React experimental_useMutableSource 实现：可变数据源详解

作为一款用于构建用户界面的流行 JavaScript 库，React 一直在不断发展。其中一个近期新增的、目前尚处于实验阶段的有趣功能是 experimental_useMutableSource Hook。这个 Hook 提供了一种新颖的方法，可以直接在 React 组件内管理可变数据源。理解其实现和正确用法可以解锁强大的状态管理新模式，尤其是在传统 React 状态管理力所不及的场景中。本综合指南将深入探讨 experimental_useMutableSource 的复杂性，解析其工作机制、用例、优势以及潜在的陷阱。

什么是可变数据源？

在深入了解这个 Hook 本身之前，理解“可变数据源”的概念至关重要。在 React 的上下文中，可变数据源指的是可以直接被修改而无需完全替换的数据结构。这与 React 典型的状态管理方法形成对比，后者的状态更新涉及创建新的不可变对象。可变数据源的例子包括：

• 外部库： 像 MobX 这样的库，甚至直接操作 DOM 元素，都可以被视为可变数据源。
• 共享对象： 在应用程序不同部分之间共享的对象，可能被各种函数或模块修改。
• 实时数据： 来自 WebSockets 或服务器发送事件 (SSE) 的数据流，这些数据会不断更新。想象一下股票行情或实时比分在频繁更新。
• 游戏状态： 对于用 React 构建的复杂游戏，将游戏状态直接作为可变对象进行管理，可能比仅仅依赖 React 的不可变状态更高效。
• 3D 场景图： 像 Three.js 这样的库维护着可变的场景图，将它们与 React 集成需要一种机制来有效跟踪这些图中的变化。

在处理这些可变数据源时，传统的 React 状态管理可能效率低下，因为数据源的每一次更改都需要创建一个新的 React 状态对象并触发组件的重新渲染。这可能导致性能瓶颈，尤其是在处理频繁更新或大型数据集时。

experimental_useMutableSource 简介

experimental_useMutableSource 是一个 React Hook，旨在弥合 React 组件模型与外部可变数据源之间的鸿沟。它允许 React 组件订阅可变数据源的变化，并且仅在必要时重新渲染，从而优化性能并提高响应能力。该 Hook 接受两个参数：

1. Source: 可变数据源对象。这可以是任何东西，从 MobX 的 observable 到一个普通的 JavaScript 对象。
2. Selector: 一个函数，用于从数据源中提取组件所需的特定数据。这允许组件仅订阅数据源的相关部分，从而进一步优化重新渲染。

该 Hook 返回从数据源中选择的数据。当数据源发生变化时，React 将重新运行 selector 函数，并根据所选数据是否已更改（使用 Object.is 进行比较）来决定是否需要重新渲染组件。

基本用法示例

让我们来看一个使用普通 JavaScript 对象作为可变数据源的简单示例：

const mutableSource = { value: 0 }; function incrementValue() { mutableSource.value++; // 理想情况下，这里应该有一个更健壮的变更通知机制。 // 在这个简单示例中，我们将依赖手动触发。 forceUpdate(); // 用于触发重新渲染的函数（下文解释） } function MyComponent() { const value = experimental_useMutableSource( mutableSource, () => mutableSource.value, ); return (

Value: {value}

Increment

); } // 用于强制重新渲染的辅助函数（不适合生产环境，见下文） const [, forceUpdate] = React.useReducer(x => x + 1, 0);

说明：

• 我们定义了一个带 value 属性的 mutableSource 对象。
• incrementValue 函数直接修改 value 属性。
• MyComponent 使用 experimental_useMutableSource 来订阅 mutableSource.value 的变化。
• 选择器函数 () => mutableSource.value 提取相关数据。
• 当点击“Increment”按钮时，incrementValue 被调用，更新 mutableSource.value。
• 至关重要的是，调用 forceUpdate 函数来触发重新渲染。这只是为了演示目的而进行的简化。在实际应用中，你需要一个更复杂的机制来通知 React 可变数据源的变更。我们稍后会讨论替代方案。

重要提示： 在生产代码中通常*不*推荐直接修改数据源并依赖 forceUpdate。此处包含它是为了简化演示。更好的方法是使用适当的观察者模式或提供变更通知机制的库。

实现一个合适的变更通知机制

使用 experimental_useMutableSource 时面临的主要挑战是确保在可变数据源变化时通知 React。仅仅改变数据源*不会*自动触发重新渲染。你需要一种机制来向 React 发出数据已更新的信号。

以下是一些常见的方法：

1. 使用自定义 Observable

你可以创建一个自定义的可观察对象（observable），在其数据变化时发出事件。这允许组件订阅这些事件并相应地更新自己。

class Observable { constructor(initialValue) { this._value = initialValue; this._listeners = []; } get value() { return this._value; } set value(newValue) { if (this._value !== newValue) { this._value = newValue; this.notifyListeners(); } } subscribe(listener) { this._listeners.push(listener); return () => { this._listeners = this._listeners.filter(l => l !== listener); }; } notifyListeners() { this._listeners.forEach(listener => listener()); } } const mutableSource = new Observable(0); function incrementValue() { mutableSource.value++; } function MyComponent() { const value = experimental_useMutableSource( mutableSource, observable => observable.value, () => mutableSource.value // 快照函数 ); const [, forceUpdate] = React.useReducer(x => x + 1, 0); React.useEffect(() => { const unsubscribe = mutableSource.subscribe(() => { forceUpdate(); // 在变更时触发重新渲染 }); return () => unsubscribe(); // 在卸载时清理 }, [mutableSource]); return (

