24、React应用中的离线数据存储与状态管理-优快云博客

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React应用中的离线数据存储与状态管理

1. 离线数据存储

在React Native应用中，本地存储数据是一个重要的功能。当设备离线，应用无法与远程API通信时，本地存储数据就显得尤为重要。当然，并非所有应用都需要进行API调用，AsyncStorage可以作为一种通用的存储机制，不过需要围绕它实现适当的抽象。

同时，在React Native应用中检测网络状态的变化也很关键。了解设备何时离线，能避免存储层进行无意义的网络调用。当设备离线时，可以告知用户，待网络连接恢复后再同步应用状态。

2. 处理应用状态

2.1 信息架构与Flux

将用户界面视为信息架构并非易事。通常，我们先对UI的外观和行为有一个大致的想法，然后着手实现。不过，之后需要审视状态在各个组件之间的流动方式。

Flux是Facebook创建的一组模式，有助于开发者以自然的方式思考应用的信息架构。下面将介绍Flux的关键概念，并探讨如何将这些概念应用于统一的React架构。

2.2 Flux的关键概念

2.2.1 单向性

之前介绍过React组件的容器模式。容器组件拥有状态，但不直接渲染UI元素，而是渲染其他React组件，并将自身状态作为属性传递给子组件。当容器状态改变时，子组件会使用新的属性值重新渲染，这就是单向数据流。

Flux将这一概念应用于存储（store），存储是一个保存应用状态的抽象概念。可以认为React容器就是一个有效的Flux存储。单向数据流的优势在于，当UI组件状态改变时，能更容易地追踪更新的来源，使架构更具可预测性。

2.2.2 同步更新轮次

当改变React容器的状态时，它会重新渲染子组件，子组件再重新渲染它们的子组件，这在Flux术语中称为更新轮次。从状态改变到UI元素反映这一变化的时间段就是更新轮次的边界。

将应用行为的动态部分分组为这样的较大块，有助于更轻松地推理因果关系。不过，React容器组件可能会相互交织，以非确定性的顺序渲染。Flux架构的解决方案是强制同步更新轮次，并将试图绕过更新轮次顺序的操作视为错误。

2.2.3 可预测的状态转换

在Flux架构中，使用存储来保存应用状态，状态的改变是同步且单向的，使系统更具可预测性。但为了避免引入副作用，应只在存储中进行状态的修改。

在大多数示例中，使用了Immutable.js来处理状态。控制状态转换的位置很重要，状态的不可变性同样重要，它有助于强化Flux架构的理念。

2.3 统一的信息架构

目前应用架构的组成部分包括：
- React Web：在网页浏览器中运行的应用
- React Native：在移动平台上原生运行的应用
- Flux：用于React应用中可扩展数据的模式

React是位于渲染目标之上的抽象层，主要的渲染目标是浏览器和移动原生平台。我们需要设计一种不排除未来可能性的架构。虽然Web和移动应用的用户体验不同，但如果应用的目标相同，应该可以使用相同的Flux概念共享一些公共信息。

2.4 实现Redux

使用Redux库来实现一个展示Flux架构的基础应用，该应用是一个新闻阅读器。Redux并非严格遵循Flux设定的模式，而是借鉴了Flux的关键思想，并实现了一个小的API，便于实现Flux。

我们将实现该应用的三个版本：Web版本、iOS和Android的移动原生应用版本。这样可以在不同应用之间共享架构概念，降低在多个平台上实现相同应用的概念开销。

2.4.1 初始应用状态

在Redux中，应用的整个状态由一个单一的存储表示。以下是初始状态的代码：

import { fromJS } from 'immutable';
// The state of the application is contained
// within an Immutable.js Map. Each key represents
// a "slice" of state.
export default fromJS({
  // The "App" state is the generic state that's
  // always visible. This state is not specific to
  // one particular feature, in other words. It has
  // the app title, and links to various article
  // sections.
  App: {
    title: 'Neckbeard News',
    links: [
      { name: 'All', url: '/' },
      { name: 'Local', url: 'local' },
      { name: 'Global', url: 'global' },
      { name: 'Tech', url: 'tech' },
      { name: 'Sports', url: 'sports' },
    ],
  },
  // The "Home" state is where lists of articles are
  // rendered. Initially, there are no articles, so
  // the "articles" list is empty until they're fetched
  // from the API.
  Home: {
    articles: [],
  },
  // The "Article" state represents the full article. The
  // assumption is that the user has navigated to a full
  // article page and we need the entire article text here.
  Article: {
    full: '',
  },
});

在Redux中，应用状态按切片划分，每个切片映射到一个主要的应用功能。

2.4.2 创建存储

初始状态在应用启动时很有用，但用户开始与UI交互后，需要一种方法来改变存储的状态。在Redux中，为存储中的每个状态切片分配一个reducer函数。以下是创建存储的代码：

import { createStore } from 'redux';
import { combineReducers } from 'redux-immutable';
// So build a Redux store, we need the "initialState"
// and all of our reducer functions that return
// new state.
import initialState from './initialState';
import App from './App';
import Home from './Home';
import Article from './Article';
// The "createStore()" and "combineReducers()" functions
// perform all of the heavy-lifting.
export default createStore(combineReducers({
  App,
  Home,
  Article,
}), initialState);

