一年半前，我写了[《React 入门实例教程》](http://www.ruanyifeng.com/blog/2015/03/react.html)，介绍了 React 的基本用法。
但是，React 只是 DOM 的一个抽象层，并不是 Web 应用的完整解决方案。也就是说，只用 React 没法写大型应用。
为了解决这个问题，2014年 Facebook 提出了 [Flux](http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/01/flux.html) 架构的概念，引发了很多的实现。2015年，[Redux](https://github.com/reactjs/redux) 出现，将 Flux 与函数式编程结合一起，很短时间内就成为了最热门的前端架构。
本文详细介绍 Redux 架构，由于内容较多，全文分成三个部分。今天是第一部分，介绍基本概念和用法。
## 零、你可能不需要 Redux
首先明确一点，Redux 是一个有用的架构，但不是非用不可。事实上，大多数情况，你可以不用它，只用 React 就够了。
曾经有人说过这样一句话。
> "如果你不知道是否需要 Redux，那就是不需要它。"
Redux 的创造者 Dan Abramov 又补充了一句。
> "只有遇到 React 实在解决不了的问题，你才需要 Redux 。"
简单说，如果你的UI层非常简单，没有很多互动，Redux 就是不必要的，用了反而增加复杂性。
> * 用户的使用方式非常简单
> * 用户之间没有协作
> * 不需要与服务器大量交互，也没有使用 WebSocket
> * 视图层（View）只从单一来源获取数据
上面这些情况，都不需要使用 Redux。
> * 用户的使用方式复杂
> * 不同身份的用户有不同的使用方式（比如普通用户和管理员）
> * 多个用户之间可以协作
> * 与服务器大量交互，或者使用了WebSocket
> * View要从多个来源获取数据
上面这些情况才是 Redux 的适用场景：多交互、多数据源。
从组件角度看，如果你的应用有以下场景，可以考虑使用 Redux。
> * 某个组件的状态，需要共享
> * 某个状态需要在任何地方都可以拿到
> * 一个组件需要改变全局状态
> * 一个组件需要改变另一个组件的状态
发生上面情况时，如果不使用 Redux 或者其他状态管理工具，不按照一定规律处理状态的读写，代码很快就会变成一团乱麻。你需要一种机制，可以在同一个地方查询状态、改变状态、传播状态的变化。
总之，不要把 Redux 当作万灵丹，如果你的应用没那么复杂，就没必要用它。另一方面，Redux 只是 Web 架构的一种解决方案，也可以选择其他方案。
## 一、预备知识
阅读本文，你只需要懂 React。如果还懂 Flux，就更好了，会比较容易理解一些概念，但不是必需的。
Redux 有很好的[文档](http://redux.js.org/)，还有配套的小视频（[前30集](https://egghead.io/courses/getting-started-with-redux)，[后30集](https://egghead.io/courses/building-react-applications-with-idiomatic-redux)）。你可以先阅读本文，再去官方材料详细研究。
我的目标是，提供一个简洁易懂的、全面的入门级参考文档。
## 二、设计思想
Redux 的设计思想很简单，就两句话。
> （1）Web 应用是一个状态机，视图与状态是一一对应的。
>
> （2）所有的状态，保存在一个对象里面。
请务必记住这两句话，下面就是详细解释。
## 三、基本概念和 API
### 3.1 Store
Store 就是保存数据的地方，你可以把它看成一个容器。整个应用只能有一个 Store。
Redux 提供`createStore`这个函数，用来生成 Store。
> ~~~
> import { createStore } from 'redux';
> const store = createStore(fn);
> ~~~
上面代码中，`createStore`函数接受另一个函数作为参数，返回新生成的 Store 对象。
### 3.2 State
`Store`对象包含所有数据。如果想得到某个时点的数据，就要对 Store 生成快照。这种时点的数据集合，就叫做 State。
当前时刻的 State，可以通过`store.getState()`拿到。
> ~~~
> import { createStore } from 'redux';
> const store = createStore(fn);
>
> const state = store.getState();
> ~~~
Redux 规定， 一个 State 对应一个 View。只要 State 相同，View 就相同。你知道 State，就知道 View 是什么样，反之亦然。
### 3.3 Action
State 的变化，会导致 View 的变化。但是，用户接触不到 State，只能接触到 View。所以，State 的变化必须是 View 导致的。Action 就是 View 发出的通知，表示 State 应该要发生变化了。
Action 是一个对象。其中的`type`属性是必须的，表示 Action 的名称。其他属性可以自由设置，社区有一个[规范](https://github.com/acdlite/flux-standard-action)可以参考。
> ~~~
> const action = {
> type: 'ADD_TODO',
> payload: 'Learn Redux'
> };
> ~~~
上面代码中，Action 的名称是`ADD_TODO`，它携带的信息是字符串`Learn Redux`。
可以这样理解，Action 描述当前发生的事情。改变 State 的唯一办法，就是使用 Action。它会运送数据到 Store。
### 3.4 Action Creator
View 要发送多少种消息，就会有多少种 Action。如果都手写，会很麻烦。可以定义一个函数来生成 Action，这个函数就叫 Action Creator。
