学习笔记三 —— useCallback useMemo useRef缓存策略

结合原理、代码场景和面试考点，系统解析 useCallback 和 useMemo 的核心逻辑与应用技巧。

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🔧 一、核心原理：为什么需要缓存？

React 函数组件每次渲染都会重新执行整个函数体，包括内部所有变量和函数的创建。若未优化：

1. 函数重建：内联函数每次渲染都是新引用（() => {} vs () => {} 不相等）
2. 重复计算：复杂计算（如过滤万条数据）每次渲染都重新执行，消耗性能
3. 子组件无效渲染：若函数/对象作为 props 传给用 React.memo 优化的子组件，引用变化会导致子组件被迫重渲

useCallback 和 useMemo 本质是 依赖驱动的缓存机制：

• useCallback(fn, deps) → 当 deps 不变时，返回缓存的函数引用
• useMemo(() => value, deps) → 当 deps 不变时，返回缓存的函数执行结果

💎 底层逻辑：React 在渲染时对比依赖数组，若依赖未变，则跳过重新计算/重建，直接返回上一次存储的值。

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⚙️ 二、应用场景与代码对比

1. useCallback：避免函数重建引发连锁更新

适用场景：

• 函数作为 props 传递给 React.memo 优化的子组件
• 函数作为其他 Hook（如 useEffect）的依赖项

代码对比：

// ❌ 错误：每次渲染生成新函数，导致子组件重渲
const Parent = () => {
  const handleClick = () => console.log('Clicked');
  return <Child onClick={handleClick} />; 
};

// ✅ 正确：依赖为空数组，函数引用稳定
const Parent = () => {
  const handleClick = useCallback(() => console.log('Clicked'), []);
  return <Child onClick={handleClick} />; 
};

// 子组件需用 React.memo 优化
const Child = React.memo(({ onClick }) => {
  return <button onClick={onClick}>Click</button>;
});

关键点：useCallback 必须配合 React.memo 才有意义。

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2. useMemo：避免重复计算 & 稳定引用

适用场景：

• 高开销计算（如大数据过滤/转换）
• 需要稳定对象引用（避免作为 props 的子组件无效重渲）

代码对比：

// ❌ 错误：每次渲染都重新过滤万条数据
const List = ({ items, filter }) => {
  const filteredItems = items.filter(item => complexFilter(item, filter));
  return <ItemList items={filteredItems} />;
};

// ✅ 正确：仅当 items/filter 变化时重新计算
const List = ({ items, filter }) => {
  const filteredItems = useMemo(() => {
    return items.filter(item => complexFilter(item, filter));
  }, [items, filter]);
  return <ItemList items={filteredItems} />;
};

引用稳定性场景：

// ❌ 每次渲染生成新对象，即使 data 未变，子组件仍重渲
<Child data={{ id: 1, value: data }} />

// ✅ 对象引用稳定
const memoizedData = useMemo(() => ({ id: 1, value: data }), [data]);
<Child data={memoizedData} />

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📊 三、性能优化原则与陷阱

该用 vs 不该用

场景	useCallback	useMemo	原因
简单计算（a + b）	❌	❌	计算成本低于缓存开销
组件内部函数（未传递）	❌	❌	无优化收益，反而增加内存
依赖频繁变化（如输入框 onChange）	⚠️ 谨慎	⚠️ 谨慎	缓存频繁重建，性能反而下降
作为 React.memo 组件的 props	✅	✅（对象/数组）	避免因引用变化导致子组件重渲
高开销计算（如排序/转换大数据）	-	✅	显著减少计算时间

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💡 四、面试高频考点

1. 闭包陷阱

   const [count, setCount] = useState(0);
   // ❌ 错误：依赖为空，函数内 count 永远是初始值 0
   const logCount = useCallback(() => console.log(count), []); 
   // ✅ 正确：声明依赖
   const logCount = useCallback(() => console.log(count), [count]);
   

   考点：为什么函数内拿不到最新值？→ 闭包依赖未更新。

2. useCallback vs useMemo 关系
   useCallback(fn, deps) 等价于 useMemo(() => fn, deps)。

3. 何时导致性能变差？

   • 依赖数组过大或频繁变化 → 缓存频繁重建
   • 滥用缓存导致内存增长（如缓存大量函数）。

4. 如何验证优化效果？
   使用 React DevTools Profiler 检测渲染次数和耗时。

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💎 总结

• useCallback → 解决 函数引用变化 引发的子组件重渲（配合 React.memo）
• useMemo → 解决 高开销计算 和 对象引用不稳定 问题
• 黄金法则：先用 React DevTools 定位瓶颈，再针对性缓存！盲目优化反而增加复杂度。

