Первое мое знакомство с Mobx началось с удивления. Я не понимал всю магию библиотеки и задавал себе вопрос: “А как это возможно?”. Кажется, в ней используются какие-то подкапотные возможности JS или Mobx вообще написан на другом языке. 

И вот, потратив 3 месяца в исходниках, я развеял для себя магию. Mobx все таки написан на JS и даже имеет множественные ограничения, которые нужно соблюдать, чтобы ваш браузер не взорвался.

В этой статье мы создадим свой Mobx с нуля, а так же свяжем его с React, через собственно написанный HOC observer. В конце у вас будет общее понимание реактивности, которое поможет в самостоятельном осмыслении не только Mobx, но и других реактивных библиотек и фреймворков.

Оглавление

Заглянем Mobx под капот

Ваш Mobx

Что не попало в библиотеку?

Итоги

Примечания

Статья больше рассчитана на людей, работавших с Mobx, но если вы не знакомы с библиотекой, вот краткое объяснение принципов работы библиотеки:

Getting-started, the-gist-of-Mobx, Mobx Api

Писать весь функционал мы, конечно же, не будем, реализуем самый минимум. Наша реализация будет где-то не простой, но все равно достаточно примитивной и не готовой к проду.

Заглянем Mobx под капот

Перед тем, как приступить к написанию и планированию кода, понаблюдаем за Mobx.

Рассмотрим такой пример:

import { observable, autorun } from "mobx";

const counter = observable({ count: 0 });

console.log(counter);

function listener() 
   console.log(counter.count)
}

autorun(listener);

function increment() {
  counter.count++;
}

//каждые полсекунды будет инкрементироваться счетчик
setInterval(increment, 500);

Результат работы кода в консоли:

Каждые полсекунды будет инкрементироваться счетчик.
Каждые полсекунды будет инкрементироваться счетчик.

Пример работы в песочнице.

  • Присваиваем в counter объект обернутый в observable функцию.

  • observable функция преобразует обычный объект в наблюдаемый объект.

  • Слушатель listener, обыкновенная функция, которая внутри себя выводит в консоль поле count.

  • Функция listener передается в autorun и уже в autorun произойдет связка наблюдаемого поля count и функции listener.

  • Каждый раз, когда count будет изменяться , будет триггериться вызов функции listener.

Что тут происходит?

Структура, которую строит Mobx.

Если мы вызовем  console.log(counter), то увидим такой Proxy-объект.

Выглядит сложно. Столько Mobx добавляет всего для одного поля.

Объект обернут в Proxy, в нем можно заметить наше поле count. Причем, оно появляется несколько раз. Внутри оригинального объекта и внутри values, копии оригинального объекта, в котором каждое значение обернуто в ObservableValue.

ObservableValue это обертка над значениями. Она предоставляет доступ к хранимому внутри него состоянию. При вызове метода на изменение значения сущность дергает зависимые слушатели.

Слушатели внутри ObservableValue хранятся в виде Реакций (Reaction).

Можно увидеть, что внутри единственной реакции содержится наша функция listener, которая передавалась в autorun.

listener
listener

Реакции тоже содержат в себе наблюдаемые значения от которых они зависят и получается рекурсивная зависимость, наблюдаемые значения в себе содержат реакции, а реакции содержат наблюдаемые значения. Данная связь позволяет в любой момент выполнить взаимную отписку.

Связь наблюдаемых значений и слушателей

Мы с вами немного заглянули под капот Mobx, понаблюдали за тем какие структуры он строит. В момент вывода в консоль, все слушатели и наблюдаемые значения уже связаны. Возникает закономерный вопрос - а как же происходит вся эта связь внутри?

При использовании Mobx в работе, мы нигде не используем это явно, библиотека это делает за нас. Это ее главная фишка, она берет на себя всю самую сложную и грязную работу, разработчик сосредоточен только на своем коде, а не на бойлерплейте. 

Но  никакой магии в этом нет. Если при написании кода мы забудим обернуть нашу функцию listener в  autorun, то ничего работать не будет. Все функции, которые должны “слушать” изменения своих значений, должны быть обернуты в autorun или другие подобные обертки.

Рассмотрим такой пример. Мы случайно забыли обернуть listener в autorun. В консоли пусто и setInterval Работает в холостую.

import { observable, autorun } from "mobx";

const counter = observable({ count: 0 });

console.log(counter);

function listener() {
  console.log(counter.count);
}

function increment() {
  counter.count++;
}

setInterval(increment, 500);

Сделаем вывод, что для связи с наблюдаемыми значениями функции всегда нужна некоторая обертка. В Mobx это autorun и Reaction. В Mobx-react это HOC observer.

Если порыться в вышеприведенных исходниках, то становится понятно, что autorun и observer под капотом используют все тот же Reaction.

В autorun тут.

В HOC observer внутри используется useObserver.

И вот в нем уже используется Reaction.

Reaction - ключевая сущность для связывания наблюдаемых значений и слушателей.

Краткое объяснения логики “связывания”

Рассмотрим связывание на примере функции autorun.

