React experimental_useMutableSource：深入探究可变数据管理

React 作为一个用于构建用户界面的声明式 JavaScript 库，通常提倡不可变性。 然而，某些情况下使用可变数据是有益的，尤其是在处理外部系统或复杂状态管理时。 experimental_useMutableSource 钩子是 React 实验性 API 的一部分，它提供了一种将可变数据源有效地集成到您的 React 组件中的机制。 本文将深入研究 experimental_useMutableSource 的复杂性，探讨其用例、优势、劣势以及有效实施的最佳实践。

了解 React 中的可变数据

在深入研究 experimental_useMutableSource 的具体细节之前，了解 React 生态系统中可变数据的上下文至关重要。

React 中的不可变性范式

React 的核心原则是不可变性，这意味着数据在创建后不应直接修改。 相反，通过创建具有所需修改的新数据副本来进行更改。 这种方法提供了几个优点：

• 可预测性： 不可变性使推理状态更改和调试问题变得更容易，因为数据保持一致，除非显式修改。
• 性能优化： React 可以通过比较对数据的引用来有效地检测更改，从而避免昂贵的深度比较。
• 简化状态管理： 不可变数据结构与 Redux 和 Zustand 等状态管理库无缝协作，实现可预测的状态更新。

可变数据何时有意义

尽管不可变性有诸多优点，但在某些情况下使用可变数据是合理的：

• 外部数据源： 与外部系统（例如数据库或 WebSocket 连接）交互通常涉及接收对可变数据的更新。 例如，金融应用程序可能会收到频繁更新的实时股票价格。
• 对性能有要求的应用程序： 在某些情况下，创建新的数据副本的开销可能过高，尤其是在处理大型数据集或频繁更新时。 游戏和数据可视化工具是可变数据可以提高性能的例子。
• 与遗留代码集成： 现有代码库可能严重依赖可变数据，这使得在不进行重大重构的情况下采用不可变性具有挑战性。

介绍 experimental_useMutableSource

experimental_useMutableSource 钩子提供了一种将 React 组件订阅到可变数据源的方法，允许它们在基础数据更改时有效地更新。 此钩子是 React 实验性 API 的一部分，这意味着它可能会发生变化，并且应谨慎用于生产环境中。

工作原理

experimental_useMutableSource 接受两个参数：

1. source： 提供对可变数据的访问权限的对象。 此对象必须具有两种方法：
• getVersion()： 返回一个表示数据当前版本的 value。 React 使用此 value 来确定数据是否已更改。
• subscribe(callback)： 注册一个回调函数，只要数据更改就会调用该函数。 回调函数应在组件上调用 forceUpdate 以触发重新渲染。
2. getSnapshot： 返回当前数据快照的函数。 此函数应为纯函数且同步，因为它是在渲染期间调用的。

示例实现

以下是使用 experimental_useMutableSource 的基本示例：

import { experimental_useMutableSource as useMutableSource } from 'react';
import { useState, useRef, useEffect } from 'react';

// Mutable data source
const createMutableSource = (initialValue) => {
  let value = initialValue;
  let version = 0;
  let listeners = [];

  const source = {
    getVersion() {
      return version;
    },
    subscribe(listener) {
      listeners.push(listener);
      return () => {
        listeners = listeners.filter((l) => l !== listener);
      };
    },
    setValue(newValue) {
      value = newValue;
      version++;
      listeners.forEach((listener) => listener());
    },
    getValue() {
      return value;
    },
  };
  return source;
};


function MyComponent() {
  const [mySource, setMySource] = useState(() => createMutableSource("Initial Value"));

  const snapshot = useMutableSource(mySource, (source) => source.getValue());

  const handleChange = () => {
    mySource.setValue(Date.now().toString());
  };

  return (
    

      
Current Value: {snapshot}
      Update Value
    
  );
}

export default MyComponent;

在此示例中：

• createMutableSource 创建一个简单的可变数据源，其中包含 getValue、setValue、getVersion 和 subscribe 方法。
• useMutableSource 将 MyComponent 订阅到 mySource。
• snapshot 变量保存数据的当前 value，该 value 在数据更改时更新。
• handleChange 函数修改可变数据，从而触发组件的重新渲染。

