Middleware

我们已经在异步 Action 一节的示例中看到了一些 middleware 的使用。如果你使用过 Express 或者 Koa 等服务端框架, 那么应该对 middleware 的概念不会陌生。 在这类框架中,middleware 是指可以被嵌入在框架接收请求到产生响应过程之中的代码。例如,Express 或者 Koa 的 middleware 可以完成添加 CORS headers、记录日志、内容压缩等工作。middleware 最优秀的特性就是可以被链式组合。你可以在一个项目中使用多个独立的第三方 middleware。

相对于 Express 或者 Koa 的 middleware,Redux middleware 被用于解决不同的问题,但其中的概念是类似的。它提供的是位于 action 被发起之后,到达 reducer 之前的扩展点。 你可以利用 Redux middleware 来进行日志记录、创建崩溃报告、调用异步接口或者路由等等。

这个章节分为两个部分,前面是帮助你理解相关概念的深度介绍,而后半部分则通过一些实例来体现 middleware 的强大能力。对文章前后内容进行结合通读,会帮助你更好的理解枯燥的概念,并从中获得启发。

理解 Middleware

正因为 middleware 可以完成包括异步 API 调用在内的各种事情,了解它的演化过程是一件相当重要的事。我们将以记录日志和创建崩溃报告为例,引导你体会从分析问题到通过构建 middleware 解决问题的思维过程。

问题: 记录日志

使用 Redux 的一个益处就是它让 state 的变化过程变的可预知和透明。每当一个 action 发起完成后,新的 state 就会被计算并保存下来。State 不能被自身修改,只能由特定的 action 引起变化。

试想一下,当我们的应用中每一个 action 被发起以及每次新的 state 被计算完成时都将它们记录下来,岂不是很好?当程序出现问题时,我们可以通过查阅日志找出是哪个 action 导致了 state 不正确。

我们如何通过 Redux 实现它呢?

尝试 #1: 手动记录

最直接的解决方案就是在每次调用 store.dispatch(action) 前后手动记录被发起的 action 和新的 state。这称不上一个真正的解决方案,仅仅是我们理解这个问题的第一步。

注意

如果你使用 react-redux 或者类似的绑定库,最好不要直接在你的组件中操作 store 的实例。在接下来的内容中,仅仅是假设你会通过 store 显式地向下传递。

假设,你在创建一个 Todo 时这样调用:

store.dispatch(addTodo('Use Redux'))

为了记录这个 action 以及产生的新的 state,你可以通过这种方式记录日志:

const action = addTodo('Use Redux')

console.log('dispatching', action)
store.dispatch(action)
console.log('next state', store.getState())

虽然这样做达到了想要的效果,但是你并不想每次都这么干。

尝试 #2: 封装 Dispatch

你可以将上面的操作抽取成一个函数:

function dispatchAndLog(store, action) {
  console.log('dispatching', action)
  store.dispatch(action)
  console.log('next state', store.getState())
}

然后用它替换 store.dispatch():

dispatchAndLog(store, addTodo('Use Redux'))

你可以选择到此为止,但是每次都要导入一个外部方法总归还是不太方便。

尝试 #3: Monkeypatching Dispatch

如果我们直接替换 store 实例中的 dispatch 函数会怎么样呢?Redux store 只是一个包含一些方法的普通对象,同时我们使用的是 JavaScript,因此我们可以这样实现 dispatch 的 monkeypatch:

const next = store.dispatch
store.dispatch = function dispatchAndLog(action) {
  console.log('dispatching', action)
  let result = next(action)
  console.log('next state', store.getState())
  return result
}

这离我们想要的已经非常接近了!无论我们在哪里发起 action,保证都会被记录。Monkeypatching 令人感觉还是不太舒服,不过利用它我们做到了我们想要的。

问题: 崩溃报告

如果我们想对 dispatch 附加超过一个的变换,又会怎么样呢?

