每日一博 | React Hooks 源码深度解析
作者：京东零售 郑炳懿
前言
React Hooks是React16.8 引入的一个新特性，它允许函数组件中使用state和其他 React 特性，而不必使用类组件。Hooks是一个非常重要的概念，因为它们提供了更简单、更易于理解的React开发体验。
React Hooks的核心源码主要包括两个部分：React内部的Hook管理器和一系列预置的Hook函数。
首先，让我们看一下React内部的Hook管理器。这个管理器是React内部的一个重要机制，它负责管理组件中的所有Hook，并确保它们在组件渲染期间以正确的顺序调用。
内部Hook管理器
示例：
const Hook = {
queue: [],
current: null,
};
function useState(initialState) {
const state = Hook.current[Hook.queue.length];
if (!state) {
Hook.queue.push({
state: typeof initialState === 'function' ? initialState() : initialState,
setState(value) {
this.state = value;
render();
},
});
}
return [state.state, state.setState.bind(state)];
}
function useHook(callback) {
Hook.current = {
__proto__: Hook.current,
};
try {
callback();
} finally {
Hook.current = Hook.current.__proto__;
}
}
function render() {
useHook(() => {
const [count, setCount] = useState(0);
console.log('count:', count);
setTimeout(() => {
setCount(count + 1);
}, 1000);
});
}
render();
在这个示例中，Hook对象有两个重要属性：queue和current。queue存储组件中所有Hook的状态和更新函数，current存储当前正在渲染的组件的Hook链表。useState和useHook函数则分别负责创建新的Hook状态和在组件中使用Hook。
预置 Hook 函数
useState Hook
以下是useState Hook的实现示例：
function useState(initialState) {
const hook = updateWorkInProgressHook();
if (!hook.memoizedState) {
hook.memoizedState = [
typeof initialState === 'function' ? initialState() : initialState,
action => {
hook.queue.pending = true;
hook.queue.dispatch = action;
scheduleWork();
},
];
}
return hook.memoizedState;
}
上述代码实现了useState Hook，其主要作用是返回一个state和更新函数的数组，state 初始值为initialState。
在这个实现中，updateWorkInProgressHook()函数用来获取当前正在执行的函数组件的 fiber 对象并判断是否存在对应的hook。它的实现如下：
function updateWorkInProgressHook() {
const fiber = getWorkInProgressFiber();
let hook = fiber.memoizedState;
if (hook) {
fiber.memoizedState = hook.next;
hook.next = null;
} else {
hook = {
memoizedState: null,
queue: {
pending: null,
dispatch: null,
last: null,
},
next: null,
};
}
workInProgressHook = hook;
return hook;
}
getWorkInProgressFiber()函数用来获取当前正在执行的函数组件的fiber对象，workInProgressHook则用来存储当前正在执行的hook对象。在函数组件中，每一个useState调用都会创建一个新的 hook 对象，并将其添加到fiber对象的hooks链表中。这个hooks链表是通过fiber对象的memoizedState属性来维护的。
我们还需要注意到在useState Hook的实现中，每一个hook对象都包含了一个queue对象，用来存储待更新的状态以及更新函数。scheduleWork()函数则用来通知React调度器有任务需要执行。
在React的源码中，useState函数实际上是一个叫做useStateImpl的内部函数。
下面是useStateImpl的源码：
function useStateImpl<S>(initialState: (() => S) | S): [S, Dispatch<SetStateAction<S>>] {
const dispatcher = resolveDispatcher();
return dispatcher.useState(initialState);
}
可以看到，useStateImpl函数的作用就是获取当前的dispatcher并调用它的useState方法，返回一个数组，第一个元素是状态的值，第二个元素是一个dispatch函数，用来更新状态。这里的resolveDispatcher函数用来获取当前的dispatcher，其实现如下：
function resolveDispatcher(): Dispatcher {
const dispatcher = currentlyRenderingFiber?.dispatcher;
if (dispatcher === undefined) {
throw new Error('Hooks can only be called inside the body of a function component. (https://fb.me/react-invalid-hook-call)');
}
return dispatcher;
}
resolveDispatcher函数首先尝试获取当前正在渲染的fiber对象的dispatcher属性，如果获取不到则说
明当前不在组件的渲染过程中，就会抛出一个错误。
最后，我们来看一下useState方法在具体的dispatcher实现中是如何实现的。我们以useReducer的
dispatcher为例，它的实现如下：
export function useReducer<S, A>(
reducer: (prevState: S, action: A) => S,
initialState: S,
initialAction?: A,
): [S, Dispatch<A>] {
const [dispatch, currentState] = updateReducer<S, A>(
reducer,
// $FlowFixMe: Flow doesn't like mixed types
[initialState, initialAction],
// $FlowFixMe: Flow doesn't like mixed types
reducer === basicStateReducer ? basicStateReducer : updateStateReducer,
);
return [currentState, dispatch];
}
可以看到，useReducer方法实际上是调用了一个叫做updateReducer的函数，返回了一个包含当前状态和dispatch函数的数组。updateReducer的实现比较复杂，涉及到了很多细节，这里不再展开介绍。
useEffect Hook
useEffect是React中常用的一个Hook函数，用于在组件中执行副作用操作，例如访问远程数据、添加/移除事件监听器、手动操作DOM等等。useEffect的核心功能是在组件的渲染过程结束之后异步执行回调函数，它的实现方式涉及到 React 中的异步渲染机制。
以下是useEffect Hook的实现示例：
function useEffect(callback, dependencies) {
// 通过调用 useLayoutEffect 或者 useEffect 方法来获取当前的渲染批次
const batch = useContext(BatchContext);
// 根据当前的渲染批次判断是否需要执行回调函数
if (shouldFireEffect(batch, dependencies)) {
callback();
}
// 在组件被卸载时清除当前 effect 的状态信息
return () => clearEffect(batch);
}
在这个示例中，useEffect接收两个参数：回调函数和依赖项数组。当依赖项数组中的任何一个值发生变化时，
React会在下一次渲染时重新执行useEffect中传入的回调函数。
useEffect函数的实现方式主要依赖于React中的异步渲染机制。当一个组件需要重新渲染时，React会将所有的state更新操作加入到一个队列中，在当前渲染批次结束之后再异步执行这些更新操作，从而避免在同一个渲染批次中连续执行多次更新操作。
在useEffect函数中，我们通过调用useContext(BatchContext)方法来获取当前的渲染批次，并根据shouldFireEffect方法判断是否需要执行回调函数。在回调函数执行完毕后，我们需要通过clearEffect方法来清除当前effect的状态信息，避免对后续的渲染批次产生影响。
总结
总的来说，React Hooks的实现原理并不复杂，它主要依赖于React内部的fiber数据结构和调度系统，通过这些机制来实现对组件状态的管理和更新。Hooks能够让我们在函数组件中使用状态和其他React特性，使得函数组件的功能可以和类组件媲美。
除了useState、useEffect等hook，React还有useContext等常用的Hook。它们的实现原理也基本相似，都是利用fiber架构来实现状态管理和生命周期钩子等功能。
以上是hook简单实现示例，它们并不是React中实际使用的代码，但是可以帮助我们更好地理解hook的核心实现方式。