Value: {value}

Increment

); }

说明：

• 我们定义了一个自定义的 Observable 类，用于管理一个值和一组监听器。
• value 属性的 setter 在值改变时通知监听器。
• MyComponent 使用 useEffect 订阅 Observable。
• 当 Observable 的值改变时，监听器调用 forceUpdate 触发重新渲染。
• useEffect Hook 确保在组件卸载时清理订阅，防止内存泄漏。
• 现在使用了 experimental_useMutableSource 的第三个参数，即快照函数。这对于 React 在潜在更新前后正确比较值是必需的。

这种方法提供了一种更健壮、更可靠的方式来跟踪可变数据源的变化。

2. 使用 MobX

MobX 是一个流行的状态管理库，它使得管理可变数据变得容易。它会自动跟踪依赖关系，并在相关数据变化时更新组件。

import { makeObservable, observable, action } from "mobx"; import { observer } from "mobx-react-lite"; class Store { value = 0; constructor() { makeObservable(this, { value: observable, increment: action, }); } increment = () => { this.value++; }; } const store = new Store(); const MyComponent = observer(() => { const value = experimental_useMutableSource( store, (s) => s.value, () => store.value // 快照函数 ); return (

Value: {value}

Increment

); }); export default MyComponent;

说明：

• 我们使用 MobX 创建了一个可观察的 store，它有一个 value 属性和一个 increment action。
• observer 高阶组件自动订阅 store 的变化。
• experimental_useMutableSource 用于访问 store 的 value。
• 当点击“Increment”按钮时，increment action 会更新 store 的 value，这会自动触发 MyComponent 的重新渲染。
• 同样，快照函数对于正确的比较非常重要。

MobX 简化了管理可变数据的过程，并确保 React 组件始终保持最新状态。

3. 使用 Recoil（谨慎使用）

Recoil 是 Facebook 推出的一个状态管理库，它提供了一种不同的状态管理方法。虽然 Recoil 主要处理不可变状态，但在特定场景下，可以将其与 experimental_useMutableSource 集成，尽管这应谨慎进行。

你通常会使用 Recoil 进行主要的状态管理，然后使用 experimental_useMutableSource 来管理一个特定的、隔离的可变数据源。避免使用 experimental_useMutableSource 直接修改 Recoil 的 atom，因为这可能导致不可预测的行为。

示例（概念性 - 谨慎使用）：

import { useRecoilState } from 'recoil'; import { myRecoilAtom } from './atoms'; // 假设你已定义了一个 Recoil atom const mutableSource = { value: 0 }; function incrementValue() { mutableSource.value++; // 你仍然需要一个变更通知机制，例如自定义的 Observable // 直接修改和 forceUpdate *不*建议用于生产环境。 forceUpdate(); // 查看前面的例子以获取正确的解决方案。 } function MyComponent() { const [recoilValue, setRecoilValue] = useRecoilState(myRecoilAtom); const mutableValue = experimental_useMutableSource( mutableSource, () => mutableSource.value, () => mutableSource.value // 快照函数 ); // ... 你同时使用 recoilValue 和 mutableValue 的组件逻辑 ... return (

Recoil Value: {recoilValue}

Mutable Value: {mutableValue}

Increment Mutable setRecoilValue(recoilValue + 1)}>Increment Recoil

); }

将 Recoil 与 experimental_useMutableSource 结合使用时的重要注意事项：

• 避免直接修改 Recoil Atom： 绝不要使用 experimental_useMutableSource 直接修改 Recoil atom 的值。应使用 useRecoilState 提供的 setRecoilValue 函数来更新 Recoil atom。
• 隔离可变数据： 仅将 experimental_useMutableSource 用于管理小的、隔离的可变数据片段，这些数据对由 Recoil 管理的整体应用状态不关键。
• 考虑替代方案： 在诉诸于将 experimental_useMutableSource 与 Recoil 结合使用之前，请仔细考虑是否可以使用 Recoil 的内置功能（如派生状态或 effect）来实现你想要的结果。

experimental_useMutableSource 的好处

在处理可变数据源时，experimental_useMutableSource 相比传统的 React 状态管理提供了几个好处：

• 提升性能： 通过仅订阅数据源的相关部分并在必要时才重新渲染，experimental_useMutableSource 可以显著提高性能，尤其是在处理频繁更新或大型数据集时。
• 简化集成： 它提供了一种清晰高效的方式，将外部可变库和数据源集成到 React 组件中。
• 减少样板代码： 它减少了管理可变数据所需的样板代码量，使你的代码更简洁、更易于维护。
• 并发支持： experimental_useMutableSource 被设计为能与 React 的并发模式（Concurrent Mode）良好协作，允许 React 在需要时中断和恢复渲染，而不会丢失对可变数据的跟踪。

