JavaScript 状态管理：Redux vs. MobX

在现代 JavaScript 应用程序开发中，高效地管理应用状态对于构建健壮、可扩展且可维护的应用程序至关重要。状态管理领域的两大主导者是 Redux 和 MobX。它们都提供了处理应用状态的独特方法，各有优缺点。本文将对 Redux 和 MobX 进行全面比较，探讨它们的架构模式、核心概念、性能特点和用例，以帮助您为下一个 JavaScript 项目做出明智的决策。

理解状态管理

在深入探讨 Redux 和 MobX 的具体细节之前，有必要先了解状态管理的基本概念。从本质上讲，状态管理涉及控制和组织驱动应用程序 UI 和行为的数据。管理良好的状态可以带来更可预测、可调试和可维护的代码库。

为什么状态管理很重要？

• 降低复杂性：随着应用程序规模和复杂性的增长，管理状态变得越来越具有挑战性。适当的状态管理技术通过以可预测的方式集中和组织状态来帮助降低复杂性。
• 提高可维护性：结构良好的状态管理系统使理解、修改和调试应用程序的逻辑变得更加容易。
• 提升性能：高效的状态管理可以优化渲染并减少不必要的更新，从而提高应用程序性能。
• 可测试性：集中式状态管理通过提供一种清晰一致的方式来与应用程序行为进行交互和验证，从而促进了单元测试。

Redux：一个可预测的状态容器

Redux，受 Flux 架构启发，是一个用于 JavaScript 应用的可预测状态容器。它强调单向数据流和不可变性，使得对应用程序状态的推理和调试更加容易。

Redux 的核心概念

• Store (存储中心)： 持有整个应用状态的中央仓库。它是您应用数据的唯一真实来源。
• Actions (动作)： 描述改变状态意图的普通 JavaScript 对象。它们是触发状态更新的唯一方式。Actions 通常有一个 `type` 属性，并可能包含额外的数据 (payload)。
• Reducers (归约器)： 指定状态应如何响应 action 进行更新的纯函数。它们接收先前的状态和一个 action 作为输入，并返回新的状态。
• Dispatch (派发)： 一个向 store 派发 action 的函数，从而触发状态更新过程。
• Middleware (中间件)： 在 action 到达 reducer 之前拦截它们的函数，允许您执行副作用，如日志记录、异步 API 调用或修改 actions。

Redux 架构

Redux 架构遵循严格的单向数据流：

1. UI 向 store 派发一个 action。
2. 中间件拦截 action（可选）。
3. reducer 根据 action 和先前的状态计算出新状态。
4. store 用新状态更新其 state。
5. UI 根据更新后的状态重新渲染。

示例：一个简单的 Redux 计数器应用

让我们用一个简单的计数器应用来说明 Redux 的基本原则。

1. 定义 Actions:

const INCREMENT = 'INCREMENT';
const DECREMENT = 'DECREMENT';

function increment() {
  return {
    type: INCREMENT
  };
}

function decrement() {
  return {
    type: DECREMENT
  };
}

2. 创建 Reducer:

const initialState = {
  count: 0
};

function counterReducer(state = initialState, action) {
  switch (action.type) {
    case INCREMENT:
      return {
        ...state,
        count: state.count + 1
      };
    case DECREMENT:
      return {
        ...state,
        count: state.count - 1
      };
    default:
      return state;
  }
}

3. 创建 Store:

import { createStore } from 'redux';

const store = createStore(counterReducer);

4. 派发 Actions 并订阅状态变化:

store.subscribe(() => {
  console.log('Current state:', store.getState());
});

store.dispatch(increment()); // Output: Current state: { count: 1 }
store.dispatch(decrement()); // Output: Current state: { count: 0 }

Redux 的优点

• 可预测性： 单向数据流和不可变性使 Redux 高度可预测且易于调试。
• 集中式状态： 单一 store 为您的应用数据提供了一个中央真实来源。
• 调试工具： Redux DevTools 提供了强大的调试功能，包括时间旅行调试和 action 重放。
• 中间件： 中间件允许您处理副作用并向派发过程添加自定义逻辑。
• 庞大的生态系统： Redux 拥有一个庞大而活跃的社区，提供了丰富的资源、库和支持。

Redux 的缺点

• 样板代码： Redux 通常需要大量的样板代码，特别是对于简单的任务。
• 陡峭的学习曲线： 理解 Redux 的概念和架构对初学者来说可能具有挑战性。
• 不可变性开销： 强制执行不可变性可能会带来性能开销，特别是对于大型复杂的状态对象。

MobX：简单且可扩展的状态管理

MobX 是一个简单且可扩展的状态管理库，它拥抱响应式编程。它会自动跟踪依赖关系，并在底层数据发生变化时高效地更新 UI。与 Redux 相比，MobX 旨在提供一种更直观、更少冗余的状态管理方法。

