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【第1329期】从设计师的角度看 Redux

2018-07-12 05:11 郑丰彧

前言

今日早读文章由【图书】PWA实战:面向下一代的Progressive Web APP 作者@郑丰彧翻译授权分享。

@郑丰彧,RxJS 中文社区创建者,《PWA实战》《Angular权威教程》译者。

正文从这开始~

内容概要: 你是否知道 Redux 的真正威力远不止状态管理吗?你是否想要了解 Redux 的工作原理?让我们来深入介绍 Redux 到底能做些什么?为什么它是这样设计的?它的缺点有哪些?以及它与设计有哪些关联?

你是否听说过 Redux ?它到底是什么?不允许 Google !

  • “花哨的后端技术。”

  • “我听说过,但不知道是干什么用的。好像是一个 React 框架?”

  • “是一种在React 应用中存储管理状态的更好方式。”

这个问题我曾问过不下于40个设计师。上面列出的是他们的经典回答。他们中不少人都知道 Redux 是和 React 一起工作的,并且它的职责是“状态管理”。

但是你可知道这个“状态管理”的真正含义吗?你是否知道 Redux 的真正威力远不止状态管理吗?你是否知道 Redux 并非一定要搭配 React 来使用?你是否想要加入团队谈论(至少是午餐讨论),关于是否使用 Redux ?你是否想要了解 Redux 的工作原理?

本文的目的就是让你对 Redux 有更全面的认知: 它能做什么?为什么它要这样设计?何时使用它?以及它与设计有哪些关联?

我的目标是帮助像你一样的设计师。尽管你可能连一行代码都写过,不过我认为还是可以理解 Redux的,并能从中受益和享受乐趣。贯穿全文的只有朴实的语言及有趣的涂鸦,没有任何代码及高谈阔论。

准备好了吗?

什么是 Redux ?

从大局来看的话,Redux 是一种让开发者的工作更为轻松的工具。正如你所听过的,它的职责是“状态管理”。稍后我将会解释什么是状态管理。此刻,我只能想让你看下面这张图:

Redux 用来管理状态,但在状态管理的背后,还有一些隐藏的能力 (Beebee作图)

为什么要关心 Redux ?

与 Redux 相关的,更多的是应用的内部使用,而不是外观感受。它是一个复杂的工具,学习曲线很陡。这是否意味着作为设计师的我们应该对它避而远之呢?

不。我觉得我们应该拥抱它。汽车设计师应该理解引擎是做什么的,你说是吗?要想成功地设计应用的界面,设计师应该清楚地知道应用背后的一切。我们应该了解它能做什么,理解开发者为什么要使用它,以及知道它的优点和局限性。

“设计部仅仅是外观感受。设计关乎于工作原理。”
— 史蒂夫·乔布斯

Redux 可以做什么?

许多人在 React 应用中谁用 Redux 来管理状态。这是最常见的用法,Redux 解决了 React 使用过程中的一些痛点。

但是,很快你就会感受到 Redux 的威力远不止于此。我们首先来介绍到底什么才是状态管理。

状态管理

如果你不确定这个“状态”到底表示什么,那我们用个更通俗的术语“数据”来进行替代。状态是随时间流逝而产生变化的数据。状态决定了展示给用户的界面。

到底什么才是状态管理?通常来说,在一个应用中需要管理的数据分为三种:

  1. 获取并存储数据

  2. 将数据分配给 UI 元素

  3. 改变数据

比如我们要做一个 Dribbble 的作品页面。在作业页面上我们想要展示的数据有哪些?其中包括作者的头像照片、名称、动态 GIF 图片、点赞数量、评论,以及等等。

Dribbble 作品页面的数据

首先,我们需要从云端服务器拉取这些数据并将其保存起来。接下来需要实际显示数据。我们需要将数据拆分开,然后分配给与之对应的 UI 元素,这些 UI 元素正是我们在浏览器中实际所见的。例如,我们将头像照片的 URL 分配给 img标签的 src 属性:

<img src='https://url/to/profile_photo'>

最后,我们需要处理数据的变更。例如,如果用户为作品添加了一条评论或点赞,我们需要更新相对应的 HTML 元素。

在前端开发过程中,整合这三类状态是一项大工程,React 对此有着不同程度的支持。有些时候,React 内置的功能就能很好的完成任务。但随着应用变得愈发复杂,单单依靠 React 进行状态管理会变得如履薄冰。这正是许多人开始使用 Redux 的初衷。

获取并存储数据

在 React 中,我们将 UI 拆分成组件。每个组件又可以拆分成更小的组件。(参见 “图解 React”)

Dribbble 的作品页面拆分成组件

页面的结构是这样的,那么在渲染页面之前我们何时去获取数据呢?又将数据储存在何处呢?