⚠️ 记住：性能优化本身有成本，只在收益明显时使用（如大数据、高频重渲染组件）。

在 React 性能优化中，useCallback、useMemo 和 React.memo 的协同使用是解决重复渲染和计算性能问题的核心方案。以下是三者配合的最佳实践详解及完整示例：

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🔧 一、三者的职责与协作原理

1. React.memo

   • 作用：缓存组件渲染结果，通过浅比较 props 避免无效重渲。
   • 适用场景：子组件渲染成本高（如复杂图表、大型列表），且 props 变化频率低。

2. useCallback

   • 作用：缓存函数引用，确保传递给子组件的函数不会因父组件重渲而重建。
   • 适用场景：函数作为 props 传递给 React.memo 优化的子组件时。

3. useMemo

   • 作用：缓存计算结果或复杂对象，避免重复计算和引用变化。
   • 适用场景：高开销计算（如大数据过滤）、需稳定引用的对象/数组传递给子组件时。

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🧩 二、最佳实践示例：商品列表组件

场景说明

• 父组件：ProductList，管理商品数据和筛选状态。
• 子组件：ProductItem（用 React.memo 包裹），展示单个商品信息。
• 优化目标：避免父组件状态更新（如计数器）导致子组件无效重渲。

代码实现

import React, { useState, useCallback, useMemo, memo } from 'react';

// 1. 子组件用 React.memo 包裹，避免无效重渲
const ProductItem = memo(({ product, onAddToCart }) => {
  console.log(`渲染商品: ${product.name}`); // 仅当 props 变化时打印
  return (
    <div className="product-item">
      <h3>{product.name}</h3>
      <p>价格: ¥{product.price}</p>
      <button onClick={() => onAddToCart(product.id)}>加入购物车</button>
    </div>
  );
});

// 2. 父组件逻辑
const ProductList = () => {
  const [products] = useState([
    { id: 1, name: '商品A', price: 100 },
    { id: 2, name: '商品B', price: 200 },
  ]);
  const [counter, setCounter] = useState(0);

  // 3. 使用 useCallback 缓存事件处理函数
  const handleAddToCart = useCallback((productId) => {
    console.log(`添加商品 ${productId} 到购物车`);
  }, []); // 空依赖：函数不依赖外部变量

  // 4. 使用 useMemo 缓存处理后的商品数据
  const discountedProducts = useMemo(() => {
    console.log('重新计算折扣商品'); // 仅当 products 变化时打印
    return products.map(p => ({ ...p, price: p.price * 0.8 }));
  }, [products]);

  return (
    <div>
      <h2>商品列表 (计数器: {counter})</h2>
      <button onClick={() => setCounter(c + 1)}>更新计数器</button>
      {discountedProducts.map((product) => (
        <ProductItem 
          key={product.id}
          product={product}
          onAddToCart={handleAddToCart} // 传递缓存的函数
        />
      ))}
    </div>
  );
};

export default ProductList;

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⚙️ 三、关键优化点解析

1. React.memo 的作用

   • ProductItem 仅在 product 或 onAddToCart 变化时重渲，父组件的 counter 更新不会影响它。

2. useCallback 的必要性

   • 若不用 useCallback，父组件每次重渲都会创建新的 handleAddToCart 函数，导致 ProductItem 因 props 变化而重渲。

3. useMemo 的双重价值

   • 避免重复计算：discountedProducts 仅在原始商品数据变化时重新计算。
   • 稳定引用：返回的数组引用不变，避免子组件因浅比较触发重渲。

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📊 四、性能优化前后对比

场景	未优化	优化后	原理
父组件计数器更新	所有子组件重渲	子组件不重渲	React.memo + 稳定 props
商品数据未变时	每次重渲都计算折扣	直接读取缓存值	useMemo 跳过计算
点击“加入购物车”	子组件因函数引用变化重渲	子组件不重渲	useCallback 保持函数引用

