { chart as defaults } from 'defaults'; 
  
const linkColor = '#fff9c4'; 
const nodeColor = '#FF6D66'; 
  
function isNode(item) { 
  return item.id1 == null && item.id2 == null; 
} 
  
function transformItems(items, itemFn) { 
  return mapValues(items, (item, id) => { 
    const newItem = itemFn(item, id); 
    return newItem ? merge({}, item, newItem) : item 
  }); 
}; 
  
function styleItems(items) { 
  return transformItems(items, item => { 
    return defaults.styles[isNode(item) ? 'node' : 'link']; 
  }); 
} 
  
  
function itemsReducer(items, action) { 
  const newItems = { ...items }; 
  if (action.type === 'SET') { 
    return { ...newItems, ...styleItems(action.newItems) } 
  } 
  else if (action.type === 'REMOVE') { 
    Object.keys(action.removeItems).forEach(removeId => { delete newItems[removeId]; }) 
    return newItems; 
  } else { 
    throw new Error(`No action ${action.type} found`); 
  } 
} 
  
function combineReducer(combine, action) { 
  const newCombine = { ...combine }; 
  if (action.type === 'COMBINE') { 
    newCombine.properties.push(action.property); 
    newCombine.level = combine.level + 1; 
  } 
  else if (action.type === 'UNCOMBINE') { 
    newCombine.properties.pop(); 
    newCombine.level = combine.level - 1; 
  } else { 
    throw new Error(`No action ${action.type} found`); 
  } 
  return newCombine; 
} 
  
function useChart({ initialItems = {} }) { 
  
  const styledItems = styleItems(initialItems) 
  
  const [items, dispatch] = useReducer(itemsReducer, styledItems) 
  const addItems = useCallback(newItems => dispatch({ type: 'SET', newItems }), []) 
  const removeItems = useCallback(removeItems => dispatch({ type: 'REMOVE', removeItems }), []) 
  
  const [combine, combineDispatch] = useReducer(combineReducer, defaults.combine) 
  const combineItems = useCallback(property => combineDispatch({ type: 'COMBINE', property }), []) 
  const uncombineItems = useCallback(property => combineDispatch({ type: 'UNCOMBINE', property }), []) 
  
  const [animation, setAnimation] = useState(defaults.animation); 
  const [view, setView] = useState(defaults.view); 
  
  const [layout, setLayout] = useState(defaults.layout); 
  const [positions, setPositions] = useState(defaults.positions); 
  const [selection, setSelection] = useState(defaults.selection); 
  const [map, setMap] = useState(defaults.map); 
  
  const [options, setOptions] = useState(defaults.options); 
  
  const chartState = { items, options, layout, positions, selection, map, animation, combine } 
  return [chartState, { addItems, removeItems, setPositions, setSelection, combineItems, uncombineItems }] 
} 
  
export { useChart, isNode } 

值得注意的是，由于ReGraph会针对每一个prop用到大量的useState调用，因此我们可以将它们放入一个简单的对象中，并通过单个函数处理，来实现更新。为了简单起见，我们可以使用lodash merge，来合并条目的更新。同时，在生产环境中，我们会使用Immer之类的工具，来提高更新的效率。

Context API

我们定制的useChart Hook足以满足让单个组件去控制图表。但是，我们又该如何处置Sidebar呢?此时，我们就需要通过全局范围的Redux来解决。

作为React API的一部分，由于Context可以让各种数据在用户定义的范围内，被访问到，因此它可以协助我们实现在Redux中，创建全局存储。

虽然，业界有对于context是否能成为Redux useContext替代品的争论，但是有一点可以肯定：它是一种纯净的API，可以在组件之间一致性地共享context。 如下代码段展示了如何使用Hook和Context：

