如何優雅的使用 React Context
在開始今天的文章之前，大家不妨先想一下觸發 React 組件 re-render 的原因有哪些，或者說什麼時候 React 組件會發生 re-render 。
先說結論：
-
狀態變化
-
父組件
re-render -
Context變化 -
Hooks變化
這裏有個誤解：
props變化也會導致re-render。
其實不會的，props的變化往上追溯是因爲父組件的state變化導致父組件re-render，從而引起了子組件的re-render，與props是否變化無關的。只有那些使用了React.memo和useMemo的組件，props的變化纔會觸發組件的re-render。
針對上述造成 re-render 的原因，又該通過怎樣的策略優化呢？感興趣的朋友可以看這篇文章：React re-renders guide: everything, all at once。
接下來開始我們今天的主題：如何優雅的使用 React Context。上面我們提到了 Context 的變化也會觸發組件的 re-render，那 React Context 又是怎麼工作呢？先簡單介紹一下 Context 的工作原理。
Context 的工作原理
Context是React提供的一種直接訪問祖先節點上的狀態的方法，從而避免了多級組件層層傳遞props的頻繁操作。
創建 Context
通過 React.createContext 創建 Context 對象
export function createContext(
defaultValue
) {
const context = {
$$typeof: REACT_CONTEXT_TYPE,
_currentValue: defaultValue,
_currentValue2: defaultValue,
_threadCount: 0,
Provider: (null: any),
Consumer: (null: any),
};
context.Provider = {
$$typeof: REACT_PROVIDER_TYPE,
_context: context,
};
context.Consumer = context;
return context;
}React.createContext 的核心邏輯：
-
將初始值存儲在
context._currentValue -
創建
Context.Provider和Context.Consumer對應的ReactElement對象
在 fiber 樹渲染時，通過不同的 workInProgress.tag 處理 Context.Provider 和 Context.Consumer 類型的節點。
主要看下針對 Context.Provider 的處理邏輯：
function updateContextProvider(
current: Fiber | null,
workInProgress: Fiber,
renderLanes: Lanes,
) {
const providerType = workInProgress.type;
const context = providerType._context;
const newProps = workInProgress.pendingProps;
const oldProps = workInProgress.memoizedProps;
const newValue = newProps.value;
pushProvider(workInProgress, context, newValue);
if (oldProps !== null) {
// 更新 context 的核心邏輯
}
const newChildren = newProps.children;
reconcileChildren(current, workInProgress, newChildren, renderLanes);
return workInProgress.child;
}消費 Context
在 React 中提供了 3 種消費 Context 的方式
-
直接使用
Context.Consumer組件（也就是上面createContext時創建的Consumer） -
類組件中，可以通過靜態屬性
contextType消費Context -
函數組件中，可以通過
useContext消費Context
這三種方式內部都會調用 prepareToReadContext 和 readContext 處理 Context。prepareToReadContext 中主要是重置全局變量爲readContext 做準備。
接下來主要看下readContext ：
export function readContext<T>(
context: ReactContext<T>,
observedBits: void | number | boolean,
): T {
const contextItem = {
context: ((context: any): ReactContext<mixed>),
observedBits: resolvedObservedBits,
next: null,
};
if (lastContextDependency === null) {
lastContextDependency = contextItem;
currentlyRenderingFiber.dependencies = {
lanes: NoLanes,
firstContext: contextItem,
responders: null,
};
} else {
lastContextDependency = lastContextDependency.next = contextItem;
}
// 2. 返回 currentValue
return isPrimaryRenderer ? context._currentValue : context._currentValue2;
}readContext的核心邏輯：
-
構建
contextItem並添加到workInProgress.dependencies鏈表（contextItem中保存了對當前context的引用，這樣在後續更新時，就可以判斷當前fiber是否依賴了context，從而判斷是否需要re-render） -
返回對應
context的_currentValue值
更新 Context
當觸發 Context.Provider 的 re-render 時，重新走 updateContextProvider 中更新的邏輯：
function updateContextProvider(
current: Fiber | null,
workInProgress: Fiber,
renderLanes: Lanes,
) {
// ...