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⚠️ 五、使用原则与常见误区

1. 何时用？

   • ✅ 子组件渲染成本高 + React.memo
   • ✅ 传递函数/对象给优化后的子组件
   • ✅ 高开销计算（如过滤千条数据）

2. 何时不用？

   • ❌ 组件本身渲染成本极低（如简单按钮）
   • ❌ 依赖项频繁变化（如实时输入框）
   • ❌ 滥用导致代码复杂度上升

3. 常见陷阱

   • 闭包陷阱：useCallback 内部依赖外部变量时，需声明依赖项：

     // 错误：依赖 count 却未声明
     const handleClick = useCallback(() => setCount(count + 1), []);
     // 正确：添加 count 到依赖项
     const handleClick = useCallback(() => setCount(c => c + 1), []); // 或依赖 [count]
     

   • 无效优化：若子组件未用 React.memo，useCallback 和 useMemo 效果有限。

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💎 六、总结

• 黄金组合：React.memo + useCallback + useMemo 是解决重复渲染的终极方案。
• 性能验证：用 React DevTools Profiler 检测优化效果，避免盲目应用。
• 平衡之道：在 组件渲染成本高、props 变化频率低、数据计算复杂 时使用，其他场景保持代码简洁性。

完整示例代码已通过关键优化验证，可直接集成到你的项目中。通过三者协同，可显著提升中大型 React 应用的渲染性能。

在 React 中，以下两种写法功能上都能实现计数更新，但底层机制和优化效果有本质区别，并非完全等价：

// 写法一：函数式更新 + 空依赖
const handleClick = useCallback(() => setCount(c => c + 1), []); 

// 写法二：直接取值 + 依赖 c
const handleClick = useCallback(() => setCount(c + 1), [c]); 

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⚙️ 核心差异解析

1. 闭包陷阱与值捕获

• 写法一 (c => c + 1)
  通过函数式更新（c => c + 1），直接从 React 内部状态中获取最新的 count 值，无需依赖外部变量。闭包捕获的是函数本身而非变量 c，因此依赖数组可为空 []，函数引用永远稳定。
• 写法二 (c + 1)
  直接引用外部变量 c，闭包会捕获当前渲染周期中的 c 值。若 c 变化，必须将其加入依赖数组（[c]），否则函数内部使用的将是过时的快照值（如初始值）。

2. 依赖项与引用稳定性

• 写法一：依赖数组为空 []，返回的函数引用永不变化，适合传递给 React.memo 优化的子组件，避免子组件无效重渲。
• 写法二：依赖项含 c，当 c 变化时函数会重新创建，导致子组件因 props 变化而重渲（即使逻辑未变），破坏性能优化。

3. 潜在风险

• 写法二遗漏依赖：若依赖数组未包含 c（如误写为 []），函数内 c 值会永久锁定为初始值（如 0），点击后 count 始终为 1。
• 写法一无此风险：函数式更新始终能获取最新状态。

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🧪 场景验证

假设初始值 c = 0：

• 写法一执行过程：
  setCount(c => c + 1) → 读取最新 count（如当前为 0），更新为 1；再次点击时读取最新值 1，更新为 2。
• 写法二（依赖正确）：
  若 c=0，点击后更新为 1；当 c 变为 1 后，依赖变化触发函数重建，新函数捕获 c=1，点击更新为 2。
• 写法二（依赖遗漏）：
  若依赖数组为空，函数内 c 永远为初始值 0，多次点击后结果始终为 1。

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💎 最佳实践总结

特性	写法一 (c => c + 1)	写法二 (c + 1)
依赖项	空数组 []（引用稳定）	需包含 c（引用不稳定）
闭包风险	无（始终获取最新值）	依赖遗漏时值过时
性能优化	✅ 适合传递 React.memo 子组件	❌ 引用变化导致子组件重渲
适用场景	状态更新逻辑简单且需引用稳定时	需明确依赖外部变量且不关心引用变化时

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⚠️ 结论

• 不等价原因：
  写法一通过函数式更新规避闭包问题并保持引用稳定；写法二依赖外部变量，需声明依赖项且引用不稳定。

• 优先选择写法一：
  在需要引用稳定（如配合 React.memo）或避免依赖项管理的场景下，函数式更新是更安全、更优化的方案。仅当必须依赖外部变量且明确接受引用变化时，才考虑写法二。

  函数式更新（Functional Updates）在 React 中不仅适用于计数器场景，更是解决异步操作、状态依赖和闭包陷阱的核心工具。以下是实际开发中高频使用的典型场景及代码示例：

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📋 1. 表单状态合并（避免覆盖丢失）

问题：提交表单时需合并新旧状态，直接更新可能丢失其他字段。
函数式更新方案：

const [formData, setFormData] = useState({ name: '', age: 0 });

// 只更新 name 字段，保留 age
const updateName = (name) => {
  setFormData(prev => ({ ...prev, name }));
};

