React hooks中swr的原理和源码解析

swr是一个hook组件，可以作为请求库和状态管理库，本文主要介绍一下在项目中如何实战使用swr，并且会解析一下swr的原理。从原理出发读一读swr的源码

什么是swr

swr的的源码

一、什么是swr

useSWR是react hooks中一个比较有意思的组件，既可以作为请求库，也可以作为状态管理的缓存用，SWR的名字来源于“stale-while-revalidate”, 是在HTTP RFC 5861标准中提出的一种缓存更新策略：

首先从缓存中取数据，然后去真实请求相应的数据，最后将缓存值和最新值做对比，如果缓存值与最新值相同，则不用更新，否则用最新值来更新缓存，同时更新UI展示效果。

useSWR可以作为请求库来用：

//fetch
import useSWR from 'swr'
import fetch from 'unfetch'
const fetcher = url => fetch(url).then(r => r.json())
function App () {
  const { data, error } = useSWR('/api/data', fetcher)
  // ...
}

//axios
const fetcher = url => axios.get(url).then(res => res.data)
function App () {
  const { data, error } = useSWR('/api/data', fetcher)
  // ...
}

//graphql
import { request } from 'graphql-request'
const fetcher = query => request('https://api.graph.cool/simple/v1/movies', query)
function App () {
  const { data, error } = useSWR(
    `{
      Movie(title: "Inception") {
        releaseDate
        actors {
          name
        }
      }
    }`,
    fetcher
  )
  // ...
}

此外，因为相同的key总是返回相同的实例，在useSWR中只保存了一个cache实例，因此useSWR也可以当作全局的状态管理机。比如可以全局保存用户名称：

import useSWR from 'swr';
function useUser(id: string) {
  const { data, error } = useSWR(`/api/user`, () => {
    return {
      name: 'yuxiaoliang',
      id,
    };
  });
  return {
    user: data,
    isLoading: !error && !data,
    isError: error,
  };
}
export default useUser;

具体的swr的用法不是本文的重点，具体可以看文档，本文用一个例子来引出对于swr原理的理解：

const sleep = async (times: number) => {
    return new Promise(resolve => {
      setTimeout(() => {
        resolve();
      }, times);
    });
};
const { data: data500 } = useSWR('/api/user', async () => {
    await sleep(500);
    return { a: '500 is ok' };
});
const { data: data100 } = useSWR('/api/user', async () => {
    await sleep(100);
    return { a: '100 is ok' };
});

上述的代码中输出的是data100和data500分别是什么？

答案是：

data100和data500都输出了{a:'500 is ok '}

原因也很简单，在swr默认的时间内(默认是2000毫秒)，对于同一个useSWR的key，这里的key是‘/api/user’会进行重复值清除，只始终2000毫秒内第一个key的fetcher函数来进行缓存更新。

带着这个例子，我们来深入读读swr的源码

二、swr的源码

，我们从useSWR的API入手，来读一读swr的源码。首先在swr中本质是一种内存中的缓存更新策略，所以在cache.ts文件中，保存了缓存的map。

（1）cache.ts 缓存

class Cache implements CacheInterface {

  constructor(initialData: any = {}) {
    this.__cache = new Map(Object.entries(initialData))
    this.__listeners = []
  }

  get(key: keyInterface): any {
    const [_key] = this.serializeKey(key)
    return this.__cache.get(_key)
  }

  set(key: keyInterface, value: any): any {
    const [_key] = this.serializeKey(key)
    this.__cache.set(_key, value)
    this.notify()
  }

  keys() {

  }

  has(key: keyInterface) {

  }

  clear() {

  }

  delete(key: keyInterface) {

  }
  serializeKey(key: keyInterface): [string, any, string] {
    let args = null
    if (typeof key === 'function') {
      try {
        key = key()
      } catch (err) {
        // dependencies not ready
        key = ''
      }
    }

    if (Array.isArray(key)) {
      // args array
      args = key
      key = hash(key)
    } else {
      // convert null to ''
      key = String(key || '')
    }

    const errorKey = key ? 'err@' + key : ''

    return [key, args, errorKey]
  }

  subscribe(listener: cacheListener) {
    if (typeof listener !== 'function') {
      throw new Error('Expected the listener to be a function.')
    }

    let isSubscribed = true
    this.__listeners.push(listener)
    return () => {
       //unsubscribe
    }
  }

