Signal：更多前端框架的選擇

大家好，我卡頌。

最近，Angular?、Qwik?的作者「MI?KO HEVERY」發(fā)文表示Signal是前端框架的未來[1]，并考慮在Angular中實(shí)現(xiàn)它。

在此之前，Vue?、Solid.js?、Preact?、Svelte?都已實(shí)現(xiàn)Signal?。實(shí)際上，signal并不是一個(gè)新概念，他還有很多別名，比如：

•  響應(yīng)式更新
•  細(xì)粒度更新

如果你了解過Vue?響應(yīng)式更新的實(shí)現(xiàn)原理，對(duì)Signal就不會(huì)陌生。

實(shí)際上，Signal?的技術(shù)在10年前Knockout框架中就有應(yīng)用。為什么這項(xiàng)技術(shù)正受到越來越多前端框架的青睞？

本文，讓我們一起探討下這個(gè)話題。

signal的本質(zhì)

signal?的本質(zhì)，是將「對(duì)狀態(tài)的引用」以及「對(duì)狀態(tài)值的獲取」分離開。這么說可能有點(diǎn)抽象，讓我們先看一個(gè)非signal的例子。

以下是React中定義狀態(tài)的方式：

function App() {
  const [state, dispatch] = useState(0);
  return <p onClick={
    () => dispatch(state + 1)
  }>{state}</p>
}

useState的返回值包括兩部分：

• state：狀態(tài)的值
• dispatch?：狀態(tài)的setter

可以發(fā)現(xiàn)，state耦合了「對(duì)狀態(tài)的引用」以及「對(duì)狀態(tài)值的獲取」這兩個(gè)含義。

再來看一個(gè)signal?的例子。以下是同一個(gè)例子用Solid.js書寫的樣子：

function App() {
  const [getState, dispatch] = createSignal(0);
  return <p onClick={
    () => dispatch(getState() + 1)
  }>{getState()}</p>
}

createSignal的返回值包括兩部分：

•  getState：對(duì)狀態(tài)的引用
•  dispatch：狀態(tài)的setter

區(qū)別就體現(xiàn)在getState上，其中：

• getState是對(duì)狀態(tài)的引用
• getState()是對(duì)狀態(tài)值的獲取

也就是說，我們可以不必立刻獲取狀態(tài)的值，而是在需要的時(shí)候再獲取（即在需要時(shí)再執(zhí)行g(shù)etState()）。

這么做有什么好處呢？如果我們?cè)谛枰臅r(shí)候再獲取狀態(tài)的值，就能感知當(dāng)前的上下文環(huán)境。

舉個(gè)很粗糙的例子，在下面的代碼中，組件實(shí)例（Component實(shí)例）在render時(shí)會(huì)將全局變量cpnContext指向自己：

let cpnContext = null;

class Component {
  render() {
    cpnContext = this;
    // ...省略邏輯
  }
}

那么在createSignal返回的getState方法內(nèi)部，可以獲取全局變量cpnContext來感知當(dāng)前處于哪個(gè)組件的渲染流程：

function createSignal() {
  // ...省略邏輯
  function getState() {
    const curContext = cpnContext;
    // ...
  }
  function dispatch {}
  return [getState, dispatch]
}

這么做的目的是建立「狀態(tài)變化」與「需要更新哪個(gè)組件」之間的聯(lián)系。

相比于React?，基于Signal實(shí)現(xiàn)的框架會(huì)有兩個(gè)優(yōu)勢：

•  更好的細(xì)粒度更新性能
•  更好的DX（開發(fā)者體驗(yàn)）

更好的細(xì)粒度更新性能

由于Signal建立了狀態(tài)與組件之間的聯(lián)系，所以相比于React更有性能優(yōu)勢。

比如，在我的電腦上，用Svelte渲染1w個(gè)li，點(diǎn)擊某個(gè)li后改變他的內(nèi)容：

<ul>
  {#each items as item (item.id)}
   <li on:click={() => items[item.id].name = 'change!'}>{item.name}</li>
  {/each}
</ul>