// 更新邏輯
if (oldProps !== null) {
const oldValue = oldProps.value;
if (is(oldValue, newValue)) {
// 1. value 未發生變化時，直接走 bailout 邏輯
if (
oldProps.children === newProps.children &&
!hasLegacyContextChanged()
) {
return bailoutOnAlreadyFinishedWork(
current,
workInProgress,
renderLanes,
);
}
} else {
// 2. value 變更時，走更新邏輯
propagateContextChange(workInProgress, context, renderLanes);
}
//...
}接下來看下 propagateContextChange (核心邏輯在 propagateContextChange_eager 中) 的邏輯：
function propagateContextChange_eager < T > (
workInProgress: Fiber,
context: ReactContext < T > ,
renderLanes: Lanes,
): void {
let fiber = workInProgress.child;
if (fiber !== null) {
fiber.return = workInProgress;
}
// 從子節點開始匹配是否存在消費了當前 Context 的節點
while (fiber !== null) {
let nextFiber;
const list = fiber.dependencies;
if (list !== null) {
nextFiber = fiber.child;
let dependency = list.firstContext;
while (dependency !== null) {
// 1. 判斷 fiber 節點的 context 和當前 context 是否匹配
if (dependency.context === context) {
// 2. 匹配時，給當前節點調度一個更新任務
if (fiber.tag === ClassComponent) {}
fiber.lanes = mergeLanes(fiber.lanes, renderLanes);
const alternate = fiber.alternate;
if (alternate !== null) {
alternate.lanes = mergeLanes(alternate.lanes, renderLanes);
}
// 3. 向上標記 childLanes
scheduleContextWorkOnParentPath(
fiber.return,
renderLanes,
workInProgress,
);
list.lanes = mergeLanes(list.lanes, renderLanes);
break;
}
dependency = dependency.next;
}
} else if (fiber.tag === ContextProvider) {} else if (fiber.tag === DehydratedFragment) {} else {}
// ...
fiber = nextFiber;
}
}核心邏輯：
-
從
ContextProvider的節點出發，向下查找所有fiber.dependencies依賴當前Context的節點 -
找到消費節點時，從當前節點出發，向上回溯標記父節點
fiber.childLanes，標識其子節點需要更新，從而保證了所有消費了該Context的子節點都會被重新渲染，實現了Context的更新
總結
-
在消費階段，消費者通過
readContext獲取最新狀態，並通過fiber.dependencies關聯當前Context -
在更新階段，從
ContextProvider節點出發查找所有消費了該context的節點
如何避免 Context 引起的 re-render
❝
從上面分析
Context的整個工作流程，我們可以知道當ContextProvider接收到value變化時就會找到所有消費了該Context的組件進行re-render，若ContextProvider的value是一個對象時，即使沒有使用到發生變化的value的組件也會造成多次不必要的re-render。❞
那我們怎麼做優化呢？直接說方案：
-
將
ContextProvider的值做memoize處理 -
對數據和
API做拆分（或者說是將getter（state）和setter（API）做拆分） -
對數據做拆分（細粒度拆分）
-
Context Selector
具體的 case 可參考上述提到的優化文章：React re-renders guide: everything, all at once。
接下來開始我們今天的重點：Context Selector。開始之前先來個 case1：
import React, { useState } from "react";
const StateContext = React.createContext(null);
const StateProvider = ({ children }) => {
console.log("StateProvider render");
const [count1, setCount1] = useState(1);
const [count2, setCount2] = useState(1);
return (
<StateContext.Provider
value={{ count1, setCount1, count2, setCount2 }}>
{children}
</StateContext.Provider>
);
};
const Counter1 = () => {
console.log("count1 render");
const { count1, setCount1 } = React.useContext(StateContext);
return (
<>
<div>Count1: {count1}</div>
<button
