IMMUTABLE 详解

``` // 原来的写法 let foo = {a: {b: 1}}; let bar = foo; bar.a.b = 2; console.log(foo.a.b); // 打印 2 console.log(foo === bar); // 打印 true

// 使用 immutable.js 后 import Immutable from ‘immutable’; foo = Immutable.fromJS({a: {b: 1}}); bar = foo.setIn([‘a’, ‘b’], 2); // 使用 setIn 赋值 console.log(foo.getIn([‘a’, ‘b’])); // 使用 getIn 取值，打印 1 console.log(foo === bar); // 打印 false

// 使用 seamless-immutable.js 后 import SImmutable from ‘seamless-immutable’; foo = SImmutable({a: {b: 1}}) bar = foo.merge({a: { b: 2}}) // 使用 merge 赋值 console.log(foo.a.b); // 像原生 Object 一样取值，打印 1 console.log(foo === bar); // 打印 false

</div>

## IMMUTABLE 优点

### 1. Immutable 降低了 Mutable 带来的复杂度

可变（Mutable）数据耦合了 Time 和 Value 的概念，造成了数据很难被回溯。

比如下面一段代码：

<div class="highlight highlight-source-js">

function touchAndLog(touchFn) { let data = { key: ‘value’ }; touchFn(data); console.log(data.key); // 猜猜会打印什么？ }

</div>

在不查看 `touchFn` 的代码的情况下，因为不确定它对 `data` 做了什么，你是不可能知道会打印什么（这不是废话吗）。但如果 `data` 是 Immutable 的呢，你可以很肯定的知道打印的是 `value`。

### 2. 节省内存

Immutable.js 使用了 Structure Sharing 会尽量复用内存，甚至以前使用的对象也可以再次被复用。没有被引用的对象会被垃圾回收。

<div class="highlight highlight-source-js">

import { Map} from ‘immutable’; let a = Map({ select: ‘users’, filter: Map({ name: ‘Cam’ }) }) let b = a.set(‘select’, ‘people’);

a === b; // false a.get(‘filter’) === b.get(‘filter’); // true

</div>

上面 a 和 b 共享了没有变化的 `filter` 节点。

### 3. Undo/Redo，Copy/Paste，甚至时间旅行这些功能做起来小菜一碟

因为每次数据都是不一样的，只要把这些数据放到一个数组里储存起来，想回退到哪里就拿出对应数据即可，很容易开发出撤销重做这种功能。

后面我会提供 Flux 做 Undo 的示例。

### 4. 并发安全

传统的并发非常难做，因为要处理各种数据不一致问题，因此『聪明人』发明了各种锁来解决。但使用了 Immutable 之后，数据天生是不可变的，并发锁就不需要了。

然而现在并没什么卵用，因为 JavaScript 还是单线程运行的啊。但未来可能会加入，提前解决未来的问题不也挺好吗？

### 5. 拥抱函数式编程

Immutable 本身就是函数式编程中的概念，纯函数式编程比面向对象更适用于[前端](https://www.w3cdoc.com)开发。因为只要输入一致，输出必然一致，这样开发的组件更易于调试和组装。

像 ClojureScript，Elm 等函数式编程语言中的数据类型天生都是 Immutable 的，这也是为什么 ClojureScript 基于 React 的框架 &#8212; Om 性能比 React 还要好的原因。

## IMMUTABLE 缺点

### 1. 需要学习新的 API

No Comments

### 2. 增加了资源文件大小

No Comments

### 3. 容易与原生对象混淆

这点是[我们](https://www.w3cdoc.com)使用 Immutable.js 过程中遇到最大的问题。写代码要做思维上的转变。

虽然 Immutable.js 尽量尝试把 API 设计的原生对象类似，有的时候还是很难区别到底是 Immutable 对象还是原生对象，容易混淆操作。

Immutable 中的 Map 和 List 虽对应原生 Object 和 Array，但操作非常不同，比如你要用 `map.get('key')`而不是 `map.key`，`array.get(0)` 而不是 `array[0]`。另外 Immutable 每次修改都会返回新对象，也很容易忘记赋值。

当使用外部库的时候，一般需要使用原生对象，也很容易忘记转换。

下面给出一些办法来避免类似问题发生：

  1. 使用 Flow 或 TypeScript 这类有静态类型检查的工具
  2. 约定变量命名规则：如所有 Immutable 类型对象以 `$$` 开头。
  3. 使用 `Immutable.fromJS` 而不是 `Immutable.Map` 或 `Immutable.List` 来创建对象，这样可以避免 Immutable 和原生对象间的混用。

## 更多认识

### `Immutable.is`

两个 immutable 对象可以使用 `===` 来比较，这样是直接比较内存地址，性能最好。但即使两个对象的值是一样的，也会返回 `false`：

<div class="highlight highlight-source-js">

let map1 = Immutable.Map({a:1, b:1, c:1}); let map2 = Immutable.Map({a:1, b:1, c:1}); map1 === map2; // false

</div>

为了直接比较对象的值，immutable.js 提供了 `Immutable.is` 来做『值比较』，结果如下：

<div class="highlight highlight-source-js">