從點(diǎn)擊事件觸發(fā)，到Svelte邏輯運(yùn)行完，再到瀏覽器重排重繪，總用時(shí)18.88ms，其中Svelte的邏輯執(zhí)行只花了9.5ms：

同樣的例子用React實(shí)現(xiàn)，觸發(fā)點(diǎn)擊后總用時(shí)98.5ms，其中React的邏輯執(zhí)行了89.38ms：

在這個(gè)例子中，React?性能比Svelte差了一個(gè)數(shù)量級(jí)。之所以會(huì)有這樣的差異，很大一部分原因在于「Svlete在更新前就知道狀態(tài)變化時(shí)需要更新哪個(gè)組件」。

而這一切的源頭就在于Signal。

更好的DX

更好的開發(fā)者體驗(yàn)主要體現(xiàn)在兩方面：

1、Signal感知上下文環(huán)境的能力減少了代碼心智負(fù)擔(dān)。

比如在React中，useEffect在使用時(shí)需要指明依賴的狀態(tài)：

useEffect(() => {
  // ...state1, state2變化后的邏輯
}, [state1, state2])

如果采用Signal的實(shí)現(xiàn)，狀態(tài)能感知到自己在useEffect上下文環(huán)境，可以自動(dòng)建立兩者之間的聯(lián)系，不用再擔(dān)心少寫依賴狀態(tài)、閉包陷阱等問題，減少心智負(fù)擔(dān)。

比如在Vue中，類似useEffect(僅僅是功能類似，兩者的用途其實(shí)是不同的)的watch，就不需要顯式指明依賴：

<script setup>
import { ref, watch } from 'vue'

const name = ref('')

watch(name, (newName, oldName) => {
  // ...省略邏輯
})
</script>

2、減少開發(fā)者性能優(yōu)化的心智負(fù)擔(dān)

使用Signal的框架通常能獲得不錯(cuò)的運(yùn)行時(shí)性能，所以不需要額外的性能優(yōu)化API。反觀React，開發(fā)者如果遇到性能問題，需要手動(dòng)調(diào)用性能優(yōu)化API（比如React.memo、useMemo、PureComponent）。

總結(jié)

有以上這么多優(yōu)點(diǎn)，難怪很多框架都使用了Signal?。那么React對(duì)Signal是什么態(tài)度呢？

React團(tuán)隊(duì)成員對(duì)此的觀點(diǎn)是：

1.  有可能引入類似Signal的原語
2. Signal?性能確實(shí)好，但他不太符合React的理念?

React的理念可以用一句話概括：「UI反映狀態(tài)在某一刻的快照」。

既然是快照，那就不是局部的，而是個(gè)整體概念。在React?中，狀態(tài)更新會(huì)引起整個(gè)應(yīng)用重新render?，就是對(duì)React快照理念的最好詮釋。

React?現(xiàn)階段的所有實(shí)現(xiàn)都是基于快照理念。所以，即使引入類似Signal?的原語，可能也是類似Mobx這樣的上層實(shí)現(xiàn)，而不是從底層重構(gòu)。

我個(gè)人比較傾向于認(rèn)為：React?團(tuán)隊(duì)承認(rèn)Signal的優(yōu)點(diǎn)，但由于積重難返，而且現(xiàn)代設(shè)備的性能通常是過剩的，所以性能問題并不是首要問題。

如果這個(gè)觀點(diǎn)是正確的，那么React?可能會(huì)在開發(fā)者體驗(yàn)（Signal的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)）方面努努力。比如去年提出的RFC: useEvent[2]可能就是這方面的一次嘗試。

參考資料

[1]Signal是前端框架的未來:https://www.builder.io/blog/usesignal-is-the-future-of-web-frameworks#code-use-ref-code-does-not-render。

[2]RFC: useEvent:https://github.com/reactjs/rfcs/pull/220。