Copy-on-write + Proxy = ?

一.简介

Immer (German for: always) is a tiny package that allows you to work with immutable state in a more convenient way.

Immer提供了一种更方便的不可变状态操作方式

二.核心优势

其方便之处主要体现在：

只有一个（核心）API：produce(currentState, producer: (draftState) => void): nextState
不引入额外的数据结构：没有 List、Map、Set 等任何自定义数据结构，因此也不需要特殊的相等性比较方法
数据操作完全基于类型：用纯原生 API 操作数据，符合直觉

例如：

const myStructure = {

  a: [1, 2, 3],

  b: 0

};

const copy = produce(myStructure, () => {

  // nothings to do

});

const modified = produce(myStructure, myStructure => {

  myStructure.a.push(4);

  myStructure.b++;

});

copy === myStructure  // true

modified !== myStructure  // true

JSON.stringify(modified) === JSON.stringify({ a: [1, 2, 3, 4], b: 1 })  // true

JSON.stringify(myStructure) === JSON.stringify({ a: [1, 2, 3], b: 0 })  // true

比起Immutable提供的全套数据结构及其操作 API：

const { Map } = require('immutable');

const originalMap = Map({ a: 1, b: 2, c: 3 });

const updatedMap = originalMap.set('b', 1000);

// New instance, leaving the original immutable.

updatedMap !== originalMap;

const anotherUpdatedMap = originalMap.set('b', 1000);

// Despite both the results of the same operation, each created a new reference.

anotherUpdatedMap !== updatedMap;

// However the two are value equal.

anotherUpdatedMap.equals(updatedMap);

Immer 显得太过简洁

三.实现原理

两个关键点：Copy-on-write 与 Proxy

Copy-on-write

概念

Copy-on-write (CoW or COW), sometimes referred to as implicit sharing or shadowing, is a resource-management technique used in computer programming to efficiently implement a "duplicate" or "copy" operation on modifiable resources.

写时复制（copy-on-write，简称 CoW 或 COW），也叫隐式共享（implicit sharing）或隐藏（shadowing），是计算机编程中的一种资源管理技术，用于高效地复制或拷贝可修改资源

If a resource is duplicated but not modified, it is not necessary to create a new resource; the resource can be shared between the copy and the original. Modifications must still create a copy, hence the technique: the copy operation is deferred to the first write. By sharing resources in this way, it is possible to significantly reduce the resource consumption of unmodified copies, while adding a small overhead to resource-modifying operations.

具体的，如果复制了一个资源但没有改动，就没必要创建这个新的资源，此时副本能够与原版共享同一资源，在修改时仍需要创建副本。因此，关键在于：将拷贝操作推迟到第一次写入的时候。通过这种方式来共享资源，能够显著减少无改动副本的资源消耗，而只是略微增加了资源修改操作的开销

应用

COW 策略主要应用在以下几方面：

虚拟内存管理：进程共享虚拟内存、fork()系统调用等
存储：逻辑卷管理、文件系统、数据库快照
编程语言：PHP、Qt 中的许多数据类型
数据结构：实现不可变的数据结构，如状态树

以 fork()系统调用为例

通过 COW 机制来实现进程间的内存共享，按需拷贝

Immer 与 Copy-on-write

在 Immer 中，Copy-on-write 机制用来解决拷贝数据结构产生的性能负担，如下图：

只在数据发生改变（write）时才拷贝数据结构（copy），否则共享同一个，因此：

copy === myStructure  // true

modified !== myStructure  // true

Proxy

Proxy 提供了一种 Hook 原生数据操作 API 的方式，例如：

const data = { a: 1 };

const proxy = new Proxy(data, {

  set(target, key, value, receiver) {

    console.log(`Set key = ${key}, value = ${value}`);

    return Reflect.set(target, key, value, receiver);

  }

});

proxy.a = 2;

// 输出 Set key = a, value = 2

data.a === 2  // true

不仅能够监听到数据变化，还允许进行操作拦截、甚至重定向：

const data = { a: 1 };

const copy = {};

const p = new Proxy(data, {

  set(target, key, value, receiver) {

    // 不写回data

    // return Reflect.set(target, key, value, receiver);

    // 全都写到copy上

    Reflect.set(copy, key, value, copy);

  }

});

p.a = 2;

data.a === 1  // true

copy.a === 2  // true

发现了什么？

data就这样成为了不可变的数据结构

P.S.关于 Proxy 语法及应用场景的更多信息，见proxy（代理机制）_ES6 笔记 9