onClick={() => setCount1((n) => n + 1)}>setCount1</button>
</>
);
};
const Counter2 = () => {
console.log("count2 render");
const { count2, setCount2 } = React.useContext(StateContext);
return (
<>
<div>Count2: {count2}</div>
<button onClick={() => setCount2((n) => n + 1)}>setCount2</button>
</>
);
};
const App = () => {
return (
<StateProvider>
<Counter1 />
<Counter2 />
</StateProvider>
);
};
export default App;開發環境記得關閉 StrictMode 模式，否則每次
re-render都會走兩遍。具體使用方式和 StrictMode 的意義可參考官方文檔。
通過上面的 case，我們會發現在 count1 觸發更新時，即使 Counter2 沒有使用 count1 也會進行 re-render。這是因爲 count1 的更新會引起 StateProvider 的 re-render，從而會導致 StateProvider 的 value 生成全新的對象，觸發 ContextProvider 的 re-render，找到當前 Context 的所有消費者進行 re-render。
如何做到只有使用到 Context 的 value 改變才觸發組件的 re-render 呢？社區有一個對應的解決方案 dai-shi/use-context-selector: React useContextSelector hook in userland。
接下來我們改造一下上述的 case2：
import React, { useState } from 'react';
import { createContext, useContextSelector } from 'use-context-selector';
const context = createContext(null);
const Counter1 = () => {
const count1 = useContextSelector(context, v => v[0].count1);
const setState = useContextSelector(context, v => v[1]);
const increment = () => setState(s => ({
...s,
count1: s.count1 + 1,
}));
return (
<div>
<span>Count1: {count1}</span>
<button type="button" onClick={increment}>+1</button>
{Math.random()}
</div>
);
};
const Counter2 = () => {
const count2 = useContextSelector(context, v => v[0].count2);
const setState = useContextSelector(context, v => v[1]);
const increment = () => setState(s => ({
...s,
count2: s.count2 + 1,
}));
return (
<div>
<span>Count2: {count2}</span>
<button type="button" onClick={increment}>+1</button>
{Math.random()}
</div>
);
};
const StateProvider = ({ children }) => (
<context.Provider value={useState({ count1: 0, count2: 0 })}>
{children}
</context.Provider>
);
const App = () => (
<StateProvider>
<Counter1 />
<Counter2 />
</StateProvider>
);
export default App這時候問題來了，不是說好精準渲染的嗎？怎麼還是都會進行
re-render。
解決方案：將react改爲v17版本（v17 對應的 case3），後面我們再說具體原因（只想說好坑..）。
use-context-selector
接下來我們主要分析下 createContext 和 useContextSelector 都做了什麼（官方還有其他的 API ，感興趣的朋友可以自行查看，核心還是這兩個 API）。
createContext
簡化一下，只看核心邏輯：
import { createElement, useLayoutEffect, useRef, createContext as createContextOrig } from 'react'
const CONTEXT_VALUE = Symbol();
const ORIGINAL_PROVIDER = Symbol();
const createProvider = (
ProviderOrig
) => {
const ContextProvider = ({ value, children }) => {
const valueRef = useRef(value);
const contextValue = useRef();
if (!contextValue.current) {
const listeners = new Set();
contextValue.current = {
[CONTEXT_VALUE]: {
/* "v"alue */ v: valueRef,
/* "l"isteners */ l: listeners,
},
};
}
useLayoutEffect(() => {
valueRef.current = value;
contextValue.current[CONTEXT_VALUE].l.forEach((listener) => {
listener({ v: value });
});
}, [value]);
