管理共享可变状态：避免与解决策略-优快云博客

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管理共享可变状态：避免与解决策略

在软件开发中，共享可变状态是造成复杂性和错误的主要原因之一。特别是，在多线程或者事件驱动的环境中，状态的共享和修改可能会导致不可预测的行为和难以追踪的bug。本文将从多个角度探讨如何管理共享可变状态，并提供避免及解决相关问题的策略。

共享可变状态的问题

示例分析

我们通过一个简单的数组排序问题来理解共享可变状态的概念：

function main() {
    const arr = ['banana', 'orange', 'apple'];
    console.log('Before sorting:');
    logElements(arr);
    arr.sort(); // 更改了arr
    console.log('After sorting:');
    logElements(arr); // (A)
}

main();

在这个例子中， arr 数组在 main 函数中被修改，如果 arr 被其他函数或模块共享，那么调用 main 之后数组的变化将影响到其他部分的功能。

避免突变的方法

为了避免类似的问题，我们可以采取以下策略：

复制暴露的内部数据

在类的设计中，暴露数据时应当避免直接暴露内部数据，而是提供数据的副本：

class StringBuilder {
    _data = [];

    add(str) {
        this._data.push(str);
    }

    getParts() {
        // 防御性复制内部数据
        return [...this._data]; // (A)
    }

    toString() {
        return this._data.join('');
    }
}

通过这种方法，即使 getParts 返回的数组被修改，也不会影响 StringBuilder 实例的状态。

非破坏性更新

除了复制数据，我们还可以通过非破坏性更新来避免状态突变：

const sb = new StringBuilder();
sb.add('Hello');
sb.add(' world!');
sb.getParts().length = 0;
assert.equal(sb.toString(), 'Hello world!'); // OK

在这种情况下，即使 getParts 返回的数组被清空， sb.toString() 仍然能够输出正确的结果。

避免共享可变状态的库

为了简化不可变数据的管理，JavaScript社区已经开发了多个库，其中包括：

Immutable.js

Immutable.js 提供了不可变的数据结构，如List、Stack、Set、Map等。使用这些数据结构可以帮助开发者写出无副作用的代码。

import { Map } from 'immutable/dist/immutable.es.js';

const map0 = Map([
    [false, 'no'],
    [true, 'yes'],
]);

// 创建map0的修改版本
const map1 = map0.set(true, 'maybe');

// 比较map0和map1是否相同
assert.ok(map1 !== map0);
assert.equal(map1.equals(map0), false); // (A)

Immer

Immer允许我们通过修改当前状态来创建下一个不可变状态，极大地简化了不可变数据的使用：

import { produce } from 'immer/dist/immer.module.js';

const people = [
    { name: 'Jane', work: { employer: 'Acme' } },
];

const modifiedPeople = produce(people, (draft) => {
    draft[0].work.employer = 'Cyberdyne';
    draft.push({ name: 'John', work: { employer: 'Spectre' } });
});

// 使用assert.deepEqual检查数据
assert.deepEqual(modifiedPeople, [
    { name: 'Jane', work: { employer: 'Cyberdyne' } },
    { name: 'John', work: { employer: 'Spectre' } },
]);