Redux应用多人协作的思路和实现

先上Demo动图，效果如下：

基本思路

由于redux更改数据是dispatch(action)，所以很自然而然想到以action作为基本单位在服务端和客户端进行传送，在客户端和服务端用数组来存放action，那么只要当客户端和服务端的action队列的顺序保持一样，reducer是纯函数的特性可以知道计算得到的state是一样的。

一些约定

本文中C1，C2...Cn表示客户端，S表示服务端，a1，a2，a3...an表示aciton，服务端是使用koa + socket.io来编写的（作为一个前端，服务端的知识几乎为0勿喷）。

整体思路

当客户端发起一个action的时候，服务端接收到这个action，服务端做了3件事：

1. 把action推进栈中
2. 把该客户端a1之前的action发送该客户端（类似git push之前有个git pull的过程）
3. 将a1发送给其他的客户端

不过上面的思路是比较笼统的，细想会发现许多问题：

1. 如果a1到达S端的时候，C2、C3还有action在派发怎么处理？
2. 如果a1到达S端的时候，C1正在接收其他客户端发送的action怎么处理？
3. 如果a1发送之前，C1正在发送前一个action怎么处理？
   后面我们一一解决。

服务端派发action机制

服务端设立了2个概念：target、member指编辑对象（可能是报告、流程图等）和编辑用户，当你要发送两个action：a1、a2的时候，因为网络发送先后的不确定性，所以应该是先发送a1，然后等待客户端接收到，再发送a2，这样才能在客户端中保证a1和a2的顺序。因此，每个member会有变量pending表示在不在发送，index表示发送的最新的action在action队列中的索引。

当服务端接收到客户端的aciton的时候

this.socket.on('client send action', (action) => {
    //目标将action放入队列中，并返回该action的索引
    let index = this.target.addAction(action);
      if (this.pending) {
        this.queue.push({
          method: 'sendBeforeActions',
          args: [index]
        })
      } else {
        this.sendBeforeActions(index);
      }
      this.target.receiveAction({
        member: this,
        index
      })
    })

这就是上面讲的当服务端收到a1的时候做的3件事情。只是这里会去判断该member是不是正在执行发送任务，如果是，那么就将发送a1前面的aciton这个动作存入到一个动作队列中，并告知target，我这个member发送了一个action。

sendBeforeActions

sendBeforeActions(refIndex) {
    let {actions} = this.getCurrent(refIndex);
    actions = actions.slice(0, -1);
    this.pending = true;
    this.socket.emit('server send before actions', { actions }, () => {
      this.pending = false;
      this.target.setIndex(this, refIndex);
      this.sendProcess();
    });
  }

这个函数接收一个索引，这个索引在上面的代码中是这个member接收到的action在队列中的索引，所以getCurrent(refIndex)指到refIndex为止，还没发送给这个member的所有的action（可能为空），所以要剔除本身后actions.slice(0, -1)发送给客户端。
回调中终止发送状态，设置member最新的action的index，然后执行sendProcess函数去看看，在自己本身发送的过程中，是不是有后续的动作存入到发送队列中了

  sendProcess() {
    if (this.queue.length > 0 && !this.pending) {
      let current = this.queue.shift();
      let method = this[current.method];
      method.apply(this, current.args);
    }
  }

如果你注意到刚才的：

if (this.pending) {
    this.queue.push({
        method: 'sendBeforeActions',
        args: [index]
    })
}

你就会发现，如果刚才想发送before action的时候这个member在发送其他action，那么会等待这个action发送完后才触发sendProcess去执行这个发送。

还要将这个action发送给其他用户

在刚才的代码中

//this指某个member对象
this.target.receiveAction({
    member: this,
    index
})

就是这个触发了其他客户端的发送

//this指某个target对象
receiveAction({member, index}) {
    this.members.forEach(m => {
      if (m.id !== member.id) {
        m.queue.push({
          method: 'sendActions',
          args: [index]
        });
        m.sendProcess();
      }
    })
  }

如果members中存在发送方的member，那么会将发送动作存入member的发送队列中，执行sendProcess

sendActions

 sendActions(refIndex) {
    let {actions} = this.getCurrent(refIndex);
    if (actions.length) {
      this.pending = true;
      this.socket.emit('server send actions', {actions}, () => {
        this.pending = false;
        this.target.setIndex(this, refIndex);
        this.sendProcess();
      })
    }
  }

这个函数和sendBeforeActions几乎一样，只差要不要剔除最新的action，这样，就保证了服务端的发送action顺序

客户端IO中间件

在客户端中，将io有关的操作都封装在一个中间件中

module.exports = store => next => action => {
    if (action.type === 'connection') {
        //连接初始化一些事件
        return initIo(action.payload)
    }
    if (action.type === 'disconnection') {
        return socket.disconnect(action.payload)
    }
    if (['@replace/state'].indexOf(action.type.toLowerCase()) === -1 && !action.escapeServer && !action.temporary) {
        //将action给定userId、targetId
        action = actionCreator(action);
        //得到新的action队列，并计算actions，然后更新到state上
        let newCacheActions = [...cacheActions, action];
        mapActionsToState(newCacheActions);
        //发送给服务端
        return delieverAction(action);
    }
    //这样就只允许replace state 的action进入到store里面，这个是我这个思路在实现undo、redo的一个要求，后面会讲到
    next();
}