我脑海中出现的另一个常用的变换就是在生产过程中报告 JavaScript 的错误。全局的 window.onerror 并不可靠,因为它在一些旧的浏览器中无法提供错误堆栈,而这是排查错误所需的至关重要信息。

试想当发起一个 action 的结果是一个异常时,我们将包含调用堆栈,引起错误的 action 以及当前的 state 等错误信息通通发到类似于 Sentry 这样的报告服务中,不是很好吗?这样我们可以更容易地在开发环境中重现这个错误。

然而,将日志记录和崩溃报告分离是很重要的。理想情况下,我们希望他们是两个不同的模块,也可能在不同的包中。否则我们无法构建一个由这些工具组成的生态系统。(提示:我们正在慢慢了解 middleware 的本质到底是什么!)

如果按照我们的想法,日志记录和崩溃报告属于不同的模块,他们看起来应该像这样:

function patchStoreToAddLogging(store) {
  const next = store.dispatch
  store.dispatch = function dispatchAndLog(action) {
    console.log('dispatching', action)
    let result = next(action)
    console.log('next state', store.getState())
    return result
  }
}

function patchStoreToAddCrashReporting(store) {
  const next = store.dispatch
  store.dispatch = function dispatchAndReportErrors(action) {
    try {
      return next(action)
    } catch (err) {
      console.error('捕获一个异常!', err)
      Raven.captureException(err, {
        extra: {
          action,
          state: store.getState()
        }
      })
      throw err
    }
  }
}

如果这些功能以不同的模块发布,我们可以在 store 中像这样使用它们:

patchStoreToAddLogging(store)
patchStoreToAddCrashReporting(store)

尽管如此,这种方式看起来还是不是够令人满意。

尝试 #4: 隐藏 Monkeypatching

Monkeypatching 本质上是一种 hack。“将任意的方法替换成你想要的”,此时的 API 会是什么样的呢?现在,让我们来看看这种替换的本质。 在之前,我们用自己的函数替换掉了 store.dispatch。如果我们不这样做,而是在函数中返回新的 dispatch 呢?

function logger(store) {
  const next = store.dispatch

  // 我们之前的做法:
  // store.dispatch = function dispatchAndLog(action) {

  return function dispatchAndLog(action) {
    console.log('dispatching', action)
    let result = next(action)
    console.log('next state', store.getState())
    return result
  }
}

我们可以在 Redux 内部提供一个可以将实际的 monkeypatching 应用到 store.dispatch 中的辅助方法:

function applyMiddlewareByMonkeypatching(store, middlewares) {
  middlewares = middlewares.slice()
  middlewares.reverse()

  // 在每一个 middleware 中变换 dispatch 方法。
  middlewares.forEach(middleware => (store.dispatch = middleware(store)))
}

然后像这样应用多个 middleware:

applyMiddlewareByMonkeypatching(store, [logger, crashReporter])

尽管我们做了很多,实现方式依旧是 monkeypatching。
因为我们仅仅是将它隐藏在我们的框架内部,并没有改变这个事实。

尝试 #5: 移除 Monkeypatching

为什么我们要替换原来的 dispatch 呢?当然,这样我们就可以在后面直接调用它,但是还有另一个原因:就是每一个 middleware 都可以操作(或者直接调用)前一个 middleware 包装过的 store.dispatch

function logger(store) {
  // 这里的 next 必须指向前一个 middleware 返回的函数:
  const next = store.dispatch

  return function dispatchAndLog(action) {
    console.log('dispatching', action)
    let result = next(action)
    console.log('next state', store.getState())
    return result
  }
}

将 middleware 串连起来的必要性是显而易见的。

如果 applyMiddlewareByMonkeypatching 方法中没有在第一个 middleware 执行时立即替换掉 store.dispatch,那么 store.dispatch 将会一直指向原始的 dispatch 方法。也就是说,第二个 middleware 依旧会作用在原始的 dispatch 方法。

但是,还有另一种方式来实现这种链式调用的效果。可以让 middleware 以方法参数的形式接收一个 next() 方法,而不是通过 store 的实例去获取。

function logger(store) {
  return function wrapDispatchToAddLogging(next) {
    return function dispatchAndLog(action) {
      console.log('dispatching', action)
      let result = next(action)
      console.log('next state', store.getState())
      return result
    }
  }
}

