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。