> ~~~
> const ADD_TODO = '添加 TODO';
>
> function addTodo(text) {
> return {
> type: ADD_TODO,
> text
> }
> }
>
> const action = addTodo('Learn Redux');
> ~~~
上面代码中，`addTodo`函数就是一个 Action Creator。
### 3.5 store.dispatch()
`store.dispatch()`是 View 发出 Action 的唯一方法。
> ~~~
> import { createStore } from 'redux';
> const store = createStore(fn);
>
> store.dispatch({
> type: 'ADD_TODO',
> payload: 'Learn Redux'
> });
> ~~~
上面代码中，`store.dispatch`接受一个 Action 对象作为参数，将它发送出去。
结合 Action Creator，这段代码可以改写如下。
> ~~~
> store.dispatch(addTodo('Learn Redux'));
> ~~~
## 3.6 Reducer
Store 收到 Action 以后，必须给出一个新的 State，这样 View 才会发生变化。这种 State 的计算过程就叫做 Reducer。
Reducer 是一个函数，它接受 Action 和当前 State 作为参数，返回一个新的 State。
> ~~~
> const reducer = function (state, action) {
> // ...
> return new_state;
> };
> ~~~
整个应用的初始状态，可以作为 State 的默认值。下面是一个实际的例子。
> ~~~
> const defaultState = 0;
> const reducer = (state = defaultState, action) => {
> switch (action.type) {
> case 'ADD':
> return state + action.payload;
> default:
> return state;
> }
> };
>
> const state = reducer(1, {
> type: 'ADD',
> payload: 2
> });
> ~~~
上面代码中，`reducer`函数收到名为`ADD`的 Action 以后，就返回一个新的 State，作为加法的计算结果。其他运算的逻辑（比如减法），也可以根据 Action 的不同来实现。
实际应用中，Reducer 函数不用像上面这样手动调用，`store.dispatch`方法会触发 Reducer 的自动执行。为此，Store 需要知道 Reducer 函数，做法就是在生成 Store 的时候，将 Reducer 传入`createStore`方法。
> ~~~
> import { createStore } from 'redux';
> const store = createStore(reducer);
> ~~~
上面代码中，`createStore`接受 Reducer 作为参数，生成一个新的 Store。以后每当`store.dispatch`发送过来一个新的 Action，就会自动调用 Reducer，得到新的 State。
为什么这个函数叫做 Reducer 呢？因为它可以作为数组的`reduce`方法的参数。请看下面的例子，一系列 Action 对象按照顺序作为一个数组。
> ~~~
> const actions = [
> { type: 'ADD', payload: 0 },
> { type: 'ADD', payload: 1 },
> { type: 'ADD', payload: 2 }
> ];
>
> const total = actions.reduce(reducer, 0); // 3
> ~~~
上面代码中，数组`actions`表示依次有三个 Action，分别是加`0`、加`1`和加`2`。数组的`reduce`方法接受 Reducer 函数作为参数，就可以直接得到最终的状态`3`。
### 3.7 纯函数
Reducer 函数最重要的特征是，它是一个纯函数。也就是说，只要是同样的输入，必定得到同样的输出。
纯函数是函数式编程的概念，必须遵守以下一些约束。
> * 不得改写参数
> * 不能调用系统 I/O 的API
> * 不能调用`Date.now()`或者`Math.random()`等不纯的方法，因为每次会得到不一样的结果
由于 Reducer 是纯函数，就可以保证同样的State，必定得到同样的 View。但也正因为这一点，Reducer 函数里面不能改变 State，必须返回一个全新的对象，请参考下面的写法。
> ~~~
> // State 是一个对象
> function reducer(state, action) {
> return Object.assign({}, state, { thingToChange });
> // 或者
> return { ...state, ...newState };
> }
>
> // State 是一个数组
> function reducer(state, action) {
> return [...state, newItem];
> }
> ~~~
最好把 State 对象设成只读。你没法改变它，要得到新的 State，唯一办法就是生成一个新对象。这样的好处是，任何时候，与某个 View 对应的 State 总是一个不变的对象。
### 3.8 store.subscribe()
Store 允许使用`store.subscribe`方法设置监听函数，一旦 State 发生变化，就自动执行这个函数。
> ~~~
> import { createStore } from 'redux';