想象一下,每个组件里都住着一位大厨。从服务器获取数据就好比是采购所需的所有原材料以准备佳肴。

简单方式就是在需要的时候才去获取数据并将其储存起来。这样就好比每个大厨都驱车前往郊外的农场来采购蔬菜和肉类。

简单方式: 每个组件各自获取自己所需要的数据 (Beebee 作图)

这种方式是一种浪费。有多少个组件我们就得请求服务器多少次,即使是相同的数据。大厨们会浪费大量的汽油和时间在往返的路上。

使用 Redux ,我们只获取数据一次,并将数据存储在一个中心区域,通常称之为 “store” 。这样数据对于任何组件来说都可以随时使用。这就像附近有一家超市,我们的大厨们可以在那里买到所有食材。超市会派卡车去农场大批量地运回蔬菜和肉类。这比每个大厨都亲自去农场采购要有效率得多!

store 还是唯一的数据源。组件通常从 store 中获取数据,而不是其他地方。这使得 UI 保持高度统一。

Redux 将数据集中地存储起来 (Beebee 作图)

将数据分配给 UI 元素

如果单单使用 React 的话,实际上有一种更好的方式来获取并存储数据。我们可以请求非常善良的大厨 Shotwell 来为所有的厨师朋友们采购。他可以驱车前往农场将货物全部运回来。在 React 的世界中就是从一个容器型组件来获取数据,例如,Dribbble 示例中的 “Shot” 组件就是容器型组件,可以使用它来作为单一数据源。

从根组件获取数据 (Beebee 作图)

这种方式要比每个组件单独去获取数据要高效得多。但是大厨 Shotwell 如何将食材分给其他大厨们呢?换句话说,如何将数据传递给实际负责渲染 HTML 元素的组件?将数据从外层组件传递给内层组件就好比是接力赛中的接力棒,一层层地传递下去直到抵达目的地。

举个例子,作者头像的 URL 需要从 “Shot” 传出,然后传到 “ShotDetail”,再到 “Title” ,最后才能传给 <img> 标签。如果每个大厨都住在公寓里的话,应该就如下图中展示的一般:

通过 props 将数据传递给目标组件 (Beebee 作图)

要将数据传递给目标组件,我们需要使用传递路径上的所有组件,无论这些组件是否需要使用此数据。如果这个公寓是一个摩天大厦,那就太烦躁了!

如果超市送货上门呢?使用 Redux 的话,我们可以将任意数据提取至任意组件而压根不会影响到其他组件,就像这样:

更准确地说,实际上是另一个叫做 react-redux 的库将数据提供给组件的,而并非 Redux 本身。但因为 react-redux 本身只是个连接库,并且开发者通常一起使用 Redux 和 react-redux ,因此我认为将它当做是 Redux 的好处之一是并无不妥。

使用 Redux 将数据直接提取至目标组件 (Beebee 作图)

注意: 在 React 的16.3版本中,提供了一个新的 “context” API ,它的提取数据功能几乎与 Redux 是相同的。如果你的团队使用 Redux 只为提取数据的话,不妨认真考虑将 React 版本升至16.3!想了解更多详情,请参见 官方文档 (温馨提示: 文档中有大量代码) 。

改变数据

有时候,在应用中更新数据的逻辑可能会相当复杂。它可能涉及到多个相互依赖的步骤。在更新应用的状态之前,我们可能需要等待多个服务器的响应。我们还可能需要根据不同条件、在多个事件点更新状态内的多处数据。

如果我们没有一个好的结构来实现所有这些逻辑,那将是毁灭性的,代码将难以理解与维护。

Redux 可以让我们进行分治。它提供了一种标准方式来将数据更新逻辑拆分成众多小块的 “reducers” 。这些 reducers 可以在一起协调工作,以完成复杂的动作。

将复杂逻辑拆分成 reducer (Beebee 作图)

没事可以多关注一下 React 的开发进展。就像 “context” API ,在 React 未来的版本中还可能会出现一个新的 “setState” API 。它可以将目前复杂的更新逻辑拆分成一个个小块。一旦这个新的 API 推出的话,很可能届时将不再需要 Redux 来管理状态。

Redux 的真正威力

到目前为止,Redux 看上去只是 React 的辅助工具。开发者使用它来解决 React 的某些痛点。但 React 正在快速着手解决这些问题!事实上,Redux 的作者 Dan Abramov 在几年前已经加盟 Facebook 的 React 核心团队。他们一直致力于提升 React 的开发体验: context API (16.3版本发布)、更好的数据获取 API (详情请见 Dan Abramov 于2018年2月的演讲)、更好的 setState API,等等。

这是否意味着 Redux 将被淘汰?