return createElement(ProviderOrig, { value: contextValue.current }, children);
};
return ContextProvider;
};
export function createContext(defaultValue) {
const context = createContextOrig({
[CONTEXT_VALUE]: {
/* "v"alue */ v: { current: defaultValue },
/* "l"isteners */ l: new Set(),
},
});
context[ORIGINAL_PROVIDER] = context.Provider;
context.Provider = createProvider(context.Provider);
delete context.Consumer; // no support for Consumer
return context;
}對原始的 createContext 包一層，同時爲了避免 value 的意外更新造成消費者的不必要 re-render ，將傳遞給原始的 createContext 的 value 通過 uesRef 進行存儲，這樣在 React 內部對比新舊 value 值時就不會再操作 re-render（後續 value 改變後派發更新時就需要通過 listener 進行 re-render 了），最後返回包裹後的 createContext 給用戶使用。
useContextSelector
接下來看下簡化後的 useContextSelector ：
export function useContextSelector(context, selector) {
const contextValue = useContextOrig(context)[CONTEXT_VALUE];
const {
/* "v"alue */ v: { current: value },
/* "l"isteners */ l: listeners
} = contextValue;
const selected = selector(value);
const [state, dispatch] = useReducer(
(prev, action) => {
if ("v" in action) {
if (Object.is(prev[0], action.v)) {
return prev; // do not update
}
const nextSelected = selector(action.v);
if (Object.is(prev[1], nextSelected)) {
return prev; // do not update
}
return [action.v, nextSelected];
}
},
[value, selected]
);
useLayoutEffect(() => {
listeners.add(dispatch);
return () => {
listeners.delete(dispatch);
};
}, [listeners]);
return state[1];
}核心邏輯：
-
每次渲染時，通過
selector和value獲取最新的selected -
同時將
useReducer對應的dispatch添加到listeners -
當
value改變時，就會執行listeners中收集到dispatch函數，從而在觸發reducer內部邏輯，通過對比value和selected是否有變化，來決定是否觸發當前組件的re-render
在 react v18 下的 bug
回到上面的 case 在 react v18 的表現和在原始 Context 的表現幾乎一樣，每次都會觸發所有消費者的 re-render。再看 use-context-selector 內部是通過 useReducer 返回的 dispatch 函數派發組件更新的。
接下來再看下 useReducer 在 react v18 和 v17 版本到底有什麼不一樣呢？
看個簡單的 case：
import React, { useReducer } from "react";
const initialState = 0;
const reducer = (state, action) => {
switch (action) {
case "increment":
return state;
default:
return state;
}
};
export const App = () => {
console.log("UseReducer Render");
const [count, dispatch] = useReducer(reducer, initialState);
return (
<div>
<div>Count = {count}</div>
<button onClick={() => dispatch("increment")}>Inacrement</button>
</div>
);
};簡單描述下：多次點擊按鈕「Inacrement」，在 react 的 v17 和 v18 版本分別會有什麼表現？
先說結論：
-
v17：只有首次渲染會觸發App組件的render，後續點擊將不再觸發re-render -
v18：每次都會觸發App組件的re-render（即使狀態沒有實質性的變化也會觸發re-render）
這就要說到【
eager state策略】了，在React內部針對多次觸發更新，而最後狀態並不會發生實質性變化的情況，組件是沒有必要渲染的，提前就可以中斷更新了。
也就是說 useReducer 內部是有做一定的性能優化的，而這優化會存在一些 bug，最後 React 團隊也在 v18 後移除了該優化策略（注：useState 還是保留該優化），詳細可看該相關 PR Remove usereducer eager bailout。當然該 PR 在社區也存在一些討論（Bug: useReducer and same state in React 18），畢竟無實質性的狀態變更也會觸發 re-render，對性能還是有一定影響的。
迴歸到 useContextSelector ，無優化版本的 useReducer 又是如何每次都觸發組件 re-render 呢？
