深入剖析setState同步异步机制

关于 setState

setState 的更新是同步还是异步，一直是人们津津乐道的话题。不过，实际上如果我们需要用到更新后的状态值，并不需要强依赖其同步/异步更新机制。在类组件中，我们可以通过this.setState的第二参数、componentDidMount、componentDidUpdate等手段来取得更新后的值；而在函数式组件中，则可以通过useEffect来获取更新后的状态。所以这个问题，其实有点无聊。

不过，既然大家都这么乐于讨论，今天我们就系统地梳理一下这个问题，主要分为两方面来说：

  • 类组件（class-component）的更新机制
  • 函数式组件（function-component）的更新机制

类组件中的 this.setState

在类组件中，这个问题的答案是多样的，首先抛第一个结论：

  • 在legacy模式中，更新可能为同步，也可能为异步；
  • 在concurrent模式中，一定是异步。

问题一、legacy 模式和 concurrent 模式是什么鬼？

  • 通过ReactDOM.render(<App />, rootNode)方式创建应用，则为 legacy 模式，这也是create-react-app目前采用的默认模式；

  • 通过ReactDOM.unstable_createRoot(rootNode).render(<App />)方式创建的应用，则为concurrent模式，这个模式目前只是一个实验阶段的产物，还不成熟。

legacy 模式下可能同步，也可能异步？

是的，这不是玄学，我们来先抛出结论，再来逐步解释它。

  1. 当直接调用时this.setState时，为异步更新；
  2. 当在异步函数的回调中调用this.setState，则为同步更新；
  3. 当放在自定义 DOM 事件的处理函数中时，也是同步更新。

实验代码如下：

class StateDemo extends React.Component {
    constructor(props) {
        super(props)
        this.state = {
            count: 0
        }
    }
    render() {
        return <div>
            <p>{this.state.count}</p>
            <button onClick={this.increase}>累加</button>
        </div>
    }
    increase = () => {
        this.setState({
            count: this.state.count + 1
        })
        // 异步的，拿不到最新值
        console.log('count', this.state.count)

        // setTimeout 中 setState 是同步的
        setTimeout(() => {
            this.setState({
                count: this.state.count + 1
            })
            // 同步的，可以拿到
            console.log('count in setTimeout', this.state.count)
        }, 0)
    }

    bodyClickHandler = () => {
        this.setState({
            count: this.state.count + 1
        })
        // 可以取到最新值
        console.log('count in body event', this.state.count)
    }

    componentDidMount() {
        // 自己定义的 DOM 事件，setState 是同步的
        document.body.addEventListener('click', this.bodyClickHandler)
    }
    componentWillUnmount() {
        // 及时销毁自定义 DOM 事件
        document.body.removeEventListener('click', this.bodyClickHandler)
    }
}

要解答上述现象，就必须了解 setState 的主流程，以及 react 中的 batchUpdate 机制。

首先我们来看看 setState 的主流程：

  1. 调用this.setState(newState)；
  2. newState会存入 pending 队列；
    3，判断是不是batchUpdate；
    4，如果是batchUpdate，则将组件先保存在所谓的脏组件dirtyComponents中；如果不是batchUpdate，那么就遍历所有的脏组件，并更新它们。

由此我们可以判定：所谓的异步更新，都命中了batchUpdate，先保存在脏组件中就完事；而同步更新，总是会去更新所有的脏组件。

非常有意思，看来是否命中batchUpdate是关键。问题也随之而来了，为啥直接调用就能命中batchUpdate，而放在异步回调里或者自定义 DOM 事件中就命中不了呢？

这就涉及到一个很有意思的知识点：react 中函数的调用模式。对于刚刚的 increase 函数，还有一些我们看不到的东西，现在我们通过魔法让其显现出来：

increase = () => {
        // 开始：默认处于bashUpdate
        // isBatchingUpdates = true
        this.setState({
            count: this.state.count + 1
        })
        console.log('count', this.state.count)
        // 结束
        // isBatchingUpdates = false

    }

    increase = () => {
        // 开始：默认处于bashUpdate
        // isBatchingUpdates = true
        setTimeout(() => {
            // 此时isBatchingUpdates已经设置为了false
            this.setState({
                count: this.state.count + 1
            })
            console.log('count in setTimeout', this.state.count)
        }, 0)
        // 结束
        // isBatchingUpdates = false
    }

当 react 执行我们所书写的函数时，会默认在首位设置isBatchingUpdates变量。看到其中的差异了吗？当 setTimeout 执行其回调时，isBatchingUpdates早已经在同步代码的末尾被置为false了，所以没命中batchUpdate。

那自定义 DOM 事件又是怎么回事？代码依然如下：

  componentDidMount() {
    // 开始：默认处于bashUpdate
    // isBatchingUpdates = true
    document.body.addEventListener("click", () => {
      // 在回调函数里面，当点击事件触发的时候，isBatchingUpdates早就已经设为false了
      this.setState({
        count: this.state.count + 1,
      });
      console.log("count in body event", this.state.count); // 可以取到最新值。
    });
    // 结束
    // isBatchingUpdates = false
  }

我们可以看到，当componentDidMount跑完时，isBatchingUpdates已经设置为false了，而点击事件后来触发，并调用回调函数时，取得的isBatchingUpdates当然也是false，不会命中batchUpdate机制。

总结：

  • this.setState是同步还是异步，关键就是看能否命中batchUpdate机制
  • 能不能命中，就是看isBatchingUpdates是true还是false
  • 能命中batchUpdate的场景包括：生命周期和其调用函数、React中注册的事件和其调用函数。总之，是React可以“管理”的入口，关键是“入口”。

这里要注意一点：React去加isBatchingUpdate的行为不是针对“函数”，而是针对“入口”。比如setTimeout、setInterval、自定义DOM事件的回调等，这些都是React“管不到”的入口，所以不会去其首尾设置isBatchingUpdates变量。

concurrent 模式一定是异步更新

因为这个东西只在实验阶段，所以要开启 concurrent 模式，同样需要将 react 升级为实验版本，安装如下依赖：

npm install react@experimental react-dom@experimental

其他代码不用变，只更改 index 文件如下：

- ReactDOM.render(<App />, document.getElementById('root'));

+ ReactDOM.unstable_createRoot(document.getElementById('root')).render(<App />);

则可以发现：其更新都是异步的，在任何情况下都是如此。

关于函数式组件中 useState 的 setter

在函数式组件中，我们会这样定义状态：

const [count, setCount] = useState(0)

这时候，我们发现当我们无论在同步函数还是在异步回调中调用 setCount 时，打印出来的 count 都是旧值，这时候我们会说：setCount 是异步的。

  const [count, setCount] = useState(0);

  // 直接调用
  const handleStrightUpdate = () => {
    setCount(1);
    console.log(count); // 0
  };

  // 放在setTimeout回调中
  const handleSetTimeoutUpdate = () => {
    setTimeout(() => {
      setCount(1);
      console.log(count); // 0
    });
  };

setCount 是异步的，这确实没错，但是产生上述现象的原因不只是异步更新这么简单。原因主要有以下两点：

1，调用 setCount 时，会做合并处理，异步更新该函数式组件对应的 hooks 链表里面的值，然后触发重渲染(re-renders)，从这个角度上来说，setCount确实是一个异步操作；

2，函数式的capture-value特性决定了console.log(count)语句打印的始终是一个只存在于当前帧的常量，所以就算无论 setCount 是不是同步的，这里都会打印出旧值。

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