你猜呢?我还未向你展示 Redux 的真正威力呢!

Redux 的威力远不止状态管理 (Beebee 作图)

Redux 强制开发者遵循几个原则,正是这些原则为 Redux 带来了强大的功能(这正是约束的力量!):

  1. 所有数据(应用的状态)都必须能够以文本的形式进行描述。你需要达到这种程度,用笔在纸上将所有的数据写出来。(译者注: 这里的数据应该指数据结构和数据类型两方面)

  2. 每个动作(改变数据的操作)都必须能够以文本的形式进行描述。你必须在改变数据之前将其写出来。没有动作就无法改变数据。在 Redux 的术语中这称之为 “派发 (dispatching) 动作”。

  3. 改变数据的代码必须能够像数学公式一样运行。给定相同的输入,必须返回同样的结果。无论计算多少次,4 的平方永远都是 16 。

当你遵循上述原则来开发应用的话,不可思议的事情就来了。Redux 将开启许多很酷的特性,这些特性使用其他技术很难实现,或者实现起来成本很高。下面是一些例子。

我从 Dan Abramov 文章 “You Might Not Need Redux” 和 “React Beginner Question Thread.” 中收集了一些示例。

撤消、重做

流行的撤消/重做功能需要系统级的规划。因为撤消/重做需要记录并回放应用中发生的每次数据变化,必须从一开始就在架构层面中考虑它。如果是事后才做,就需要修改大量的文件,这将导致层出不穷的 bugs。

撤消、重做 (Beebee 作图)

正因为 Redux 需要每个动作都以文本的形式进行描述,所以可以说是天生就支持撤消/重做。这个文档中介绍了如何使用 Redux 来实现撤消/重做。

协作环境

如果你开发的应用类似于 Google Docs ,可以多人协作来完成复杂任务,可以考虑使用 Redux 。它能够为你完成大量繁重的工作。

Google Docs (Beebee 作图)

Redux 使得通过网络来发送当前用户正在做的事变得很简单。接收到另一个用户在另一台机器上执行的操作后,重放另一个用户所做的更改,并与本地正在发生的动作合并起来是很容易的。

Optimistic UI

Optimistic UI 是一种提升应用用户体验的方式。它可以使得运行在慢网速上的应用也能快速响应用户的操作。在需要实时响应的应用中,这是一种流行的策略,例如第一人称射击游戏。

Optimistic UI (Beebee 作图)

举个简单例子,在 Twitter 应用中,当你点赞时其实是需要请求服务器来做一些检查的,例如当前推文是否存在。Optimistic UI 的做法不是传统的转圈等待几秒,然后显示结果,而是选择欺骗用户!它事先假定所有请求都是成功的,当用户点赞时直接+1。

Twitter 点赞 (Beebee 作图)

这种方式有效的原因在于大多数时候请求都是正常的。当请求失败是,应用只需回滚至前一个 UI 状态即可,并使用服务器响应的实际结果,例如显示错误信息。

如同撤消/重做一样,Redux 也支持 Optimistic UI 。它使得一切都变得简单起来,比如纪录、重放和当请求失败时进行回滚。

状态持久化和初始状态加载

Redux 使得将应用中发生的一切纪录并保存下来变得非常简单。就算后面电脑重启,应用也能够轻松加载所有数据,并从完全相同的位置继续运行,就好像它从来没有被中断过一样。

保存/加载游戏进度 (Beebee 作图)

使用 Redux 开发游戏的话,只需少量代码便能够保存/加载游戏进度,而无需改变游戏本身的代码。

真正可扩展的系统

使用 Redux ,你必须 “dispatch” 动作才能更新应用中的数据。这一限制使得我们几乎可以将应用中发生的一切都联系起来。

你可以构建真正可扩展的应用,其中每个功能都可以由用户来自定义。例如,参考 Hyper ,这是一个使用 Redux 开发的终端应用。“hyperpower” 插件增加了光标的闪光点,并可以使窗口抖动。你是否喜欢这种 “wow” 模式呢?(或许这功能并没有什么用,但却是足够吸人眼球)