Мы передаем в функцию autorun слушатель. Он вызывается и регистрирует нашу функцию в глобальную переменную и затем вызывает ее. У наблюдаемых значений внутри функции вызывается геттер, который внутри себя обращается к глобальной переменной и сохраняет к себе.

Наивный код, который очень просто реализует связывание:

// Глобальная переменная
let globalListener = null;

const observableValue = {
 internalListener: null,
 // метод отдающий внутреннее состояние наблюдаемого значения
 get() {
   this.internalListener = globalListener;
   return "some value";
 }
};

// Функция, которая помещает слушатель в глобальную переменную
function autorun(listener) {
 globalListener = listener;
 listener();
}

//-------------------------------------------
// клентский код

function listener() {
 console.log(observableValue.get());
}

autorun(listener);

console.log(observableValue.internalListener === listener); //Listener попал внутрь observableValue

Песочница.

Вот так это можно представить на рисунке:

Дале, мы воспользуемся стратегией из этого рисунка, для создания своего autorun.

Итак, на данном этапе мы.

  • Понаблюдали за Mobx, посмотрели во что они превращает наш код

  • Познакомились с логикой связывания слушателей и наблюдаемых значений

Имея вышеизложенную информацию можем приступить к определению нужного нам api и планированию внутренностей нашей библиотеки.

Что мы с вами сделаем?

Мы воссоздадим функционал библиотеки, основываясь на апи оригинального Mobx.

Прикинем, какое api мы должны получить к концу статью.

Возможность обернуть любое значение и сделать его наблюдаемым. 

Никогда не использовал это, но observableValue нужен будет для построения более сложных структур.

Аналог из Mobx:

const value = observableValue(0)

const increment = () => value.set(value.get() + 1)
const listener = () => console.log(value.get()) // в консоли 1...2...3...4

autorun(listener)

setInterval(increment,500)

Объекты очень важная вещь в нашей работе, и важно дать возможность нашей библиотеки делать их поля наблюдаемыми.

Аналог из mobx:

const obj = observableObject({count: 0})

const increment = () => obj.count++
const listener = () => console.log(obj.count) // в консоли 1...2...3...4

autorun(listener)

setInterval(increment, 500)

С массивами аналогичная история, что и с объектами.

Аналог из mobx:

const arr = observableArray([])

const add = () => arr.push(1)
const listener = () => console.log(arr) // в консоли [1]...[1, 1]...[1,1,1]...[1,1,1,1]

autorun(listener)

setInterval(add, 500)

Утечки памяти в приложении никому не нужны, отписываться от наблюдаемых значений очень важно.

const arr = observableArray([])

const add = () => arr.push(1)
const listener = () => console.log(arr) // в консоли [1]...[1, 1]...[1,1,1]

const dispose = autorun(listener)

setInterval(add, 500)

setTimeout(dispose, 1600) // после 3 вызова произойдет отписка и listener не будет вызываться, хотя add продолжить вхолостую работать

Возможность связать компонент с наблюдаемыми значениями и перерендерить компонент при изменениях.

Аналог из mobx:

const obj = observableObject({count: 0})
setInterval(() => obj.count++, 500)

const App = () => {
   return <div>{obj.count}</div> // компонент будет перерендериваться каждые 500 мс
}

const ObservabledApp = observer(App) //observer свяжет поле count c с компонентом 

render(<ObservabledApp />, “#root”)

Примерное апи библиотеки известно. Теперь я представлю внутренние компоненты.

Концепции всех этих компонентов, взяты из исходников, каждый из них мы поочередно напишем. Перед реализацией каждого из них будет оставлена ссылка на исходники

  1. ObservableValue - самый простой примитив наблюдаемого значения, оборачивает простые значения, поля объектов. В реальном коде явно мы его не будем использовать, он будет содержаться только внутри более сложных структур.

  2. ObservableObject - представляет наблюдаемый объект, каждое поле оборачивается в ObservableValue, все операции с полями объекта ObservableObject поручает ObservableValue.

  3. ObservableArray - представляет наблюдаемый массив, все значения оборачиватся в ObservableValue. ObservableArray операции изменения поручает ObservableValue.

  4. Atom - примитив, который работает со слушателями внутри наблюдаемых значений, является частью ObservableValue и ObservableArray.

  5. Reaction - контейнер для слушателя, сущность, которая занимается связкой слушателя и наблюдаемого значения, все наблюдаемые значения от которых зависит хранит в себе.

Диаграмма того, как это можно представить все эти сущности.

На данном этапе

Мы немного заглянули Mobx под капот. Обсудили Api, которое хотим сделать. Познакомились с внутренними компонентами.

Подсмотрев за настоящим mobx, можем приступать к разработке собственного.

Ваш Mobx 

Для начала, реализуем очень простую версию функции autorun и глобальное состояние.

Глобальное состояние

Тут мы имеем просто поле для реакции, чтобы наблюдаемые значения могли его перехватить и сохранить к себе содержимое.

Подобный объект слизан из Mobx.