Immutable.is(map1, map2); // true

</div>

`Immutable.is` 比较的是两个对象的 `hashCode` 或 `valueOf`（对于 JavaScript 对象）。由于 immutable 内部使用了 Trie 数据结构来存储，只要两个对象的 `hashCode` 相等，值就是一样的。这样的算法避免了深度遍历比较，性能非常好。

后面会使用 `Immutable.is` 来减少 React 重复渲染，提高性能。

另外，还有 [mori][1]、[cortex][2] 等，因为类似就不再介绍。

### 与 Object.freeze、const 区别

`Object.freeze` 和 ES6 中新加入的 `const` 都可以达到防止对象被篡改的功能，但它们是 shallowCopy 的。对象层级一深就要特殊处理了。

### Cursor 的概念

这个 Cursor 和数据库中的游标是完全不同的概念。

由于 Immutable 数据一般嵌套非常深，为了便于访问深层数据，Cursor 提供了可以直接访问这个深层数据的引用。

<div class="highlight highlight-source-js">

import Immutable from ‘immutable’; import Cursor from ‘immutable/contrib/cursor’;

let data = Immutable.fromJS({ a: { b: { c: 1 } } }); // 让 cursor 指向 { c: 1 } let cursor = Cursor.from(data, [‘a’, ‘b’], newData => { // 当 cursor 或其子 cursor 执行 update 时调用 console.log(newData); });

cursor.get(‘c’); // 1 cursor = cursor.update(‘c’, x => x + 1); cursor.get(‘c’); // 2

</div>

## 实践

### 与 React 搭配使用，Pure Render

熟悉 React 的都知道，React 做性能优化时有一个避免重复渲染的大招，就是使用 `shouldComponentUpdate()`，但它默认返回 `true`，即始终会执行 `render()` 方法，然后做 Virtual DOM 比较，并得出是否需要做真实 DOM 更新，这里往往会带来很多无必要的渲染并成为性能瓶颈。

当然[我们](https://www.w3cdoc.com)也可以在 `shouldComponentUpdate()` 中使用使用 deepCopy 和 deepCompare 来避免无必要的 `render()`，但 deepCopy 和 deepCompare 一般都是非常耗性能的。

Immutable 则提供了简洁高效的判断数据是否变化的方法，只需 `===` 和 `is` 比较就能知道是否需要执行 `render()`，而这个操作几乎 0 成本，所以可以极大提高性能。修改后的 `shouldComponentUpdate` 是这样的：

> 注意：React 中规定 `state` 和 `props` 只能是一个普通对象，所以比较时要比较对象的 `key`，谢谢 [@chenmnkken][3]{.user-mention} 指正。

<div class="highlight highlight-source-js">

import { is } from ‘immutable’;

shouldComponentUp const thisProps = this.props || {}, thisState = this.state || {};

if (Object.keys(thisProps).length !== Object.keys(nextProps).length || Object.keys(thisState).length !== Object.keys(nextState).length) { return true; }

for (const key in nextProps) { if (!is(thisProps[key], nextProps[key])) { return true; } }

for (const key in nextState) { if (thisState[key] !== nextState[key] || !is(thisState[key], nextState[key])) { return true; } } return false; }

</div>

使用 Immutable 后，如下图，当红色节点的 state 变化后，不会再渲染树中的所有节点，而是只渲染图中绿色的部分：


  <img loading="lazy" width="715" height="324" class="alignnone size-full wp-image-6496 shadow" src="https://haomou.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/upload/2020/12/img_5fcfa87a1f6df.png" data-src="https://haomou.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/upload/2020/12/img_5fcfa87a1f6df.png?x-oss-process=image/format,webp" alt="" srcset="https://haomou.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/upload/2020/12/img_5fcfa87a1f6df.png?x-oss-process=image/format,webp 715w, https://haomou.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/upload/2020/12/img_5fcfa87a1f6df.png?x-oss-process=image/quality,q_50/resize,m_fill,w_300,h_136/format,webp 300w" sizes="(max-width: 715px) 100vw, 715px" />

