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React useState和setState到底是同步还是异步呢?

先来思考一个老生常谈的问题,setState是同步还是异步?

再深入思考一下,useState是同步还是异步呢?

我们来写几个 demo 试验一下。

先看 useState

同步和异步情况下,连续执行两个 useState 示例

function Component() {
  const [a, setA] = useState(1)
  const [b, setB] = useState('b')
  console.log('render')

  function handleClickWithPromise() {
    Promise.resolve().then(() => {
      setA((a) => a + 1)
      setB('bb')
    })
  }

  function handleClickWithoutPromise() {
    setA((a) => a + 1)
    setB('bb')
  }

  return (
    <Fragment>
      <button onClick={handleClickWithPromise}>
        {a}-{b} 异步执行
      </button>
      <button onClick={handleClickWithoutPromise}>
        {a}-{b} 同步执行
      </button>
    </Fragment>
  )
}
复制代码

结论:

  • 当点击同步执行按钮时,只重新 render 了一次
  • 当点击异步执行按钮时,render 了两次

同步和异步情况下,连续执行两次同一个 useState 示例

function Component() {
  const [a, setA] = useState(1)
  console.log('a', a)

  function handleClickWithPromise() {
    Promise.resolve().then(() => {
      setA((a) => a + 1)
      setA((a) => a + 1)
    })
  }

  function handleClickWithoutPromise() {
    setA((a) => a + 1)
    setA((a) => a + 1)
  }

  return (
    <Fragment>
      <button onClick={handleClickWithPromise}>{a} 异步执行</button>
      <button onClick={handleClickWithoutPromise}>{a} 同步执行</button>
    </Fragment>
  )
}
复制代码
  • 当点击同步执行按钮时,两次 setA 都执行,但合并 render 了一次,打印 3
  • 当点击异步执行按钮时,两次 setA 各自 render 一次,分别打印 2,3

再看 setState

同步和异步情况下,连续执行两个 setState 示例

class Component extends React.Component {
  constructor(props) {
    super(props)
    this.state = {
      a: 1,
      b: 'b',
    }
  }

  handleClickWithPromise = () => {
    Promise.resolve().then(() => {
      this.setState({...this.state, a: 'aa'})
      this.setState({...this.state, b: 'bb'})
    })
  }

  handleClickWithoutPromise = () => {
    this.setState({...this.state, a: 'aa'})
    this.setState({...this.state, b: 'bb'})
  }

  render() {
    console.log('render')
    return (
      <Fragment>
        <button onClick={this.handleClickWithPromise}>异步执行</button>
        <button onClick={this.handleClickWithoutPromise}>同步执行</button>
      </Fragment>
    )
  }
}
复制代码
  • 当点击同步执行按钮时,只重新 render 了一次
  • 当点击异步执行按钮时,render 了两次

跟useState的结果一样

同步和异步情况下,连续执行两次同一个 setState 示例

class Component extends React.Component {
  constructor(props) {
    super(props)
    this.state = {
      a: 1,
    }
  }

  handleClickWithPromise = () => {
    Promise.resolve().then(() => {
      this.setState({a: this.state.a + 1})
      this.setState({a: this.state.a + 1})
    })
  }

  handleClickWithoutPromise = () => {
    this.setState({a: this.state.a + 1})
    this.setState({a: this.state.a + 1})
  }

  render() {
    console.log('a', this.state.a)
    return (
      <Fragment>
        <button onClick={this.handleClickWithPromise}>异步执行</button>
        <button onClick={this.handleClickWithoutPromise}>同步执行</button>
      </Fragment>
    )
  }
}
复制代码
  • 当点击同步执行按钮时,两次 setState 合并,只执行了最后一次,打印 2
  • 当点击异步执行按钮时,两次 setState 各自 render 一次,分别打印 2,3

这里跟useState不同,同步执行时useState也会对state进行逐个处理,而setState则只会处理最后一次

为什么会有同步执行和异步执行结果不同呢?

这里就涉及到 react 的 batchUpdate 机制,合并更新。

  • 首先,为什么需要合并更新呢?

如果没有合并更新,在每次执行 useState 的时候,组件都要重新 render 一次,会造成无效渲染,浪费时间(因为最后一次渲染会覆盖掉前面所有的渲染效果)。 所以 react 会把一些可以一起更新的 useState/setState 放在一起,进行合并更新。

  • 怎么进行合并更新

这里 react 用到了事务机制。

React 中的 Batch Update 是通过「Transaction」实现的。在 React 源码关于 Transaction 的部分,用一大段文字及一幅字符画解释了 Transaction 的作用:

*                       wrappers (injected at creation time)
*                                      +        +
*                                      |        |
*                    +-----------------|--------|--------------+
*                    |                 v        |              |
*                    |      +---------------+   |              |
*                    |   +--|    wrapper1   |---|----+         |
*                    |   |  +---------------+   v    |         |
*                    |   |          +-------------+  |         |
*                    |   |     +----|   wrapper2  |--------+   |
*                    |   |     |    +-------------+  |     |   |
*                    |   |     |                     |     |   |
*                    |   v     v                     v     v   | wrapper
*                    | +---+ +---+   +---------+   +---+ +---+ | invariants
* perform(anyMethod) | |   | |   |   |         |   |   | |   | | maintained
* +----------------->|-|---|-|---|-->|anyMethod|---|---|-|---|-|-------->
*                    | |   | |   |   |         |   |   | |   | |
*                    | |   | |   |   |         |   |   | |   | |
*                    | |   | |   |   |         |   |   | |   | |
*                    | +---+ +---+   +---------+   +---+ +---+ |
*                    |  initialize                    close    |
*                    +-----------------------------------------+
复制代码

用大白话说就是在实际的 useState/setState 前后各加了段逻辑给包了起来。只要是在同一个事务中的 setState 会进行合并(注意,useState不会进行state的合并)处理。

  • 为什么 setTimeout 不能进行事务操作

由于 react 的事件委托机制,调用 onClick 执行的事件,是处于 react 的控制范围的。

而 setTimeout 已经超出了 react 的控制范围,react 无法对 setTimeout 的代码前后加上事务逻辑(除非 react 重写 setTimeout)。

所以当遇到 setTimeout/setInterval/Promise.then(fn)/fetch 回调/xhr 网络回调时,react 都是无法控制的。

相关react 源码如下:

if (executionContext === NoContext) {
  // Flush the synchronous work now, unless we're already working or inside
  // a batch. This is intentionally inside scheduleUpdateOnFiber instead of
  // scheduleCallbackForFiber to preserve the ability to schedule a callback
  // without immediately flushing it. We only do this for user-initiated
  // updates, to preserve historical behavior of legacy mode.
  flushSyncCallbackQueue()
}
复制代码

executionContext 代表了目前 react 所处的阶段,而 NoContext 你可以理解为是 react 已经没活干了的状态。而 flushSyncCallbackQueue 里面就会去同步调用我们的 this.setState ,也就是说会同步更新我们的 state 。所以,我们知道了,当 executionContext 为 NoContext 的时候,我们的 setState 就是同步的

总结

我们来总结一下上述实验的结果:

  1. 在正常的react的事件流里(如onClick等)
  • setState和useState是异步执行的(不会立即更新state的结果)
  • 多次执行setState和useState,只会调用一次重新渲染render
  • 不同的是,setState会进行state的合并,而useState则不会
  1. 在setTimeout,Promise.then等异步事件中
  • setState和useState是同步执行的(立即更新state的结果)
  • 多次执行setState和useState,每一次的执行setState和useState,都会调用一次render

是不是感觉有点绕,自己写一下代码体验一下就好了~

参考资料

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