Он гораздо сложнее, там есть поля для хранения очередей реакций, глобальные флаги и много прочего, поле trackingDerivationтам тоже имеется и выполняет ту же роль, то есть, хранит слушатель на время его связывания с наблюдаемым значением.

/**
* Класс глобального состояния
*/
class GlobalState {
 /**
  * Переменная для записи реакции(слушателя)
  */
 trackingDerivation = null;
}

export const globalState = new GlobalState();

Autorun

Исходники autorun

Вот такая супер примитивная реализация, позже эта функция улучшится и будет более соответствовать оригинальной функции.

import { globalState } from "./globalState.js"

export function autorun(callback) {
 const prevTrackingDerivation = globalState.trackingDerivation;

 globalState.trackingDerivation = callback;
 callback();
 globalState.trackingDerivation = prevTrackingDerivation;
}

Сначала сохраняем прошлый слушатель в константу prevTrackingDerivation после завершения работы возвращаем прошлый контекст на место, это нужно для того, чтобы вложенные друг в друга autorun не вмешивались в работу друг друга и каждый autorun жил в своем реактивном контексте.

Нашу функцию записываем в глобальную переменную, а затем вызываем ее, для того, чтобы наблюдаемые значения получили ее и сохранили внутри себя. После вызова возвращаем прошлый слушатель на место и восстанавливаем реактивный контекст.

Для ясности, вот пример кода такой ситуации. Такое бывает в реакт приложении, только вмето autorun используется HOC observer. Компоненты вложены и не должны мешать друг другу.

autorun(function listener1() {
  // контекст функции listener1
  autorun(function listener2() {
    // контекст функции listener2
  })
  // контекст функции listener1
})

С помощью нашей библиотеки мы можем сохранять слушателей в глобальную переменную. Теперь, нужно эту глобальную переменную отловить и сохранить ее содержимое, для этого реализуем первый контейнер для наблюдаемых значений.

ObservableValue

Реализация будет копировать внешний api observable.box из mobx:

ObservableValue должен содержать в себе

  • зависимых слушателей.

  • Метод get, который будет отдавать внутреннее значение и пытаться регистрировать слушателей

  • Метод set, устанавливает новое значение и вызывает реакции

  • enhancer - функция, которая преобразовывает значения в наблюдаемые, если они сложнее, чем примитивное значение. Пока это просто заглушка и подготовка к будущему функционалу

Исходники ObservableValue:

// ObservableValue.js

import { globalState } from "./globalstate.js";
import { isPrimitive, isObservable } from "./utils.js"
import { $$observable } from "../constants";

function enhancer(value) {
 if (isObservable(value)) return value;
 if (isPrimitive(value)) return value;
 return value;
}

export class ObservableValue {
 constructor(value) {
   this._observers = new Set();

   this[$$observable] = true;

   this._value = enhancer(value);
 }

 get() {
   // тут мы отлавливаем функцию, которая была записана в trackingDerivation при вызове autorun

   if (globalState.trackingDerivation) {
     this.observe(globalState.trackingDerivation);
   }

   return this._value;
 }

 /**
  * @description Устанавливает новое значение и уведомляет слушателей
  */
 set(newValue) {
   this._value = enhancer(newValue);
   this._notify();
 }

 /**
  * @description Добавляет слушатель в массив слушателей
  */
 observe(reaction) {
   this._observers.add(reaction);
 }

 /**
  * @description Удаляет слушатель из массива слушателей
  */
 dispose(reaction) {
   this._observers.delete(reaction);
 }

 /**
  * @description Уведомляет слушателей об изменениях
  */
 _notify() {
   this._observers.forEach((reaction) => reaction());
 }
}

Демонстрация работы ObservableValue

Пример работы в песочнице .

import { ObservableValue } from "./ObservableValue";
import { autorun } from "./autorun";

const count = new ObservableValue(0);

function listener() {
  console.log(count.get())
}

autorun(listener);

function increment() {
  count.set(count.get() + 1);
}

setInterval(increment, 500);

Наш код работает и вызывает слушатели. Уже сейчас его можно где-то использовать.

Но обычно мы с mobx используем сложные структуры (объекты, массивы).
И для того, чтобы они были реактивными, нам придется вручную оборачивать каждое поле. Так и еще мы лишим наши объекты “нативности”, ведь придется у каждого поля вызывать методы set и get.

В mobx объекты оборачиваются в более сложные структуры, в которых преобразования в наблюдаемые значения прячутся от разработчика и сохраняется “нативность” оригинальных объектов.

ObservableObject

Снова заглянем под юбку к mobx. Посмотрим, какие структуры он строит для объектов. 

Для примера, просто обернем объект в observable

import { observable } from "mobx";

const observableObject = observable({
 value: 1,
 value2: {value3: 3},
 arr: [1, 2, { value4: 4 }]
});

console.log(observableValue);

Вызовем console.log(observableObject) и увидим такой Proxy объект.

Внутреннее состояние Proxy у observableObject
Внутреннее состояние Proxy у observableObject

Можно обратить внимание, что каждое поле объекта обернуто в ObservableValue, неважно, примитивное значение или или нет. 