一些全局变量

具体作用后面会用到

let cacheActions = [];   //action队列，这个和服务端的action队列保持一致
let currentActions = []; //根据cacheActions计算的action
let redoActions = {};    //缓存每个用户的undo后拿掉的action
let pending = false;     //是否在发送请求
let actionsToPend = [];  //缓存发送队列
let beforeActions = [];  //缓存pull下来的actions
let currentAction = null;//当前发送的action
let user, tid;           //用户名和targetId
let initialState;        //初始的state
let timeline = [];       //缓存state

客户端整体思路图

主要讲两个地方：

（1）在computeActions的时候，碰到undo拿掉该用户的最后一个action，并把倒数第二个action提升到最后的原因是因为假如在该用户倒数第二个action之后还有其他用户的action发生，那么可能其他用户会覆盖掉这个用户action的设定值，那么这个用户undo的时候就无法回到之前的状态了，这时候提升相当于是undo后做了新的action，这个action就是前一次的action。这个算法是有bug的，当一个用户undo的时候，由于我们会提升他倒数第二的action，这样会导致与这个action冲突的action的修改被覆盖。这个解决冲突的策略有点问题。如果没有提升，那么如果该用户undo的时候，如果他上一个action被其他用户的action覆盖了，那么他就无法undo回去了。这个是个痛点，我还在持续探索中，欢迎大神指教。

（2）在用户pending的时候收到了actions，这个时候相当于是before actions。
下面贴几个主要函数的代码

initIo

function initIo(payload, dispatch) {
  user = payload.user;
  tid = parseInt(payload.tid, 10);
  //初始化socket
  let socket = cache.socket = io(location.protocol + '//' + location.host, {
    query: {
      user: JSON.stringify(user),
      tid
    }
  });
  //获取初始数据
  socket.on('deliver initial data', (params) => {
    ...获取初始的state，actions
  })
  //发送action会等待pull之前的actions
  socket.on('server send before actions', (payload, callback) => {
    pending = false;
    callback && callback();
    let {actions} = payload;
    actions = [...actions, ...beforeActions, currentAction];
    cacheActions = [...cacheActions, ...actions];
    if (actions.length > 1) {
      //证明有前面的action，需要根据actions重新计算state
      mapActionsToState();
    }
    if (actionsToPend.length) {
      let action = actionsToPend.shift();
      sendAction(action);
    }
  })
  //接收actions
  socket.on('server send actions', (payload, callback) => {
    let {actions} = payload;
    callback && callback();
    if (pending) {
      beforeActions = [...beforeActions, ...actions];
    } else {
      cacheActions = [...cacheActions, ...actions];
      mapActionsToState();
    }
  })
}

mapActionsToState

function mapActionsToState(actions) {
  actions = actions || cacheActions;
  if (actions.length === 0) {
    return replaceState(dispatch)(initialState);
  }
  let {newCurrentActions, newRedoActions} = computeActions(actions);
  let {same} = diff(newCurrentActions);

  let state = initialState;
  if (timeline[same]) {
    state = timeline[same];
    timeline = timeline.slice(0, same + 1);
  }
  if (same === -1) {
    timeline = [];
  }
  let differentActions = newCurrentActions.slice(same + 1);
  differentActions.forEach(action => {
    state = store.reducer(state, action);
    timeline.push(state);
  });
  currentActions = newCurrentActions;
  redoActions = newRedoActions;
  store.canUndo = () => currentActions.some(action => action.userId === user.id);
  store.canRedo = () => !!(redoActions[user.id] || []).length;
  return replaceState(dispatch)(state);
}

computeActions

function computeActions(actions) {
  let newCurrentActions = [];
  let newRedoActions = {};
  actions.forEach(action => {
    let type = action.type.toLowerCase();
    newRedoActions[action.userId] = newRedoActions[action.userId] || [];
    if (type !== 'redo' && type !== 'undo') {
      newCurrentActions.push(action);
      newRedoActions[action.userId] = [];
    }
    if (type === 'undo') {
      let indexes = [];
      for (let i = newCurrentActions.length - 1; i >= 0; i--) {
        if (newCurrentActions[i].userId === action.userId) {
          indexes.push(i);
        }
        if (indexes.length === 2) {
          break;
        }
      }
      if (indexes.length > 0) {
        let redo = newCurrentActions.splice(indexes[0], 1)[0];
        newRedoActions[action.userId].push(redo);
      }
      if (indexes.length > 1) {
        let temp = newCurrentActions.splice(indexes[1], 1);
        newCurrentActions.push(temp[0]);
      }
    }
    if (type === 'redo') {
      let redo = newRedoActions[action.userId].pop();
      newCurrentActions.push(redo);
    }
  });
  return {
    newCurrentActions,
    newRedoActions
  }
}

diff

function diff(newCurrentActions) {
  let same = -1;
  newCurrentActions.some((action, index) => {
    let currentAction = currentActions[index];
    if (currentAction && action.id === currentAction.id) {
      same = index;
      return false;
    }
    return true;
  });
  return {
    same
  }
}

结束语

讲了一堆，不知道有没有将自己的思路讲清楚，自己的demo也运行了起来，测试只用了两个浏览器来模拟测试，总感觉一些并发延时出现还会有bug，后面会持续优化这个想法，添加一些自动化测试来验证，另外，对于服务端的存储也还没考虑，先在只在内存中跑，会思考保存方案。希望对这方面有兴趣的大神可以指导一下