  // Notify Cache subscribers about a change in the cache
  private notify() {

  }

上述是cache类的定义，本质其实很简单，维护了一个map对象，以key为索引，其中key可以是字符串，函数或者数组，将key序列化的方法为：serializeKey

 serializeKey(key: keyInterface): [string, any, string] {
    let args = null
    if (typeof key === 'function') {
      try {
        key = key()
      } catch (err) {
        // dependencies not ready
        key = ''
      }
    }

    if (Array.isArray(key)) {
      // args array
      args = key
      key = hash(key)
    } else {
      // convert null to ''
      key = String(key || '')
    }

    const errorKey = key ? 'err@' + key : ''

    return [key, args, errorKey]
  }

从上述方法的定义中我们可以看出：

如果传入的key是字符串，那么这个字符串就是序列化后的key
如果传入的key是函数，那么执行这个函数，返回的结果就是序列化后的key
如果传入的key是数组，那么通过 hash方法（类似hash算法，数组的值序列化后唯一）序列化后的值就是key。

此外，在cache类中，将这个保存了key和value信息的缓存对象map，保存在实例对象this.cache中,这个this.cache对象就是一个map，有set get等方法。

（2）事件处理

在swr中，可以配置各种事件，当事件被触发时，会触发相应的重新请求或者说更新函数。swr对于这些事件，比如断网重连，切换tab重新聚焦某个tab等等，默认是会自动去更新缓存的。

在swr中对事件处理的代码为：

const revalidate = revalidators => {
    if (!isDocumentVisible() || !isOnline()) return

    for (const key in revalidators) {
      if (revalidators[key][0]) revalidators[key][0]()
    }
  }

  // focus revalidate
  window.addEventListener(
    'visibilitychange',
    () => revalidate(FOCUS_REVALIDATORS),
    false
  )
  window.addEventListener('focus', () => revalidate(FOCUS_REVALIDATORS), false)
  // reconnect revalidate
  window.addEventListener(
    'online',
    () => revalidate(RECONNECT_REVALIDATORS),
    false
)

上述FOCUS_REVALIDATORS，RECONNECT_REVALIDATORS事件中保存了相应的更新缓存函数，当页面触发事件visibilitychange(显示隐藏)、focus(页面聚焦)以及online(断网重连)的时候会触发事件，自动更新缓存。

（3）useSWR 缓存更新的主体函数

useSWR是swr的主体函数，决定了如何缓存以及如何更新，我们先来看useSWR的入参和形参。

入参:

key: 一个唯一值，可以是字符串、函数或者数组，用来在缓存中唯一标识key
fetcher: (可选) 返回数据的函数
options: (可选)对于useSWR的一些配置项，比如事件是否自动触发缓存更新等等。

出参:

data: 与入参key相对应的，缓存中相应key的value值
error: 在请求过程中产生的错误等
isValidating: 是否正在请求或者正在更新缓存中，可以做为isLoading等标识用。
mutate(data?, shouldRevalidate?): 更新函数，手动去更新相应key的value值

从入参到出参，我们本质在做的事情，就是去控制cache实例，这个map的更新的关键是：

什么时候需要直接从缓存中取值，什么时候需要重新请求，更新缓存中的值。

const stateRef = useRef({
    data: initialData,
    error: initialError,
    isValidating: false
})
const CONCURRENT_PROMISES = {}  //以key为键，value为新的通过fetch等函数返回的值
const CONCURRENT_PROMISES_TS = {} //以key为键，value为开始通过执行函数获取新值的时间戳

下面我们来看，缓存更新的核心函数：revalidate

  // start a revalidation
  const revalidate = useCallback(
    async (
      revalidateOpts= {}
    ) => {
      if (!key || !fn) return false
      revalidateOpts = Object.assign({ dedupe: false }, revalidateOpts)
      let loading = true
      let shouldDeduping =
        typeof CONCURRENT_PROMISES[key] !== 'undefined' && revalidateOpts.dedupe