Также объект совсем не содержит слушателей, со слушателями работают только ОbservableValue. Это хорошая новость, так как у нас уже реализован ObservableValue.

Исходники ObservableObject.

Реализация в Mobx выглядит страшнее и сложнее, в нашей реализации содержится самый минимум:

В конструкторе все поля оборачиваем в ObservableValue.

Метод get ObservableObject вызывает метод get у ObservableValue, если это функция, то возвращает ее как есть.

Метод set вызывает одноименный метод у ObservableValue и устанавливает в него новое значение.

Если происходит установка значения, которого раньше не существовало, то оборачиваем его в ObservableValue и добавляем в values.

import { ObservableValue } from "../ObservableValue";
import { isFunction } from "../utils";

export class ObservableObject {
 constructor(target) {
   this._target = target;

   /**
    * создаем объект значений, это копия объекта,
    * приходящего извне, только все значения обернуты в ObservableValue
    */
   this._values = Object.fromEntries(Object.entries(target).map(([key, value]) => [key, new ObservableValue(value)]));

 }

 /**
  * @description Метод, который возвращает значение из ObservableValue
  */
 get(target, property) {
   if (!this._hasProperty(property)) return;
   /* если функция, то просто возвращаем функцию */
   if (isFunction(target[property])) return target[property];

   return this._values[property].get();
 }

 /**
  * @description  Метод, который устанавливает
  * значения для ObservableValue и для внешнего объекта
  */
 set(target, property, value) {
   if (this._hasProperty(property)) {
     /* если значение есть, то это observableValue и вызываем у нее метод set*/
     this._values[property].set(value);
     return true;
   }

   if (isFunction(target[property])) {
     /* если функция, то просто устанавливаем функцию */
     target[property] = value;
     return true;
   }
   /* значения нет, создаем новое и оборачиваем в ObservableValue*/
   this._values[property] = new ObservableValue(value);
   target[property] = value;

   return true;
 }

 _hasProperty(property) {
   return property in this._target;
 }
}

Теперь надо безопасно упаковать класс в оригинальный объект и спрятать все явные вызовы get и set.

В этом нам поможет нативный функционал Proxy, Symbol и дескрипторы.

Проксирование объекта

Обернем исходный объект в Proxy и возложим вызовы методов реактивного класса на JS.

Объект Proxy не часто используется на практике, поэтому приложил ссылку:для ознакомления.

Learn JavaScript

Тут же есть задачка про observable объект

Proxy будет в своих ловушках передавать установку и получение значений в ObservableObject. Сам ObservableObject будем хранить в том же объекте, который проксируем.

Создадим Символ по которому будет хранится класс.

Информация по символам

// constants.js

/**
* Ключ для идентификации наблюдаемых значений
*/
export const $$observable = Symbol("observable");

/**
* Ключ, в котором хранится класс реализующий логику наблюдаемых значений.
*/
export const $$observableAdmin = Symbol("observableAdmin");

C помощью definePropertyзапретим все операции с этим полем, это нужно для того, чтобы клиентский код не мог получить доступа к нему.

// observableObject.js

import {$$observableAdmin} from "./constants";
import {ObservableObject} from "./ObservableObject.js"

// функция observableObject, которая создает прокси

function observableObject(target) {
 Object.defineProperty(target, $$observableAdmin, {
   enumerable: false,
   configurable: false,
   writable: false,
   value: new ObservableObject(target)
 });

 return new Proxy(target, {
   get(...args) {
     return target[$$observableAdmin].get(...args);
   },
   set(...args) {
     return target[$$observableAdmin].set(...args);
   }
 });
}

Наша функция-фабрика для объектов готова.

Изменяем enhancer в ObservableValue

Мы научились делать объекты наблюдаемыми, поэтому функцию enhancer в ObservableValue.js требуется доработать.

// ObservableValue.js

// ...

import { isPrimitive, isPureObject, isObservable } from "./utils.js"

function enhancer(value) {
 if (isObservable(value)) return value;
 if (isPrimitive(value)) return value;

 if (isPureObject(value)) return observableObject(value);

 return value;
}

// ...

Этим ходом мы получили возможность рекурсивно преобразовывать сложные объекты.

Конечно, глубокое оборачивание всего и вся по-умолчанию это плохо и Mobx предоставляет возможность это отключить, но мы пишем учебную версию и для наших нужд можно оставить и так.

Демонстрация работы ObservableObject

Демонстрация работы с объектами схожа с прошлой демонстрацией.

import { makeObservable } from "./makeObservable";
import { autorun } from "./autorun";

const counter = observableObject({ count: 0 });

console.log(counter);

function listener() {
 console.log(counter.count) //вывод в консоль 1…2…3…4…5…6
}

autorun(listener);

function increment() {
 counter.count++;
}

setInterval(increment, 500);

Пример в песочнице

ObservableArray

Мы с вами написали преобразования для объектов и примитивов, но для минимальной версии библиотеки не хватает функционала с массивами. 

Давайте уже создадим ее, имея опыт реализации двух прошлых сущностей.

В Mobx сущность работающая с массивами.