潜在的挑战和注意事项

虽然 experimental_useMutableSource 提供了几个优势，但了解潜在的挑战和注意事项也很重要：

• 实验性状态： 该 Hook 目前处于实验阶段，意味着其 API 将来可能会发生变化。必要时请准备好调整你的代码。
• 复杂性： 管理可变数据本质上比管理不可变数据更复杂。仔细考虑使用可变数据的影响，并确保你的代码经过充分测试且易于维护，这一点非常重要。
• 变更通知： 如前所述，你需要实现一个合适的变更通知机制，以确保在可变数据源变化时通知 React。这会增加你代码的复杂性。
• 调试： 调试与可变数据相关的问题可能比调试与不可变数据相关的问题更具挑战性。深入理解可变数据源是如何被修改的以及 React 是如何响应这些变化的，这非常重要。
• 快照函数的重要性： 快照函数（第三个参数）对于确保 React 能够在潜在更新前后正确比较数据至关重要。省略或不正确地实现此函数可能导致意外行为。

使用 experimental_useMutableSource 的最佳实践

为了最大化使用 experimental_useMutableSource 的好处并最小化其风险，请遵循以下最佳实践：

• 使用合适的变更通知机制： 避免依赖手动触发重新渲染。使用适当的观察者模式或提供变更通知机制的库。
• 最小化可变数据的范围： 仅将 experimental_useMutableSource 用于管理小的、隔离的可变数据片段。避免用它来管理大型或复杂的数据结构。
• 编写详尽的测试： 编写详尽的测试，以确保你的代码正常工作，并且可变数据得到了妥善管理。
• 为你的代码编写文档： 清晰地记录你的代码，解释可变数据源是如何被使用的，以及 React 是如何响应变化的。
• 注意性能影响： 虽然 experimental_useMutableSource 可以提高性能，但了解潜在的性能影响也很重要。使用性能分析工具来识别任何瓶颈并相应地优化你的代码。
• 尽可能优先使用不可变性： 即使在使用 experimental_useMutableSource 时，也应尽可能努力使用不可变的数据结构并以不可变的方式更新它们。这有助于简化你的代码并减少 bug 的风险。
• 理解快照函数： 确保你彻底理解快照函数的目的和实现。一个正确的快照函数对于正常操作至关重要。

用例：真实世界示例

让我们探讨一些 experimental_useMutableSource 特别有益的真实世界用例：

• 与 Three.js 集成： 在使用 React 和 Three.js 构建 3D 应用时，你可以使用 experimental_useMutableSource 来订阅 Three.js 场景图的变化，并仅在必要时重新渲染 React 组件。与在每一帧都重新渲染整个场景相比，这可以显著提高性能。
• 实时数据可视化： 在构建实时数据可视化时，你可以使用 experimental_useMutableSource 订阅来自 WebSocket 或 SSE 流的更新，并仅在数据变化时重新渲染图表。这可以提供更流畅、响应更快的用户体验。想象一个显示实时加密货币价格的仪表板；使用 experimental_useMutableSource 可以防止在价格波动时不必要的重新渲染。
• 游戏开发： 在游戏开发中，experimental_useMutableSource 可用于管理游戏状态，并仅在游戏状态变化时重新渲染 React 组件。这可以提高性能并减少延迟。例如，将游戏角色的位置和生命值作为可变对象进行管理，并在显示角色信息的组件中使用 experimental_useMutableSource。
• 协作编辑： 在构建协作编辑应用时，你可以使用 experimental_useMutableSource 来订阅共享文档的变化，并仅在文档变化时重新渲染 React 组件。这可以提供实时的协作编辑体验。想象一下一个共享文档编辑器，多个用户同时进行更改；experimental_useMutableSource 可以帮助优化编辑时的重新渲染。
• 旧代码集成： 在将 React 与依赖可变数据结构的旧代码库集成时，experimental_useMutableSource 也很有帮助。它允许你逐步将代码库迁移到 React，而无需从头开始重写所有内容。

结论

experimental_useMutableSource 是一个在 React 应用中管理可变数据源的强大工具。通过理解其实现、用例、好处和潜在挑战，你可以利用它来构建更高效、响应更快、更易于维护的应用程序。记住要使用合适的变更通知机制，最小化可变数据的范围，并编写详尽的测试以确保你的代码正常工作。随着 React 的不断发展，experimental_useMutableSource 很可能在未来的 React 开发中扮演越来越重要的角色。

尽管仍处于实验阶段，但 experimental_useMutableSource 为处理那些不可避免要使用可变数据源的情况提供了一种有前途的方法。通过仔细考虑其影响并遵循最佳实践，开发人员可以利用其力量来创建高性能和高响应性的 React 应用程序。请持续关注 React 的路线图，以获取关于这个宝贵 Hook 的更新和潜在变化。