具體原因：在上面 useReducer 中，是通過 Object.is 判斷 value 是否發生了實質性變化，若沒有，就返回舊的狀態，在 v17 有優化策略下，就不會再去調度更新任務了，而在 v18 沒有優化策略的情況下，每次都會調度新的更新任務，從而引發組件的 re-render。
通過 useSyncExternalStore 優化
通過分析知道造成 re-render 的原因是使用了 useReducer，那就不再依賴該 hook，使用 react v18 新的 hook useSyncExternalStore 來實現 useContextSelector（優化後的 case4）。
export function useContextSelector(context, selector) {
const contextValue = useContextOrig(context)[CONTEXT_VALUE];
const {
/* "v"alue */ v: { current: value },
/* "l"isteners */ l: listeners
} = contextValue;
const lastSnapshot = useRef(selector(value));
const subscribe = useCallback(
(callback) => {
listeners.add(callback);
return () => {
listeners.delete(callback);
};
},
[listeners]
);
const getSnapshot = () => {
const {
/* "v"alue */ v: { current: value }
} = contextValue;
const nextSnapshot = selector(value);
lastSnapshot.current = nextSnapshot;
return nextSnapshot;
};
return useSyncExternalStore(subscribe, getSnapshot);
}實現思路：
-
收集訂閱函數
subscribe的callback（即useSyncExternalStore內部的handleStoreChange） -
當
value發生變化時，觸發listeners收集到的callback，也就是執行 handleStoreChange 函數，通過getSnapshot獲取新舊值，並通過Object.is進行對比，判斷當前組件是否需要更新，從而實現了useContextSelector的精確更新
當然除了 useReducer 對應的性能問題，use-context-selector 還存在其他的性能，感興趣的朋友可以查看這篇文章從 0 實現 use-context-selector。同時，use-context-selector 也是存在一些限制，比如說不支持 Class 組件、不支持 Consumer …
針對上述文章中，作者提到的問題二和問題三，個人認爲這並不是
use-context-selector的問題，而是React底層自身帶來的問題。
比如說：問題二，React組件是否re-render跟是否使用了狀態是沒有關係的，而是和是否觸發了更新狀態的dispatch有關，如果一定要和狀態綁定一起，那不就是Vue了嗎。
對於問題三，同樣是React底層的優化策略處理並沒有做到極致這樣。
總結
回到 React Context 工作原理來看，只要有消費者訂閱了該 Context，在該 Context 發生變化時就會觸達所有的消費者。也就是說整個工作流程都是以 Context 爲中心的，那隻要把 Context 拆分的粒度足夠小就不會帶來額外的渲染負擔。但是這樣又會帶來其他問題：ContextProvider 會嵌套多層，同時對於粒度的把握對開發者來說又會帶來一定的心智負擔。
從另一條路出發：Selector 機制，通過選擇需要的狀態從而規避掉無關的狀態改變時帶來的渲染開銷。除了社區提到的 use-context-selector ，React 團隊也有一個相應的 RFC 方案 RFC: Context selectors，不過這個 RFC 從 19 年開始目前還處於持續更新階段。
最後，對於 React Context 的使用，個人推薦：「不頻繁更改的全局狀態（比如說：自定義主題、賬戶信息、權限信息等）可以合理使用 Context，而對於其他頻繁修改的全局狀態可以通過其他數據流方式維護，可以更好的避免不必要的 re-render 開銷」。
參考
-
https://www.developerway.com/posts/react-re-renders-guide
-
https://react.dev/reference/react/StrictMode#enabling-strict-mode-for-entire-app
-
https://github.com/dai-shi/use-context-selector
-
https://github.com/facebook/react/pull/22445
-
https://github.com/facebook/react/issues/24596
-
https://react.dev/reference/react/useSyncExternalStore
-
https://juejin.cn/post/7197972831795380279
-
https://github.com/reactjs/rfcs/pull/119
-
case1：https://codesandbox.io/s/serverless-frost-9ryw2x?file=/src/App.js
-
case2：https://codesandbox.io/s/use-context-selector-vvs93q?file=/src/App.js
-
case3：https://codesandbox.io/s/elegant-montalcini-nkrvlh?file=/src/App.js
-
case4：https://codesandbox.io/s/use-context-selector-smsft3?file=/src/App.js
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來源：https://mp.weixin.qq.com/s/mQyl3baPRvEI_34kT1Us_g