Много страшного кода, но нам не нужно будет реализовывать все.

import { isObservable, isPrimitive } from "../utils";
import { $$observable } from "../constants";
import { ObservableValue } from "../ObservableValue";


// ObservableArray.js

function arrayEnhancer(items) {
 return items.map((targetElement) => {
   if (isPrimitive(targetElement)) return targetElement;
   return new ObservableValue(targetElement);
 });
}


export class ObservableArray {
 constructor(target) {
   this._observers = new Set()

   this[$$observable] = true;

   this._target = target;

   this._values = arrayEnhancer(target);
 }

 /**
  * @description Отдает значение и, если есть глобальный слушатель, то регистрирует его
  */
 get(target, property) {
   if (globalState.trackingDerivation) {       
     this.observe(globalState.trackingDerivation); 
   }

   const observableValue = this._getValue(property);
   if (isObservable(observableValue)) return observableValue.get();
   return observableValue;
 }

 /**
  * @description установка значения по индексу
  */
 set(target, property, value) {
   this.spliceWithArray(property, 0, value);
   return true;
 }

 /**
  * @description возвращает значение по индексу из внутреннего объекта значений
  */
 _getValue(property) {
   return this._values[property];
 }

 /**
  * @description обернуть значения в observable и добавить их в массив
* за один раз, так как нативные методы массива могут вызывать геттеры и сеттеры несколько раз,
* что будет провоцировать лишние вызовы слушателей

  *
  * Метод оборачивает новые элементы в ObservableValue
  */
 spliceWithArray(start, deleteCount, ...items) {
   this._values.splice(start, deleteCount || 0, ...arrayEnhancer(items));
   const splicesValues = this._target.splice(start, deleteCount || 0, ...items);

   this._notify();
   return splicesValues;
 }

 /**
  * @description Устанавливаем длину массива и уведомляем слушателей.
  */
 setLength(newLength) {
   const isValuesSetSuccess = Reflect.set(this._values, "length", newLength);
   const isTargetSetSuccess = Reflect.set(this._target, "length", newLength);

   this._notify();

   return isValuesSetSuccess && isTargetSetSuccess;
 }

 getValues() {
   return this._values;
 }

/**
  * @description Добавляет слушатель в массив слушателей
  * Добавляет наблюдаемое значение в зависимости реакции
  */
 observe(reaction) {
   this._observers.add(reaction);
 }

 /**
  * @description Удаляет слушатель из массива слушателей
  * Удаляет наблюдаемое значение из зависимостей реакции
  */
 dispose(reaction) {
   this._observers.delete(reaction);
 }

 /**
  * @description Уведомляет слушателей об изменениях
  */
 _notify() {
   this._observers.forEach((reaction) => reaction());
 }
}

На set мы вызываем метод spliceWithArray, он с помощью метода splice реализует вставки нового элемента или перезапись существующего. 

При получении значения мы так же, как и в ObservableValue обращаемся к глобальной переменной для того, чтобы записать себе слушатель.

В ObservableArray слушатели содержатся и в отдельных обернутых в ObservableValue элементах и в самом массиве, так как надо еще следить за длиной массива.

Метод setLength устанавливает новую длину массива и уведомляет слушателей

Проксирование массива

Для “магической” работы массивов нужно, как и для объектов использовать Proxy.

Для валидной работы с методами массивов их нужно будет переопределить, так как они могут несколько раз вызывать set и get у исходного объекта, что будет провоцировать лишние вызовы слушателей.

Такой код по-умолчанию вызовет у массива сеттер аж 5 раз, а это значит, что 5 раз будет запущено уведомление слушателей.

arr.push(1, 2, 3, 4, 5);

Для решения этой проблемы мы используем spliceWithArray.

Наша версия метода push внутри использует функцию spliceWithArray. Функция за один раз может выполнить много операций и единожды уведомить слушателей об изменениях.

Если потребуется написать другие методы, можно легко подсмотреть, как это сделал mobx.

import { $$observableAdmin } from "../constants";

/**
* Имплементация методов массива
*/
const arrayMethods = {
 push(...items) {
   const internalReactiveInstance = this[$$observableAdmin];
   internalReactiveInstance.spliceWithArray(internalReactiveInstance.getValues().length, 0, ...items);
   return internalReactiveInstance.getValues().length;
 },
};

/**
* Proxy ловушки для массива
*/
export class ArrayHandlers {
 get(target, property, _) {
   const arrayMethod = arrayMethods[property];
   if (arrayMethod) return arrayMethod.bind(target);

   return target[$$observableAdmin].get(target, property);
 }

 set(target, property, value) {
   const reactiveField = target[$$observableAdmin];

   if (property === "length") return reactiveField.setLength(value);
   return reactiveField.set(target, property, value);
 }
}


function delegateProxy(target) {
 return new Proxy(target, new ArrayHandlers());
}

export function observableArray(target) {
 Object.defineProperty(target, $$observableAdmin, {
   enumerable: false,
   configurable: false,
   writable: false,
   value: new ObservableArray(target),
 });

 return delegateProxy(target);
}

Обновляем enhancer в ObservableValue

С появлением функционала реактивных массивов дорабатываем enhancer в ObservableValue.js.