现在是“我们该更进一步”的时刻了,所以可能会多花一点时间来让它变的更为合理一些。这些串联函数很吓人。ES6 的箭头函数可以使其 柯里化 ,从而看起来更舒服一些:

const logger = store => next => action => {
  console.log('dispatching', action)
  let result = next(action)
  console.log('next state', store.getState())
  return result
}

const crashReporter = store => next => action => {
  try {
    return next(action)
  } catch (err) {
    console.error('Caught an exception!', err)
    Raven.captureException(err, {
      extra: {
        action,
        state: store.getState()
      }
    })
    throw err
  }
}

这正是 Redux middleware 的样子。

Middleware 接收了一个 next() 的 dispatch 函数,并返回一个 dispatch 函数,返回的函数会被作为下一个 middleware 的 next(),以此类推。由于 store 中类似 getState() 的方法依旧非常有用,我们将 store 作为顶层的参数,使得它可以在所有 middleware 中被使用。

尝试 #6: “单纯”地使用 Middleware

我们可以写一个 applyMiddleware() 方法替换掉原来的 applyMiddlewareByMonkeypatching()。在新的 applyMiddleware() 中,我们取得最终完整的被包装过的 dispatch() 函数,并返回一个 store 的副本:

// 警告:这只是一种“单纯”的实现方式!
// 这 *并不是* Redux 的 API.
function applyMiddleware(store, middlewares) {
  middlewares = middlewares.slice()
  middlewares.reverse()
  let dispatch = store.dispatch
  middlewares.forEach(middleware => (dispatch = middleware(store)(dispatch)))
  return Object.assign({}, store, { dispatch })
}

这与 Redux 中 applyMiddleware() 的实现已经很接近了,但是有三个重要的不同之处

  • 它只暴露一个 store API 的子集给 middleware:dispatch(action)getState()

  • 它用了一个非常巧妙的方式,以确保如果你在 middleware 中调用的是 store.dispatch(action) 而不是 next(action),那么这个操作会再次遍历包含当前 middleware 在内的整个 middleware 链。这对异步的 middleware 非常有用,正如我们在之前的章节中提到的。在创建阶段调用 dispatch 时你需要特别注意,详见下方警告。

  • 为了保证你只能应用 middleware 一次,它作用在 createStore() 上而不是 store 本身。因此它的签名不是 (store, middlewares) => store, 而是 (...middlewares) => (createStore) => createStore

由于在使用之前需要先应用方法到 createStore() 之上有些麻烦,createStore() 也接受将希望被应用的函数作为最后一个可选参数传入。

警告:在创建阶段 dispatch

执行 applyMiddleware 建立你的 middleware 时,sotre.dispatch 函数会指向 createStore 创建的原生版本。这时进行 dispatch 会导致没有任何 middleware 被应用。如果你准备在创建阶段与另一个 middleware 交互,你恐怕要失望了。由于这个行为出乎意料,如果你尝试在创建阶段结束前 dispatch 一个 action,applyMiddleware 会抛出一个错误。想要达到这个目的,你可以通过一个普通对象直接与其他 middleware 通信(例如对于一个负责 API 调用的 middleware,使用 API 客户端对象与之通信),或者使用回调函数等待 middleware 创建完毕。

最终的方法

这是我们刚刚所写的 middleware:

const logger = store => next => action => {
  console.log('dispatching', action)
  let result = next(action)
  console.log('next state', store.getState())
  return result
}

const crashReporter = store => next => action => {
  try {
    return next(action)
  } catch (err) {
    console.error('Caught an exception!', err)
    Raven.captureException(err, {
      extra: {
        action,
        state: store.getState()
      }
    })
    throw err
  }
}

然后是将它们引用到 Redux store 中:

import { createStore, combineReducers, applyMiddleware } from 'redux'

const todoApp = combineReducers(reducers)
const store = createStore(
  todoApp,
  // applyMiddleware() 告诉 createStore() 如何处理中间件
  applyMiddleware(logger, crashReporter)
)

就是这样!现在任何被发送到 store 的 action 都会经过 loggercrashReporter

// 将经过 logger 和 crashReporter 两个 middleware!
store.dispatch(addTodo('Use Redux'))