用例和示例

experimental_useMutableSource 在需要与外部系统集成或管理复杂的可变状态的场景中特别有用。 以下是一些具体示例：

实时数据可视化

考虑一个显示实时股票价格的股票市场仪表板。 数据由外部数据源不断更新。 使用 experimental_useMutableSource，您可以有效地更新仪表板，而不会导致不必要的重新渲染。

import { experimental_useMutableSource as useMutableSource } from 'react';
import { useEffect, useRef, useState } from 'react';

// Assume this function fetches stock data from an external API
const fetchStockData = async (symbol) => {
    //Replace with actual api call
    await new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, 500))
    return {price: Math.random()*100, timestamp: Date.now()};
};

// Mutable data source
const createStockSource = (symbol) => {
  let stockData = {price:0, timestamp:0};
  let version = 0;
  let listeners = [];
  let fetching = false;

  const updateStockData = async () => {
    if (fetching) return;
    fetching = true;
    try{
      const newData = await fetchStockData(symbol);
      stockData = newData;
      version++;
      listeners.forEach((listener) => listener());
    } catch (error) {
      console.error("Failed to update stock data", error);
    } finally{
      fetching = false;
    }

  }

  const source = {
    getVersion() {
      return version;
    },
    subscribe(listener) {
      listeners.push(listener);
      return () => {
        listeners = listeners.filter((l) => l !== listener);
      };
    },
    getStockData() {
      return stockData;
    },
    updateStockData,
  };
  return source;
};


function StockDashboard({ symbol }) {
  const [stockSource, setStockSource] = useState(() => createStockSource(symbol));

  useEffect(() => {
    stockSource.updateStockData()
    const intervalId = setInterval(stockSource.updateStockData, 2000);
    return () => clearInterval(intervalId);
  }, [symbol, stockSource]);


  const stockData = useMutableSource(stockSource, (source) => source.getStockData());

  return (
    

      
{symbol}
      
Price: {stockData.price}
      
Last Updated: {new Date(stockData.timestamp).toLocaleTimeString()}
    
  );
}

export default StockDashboard;

在此示例中：

• fetchStockData 函数从外部 API 获取股票数据。 这由一个等待 0.5 秒的异步 promise 模拟。
• createStockSource 创建一个保存股票价格的可变数据源。 它每 2 秒使用 setInterval 进行更新。
• StockDashboard 组件使用 experimental_useMutableSource 订阅股票数据源，并在价格变化时更新显示。

游戏开发

在游戏开发中，有效管理游戏状态对于性能至关重要。 使用 experimental_useMutableSource，您可以有效地更新游戏实体（例如，玩家位置、敌人位置），而不会导致整个游戏场景不必要的重新渲染。

import { experimental_useMutableSource as useMutableSource } from 'react';
import { useEffect, useRef, useState } from 'react';

// Mutable data source for player position
const createPlayerSource = () => {
    let playerPosition = {x: 0, y: 0};
    let version = 0;
    let listeners = [];

    const movePlayer = (dx, dy) => {
        playerPosition = {x: playerPosition.x + dx, y: playerPosition.y + dy};
        version++;
        listeners.forEach(listener => listener());
    };

    const getPlayerPosition = () => playerPosition;

    const source = {
        getVersion: () => version,
        subscribe: (listener) => {
            listeners.push(listener);
            return () => {
                listeners = listeners.filter(l => l !== listener);
            };
        },
        movePlayer,
        getPlayerPosition,
    };

    return source;
};

function GameComponent() {
    const [playerSource, setPlayerSource] = useState(() => createPlayerSource());
    const playerPosition = useMutableSource(playerSource, source => source.getPlayerPosition());

    const handleMove = (dx, dy) => {
        playerSource.movePlayer(dx, dy);
    };

    useEffect(() => {
        const handleKeyDown = (e) => {
            switch (e.key) {
                case 'ArrowUp': handleMove(0, -1); break;
                case 'ArrowDown': handleMove(0, 1); break;
                case 'ArrowLeft': handleMove(-1, 0); break;
                case 'ArrowRight': handleMove(1, 0); break;
                default: break;
            }
        };

        window.addEventListener('keydown', handleKeyDown);
        return () => window.removeEventListener('keydown', handleKeyDown);
    }, [playerSource]);

    return (
        

            
Player Position: X = {playerPosition.x}, Y = {playerPosition.y}
            {/* Game rendering logic here */}
        
    );
}

export default GameComponent;

在此示例中：

• createPlayerSource 创建一个存储玩家位置的可变数据源。
• GameComponent 使用 experimental_useMutableSource 订阅玩家的位置，并在其更改时更新显示。
• handleMove 函数更新玩家的位置，从而触发组件的重新渲染。