// ObservableValue.js

// ...

import { isPrimitive, isObservable, isPureObject, isArray } from "./utils.js"

function enhancer(value) {
 if (isObservable(value)) return value;
 if (isPrimitive(value)) return value;
 if (isPureObject(value)) return observableObject(value)
 if (isArray(value)) return observableArray(value);

 return value;
}

// ...

Atom

Мысленно вернемся в самое начало. В ту часть, где я описывал какие компоненты будут составлять нашу библиотеку.


Вспомним этот рисунок.

В сущностях ObservableValue и ObservableArray можно заметить сущность Atom.

Atom в mobx, это класс, который выполняет работу со слушателями. Наблюдаемые значения, которые взаимодействуют со слушателями должны унаследовать функционал Atom.

При реализации ObservableArray и ObservableValue, можно обратить на повторяющийся код работы со слушателями (observe, dispose, _notify). 

Именно эти методы мы вынесем в Atom.

// Atom.js

import { globalState } from "../globalstate";

/**
*  Класс реализующий подписки и уведомление для наблюдаемых значений
*/
export class Atom {
 constructor() {
   this._observers = new Set([]);
 }

 /**
  * @description Добавляет слушатель в массив слушателей
  * Добавляет наблюдаемое значение в зависимости реакции
  */
 observe(reaction) {
   this._observers.add(reaction);
 }

 /**
  * @description Удаляет слушатель из массива слушателей
  * Удаляет наблюдаемое значение из зависимостей реакции
  */
 dispose(reaction) {
   this._observers.delete(reaction);
 }

  /**
  * @description Уведомляет слушателей об изменениях
  */
 _notify() {
   this._observers.forEach((reaction) => reaction());
 }

  /**
  * @description Перехватывает глобальный слушатель
  */
 _reportObserved() {
   if (globalState.trackingDerivation)    
     this.observe(globalState.trackingDerivation);
   }
}

Среди уже знакомых методов появился_reportObserved , он нужен для отлавливания слушателя из глобальной переменной. Atom полезен для того, чтобы вынести дублирующийся код и спрятать логику работы со слушателями, поэтому метод был добавлен сюда.

Демонстрация работы ObservableArray

Мы добавили 2 новые сущности Atom и ObservableArray. Тут можно сделать контрольную точку и посмотреть промежуточный результат в песочнице.

Осталось два финальных рывка: 

  1. Возможность отписаться от наблюдаемых значений

  2. Связать нашу библиотеку с реактом

Возможность отписок Reaction

Наш фейковый mobx умеет только регистрировать слушатели, но не умеет от них отписываться, а значит наша библиотека это большая утечка памяти.

Пора нам решить эту проблему и создать очередную сущность.

Называться она будет Reaction, это аналог из mobx.

Reaction - это обертка над функцией-слушателем, которая хранит все наблюдаемые значения, от которых зависит слушатель.

Имея в распоряжении всех слушателей, мы можем легко в нужный момент отписаться.

Реакция в конструктор принимает функцию, которая будет зависеть от наблюдаемых значений.

Очень важный метод в реакции track. Он принимает функцию, в которой будут содержаться наблюдаемые значения. Именно тут произойдет связка.

import { globalState } from "../globalstate";

/**
* @description Сущность реакции, содержащая колбек, 
* который привязан к наблюдаемым значениям.
* Реакция содержит список наблюдаемых значений, от которых зависит.
* Это нужно для взаимной отписки при вызове метода dispose
*/
export class Reaction {
 constructor(callback) {
   this._callback = callback;
   this._observers = new Set([]);
   this._disposed = false;
 }

 /**
  * @description  Добавление наблюдаемого значения
  */
 addObserver(observer) {
   this._observers.add(observer);
 }

 /**
  * @description  Удаление наблюдаемого значения
  */
 removeObserver(observer) {
   this._observers.delete(observer);
 }

 /**
  *  @description 
  *  Запуск трекаемого коллбека с записью текущего контекста в глобальную переменную
  *  Чтобы наблюдаемые значения могли перехватить реакцию и сохранить себе в слушатели
  *  
  *  @param trackedCallback коллбэк, 
  *  вызывающийся для привязки реакции к наблюдаемым значениям
  */
 track(trackedCallback) {
  if (this._disposed) return;

  /**
  * Сохранение прошлой реакции нужно для поддержки вложенных реакций
  */
  const prevDerivation = globalState.trackingDerivation;

  globalState.trackingDerivation = this;
  trackedCallback();
  globalState.trackingDerivation = prevDerivation;

 }

 /**
  * @description  Запуск переданного коллбека
  */
 run() {
   return this._callback();
 }

 /**
  * @description  Выполняет подготовку реакции к отписке
  *  вызывает метод для взаимных отписок
  */
 dispose() {
   this._disposed = true;
   this._clearObservers();
 }

 /**
  * @description  Получение метода dispose, с привязкой контекста
  */
 getDispose() {
   return this.dispose.bind(this);
 }

 /**
  * @description  Вызов взаимной отписки наблюдаемых значений
  */
 _clearObservers() {
   this._observers.forEach((observer) => observer.dispose(this));
 }
}

После введения Reaction, нужно доработать Atom.  поправить методы observe, dispose, и _notify.