App、Home和Article函数的命名与它们操作的状态切片名称相同，便于在应用增长时添加新的状态和reducer函数。

2.4.3 存储提供者和路由

Redux的Provider组件用于包装应用的顶级组件，确保Redux存储数据可用于应用中的每个组件。以下是相关代码：

import React from 'react';
import { Provider } from 'react-redux';
import {
  Router,
  Route,
  IndexRoute,
  browserHistory,
} from 'react-router';
// Components that render application state.
import App from './components/App';
import Home from './components/Home';
import Article from './components/Article';
// Our Redux/Flux store.
import store from './store';
// Higher order component for making the
// various article section components out of
// the "Home" component. The only difference
// is the "filter" property. Having unique JSX
// element names is easier to read than a bunch
// of different property values.
const articleList = filter => props => (
  <Home {...props} filter={filter} />
);
const Local = articleList('local');
const Global = articleList('global');
const Tech = articleList('tech');
const Sports = articleList('sports');
// Routes to the home page, the different
// article sections, and the article details page.
// The "<Provider>" element is how we pass Redux
// store data to each of our components.
export default (
  <Provider store={store}>
    <Router history={browserHistory}>
      <Route path="/" component={App}>
        <IndexRoute component={Home} />
        <Route path="local" component={Local} />
        <Route path="global" component={Global} />
        <Route path="tech" component={Tech} />
        <Route path="sports" component={Sports} />
        <Route path="articles/:id" component={Article} />
      </Route>
    </Router>
  </Provider>
);

2.5 App组件

App组件始终可见，包含页面标题和指向各种文章类别的链接。以下是App组件的代码：

import React, { PropTypes } from 'react';
import { IndexLink } from 'react-router';
import { connect } from 'react-redux';
const App = ({
  title,
  links,
  children,
}) => (
  <main>
    <h1>{title}</h1>
    <ul style={categoryListStyle}>
      { /* Renders a link for each article category.
           The key thing to note is that the "links"
           value comes from a Redux store. */ }
      {links.map(l => (
        <li key={l.url} style={categoryItemStyle}>
          <IndexLink
            to={l.url}
            activeStyle={{ fontWeight: 'bold' }}
          >
            {l.name}
          </IndexLink>
        </li>
      ))}
    </ul>
    <section>
      {children}
    </section>
  </main>
);
App.propTypes = {
  title: PropTypes.string.isRequired,
  links: PropTypes
    .arrayOf(PropTypes.shape({
      name: PropTypes.string.isRequired,
      url: PropTypes.string.isRequired,
    })).isRequired,
  children: PropTypes.node,
};
export default connect(
  state => state.get('App').toJS()
)(App);

通过connect()函数将Redux存储状态转换为组件所需的属性。

2.6 App reducer函数

以下是App reducer函数的代码：

import { fromJS } from 'immutable';
import initialState from './initialState';
// The initial page heading.
const title = initialState.getIn(['App', 'title']);
// Links to display when an article is displayed.
const articleLinks = fromJS([{
  name: 'Home',
  url: '/' },
]);
// Links to display when we're on the home page.
const homeLinks = initialState.getIn(['App', 'links']);
// Maps the action type to a function
// that returns new state.
const typeMap = fromJS({
  // The article is being fetched, adjust
  // the "title" and "links" state.
  FETCHING_ARTICLE: state =>
    state
      .set('title', '...')
      .set('links', articleLinks),
  // The article has been fetched. Set the title
  // of the article.
  FETCH_ARTICLE: (state, payload) =>
    state.set('title', payload.title),
  // The list of articles are being fetched. Set
  // the "title" and the "links".
  FETCHING_ARTICLES: state =>
    state
      .set('title', title)
      .set('links', homeLinks),
  // The articles have been fetched, update the
  // "title" state.
  FETCH_ARTICLES: state =>
    state.set('title', title),
});
// This reducer relies on the "typeMap" and the
// "type" of action that was dispatched. If it's
// not found, then the state is simply returned.
export default (state, { type, payload }) =>
  typeMap.get(type, () => state)(state, payload);

该reducer函数根据不同的action类型更新状态，使用不可变数据结构使代码简洁易读。

2.7 状态管理流程总结

下面是一个mermaid流程图，展示了状态管理的主要流程：

graph LR
    A[初始状态] --> B[创建存储]
    B --> C[Provider组件包装]
    C --> D[组件获取状态]
    D --> E[用户交互]
    E --> F[触发action]
    F --> G[reducer更新状态]
    G --> D

2.8 状态切片与组件对应关系

状态切片	对应组件	说明
App	App组件	包含应用标题和文章类别链接
Home	Home组件	用于渲染文章列表
Article	Article组件	用于显示完整文章内容