终端应用 Hyper 中的 “wow” 模式 (Beebee 作图)

时间旅行调试

当调试应用时能够进行时间旅行会是怎样一种体验?运行应用的过程中,随意倒退或前进几次以找到 bug 发生的确切位置,修复 bug 后重放以确认是否修复。

Redux 让开发者梦想成真。Redux 开发者工具可以使开发者通过拖拽滑动条来操纵应用的进度,就像 Youtube 视频一般。

它是如何工作的呢?还记得 Redux 的三大原则吗?它们正是秘诀所在。

自动反馈 Bug

想象一下,用户发现应用中存在问题并想进行反馈。她煞费苦心地回忆和描述她所做过的一切。然后开发人员尝试去手动执行这些步骤以查看 bug 是否复现。用户的反馈很可能是模糊不清的。开发人员很难找到 bug 出现的原因。

如果是这样呢,当用户点击 “反馈问题” 按钮时,系统会自动地将用户本地的状态发送给开发人员。开发人员随即点击 “重发 bug” 按钮便可查看 bug 究竟是如何产生的。Bug 随即被修复,大家都很开心!

Redux Bug Reporter 就是这样玩的。它的工作原理呢?Redux 的限制条件让一切变成可能。

自动反馈 Bug (Beebee 作图)

Redux 的缺点

Redux 的三大原则其实是一把双刃剑。它开启强大功能的同时也不可避免地带来一些副作用。

陡峭的学习曲线

Redux 的学习曲线相当陡峭,需要时间去理解、记忆和熟悉它的模式。如果你完全不会 Redux 和 React ,不推荐你两者同时学习。

“样板” 代码

在大多数情况下,使用 Redux 就意味着要多写很多代码。通常需要编写多个文件才能让一个小功能运行起来。开发者一直都在抱怨使用 Redux 时所编写的“样板”代码。

我也知道,这听起来很矛盾。但我可曾说过 Redux 使用很少量的代码就可以实现这些功能?这就有点类似于使用洗碗机。首先,你得花时间仔细地排列盘子。直到完成洗碗你才感受到洗碗机的好处,它节省了洗碗、清洗餐具等方面的时间。所以需要你来决定这个准备时间是否值得!

性能损耗

Redux 的三大原则会对性能产生一些影响。每当数据发生变化时,它会增加一点性能开销。在绝大多数情况下,这不是什么大问题,性能损耗也不明显。但是,当 store 中有大量数据并且数据变化频率非常高的话(例如用户在移动设备上频繁地打字),UI 可能会变得卡顿。

加分项: Redux 不只是为 React 而生

一种常见的误解就是 Redux 只是为 React 提供的,如果离开了 React ,Redux 将一无是处。确实,正如我们之前一直所讨论的,Redux 解决了 React 的一些痛点。React 是最最常见的 Redux 用例。

但是事实上,Redux 可以和任何前端框架一起使用,比如 Angular、Ember.js,甚至是 jQuery 或原生 JavaScript 。试试 Google 一下,你会发现 这个、这个、这个,甚至是这个。Redux 的思想可以应用于任何地方 !

随着你越来越广泛地使用 Redux ,你可以在多种场景下享受它带来的好处,而不仅仅是在 React 应用中。

Redux 可以搭配其他前端框架一起使用 (Beebee 作图)

总结

作为工具,Redux 自身也需要去权衡。它开启强大功能的同时也带来了一些不可避免的缺点。一个开发团队的职责就是进行评估,看如何进行取舍并作出明智的选择。

作为设计师,如果我们能够理解 Redux 的优缺点,我们就能够从设计的角度为此决策作出贡献。举个例子,或许我们设计出的 UI 能够缓解潜在的性能影响?也许我们可以提倡使用撤消/重做功能来替代大量的确认对话框?或许我们可以提倡 optimistic UI ,因为它能够以相对较低的代价来提升用户体验。

理解技术的好处与局限性,并作出相应的设计。这正是我对斯蒂夫·乔布斯的名言 “设计关乎于工作原理。” 的解读。

关于本文
译者:@郑丰彧
译文:
https://zhuanlan.zhihu.com/p/39503680
作者:@linton-ye
原文:
https://www.smashingmagazine.com/2018/07/redux-designers-guide/

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