你也可以借助 `React.addons.PureRenderMixin` 或支持 class 语法的 \[pure-render-decorator\](felixgirault/pure-render-decorator · GitHub) 来实现。

#### setState 的一个技巧

React 建议把 `this.state` 当作 Immutable 的，因此修改前需要做一个 deepCopy，显得麻烦：

<div class="highlight highlight-source-js">

import ‘_’ from ’lodash’;

const Component = React.createClass({ getInitialState() { return { data: { times: 0 } } }, handleAdd() { let data = _.cloneDeep(this.state.data); data.times = data.times + 1; this.setState({ data: data }); // 如果上面不做 cloneDeep，下面打印的结果会是已经加 1 后的值。 console.log(this.state.data.times); } }

</div>

使用 Immutable 后：

<div class="highlight highlight-source-js">

getInitialState() { return { data: Map({ times: 0 }) } }, handleAdd() { this.setState({ data: this.state.data.update(’times’, v => v + 1) }); // 这时的 times 并不会改变 console.log(this.state.data.get(’times’)); }

</div>

上面的 `handleAdd` 可以简写成：

<div class="highlight highlight-source-js">

handleAdd() { this.setState(({data}) => ({ data: data.update(’times’, v => v + 1) }) }); }

</div>

### 与 Flux 搭配使用

由于 Flux 并没有限定 Store 中数据的类型，使用 Immutable 非常简单。

现在是实现一个类似带有添加和撤销功能的 Store：

<div class="highlight highlight-source-js">

import { Map, OrderedMap } from ‘immutable’; let todos = OrderedMap(); let history = []; // 普通数组，存放每次操作后产生的数据

let TodoStore = createStore({ getAll() { return todos; } });

Dispatcher.register(action => { if (action.actionType === ‘create’) { let id = createGUID(); history.push(todos); // 记录当前操作前的数据，便于撤销 todos = todos.set(id, Map({ id: id, complete: false, text: action.text.trim() })); TodoStore.emitChange(); } else if (action.actionType === ‘undo’) { // 这里是撤销功能实现， // 只需从 history 数组中取前一次 todos 即可 if (history.length > 0) { todos = history.pop(); } TodoStore.emitChange(); } });

</div>

### 与 Redux 搭配使用

[Redux][4] 是目前流行的 Flux 衍生库。它简化了 Flux 中多个 Store 的概念，只有一个 Store，数据操作通过 Reducer 中实现；同时它提供更简洁和清晰的单向数据流（View -> Action -> Middleware -> Reducer），也更易于开发同构应用。目前已经在[我们](https://www.w3cdoc.com)项目中大规模使用。

由于 Redux 中内置的 `combineReducers` 和 reducer 中的 `initialState` 都为原生的 Object 对象，所以不能和 Immutable 原生搭配使用。

幸运的是，Redux 并不排斥使用 Immutable，可以自己重写 `combineReducers` 或使用 [redux-immutablejs][5] 来提供支持。

上面[我们](https://www.w3cdoc.com)提到 Cursor 可以方便检索和 update 层级比较深的数据，但因为 Redux 中已经有了 select 来做检索，Action 来更新数据，因此 Cursor 在这里就没有用武之地了。

## 总结

Immutable 可以给应用带来极大的性能提升，但是否使用还要看项目情况。由于侵入性较强，新项目引入比较容易，老项目迁移需要评估迁移。对于一些提供给外部使用的公共组件，最好不要把 Immutable 对象直接暴露在对外接口中。

如果 JS 原生 Immutable 类型会不会太美，被称为 React API 终结者的 Sebastian Markbåge 有一个这样的[提案][6]，能否通过现在还不确定。不过可以肯定的是 Immutable 会被越来越多的项目使用。

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 [1]: https://github.com/swannodette/mori
 [2]: https://github.com/mquan/cortex
 [3]: https://github.com/chenmnkken
 [4]: https://github.com/rackt/redux
 [5]: https://github.com/indexiatech/redux-immutablejs
 [6]: https://github.com/sebmarkbage/ecmascript-immutable-data-structures

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