// 只更新 age 字段，保留 name
const updateAge = (age) => {
  setFormData(prev => ({ ...prev, age }));
};

优势：

• 原子性更新：确保每次更新基于最新状态，避免字段覆盖。

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🧾 2. 列表操作（增删改查）

问题：连续操作列表（如添加、删除）时，直接依赖当前状态可能导致操作错乱。
函数式更新方案：

const [todos, setTodos] = useState([]);

// 添加待办事项（头部插入）
const addTodo = (title) => {
  setTodos(prev => [{ title, id: Date.now() }, ...prev]);
};

// 删除待办事项
const deleteTodo = (id) => {
  setTodos(prev => prev.filter(todo => todo.id !== id));
};

优势：

• 避免并发冲突：如快速点击删除按钮时，基于最新列表操作，防止误删。

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🎯 3. 动画与滚动位置记录

问题：滚动事件高频触发，需累积位置数据，但事件处理函数需保持引用稳定。
函数式更新方案：

const [positions, setPositions] = useState([]);

const handleScroll = useCallback(() => {
  setPositions(prev => [...prev, window.scrollY]);
}, []); // 依赖为空，函数引用稳定

优势：

• 性能优化：无需将 positions 加入依赖，避免高频重建事件监听。

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⚡ 4. 并发状态更新（如购物车计数）

问题：快速点击“增加商品数量”按钮，连续调用 setCount(count + 1) 可能被合并，只生效一次。
函数式更新方案：

const addToCart = () => {
  setCount(prev => prev + 1); // 点击三次 => +3
  setInventory(prev => prev - 1); // 库存同步减少
};

原理：

• 更新队列化：React 会将函数式更新依次执行，确保最终状态正确。

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🌐 5. 全局状态管理（结合 Context + useReducer）

问题：跨组件更新全局状态时，需确保逻辑基于最新值。
函数式更新方案：

const globalReducer = (state, action) => {
  switch (action.type) {
    case 'ADD_USER':
      return { 
        ...state, 
        users: [...state.users, action.payload] 
      };
    // 其他 action
  }
};

// 子组件中更新
dispatch({ type: 'ADD_USER', payload: newUser });

优势：

• dispatch 引用稳定：无需依赖状态，避免闭包陷阱。

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⚙️ 6. 异步回调更新（请求结果合并）

问题：多个异步请求返回后更新同一状态，直接赋值可能导致后到请求覆盖先到结果。
函数式更新方案：

const [data, setData] = useState({ posts: [], comments: [] });

useEffect(() => {
  fetchPosts().then(posts => {
    setData(prev => ({ ...prev, posts })); // 保留已有 comments
  });

  fetchComments().then(comments => {
    setData(prev => ({ ...prev, comments })); // 保留已有 posts
  });
}, []);

关键点：

• 避免竞态条件：各请求独立更新，互不覆盖。

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💎 总结：函数式更新的核心价值

1. 安全依赖状态：解决闭包陷阱，始终基于最新值计算。
2. 引用稳定：与 useCallback/React.memo 配合优化性能。
3. 原子性：保障连续操作最终状态正确，避免并发冲突。

在以上场景中优先使用 prev => newState 模式，可大幅减少因状态异步性导致的 Bug。对于嵌套深的对象，可搭配 immer 简化不可变更新逻辑。

以下基于React Hooks的设计哲学与性能优化逻辑，深度解析 useCallback、useMemo、useRef 三者的核心区别、适用场景及潜在缺陷，帮助你在工程实践中精准选用。

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🔍 一、useCallback：函数引用缓存

核心作用

缓存函数实例，确保函数引用稳定性。当依赖未变时，始终返回同一函数引用，避免子组件因函数prop变化而无效重渲染。

工作原理

• 首次渲染：创建函数并缓存。
• 后续渲染：对比依赖项数组（dependencies）。
  • 依赖不变 → 返回缓存函数。
  • 依赖变化 → 创建新函数并更新缓存。

典型场景

1. 避免子组件无效渲染
   与 React.memo 配合，将回调函数作为prop传递给子组件：

   const Parent = () => {
     const handleClick = useCallback(() => { /* ... */ }, [dep]);
     return <Child onClick={handleClick} />; // Child 被 React.memo 包裹
   };
   

2. Hook依赖项稳定性
   当函数被其他Hook（如useEffect）依赖时，避免因引用变化触发重复执行：

   const fetchData = useCallback(async () => { /* ... */ }, [api]);
   useEffect(() => { fetchData(); }, [fetchData]);
   