JavaScript

import React, { useState, useReducer, useCallback } from 'react'; 
  
import merge from 'lodash/merge'; 
import mapValues from 'lodash/mapValues'; 
  
import { chart as defaults } from 'defaults'; 
  
const ChartContext = React.createContext(); 
  
function isNode(item) { 
 return item.id1 == null && item.id2 == null; 
} 
  
function transformItems(items, itemFn) { 
 return mapValues(items, (item, id) => { 
   const newItem = itemFn(item, id); 
   return newItem ? merge({}, item, newItem) : item; 
 }); 
} 
  
function styleItems(items) { 
 return transformItems(items, (item) => { 
   return defaults.styles[isNode(item) ? 'node' : 'link']; 
 }); 
} 
  
function itemsReducer(items, action) { 
 const newItems = { ...items }; 
 if (action.type === 'SET') { 
   return { ...newItems, ...styleItems(action.newItems) }; 
 } else if (action.type === 'REMOVE') { 
   Object.keys(action.removeItems).forEach((removeId) => { 
     delete newItems[removeId]; 
   }); 
   return newItems; 
 } else { 
   throw new Error(`No action ${action.type} found`); 
 } 
} 
  
function combineReducer(combine, action) { 
 const newCombine = { ...combine }; 
 if (action.type === 'COMBINE') { 
   newCombine.properties.push(action.property); 
   newCombine.level = combine.level + 1; 
 } else if (action.type === 'UNCOMBINE') { 
   newCombine.properties.pop(); 
   newCombine.level = combine.level - 1; 
 } else { 
   throw new Error(`No action ${action.type} found`); 
 } 
 return newCombine; 
} 
  
function ChartProvider({ children }) { 
 const [items, dispatch] = useReducer(itemsReducer, {}); 
 const addItems = useCallback((newItems) => dispatch({ type: 'SET', newItems }), []); 
 const removeItems = useCallback((removeItems) => dispatch({ type: 'REMOVE', removeItems }), []); 
  
 const [combine, combineDispatch] = useReducer(combineReducer, defaults.combine); 
 const combineItems = useCallback((property) => combineDispatch({ type: 'COMBINE', property }),[]); 
 const uncombineItems = useCallback((property) => combineDispatch({ type: 'UNCOMBINE', property }),[]); 
  
 const [animation, setAnimation] = useState(defaults.animation); 
 const [view, setView] = useState(defaults.view); 
  
 const [layout, setLayout] = useState(defaults.layout); 
 const [positions, setPositions] = useState(defaults.positions); 
 const [selection, setSelection] = useState(defaults.selection); 
 const [map, setMap] = useState(defaults.map); 
  
 const [options, setOptions] = useState(defaults.options); 
  
  
 const value = [ 
   { view, items, options, layout, positions, selection, map, animation, combine }, 
   { addItems, removeItems, setOptions, setMap, setView, setLayout, setAnimation, setPositions, setSelection, combineItems, uncombineItems }, 
 ]; 
  
 return <ChartContext.Provider value={value}>{children}</ChartContext.Provider>; 
} 
  
function useChart() { 
 const context = React.useContext(ChartContext); 
 if (context === undefined) { 
   throw new Error('useChart must be used within a ChartProvider'); 
 } 
 return context; 
} 
  
export { ChartProvider, useChart }; 

下面，我使用定制的ChartProvider上下文，来包装那些需要访问图表的详细信息，以及设置器的任何组件：

HTML

<App> 
    <ChartProvider> 
        <VisualizationContainer> 
            <Chart/> 
            <Timeline/> 
        </VisualizationContainer> 
        <Sidebar/> 
    </ChartProvider> 
</App> 

接着，我们需要通过如下简单的调用，导入useChart，并获取当前图表的状态，以及应用层次结构中任意位置的调度函数。

const  [state, { setLayout }] = useChart(); 

Context与Redux

可见，使用Context和Redux存储之间的关键区别在于，Context必须由您来定义范围，而不会自动地为应用程序的其余部分提供服务。这会迫使我们更加有意识地去规划应用程序的逻辑。正如useReducer那样，我们通常的做法是：创建许多不同的上下文，以供应用程序去使用。

小结

综上所述，我们先介绍了如何使用Redux Toolkit的综合状态管理策略，去实现全局存储;然后探究了一个简单的应用程序，如何通过使用核心的React Hooks，去实现状态管理的各个细节;最后得出两者可以混合使用，相互补足的使用建议。

原文标题：React Hooks vs. Redux: Choosing the Right State Management Strategy ，作者：Christian Miles

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