7 个示例

如果读完上面的章节你已经觉得头都要爆了,那就想象一下把它写出来之后的样子。下面的内容会让我们放松一下,并让你的思路延续。

下面的每个函数都是一个有效的 Redux middleware。它们不是同样有用,但是至少他们一样有趣。

/**
 * 记录所有被发起的 action 以及产生的新的 state。
 */
const logger = store => next => action => {
  console.group(action.type)
  console.info('dispatching', action)
  let result = next(action)
  console.log('next state', store.getState())
  console.groupEnd(action.type)
  return result
}

/**
 * 在 state 更新完成和 listener 被通知之后发送崩溃报告。
 */
const crashReporter = store => next => action => {
  try {
    return next(action)
  } catch (err) {
    console.error('Caught an exception!', err)
    Raven.captureException(err, {
      extra: {
        action,
        state: store.getState()
      }
    })
    throw err
  }
}

/**
 * 用 { meta: { delay: N } } 来让 action 延迟 N 毫秒。
 * 在这个案例中,让 `dispatch` 返回一个取消 timeout 的函数。
 */
const timeoutScheduler = store => next => action => {
  if (!action.meta || !action.meta.delay) {
    return next(action)
  }

  const timeoutId = setTimeout(() => next(action), action.meta.delay)

  return function cancel() {
    clearTimeout(timeoutId)
  }
}

/**
 * 通过 { meta: { raf: true } } 让 action 在一个 rAF 循环帧中被发起。
 * 在这个案例中,让 `dispatch` 返回一个从队列中移除该 action 的函数。
 */
const rafScheduler = store => next => {
  const queuedActions = []
  let frame = null

  function loop() {
    frame = null
    try {
      if (queuedActions.length) {
        next(queuedActions.shift())
      }
    } finally {
      maybeRaf()
    }
  }

  function maybeRaf() {
    if (queuedActions.length && !frame) {
      frame = requestAnimationFrame(loop)
    }
  }

  return action => {
    if (!action.meta || !action.meta.raf) {
      return next(action)
    }

    queuedActions.push(action)
    maybeRaf()

    return function cancel() {
      queuedActions = queuedActions.filter(a => a !== action)
    }
  }
}

/**
 * 使你除了 action 之外还可以发起 promise。
 * 如果这个 promise 被 resolved,他的结果将被作为 action 发起。
 * 这个 promise 会被 `dispatch` 返回,因此调用者可以处理 rejection。
 */
const vanillaPromise = store => next => action => {
  if (typeof action.then !== 'function') {
    return next(action)
  }

  return Promise.resolve(action).then(store.dispatch)
}

/**
 * 让你可以发起带有一个 { promise } 属性的特殊 action。
 *
 * 这个 middleware 会在开始时发起一个 action,并在这个 `promise` resolve 时发起另一个成功(或失败)的 action。
 *
 * 为了方便起见,`dispatch` 会返回这个 promise 让调用者可以等待。
 */
const readyStatePromise = store => next => action => {
  if (!action.promise) {
    return next(action)
  }

  function makeAction(ready, data) {
    const newAction = Object.assign({}, action, { ready }, data)
    delete newAction.promise
    return newAction
  }

  next(makeAction(false))
  return action.promise.then(
    result => next(makeAction(true, { result })),
    error => next(makeAction(true, { error }))
  )
}

/**
 * 让你可以发起一个函数来替代 action。
 * 这个函数接收 `dispatch` 和 `getState` 作为参数。
 *
 * 对于(根据 `getState()` 的情况)提前退出,或者异步控制流( `dispatch()` 一些其他东西)来说,这非常有用。
 *
 * `dispatch` 会返回被发起函数的返回值。
 */
const thunk = store => next => action =>
  typeof action === 'function'
    ? action(store.dispatch, store.getState)
    : next(action)

// 你可以使用以上全部的 middleware!(当然,这不意味着你必须全都使用。)
const todoApp = combineReducers(reducers)
const store = createStore(
  todoApp,
  applyMiddleware(
    rafScheduler,
    timeoutScheduler,
    thunk,
    vanillaPromise,
    readyStatePromise,
    logger,
    crashReporter
  )
)

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