      // start fetching
      try {
        dispatch({
          isValidating: true
        })

        let newData
        let startAt

        if (shouldDeduping) {

          startAt = CONCURRENT_PROMISES_TS[key]
          newData = await CONCURRENT_PROMISES[key]

        } else {

          if (fnArgs !== null) {
            CONCURRENT_PROMISES[key] = fn(...fnArgs)
          } else {
            CONCURRENT_PROMISES[key] = fn(key)
          }

          CONCURRENT_PROMISES_TS[key] = startAt = Date.now()

          newData = await CONCURRENT_PROMISES[key]

          setTimeout(() => {
            delete CONCURRENT_PROMISES[key]
            delete CONCURRENT_PROMISES_TS[key]
          }, config.dedupingInterval)

        }

        const shouldIgnoreRequest =

          CONCURRENT_PROMISES_TS[key] > startAt ||

          (MUTATION_TS[key] &&

            (startAt <= MUTATION_TS[key] ||

              startAt <= MUTATION_END_TS[key] ||

              MUTATION_END_TS[key] === 0))

        if (shouldIgnoreRequest) {
          dispatch({ isValidating: false })
          return false
        }

        cache.set(key, newData)
        cache.set(keyErr, undefined)

        // new state for the reducer
        const newState: actionType<Data, Error> = {
          isValidating: false
        }

        if (typeof stateRef.current.error !== 'undefined') {
          // we don't have an error
          newState.error = undefined
        }
        if (!config.compare(stateRef.current.data, newData)) {
          // deep compare to avoid extra re-render
          // data changed
          newState.data = newData
        }

        // merge the new state
        dispatch(newState)

        if (!shouldDeduping) {
          // also update other hooks
          broadcastState(key, newData, undefined)
        }
      } catch (err) {
        // catch err
      }

      loading = false
      return true
    },
    [key]
  )

上述代码已经通过简化，dispatch就是更新useSWR返回值的函数：

const stateDependencies = useRef({
    data: false,
    error: false,
    isValidating: false
})
const stateRef = useRef({
    data: initialData,
    error: initialError,
    isValidating: false
})
let dispatch = useCallback(payload => {
let shouldUpdateState = false
for (let k in payload) {
  stateRef.current[k] = payload[k]
  if (stateDependencies.current[k]) {
    shouldUpdateState = true
  }
}
if (shouldUpdateState || config.suspense) {
  if (unmountedRef.current) return
  rerender({})
 }
}, [])

在上述的dispath函数中，我们根据需要去更新stateRef，stateRef的返回值，就是最终useSWR的返回值，这里的rerender是一个react hooks中的强制更新的一个hook:

const rerender = useState(null)[1]

每次执行rerender({})的时候，就会触发所在hook函数内组件的整体更新。其次我们还要再一次明确：

const CONCURRENT_PROMISES = {}  //以key为键，value为新的通过fetch等函数返回的值
const CONCURRENT_PROMISES_TS = {} //以key为键，value为开始通过执行函数获取新值的时间戳

接着来看revalidate更新函数的核心部分：

    let shouldDeduping =
        typeof CONCURRENT_PROMISES[key] !== 'undefined' && revalidateOpts.dedupe
    let newData
    let startAt

    if (shouldDeduping) {

      startAt = CONCURRENT_PROMISES_TS[key]
      newData = await CONCURRENT_PROMISES[key]

    } else {

      if (fnArgs !== null) {
        CONCURRENT_PROMISES[key] = fn(...fnArgs)
      } else {
        CONCURRENT_PROMISES[key] = fn(key)
      }

      CONCURRENT_PROMISES_TS[key] = startAt = Date.now()

      newData = await CONCURRENT_PROMISES[key]

      setTimeout(() => {
        delete CONCURRENT_PROMISES[key]
        delete CONCURRENT_PROMISES_TS[key]
      }, config.dedupingInterval)