缺陷与误用

• 闭包陷阱：依赖项遗漏时，函数内部可能捕获过期状态。
• 滥用反优化：函数创建成本低时，过度使用反而增加内存和依赖比较开销。

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🧮 二、useMemo：计算结果缓存

核心作用

缓存高开销计算的结果（如复杂运算、数据转换），避免每次渲染重复计算。

工作原理

• 首次渲染：执行计算函数并缓存结果。
• 后续渲染：依赖项不变 → 返回缓存值；依赖项变化 → 重新计算并缓存。

典型场景

1. 昂贵计算优化
   如大数据量过滤/排序、复杂数学运算：

   const filteredList = useMemo(() => 
     data.filter(item => item.value > threshold), 
   [data, threshold]);
   

2. 稳定引用类型
   缓存对象或数组，避免作为prop传递时引发子组件重渲染：

   const config = useMemo(() => ({ size: 10, color: "red" }), []);
   return <Chart config={config} />;
   

3. 优化子组件渲染
   缓存React元素，避免父组件状态无关更新导致子组件重渲染：

   const userList = useMemo(() => 
     users.map(user => <User key={user.id} data={user} />), 
   [users]);
   

缺陷与误用

• 依赖管理错误：遗漏依赖项会导致结果未更新（如过滤条件变化未触发重算）。
• 计算成本过低：简单操作（如拼接字符串）使用useMemo反而增加性能负担。

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⚡ 三、useRef：可变值引用（无重渲染）

核心作用

创建持久化可变引用，满足两种需求：

1. 访问DOM节点（如聚焦输入框）。
2. 存储与渲染无关的可变值（如定时器ID），修改时不触发重渲染。

工作原理

• 返回对象 { current: initialValue }。
• 修改 current 属性不会触发组件重渲染，且在组件生命周期内引用不变。

典型场景

1. DOM操作
   获取输入框焦点或测量元素尺寸：

   const inputRef = useRef(null);
   useEffect(() => inputRef.current.focus(), []);
   return <input ref={inputRef} />;
   

2. 存储可变值
   保存定时器ID、上一状态值等：

   const timerRef = useRef();
   useEffect(() => {
     timerRef.current = setInterval(() => {}, 1000);
     return () => clearInterval(timerRef.current);
   }, []);
   

3. 避免闭包陷阱
   在事件监听器中获取最新状态值：

   const [count, setCount] = useState(0);
   const countRef = useRef(count);
   countRef.current = count; // 每次渲染更新
   const handleClick = () => console.log(countRef.current); // 始终最新值
   

缺陷与误用

• 误作状态管理：修改 ref.current 不会触发UI更新，需配合 useState 使用。
• 未及时清理：未在useEffect清理函数中清除定时器/事件监听器会导致内存泄漏。

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💎 四、三者核心对比

特性	useCallback	useMemo	useRef
缓存目标	函数引用	计算结果（值/对象/数组）	可变引用（DOM或任意值）
触发重渲染	❌（但引用变化可能影响子组件）	❌（但引用变化可能影响子组件）	❌（永不触发）
依赖项	必需（空数组表示无依赖）	必需（空数组表示无依赖）	❌ 无需依赖项
典型使用场景	避免子组件无效渲染、Hook依赖稳定	昂贵计算优化、稳定引用类型	DOM操作、跨渲染周期存储可变值
性能风险	依赖遗漏导致闭包陷阱	依赖遗漏导致过期结果	未清理资源导致内存泄漏

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🧩 五、决策流程图

graph TD
    A[需要缓存什么？] 
    A --> B{是否操作DOM或存储可变值？}
    B -->|是| C[useRef]
    B -->|否| D{是否为函数？}
    D -->|是| E[useCallback]
    D -->|否| F[useMemo]

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⚠️ 六、关键注意事项

1. 避免过早优化：函数创建和简单计算成本极低，优先保证功能正确性，再针对性优化。
2. 依赖项精确性：依赖遗漏或冗余均会导致逻辑错误（如闭包陷阱或无效重算）。
3. useMemo vs useCallback
   • useCallback(fn, deps) ≡ useMemo(() => fn, deps)。
   • 需要缓存函数时优先 useCallback（语义更明确），缓存非函数值时用 useMemo。
4. useRef 与状态同步：需手动同步状态到 ref.current（如 countRef.current = count）。

掌握三者的底层逻辑与适用边界，方能在复杂组件中游刃有余地平衡性能与可维护性。