通过以上内容，我们了解了React应用中离线数据存储的重要性，以及如何使用Flux和Redux来管理应用状态。这些技术可以使应用架构更具可预测性和可维护性。

3. Redux应用的深入分析

3.1 状态切片的作用

在Redux中，将应用状态划分为不同的切片是一种有效的组织方式。每个状态切片对应一个主要的应用功能，这样可以使状态管理更加清晰和模块化。例如，在新闻阅读器应用中， App 状态切片负责管理应用的通用信息，如标题和链接； Home 状态切片用于存储文章列表； Article 状态切片则保存完整的文章内容。这种划分方式使得不同功能的状态相互独立，便于维护和扩展。

3.2 reducer函数的重要性

reducer函数是Redux的核心，它负责处理状态的更新。每个状态切片都有对应的reducer函数，这些函数是纯函数，不产生副作用。在App reducer函数中，通过 typeMap 对象将不同的action类型映射到相应的状态更新逻辑。例如，当触发 FETCHING_ARTICLE action时，会更新 title 和 links 状态。这种方式使得状态更新的逻辑清晰可追溯，便于调试和维护。

3.3 组件与状态的连接

通过 connect() 函数，Redux状态可以被传递给React组件。在App组件中， connect() 函数接受一个回调函数，将Redux存储中的 App 状态转换为组件所需的属性。这样，当Redux存储状态发生变化时，组件会自动重新渲染，保证UI与状态的一致性。

3.4 应用状态管理的优势

使用Flux和Redux进行状态管理有以下几个显著优势：
- 可预测性 ：单向数据流和同步更新轮次使得状态的变化可预测，减少了调试的难度。
- 可维护性 ：状态切片和reducer函数的模块化设计使得代码易于维护和扩展。
- 可测试性 ：纯函数的reducer易于进行单元测试，保证状态更新逻辑的正确性。

4. 实际应用中的注意事项

4.1 性能优化

在处理大量数据或频繁更新状态时，可能会出现性能问题。为了优化性能，可以考虑以下几点：
- 使用 shouldComponentUpdate 生命周期方法 ：避免不必要的组件重新渲染。
- 使用 memo 高阶组件 ：对于纯组件，使用 memo 可以缓存组件的渲染结果，提高性能。

4.2 错误处理

在进行网络请求或其他异步操作时，可能会出现错误。在Redux中，可以通过添加错误处理逻辑来处理这些情况。例如，在reducer函数中添加对错误状态的处理，或者使用中间件来处理异步操作的错误。

4.3 状态持久化

为了在应用重启后保留状态，可以考虑使用状态持久化技术。例如，使用 redux-persist 库将Redux存储状态保存到本地存储中。

5. 总结与展望

5.1 总结

本文介绍了React应用中离线数据存储和状态管理的相关知识。通过使用AsyncStorage进行离线数据存储，可以在设备离线时保证应用的正常运行。同时，使用Flux和Redux进行状态管理，可以使应用架构更加可预测和可维护。具体内容包括：
- 离线数据存储的重要性和实现方法。
- Flux的关键概念，如单向性、同步更新轮次和可预测的状态转换。
- Redux的使用，包括初始状态的设置、存储的创建、组件与状态的连接以及reducer函数的实现。

5.2 展望

随着React和相关技术的不断发展，状态管理的方法也在不断演进。未来，可能会出现更加高效和便捷的状态管理库和工具。同时，随着移动设备性能的提升和网络环境的改善，离线数据存储和状态管理的需求也会不断变化。我们需要不断学习和探索，以适应这些变化，为用户提供更好的应用体验。

5.3 状态管理的未来趋势

以下是状态管理未来可能的发展趋势：
- 更加智能化的状态管理 ：利用人工智能和机器学习技术，自动优化状态管理策略。
- 跨平台状态管理 ：实现不同平台之间的状态无缝同步。
- 与其他技术的融合 ：如与区块链、物联网等技术的融合，拓展状态管理的应用场景。

5.4 状态管理流程的拓展

在实际应用中，状态管理流程可能会更加复杂。下面是一个拓展的mermaid流程图，展示了更详细的状态管理流程：

graph LR
    A[初始状态] --> B[创建存储]
    B --> C[Provider组件包装]
    C --> D[组件获取状态]
    D --> E[用户交互]
    E --> F[触发action]
    F --> G{异步操作?}
    G -- 是 --> H[中间件处理]
    H --> I[异步请求]
    I --> J[请求成功/失败]
    J -- 成功 --> K[触发新action]
    J -- 失败 --> L[错误处理action]
    G -- 否 --> K
    K --> M[reducer更新状态]
    L --> M
    M --> D

5.5 状态管理相关技术对比

技术	特点	适用场景
Flux	单向数据流，强调信息架构	大型复杂应用
Redux	基于Flux，使用reducer和store管理状态	各种规模的React应用
MobX	响应式状态管理，使用可观察对象	小型应用或需要快速迭代的项目

通过对这些技术的了解和对比，我们可以根据项目的实际需求选择合适的状态管理方案。