    }

上述代码中，shouldDeduping是用来判断是否需要去重的依据，从上述代码可以看出config.dedupingInterval的默认值是2000毫秒，也就是在2000毫秒内，对于同一个key会去重，也就是说，如果2000毫秒内，对于同一个key，同时发起了多个更新函数，那么会以第一次更新的结果为准。以key为键，记录每个key发起的时候的时间戳的数组是CONCURRENT_PROMISES_TS，而CONCURRENT_PROMISES，由此可以看出，更准确的说法是：

一定时间内，去重后的key和value的值的集合，key是useSWR中的唯一key，也就是cache实例map的key,value就是最新的缓存中更新过的值。

（4）useSWR 中如何更新

根据上述的代码我们知道了更新函数是怎么样的，在内存中保存了CONCURRENT_PROMISES_TS这个对象，其key为cache中的key，value为最新的值，那么如何在CONCURRENT_PROMISES_TS对象key所对应的值发生变化的时候，去更新useSWR实例的返回值，从而达到我们最终的缓存更新效果呢。

我们接着来看代码：

//保存对象
const CACHE_REVALIDATORS = {}

//具体更新函数
const onUpdate: updaterInterface<Data, Error> = (
  shouldRevalidate = true,
  updatedData,
  updatedError,
  dedupe = true
) => {
  // update hook state
  const newState: actionType<Data, Error> = {}
  let needUpdate = false

  if (
    typeof updatedData !== 'undefined' &&
    !config.compare(stateRef.current.data, updatedData)
  ) {
    newState.data = updatedData
    needUpdate = true
  }

  if (stateRef.current.error !== updatedError) {
    newState.error = updatedError
    needUpdate = true
  }
  //更新当前的stateRef
  if (needUpdate) {
    dispatch(newState)
  }

  if (shouldRevalidate) {
    return revalidate()
  }
  return false
}

//增加监听key
const addRevalidator = (revalidators, callback) => {
    if (!callback) return
    if (!revalidators[key]) {
      revalidators[key] = [callback]
    } else {
      revalidators[key].push(callback)
    }
}
addRevalidator(CACHE_REVALIDATORS, onUpdate)

//更新缓存的方法
const broadcastState: broadcastStateInterface = (key, data, error) =>    {
      const updaters = CACHE_REVALIDATORS[key]
      if (key && updaters) {
        for (let i = 0; i < updaters.length; ++i) {
          updaters[i](false, data, error)
        }
      }
  }

broadcastState方法会在每一次更新cache的key的时候触发，而CACHE_REVALIDATORS保存了所有与key相关的更新函数，这里需要注意的是：

为什么CACHE_REVALIDATORS[key]的值是一个数组？

因为useSWR的key,同一个key可以有多个更新函数，因此CACHE_REVALIDATORS[key]是一个数组。

举例来说，在同一个组件中使用两个同名key，但是他们的更新函数不同，是被允许的：

 const { data: data500 } = useSWR('/api/user', async () => {
    await sleep(500);
    return { message: '500 is ok' };
 });
 const { data: data100 } = useSWR('/api/user', async () => {
    await sleep(100);
    return { message: '100 is ok' };
 });

（5）mutate 主动触发更新函数

了解了useSWR中的更新，那么剩下的这个mutate就及其简单：

const mutate: mutateInterface = async ()=>{
  let data, error

  if (_data && typeof _data === 'function') {
    // `_data` is a function, call it passing current cache value
    try {
      data = await _data(cache.get(key))
    } catch (err) {
      error = err
    }
  } else if (_data && typeof _data.then === 'function') {
    // `_data` is a promise
    try {
      data = await _data
    } catch (err) {
      error = err
    }
  } else {
    data = _data
  }

  ....

  const updaters = CACHE_REVALIDATORS[key]
  if (updaters) {
    const promises = []
    for (let i = 0; i < updaters.length; ++i) {
      promises.push(updaters[i](!!shouldRevalidate, data, error, i > 0))
    }
    // return new updated value
    return Promise.all(promises).then(() => {
      if (error) throw error
      return cache.get(key)
    })
  }
}

简单的说就是拿到值，然后调用const updaters = CACHE_REVALIDATORS[key]数组中的每一个更新函数，更新相应的useSWR的值即可。这里data的值可以是直接从缓存中取，或者是手动传入（类似于乐观更新的方式）。

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