> const store = createStore(reducer);
>
> store.subscribe(listener);
> ~~~
显然，只要把 View 的更新函数（对于 React 项目，就是组件的`render`方法或`setState`方法）放入`listen`，就会实现 View 的自动渲染。
`store.subscribe`方法返回一个函数，调用这个函数就可以解除监听。
> ~~~
> let unsubscribe = store.subscribe(() =>
> console.log(store.getState())
> );
>
> unsubscribe();
> ~~~
## 四、Store 的实现
上一节介绍了 Redux 涉及的基本概念，可以发现 Store 提供了三个方法。
> * store.getState()
> * store.dispatch()
> * store.subscribe()
> ~~~
> import { createStore } from 'redux';
> let { subscribe, dispatch, getState } = createStore(reducer);
> ~~~
`createStore`方法还可以接受第二个参数，表示 State 的最初状态。这通常是服务器给出的。
> ~~~
> let store = createStore(todoApp, window.STATE_FROM_SERVER)
> ~~~
上面代码中，`window.STATE_FROM_SERVER`就是整个应用的状态初始值。注意，如果提供了这个参数，它会覆盖 Reducer 函数的默认初始值。
下面是`createStore`方法的一个简单实现，可以了解一下 Store 是怎么生成的。
> ~~~
> const createStore = (reducer) => {
> let state;
> let listeners = [];
>
> const getState = () => state;
>
> const dispatch = (action) => {
> state = reducer(state, action);
> listeners.forEach(listener => listener());
> };
>
> const subscribe = (listener) => {
> listeners.push(listener);
> return () => {
> listeners = listeners.filter(l => l !== listener);
> }
> };
>
> dispatch({});
>
> return { getState, dispatch, subscribe };
> };
> ~~~
## 五、Reducer 的拆分
Reducer 函数负责生成 State。由于整个应用只有一个 State 对象，包含所有数据，对于大型应用来说，这个 State 必然十分庞大，导致 Reducer 函数也十分庞大。
请看下面的例子。
> ~~~
> const chatReducer = (state = defaultState, action = {}) => {
> const { type, payload } = action;
> switch (type) {
> case ADD_CHAT:
> return Object.assign({}, state, {
> chatLog: state.chatLog.concat(payload)
> });
> case CHANGE_STATUS:
> return Object.assign({}, state, {
> statusMessage: payload
> });
> case CHANGE_USERNAME:
> return Object.assign({}, state, {
> userName: payload
> });
> default: return state;
> }
> };
> ~~~
上面代码中，三种 Action 分别改变 State 的三个属性。
> * ADD_CHAT：`chatLog`属性
> * CHANGE_STATUS：`statusMessage`属性
> * CHANGE_USERNAME：`userName`属性
这三个属性之间没有联系，这提示我们可以把 Reducer 函数拆分。不同的函数负责处理不同属性，最终把它们合并成一个大的 Reducer 即可。
> ~~~
> const chatReducer = (state = defaultState, action = {}) => {
> return {
> chatLog: chatLog(state.chatLog, action),
> statusMessage: statusMessage(state.statusMessage, action),
> userName: userName(state.userName, action)
> }
> };
> ~~~
上面代码中，Reducer 函数被拆成了三个小函数，每一个负责生成对应的属性。
这样一拆，Reducer 就易读易写多了。而且，这种拆分与 React 应用的结构相吻合：一个 React 根组件由很多子组件构成。这就是说，子组件与子 Reducer 完全可以对应。
Redux 提供了一个`combineReducers`方法，用于 Reducer 的拆分。你只要定义各个子 Reducer 函数，然后用这个方法，将它们合成一个大的 Reducer。
> ~~~
> import { combineReducers } from 'redux';
>
> const chatReducer = combineReducers({
> chatLog,
> statusMessage,
> userName
> })
>
> export default todoApp;
> ~~~