MobX 的核心概念

• Observables (可观察对象)： 可以被观察其变化的数据。当一个可观察对象发生变化时，MobX 会自动通知所有依赖于它的观察者（组件或其他计算值）。
• Actions (动作)： 修改状态的函数。MobX 确保动作在一个事务中执行，将多个状态更新组合成一个单一、高效的更新。
• Computed Values (计算值)： 从状态派生出来的值。当其依赖项发生变化时，MobX 会自动更新计算值。
• Reactions (反应)： 当特定数据发生变化时执行的函数。反应通常用于执行副作用，例如更新 UI 或进行 API 调用。

MobX 架构

MobX 架构围绕响应性的概念展开。当一个可观察对象发生变化时，MobX 会自动将变化传播给所有依赖于它的观察者，确保 UI 始终保持最新。

1. 组件观察可观察的状态。
2. 动作修改可观察的状态。
3. MobX 自动跟踪可观察对象和观察者之间的依赖关系。
4. 当一个可观察对象发生变化时，MobX 会自动更新所有依赖于它的观察者（计算值和反应）。
5. UI 根据更新后的状态重新渲染。

示例：一个简单的 MobX 计数器应用

让我们用 MobX 重新实现计数器应用。

import { makeObservable, observable, action, computed } from 'mobx';
import { observer } from 'mobx-react';

class CounterStore {
  count = 0;

  constructor() {
    makeObservable(this, {
      count: observable,
      increment: action,
      decrement: action,
      doubleCount: computed
    });
  }

  increment() {
    this.count++;
  }

  decrement() {
    this.count--;
  }

  get doubleCount() {
    return this.count * 2;
  }
}

const counterStore = new CounterStore();

const CounterComponent = observer(() => (
  

    
Count: {counterStore.count}
    
Double Count: {counterStore.doubleCount}
     counterStore.increment()}>Increment
     counterStore.decrement()}>Decrement
  
));

MobX 的优点

• 简单性： 与 Redux 相比，MobX 提供了一种更直观、更少冗余的状态管理方法。
• 响应式编程： MobX 自动跟踪依赖关系，并在底层数据发生变化时高效地更新 UI。
• 更少的样板代码： MobX 比 Redux 需要更少的样板代码，使其更易于上手和维护。
• 性能： MobX 的响应式系统性能很高，能最大限度地减少不必要的重新渲染。
• 灵活性： MobX 比 Redux 更灵活，允许您以最适合您应用需求的方式来组织状态。

MobX 的缺点

• 可预测性较低： MobX 的响应式特性可能使得在复杂应用中推理状态变化更加困难。
• 调试挑战： 调试 MobX 应用可能比调试 Redux 应用更具挑战性，尤其是在处理复杂的响应式链时。
• 较小的生态系统： MobX 的生态系统比 Redux 小，这意味着可用的库和资源较少。
• 过度响应的潜力： 有可能会创建出过度响应的系统，触发不必要的更新，从而导致性能问题。需要仔细的设计和优化。

Redux vs. MobX：详细比较

现在，让我们从几个关键方面对 Redux 和 MobX 进行更详细的比较：

1. 架构模式

• Redux： 采用受 Flux 启发的架构，具有单向数据流，强调不可变性和可预测性。
• MobX： 拥抱响应式编程模型，自动跟踪依赖关系并在数据变化时更新 UI。

2. 状态可变性

• Redux： 强制执行不可变性。状态更新是通过创建新的状态对象而不是修改现有对象来执行的。这提升了可预测性并简化了调试。
• MobX： 允许可变状态。您可以直接修改可观察的属性，MobX 会自动跟踪变化并相应地更新 UI。

3. 样板代码

• Redux： 通常需要更多的样板代码，特别是对于简单的任务。您需要定义 actions、reducers 和 dispatch 函数。
• MobX： 需要更少的样板代码。您可以直接定义可观察的属性和 actions，剩下的由 MobX 处理。

4. 学习曲线

• Redux： 学习曲线更陡峭，特别是对于初学者。理解 Redux 的概念如 actions、reducers 和中间件可能需要时间。
• MobX： 学习曲线更平缓。响应式编程模型通常更容易掌握，更简单的 API 使其更易于上手。

5. 性能

• Redux： 性能可能是一个问题，特别是在处理大型状态对象和频繁更新时，这归因于不可变性开销。然而，像 memoization 和 selectors 这样的技术可以帮助优化性能。
• MobX： 由于其响应式系统能最大限度地减少不必要的重新渲染，通常性能更高。但是，避免创建过度响应的系统很重要。

6. 调试

• Redux： Redux DevTools 提供了出色的调试功能，包括时间旅行调试和 action 重放。
• MobX： 调试可能更具挑战性，特别是在处理复杂的响应式链时。然而，MobX DevTools 可以帮助可视化响应图并跟踪状态变化。

7. 生态系统

• Redux： 拥有更大、更成熟的生态系统，有大量的库、工具和可用资源。
• MobX： 拥有一个较小但不断增长的生态系统。虽然可用的库较少，但核心的 MobX 库维护良好且功能丰富。