Теперь при вызове notify пробегаем по всем реакциям и запускаем метод run у всех реакций, чтобы запустить функцию-слушатель.

При вызове метода observe мы регистрируем наблюдаемое значение и в Atom и в реакцию.

При вызове метода  dispose отписываем реакцию и отписываемся от реакции.

import { globalState } from "../globalstate";

/**
*  Класс реализующий подписки и уведомление для наблюдаемых значений
*/
export class Atom {
 constructor() {
   this._observers = new Set([]);
 }

 /**
  * @description Добавляет слушатель в массив слушателей
  * Добавляет наблюдаемое значение в зависимости реакции
  */
 observe(reaction) {
   // this._observers.add(reaction);
   // обновляем код регистрации реакции 
   
   this._observers.add(reaction);
   reaction.addObserver(this);
 }

 /**
  * @description Удаляет слушатель из массива слушателей
  * Удаляет наблюдаемое значение из зависимостей реакции
  */
 dispose(reaction) {
   // this._observers.delete(reaction);
   // обновляем код удаления реакции 
   
   this._observers.delete(reaction);
   reaction.removeObserver(this);
 }

 _reportObserved() {
   if (globalState.trackingDerivation) this.observe(globalState.trackingDerivation);
 }

 /**
  * @description Уведомляет слушателей об изменениях
  */
 _notify() {
   this._observers.forEach((reaction) => reaction.run());
 }
}

Займемся доработкой autorun, используем нововведенный класс реакции. В конструктор Реакции мы передаем наш callback. В метод track, тоже передаем callback. Из autorun возвращаем dispose, чтобы была возможность отписаться в клиентском коде.

autroun в Mobx.

// autorun.js

import { Reaction } from "./Reaction";

/**
* @description функция для упрощения работы с Reaction
*/
export function autorun(callback) {
 const reaction = new Reaction(callback);
 reaction.track(callback);

 return reaction.getDispose();
}

По функционалу библиотеки это все, осталось только реализовать связку с реактом и можно подводить итоги и бежать просить повышение к зарплате у начальника.

Связывание библиотеки с react

Mobx для связки с реактом использует HOC observer. Напишем такой же.

Исходники

export function observer(Component) {
 return (props) => {
   const reactionTrackingRef = useRef(null);
   const forceUpdate = useForceUpdate();

   if (!reactionTrackingRef.current) {
     reactionTrackingRef.current = new Reaction(forceUpdate);
   }

   useLayoutEffect(() => () => reactionTrackingRef.current.dispose(), []);

   let rendering;
   reactionTrackingRef.current.track(() => {
     rendering = Component(props);
   });

   return rendering;
 };
}

В reactionTrackingRef хранится реакция, ее мы создаем только на маунт компонента

В конструктор реакции передали forceUpdate, это функция, которая возращается с кастомного хука, при вызове она принудительно перерендерит компонент, если изменятся наблюдаемые значения.

в useLayoutEffect мы отписываемся, когда компонент умрет.

Далее, создаем переменную в которую будем записывать jsx из компонента

И в метод track передаем функцию, в которой вызывается наш компонент, именно тут и произойдет связка реакции с наблюдаемыми значениями, которые используются в компоненте.

Обратите внимание, что тут не создается новой реакт ноды, компонент, который мы передали в observer вызывается просто как обыкновенная функция. Получается наш HOC неявно становится частью переданного компонента.

Исходники:

В observer внутри используется useObserver. И вот в нем уже используется Reaction. Наша реализация чем-то похожа на оригинальный HOC.

В HOC компоненте используется кастомный хук useForceUpdate.

Вот его реализация. 

import { useState } from "react";

export function useForceUpdate() {
 const [, updateState] = useState({});
 return () => updateState({});
}

Просто передаем в setState пустой объект, и так как каждый раз ссылка на этот объект разная,то будет происходить принудительный ререндер.

Демонстрация работы cвязки с React

Для демонстрации подготовлен такой пример:

import React from "react";
import { render } from "react-dom";
import { observable } from "./observable";
import { observer } from "./observer";

const counterObject = observable({ counter: 1 });

function Counter() {
 return (
   <div>
     <button onClick={() => counterObject.counter--}>-</button>
     {counterObject.counter}
     <button onClick={() => counterObject.counter++}>+</button>
   </div>
 );
}

const ObservableCounter = observer(Counter);

render(<ObservableCounter />, document.getElementById("root"));

Можно потыкать в песочнице.

На данном этапе, мы можем считать наше детище завершенным. У нас имеется наша примитивная версия Mobx и адаптер к реакту.

Можно перейти к обсуждению, того, что можно еще улучшить, чтобы получить более близкую к оригиналу версию.

Что не попало в библиотеку?

Полноценные Observable-сущности

Если вы заглядывали в исходники перед каждой реализацией Observable классов, то могли заметить, что кода в разы больше.