协作文档编辑

对于协作文档编辑，一个用户所做的更改需要实时反映给其他用户。 使用可变共享文档对象和 experimental_useMutableSource 可确保高效且响应迅速的更新。

experimental_useMutableSource 的好处

使用 experimental_useMutableSource 具有几个优点：

• 性能优化： 通过订阅可变数据源，组件仅在基础数据更改时重新渲染，从而减少不必要的渲染并提高性能。
• 无缝集成： experimental_useMutableSource 提供了一种干净有效的方式来与提供可变数据的外部系统集成。
• 简化状态管理： 通过将可变数据管理分流到外部源，您可以简化组件的状态逻辑并降低应用程序的复杂性。

缺点和注意事项

尽管有这些优点，但 experimental_useMutableSource 也有一些缺点和注意事项：

• 实验性 API： 作为实验性 API，experimental_useMutableSource 可能会发生更改，并且在未来的 React 版本中可能不稳定。
• 复杂性： 实施 experimental_useMutableSource 需要仔细管理可变数据源和同步，以避免竞争条件和数据不一致。
• 潜在错误： 如果处理不当，可变数据可能会引入细微的错误。 彻底测试您的代码并考虑使用防御性复制等技术来防止意外的副作用非常重要。
• 并非总是最佳解决方案： 在使用 experimental_useMutableSource 之前，请考虑不可变模式是否足以满足您的需求。 不可变性提供了更大的可预测性和可调试性。

使用 experimental_useMutableSource 的最佳实践

要有效地使用 experimental_useMutableSource，请考虑以下最佳实践：

• 最小化可变数据： 仅在必要时使用可变数据。 尽可能使用不可变数据结构，以保持可预测性并简化状态管理。
• 封装可变状态： 将可变数据封装在定义明确的模块或类中，以控制访问并防止意外修改。
• 使用版本控制： 为您的可变数据实现版本控制机制，以跟踪更改并确保组件仅在必要时重新渲染。 getVersion 方法对此至关重要。
• 避免在渲染中直接改变： 永远不要在组件的渲染函数中直接修改可变数据。 这可能会导致无限循环和意外行为。
• 彻底测试： 彻底测试您的代码，以确保正确处理可变数据，并且不存在竞争条件或数据不一致。
• 仔细同步： 当多个组件共享同一个可变数据源时，请仔细同步对数据的访问，以避免冲突并确保数据一致性。 考虑使用锁定或事务更新等技术来管理并发访问。
• 考虑替代方案： 在使用 experimental_useMutableSource 之前，评估其他方法（例如使用不可变数据结构或全局状态管理库）是否更适合您的用例。

experimental_useMutableSource 的替代方案

虽然 experimental_useMutableSource 提供了一种将可变数据集成到 React 组件中的方法，但存在几种替代方案：

• 全局状态管理库： Redux、Zustand 和 Recoil 等库提供了用于管理应用程序状态的强大机制，包括处理来自外部系统的更新。 这些库通常依赖于不可变的数据结构，并提供时间旅行调试和处理副作用的中间件等功能。
• 上下文 API： React 的上下文 API 允许您在组件之间共享状态，而无需显式传递 props。 虽然上下文通常与不可变数据一起使用，但也可以通过仔细管理更新和订阅与可变数据一起使用。
• 自定义钩子： 您可以创建自定义钩子来管理可变数据并将组件订阅到更改。 这种方法提供了更大的灵活性，但需要仔细实施以避免性能问题和数据不一致。
• 信号： Preact Signals 等响应式库提供了一种有效的方法来管理和订阅变化的值。 这种方法可以集成到 React 项目中，并提供一种替代方案，以直接通过 React 的钩子管理可变数据。

结论

experimental_useMutableSource 提供了一种将可变数据集成到 React 组件中的强大机制，从而在特定场景中实现高效的更新和改进的性能。 然而，了解与可变数据相关的缺点和注意事项并遵循最佳实践以避免潜在问题至关重要。 在使用 experimental_useMutableSource 之前，请仔细评估它是否最适合您的用例，并考虑可能提供更大稳定性和可维护性的替代方法。 作为一个实验性 API，请注意其行为或可用性可能会在未来版本的 React 中发生变化。 通过了解 experimental_useMutableSource 及其替代方案的复杂性，您可以就如何在 React 应用程序中管理可变数据做出明智的决定。