8. 用例

• Redux： 适用于具有复杂状态管理需求的应用，其中可预测性和可维护性至关重要。例如企业级应用、复杂的数据仪表板以及具有大量异步逻辑的应用。
• MobX： 非常适合优先考虑简单性、性能和易用性的应用。例如交互式仪表板、实时应用以及具有频繁 UI 更新的应用。

9. 示例场景

• Redux:
  • 一个复杂的电子商务应用，包含众多产品筛选、购物车管理和订单处理。
  • 一个具有实时市场数据更新和复杂风险计算的金融交易平台。
  • 一个具有复杂内容编辑和工作流管理功能的内容管理系统（CMS）。
• MobX:
  • 一个实时协作编辑应用，多个用户可以同时编辑一个文档。
  • 一个交互式数据可视化仪表板，根据用户输入动态更新图表。
  • 一个具有频繁 UI 更新和复杂游戏逻辑的游戏。

选择合适的状态管理库

在 Redux 和 MobX 之间的选择取决于您项目的具体需求、应用的规模和复杂性，以及您团队的偏好和专业知识。

如果满足以下条件，请考虑 Redux：

• 您需要一个高度可预测和可维护的状态管理系统。
• 您的应用有复杂的状态管理需求。
• 您重视不可变性和单向数据流。
• 您需要访问一个庞大而成熟的库和工具生态系统。

如果满足以下条件，请考虑 MobX：

• 您优先考虑简单性、性能和易用性。
• 您的应用需要频繁的 UI 更新。
• 您偏爱响应式编程模型。
• 您希望最大限度地减少样板代码。

与流行框架集成

Redux 和 MobX 都可以与流行的 JavaScript 框架（如 React、Angular 和 Vue.js）无缝集成。像 `react-redux` 和 `mobx-react` 这样的库提供了将您的组件连接到状态管理系统的便捷方式。

React 集成

• Redux： `react-redux` 提供了 `Provider` 和 `connect` 函数来将 React 组件连接到 Redux store。
• MobX： `mobx-react` 提供了 `observer` 高阶组件，以便在可观察数据变化时自动重新渲染组件。

Angular 集成

• Redux： `ngrx` 是一个用于 Angular 应用的流行 Redux 实现，提供了类似的概念，如 actions、reducers 和 selectors。
• MobX： `mobx-angular` 允许您将 MobX 与 Angular 一起使用，利用其响应式能力进行高效的状态管理。

Vue.js 集成

• Redux： `vuex` 是 Vue.js 的官方状态管理库，受 Redux 启发但为 Vue 的基于组件的架构量身定制。
• MobX： `mobx-vue` 提供了一种将 MobX 与 Vue.js 集成的简单方法，允许您在 Vue 组件中使用 MobX 的响应式特性。

最佳实践

无论您选择 Redux 还是 MobX，遵循最佳实践对于构建可扩展和可维护的应用至关重要。

Redux 最佳实践

• 保持 Reducers 纯粹： 确保 reducers 是纯函数，这意味着它们对于相同的输入应始终返回相同的输出，并且不应有任何副作用。
• 使用 Selectors： 使用 selectors 从 store 中派生数据。这有助于避免不必要的重新渲染并提高性能。
• 规范化状态： 规范化您的状态以避免数据重复并提高数据一致性。
• 使用不可变数据结构： 利用像 Immutable.js 或 Immer 这样的库来简化不可变状态的更新。
• 测试您的 Reducers 和 Actions： 为您的 reducers 和 actions 编写单元测试，以确保它们的行为符合预期。

MobX 最佳实践

• 使用 Actions 进行状态突变： 始终在 actions 内部修改状态，以确保 MobX 能够高效地跟踪变化。
• 避免过度响应： 注意不要创建触发不必要更新的过度响应系统。审慎地使用计算值和反应。
• 使用事务： 将多个状态更新包装在一个事务中，以将它们组合成一个单一、高效的更新。
• 优化计算值： 确保计算值是高效的，并避免在其中执行昂贵的计算。
• 监控性能： 使用 MobX DevTools 监控性能并识别潜在的瓶颈。

结论

Redux 和 MobX 都是强大的状态管理库，它们为处理应用状态提供了不同的方法。Redux 以其受 Flux 启发的架构强调可预测性和不可变性，而 MobX 则拥抱响应性和简单性。两者之间的选择取决于您项目的具体需求、团队的偏好以及您对底层概念的熟悉程度。

通过理解每个库的核心原则、优缺点，您可以做出明智的决策，并构建出可扩展、可维护且高性能的 JavaScript 应用。可以考虑尝试使用 Redux 和 MobX，以更深入地了解它们的功能，并确定哪一个最适合您的需求。请记住，始终优先考虑清晰的代码、明确的架构和彻底的测试，以确保您项目的长期成功。