Это потому, что Mobx постарался закрыть все способы взаимодействия c объектами, массивами и тд.

Объекты

В сущности объекта есть реализации для обработки

  1. метода has

  2. вызовa defineProperty

  3. Удаления поля

  4. Вызова ownKeys метода

Массивы

Имплементация методов массивов

Mobx почти для каждого метода массивов добавил свою реализацию, это нужно для оптимизаций, если вы хотите полноценную версию, то это обязательно надо сделать.

Map и Set

Map и Set мы вовсе не стали делать, массивов с объектами для большинства случаев хватает. Примерную их реализацию посмотреть в исходниках. Структуру можно посмотреть просто заллогировав обернутый Map или Set, как мы делали это раньше

В Mobx для Map и Set тоже выделены отдельные сущности.

Computed Values

Я не стал в статью включать вычисляемые значения потом что статья итак получается длинная.

По реализации computed values похожи на гибрид наблюдаемого значения и реакции

Вычисляемые значения содержат список наблюдаемых значений, от которых зависят и список реакций которые зависят от вычисляемого значения.

Вычисляемые значения хранятся в списке слушателей у наблюдаемых значений, когда одно из наблюдаемых значений изменяется, оно триггерит запуск вычисляемого значения, а вычисляемое значение уже запускает зависимые от себя реакции.

На рисунке такая связь выглядит так:

Для более лучшего понимания вычисляемого значения выведите их в консоль и вы сразу поймете по какому принципу они устроены.

Выводить структуры Mobx в консоль очень сильно помогает для понимания его работы.

Actions

Исходники Action

Action в mobx просто декоратор, для них нет отдельной сущности. 

Действия тоже не стал включать в статью, потому что внутри них используется супер низкоуровневое апи транзакций. Объяснение транзакции это отдельная статья. 

Транзакции позволяют скомпоновать изменения любого количества наблюдаемых значений и вызвать зависимые от них слушатели всего один раз. Это называется батчинг. 

Для добавления батчинга нужно будет немного пересмотреть архитектуру библиотеки.

Наблюдаемые значения должны не вызывать напрямую реакции, а планировать вызов реакци, передавая их в некоторую очередь ожидания. Это позволит собрать все реакции в одном месте и выполнить их за 1 раз. 

Рассмотрим такой пример:

class ExampleSuperClass {
 @observable count: number = 0;

 @action
 increment() {
   this.count++;
   this.count++;
   this.count++;
 }
}

const esc = new ExampleSuperClass();

autorun(() => {
 console.log(esc.count); // вызовется 2 раза 0…3
});

esc.increment();

В консоли мы увидим это:

Action собрал все изменения в кучку и сделал так, чтобы функция вызвалась всего 1 раз.

Итоги

В результате, собрав воедино все, вы получаете собственную реактивную систему. 

Полученные знания помогут вам в изучении устройства реального Mobx или других реактивных библиотек и фреймворков.

Вот рабочий код нашего детища, в нем имеются примеры работы, тесты и описание к каждому методу.

Благодарности

Так как это моя первая статья, devreverza помог ее причесать. Подписывайтесь на его тг-канал, там тоже буду сборки библиотек из исходников.

Ссылки

Комментарии (8)


  1. nin-jin
    21.09.2022 13:36
    +4

    Наблюдаемые значения должны не вызывать напрямую реакции, а планировать вызов реакци, передавая их в некоторую очередь ожидания. Это позволит собрать все реакции в одном месте и выполнить их за 1 раз. 

    Боюсь всё несколько сложнее. Реакции нельзя вызывать в каком попало порядке. К тому же, это не очень эффективно и надёжно. По хорошему реакции должны лишь менять статус, а начинаться их исполнение должно с корневого авторана, с пропуском промежуточных реакций, если их инвалидация была ложной тревогой.


    1. GgavriLOVE
      21.09.2022 20:00

      Спасибо за замечание. Я понимаю, что все гораздо сложнее и реакции должны "планироваться", а не вызываться кучей, чтобы просто вызвать. В статье намеренно упрощенно


  1. mSnus
    21.09.2022 15:35

    Снова заглянем под юбку к mobx.

    Под капот всё же заглядывают с другими целями. Хотя... Кто вы по профессии?


    1. GgavriLOVE
      22.09.2022 22:52

      Профессиональный тунеядец


  1. megahertz
    22.09.2022 16:30

    Хабр снова торт. Спасибо за проделанную работу. Тоже стало интересно откуда такие глубокие знания: любопытство, рабочие задачи или что-то еще.


    1. GgavriLOVE
      22.09.2022 22:50
      +1

      Спасибо. Только любопытство и куча свободного времени.
      Какие-то вещи в исходниках мне еще пока не полностью понятны, поэтому говорить о глубоких знаниях еще рановато).Надеюсь, наверстаю и выкачу еще статью


  1. mobilz
    22.09.2022 21:08

    Пока не читал, времени нет, но уже предвкушаю ) спасибо за материал, впечатляет.


    1. GgavriLOVE
      22.09.2022 22:52

      Спасибо! Надеюсь, статья зайдет).