上面的代码通过`combineReducers`方法将三个子 Reducer 合并成一个大的函数。
这种写法有一个前提，就是 State 的属性名必须与子 Reducer 同名。如果不同名，就要采用下面的写法。
> ~~~
> const reducer = combineReducers({
> a: doSomethingWithA,
> b: processB,
> c: c
> })
>
> // 等同于
> function reducer(state = {}, action) {
> return {
> a: doSomethingWithA(state.a, action),
> b: processB(state.b, action),
> c: c(state.c, action)
> }
> }
> ~~~
总之，`combineReducers()`做的就是产生一个整体的 Reducer 函数。该函数根据 State 的 key 去执行相应的子 Reducer，并将返回结果合并成一个大的 State 对象。
下面是`combineReducer`的简单实现。
> ~~~
> const combineReducers = reducers => {
> return (state = {}, action) => {
> return Object.keys(reducers).reduce(
> (nextState, key) => {
> nextState[key] = reducers[key](state[key], action);
> return nextState;
> },
> {}
> );
> };
> };
> ~~~
你可以把所有子 Reducer 放在一个文件里面，然后统一引入。
> ~~~
> import { combineReducers } from 'redux'
> import * as reducers from './reducers'
>
> const reducer = combineReducers(reducers)
> ~~~
## 六、工作流程
本节对 Redux 的工作流程，做一个梳理。
首先，用户发出 Action。
> ~~~
> store.dispatch(action);
> ~~~
然后，Store 自动调用 Reducer，并且传入两个参数：当前 State 和收到的 Action。 Reducer 会返回新的 State 。
> ~~~
> let nextState = todoApp(previousState, action);
> ~~~
State 一旦有变化，Store 就会调用监听函数。
> ~~~
> // 设置监听函数
> store.subscribe(listener);
> ~~~
`listener`可以通过`store.getState()`得到当前状态。如果使用的是 React，这时可以触发重新渲染 View。
> ~~~
> function listerner() {
> let newState = store.getState();
> component.setState(newState);
> }
> ~~~
## 七、实例：计数器
下面我们来看一个最简单的实例。
> ~~~
> const Counter = ({ value }) => (
> <h1>{value}</h1>
> );
>
> const render = () => {
> ReactDOM.render(
> <Counter value={store.getState()}/>,
> document.getElementById('root')
> );
> };
>
> store.subscribe(render);
> render();
> ~~~
上面是一个简单的计数器，唯一的作用就是把参数`value`的值，显示在网页上。Store 的监听函数设置为`render`，每次 State 的变化都会导致网页重新渲染。
下面加入一点变化，为`Counter`添加递增和递减的 Action。
> ~~~
> const Counter = ({ value }) => (
> <h1>{value}</h1>
> <button onClick={onIncrement}>+</button>
> <button onClick={onDecrement}>-</button>
> );
>
> const reducer = (state = 0, action) => {
> switch (action.type) {
> case 'INCREMENT': return state + 1;
> case 'DECREMENT': return state - 1;
> default: return state;
> }
> };
>
> const store = createStore(reducer);
>
> const render = () => {
> ReactDOM.render(
> <Counter
> value={store.getState()}
> onIncrement={() => store.dispatch({type: 'INCREMENT'})}
> onDecrement={() => store.dispatch({type: 'DECREMENT'})}
> />,
> document.getElementById('root')
> );
> };
>
> render();
> store.subscribe(render);
> ~~~
完整的代码请看[这里](https://github.com/reactjs/redux/tree/master/examples/counter)。
Redux 的基本用法就介绍到这里，[下一次](http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/09/redux_tutorial_part_two_async_operations.html)介绍它的高级用法：中间件和异步操作。
（完）
