有人說(shuō) Immutable 可以給 React 應(yīng)用帶來(lái)數(shù)十倍的提升，也有人說(shuō) Immutable 的引入是近期 JavaScript 中偉大的發(fā)明，因?yàn)橥?React 太火，它的光芒被掩蓋了。這些至少說(shuō)明 Immutable 是很有價(jià)值的，下面我們來(lái)一探究竟。

JavaScript 中的對(duì)象一般是可變的（Mutable），因?yàn)槭褂昧艘觅x值，新的對(duì)象簡(jiǎn)單的引用了原始對(duì)象，改變新的對(duì)象將影響到原始對(duì)象。如 foo={a: 1}; bar=foo; bar.a=2 你會(huì)發(fā)現(xiàn)此時(shí) foo.a 也被改成了 2。雖然這樣做可以節(jié)約內(nèi)存，但當(dāng)應(yīng)用復(fù)雜后，這就造成了非常大的隱患，Mutable 帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)變得得不償失。為了解決這個(gè)問(wèn)題，一般的做法是使用 shallowCopy（淺拷貝）或 deepCopy（深拷貝）來(lái)避免被修改，但這樣做造成了 CPU 和內(nèi)存的浪費(fèi)。
Immutable 可以很好地解決這些問(wèn)題。

什么是 Immutable Data

Immutable Data 就是一旦創(chuàng)建，就不能再被更改的數(shù)據(jù)。對(duì) Immutable 對(duì)象的任何修改或添加刪除操作都會(huì)返回一個(gè)新的 Immutable 對(duì)象。Immutable 實(shí)現(xiàn)的原理是 Persistent Data Structure（持久化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)），也就是使用舊數(shù)據(jù)創(chuàng)建新數(shù)據(jù)時(shí)，要保證舊數(shù)據(jù)同時(shí)可用且不變。同時(shí)為了避免 deepCopy 把所有節(jié)點(diǎn)都復(fù)制一遍帶來(lái)的性能損耗，Immutable 使用了 Structural Sharing（結(jié)構(gòu)共享），即如果對(duì)象樹中一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生變化，只修改這個(gè)節(jié)點(diǎn)和受它影響的父節(jié)點(diǎn)，其它節(jié)點(diǎn)則進(jìn)行共享。請(qǐng)看下面動(dòng)畫：

擦，費(fèi)了好大勁做了個(gè) Gif 動(dòng)畫，竟然被強(qiáng)制轉(zhuǎn)成了靜態(tài)圖，請(qǐng)移步 http://img.alicdn.com/tps/i2/TB1zzi_KXXXXXctXFXXbrb8OVXX-613-575.gif 觀看
目前流行的 Immutable 庫(kù)有兩個(gè)：

1.immutable.js

Facebook 工程師 Lee Byron 花費(fèi) 3 年時(shí)間打造，與 React 同期出現(xiàn)，但沒有被默認(rèn)放到 React 工具集里（React 提供了簡(jiǎn)化的 Helper）。它內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了一套完整的 Persistent Data Structure，還有很多易用的數(shù)據(jù)類型。像 Collection、List、Map、Set、Record、Seq。有非常全面的map、filter、groupBy、reduce``find函數(shù)式操作方法。同時(shí) API 也盡量與 Object 或 Array 類似。

其中有 3 種最重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)說(shuō)明一下：（Java 程序員應(yīng)該最熟悉了）

Map：鍵值對(duì)集合，對(duì)應(yīng)于 Object，ES6 也有專門的 Map 對(duì)象
List：有序可重復(fù)的列表，對(duì)應(yīng)于 Array
Set：無(wú)序且不可重復(fù)的列表

2.seamless-immutable

與 Immutable.js 學(xué)院派的風(fēng)格不同，seamless-immutable 并沒有實(shí)現(xiàn)完整的 Persistent Data Structure，而是使用 Object.defineProperty（因此只能在 IE9 及以上使用）擴(kuò)展了 JavaScript 的 Array 和 Object 對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)，只支持 Array 和 Object 兩種數(shù)據(jù)類型，API 基于與 Array 和 Object 操持不變。代碼庫(kù)非常小，壓縮后下載只有 2K。而 Immutable.js 壓縮后下載有 16K。

下面上代碼來(lái)感受一下兩者的不同：

// 原來(lái)的寫法
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(chǎn)', ‘b'], 2);  // 使用 setIn 賦值
console.log(foo.getIn([‘a(chǎn)', ‘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 賦值
console.log(foo.a.b); // 像原生 Object 一樣取值，打印 1
console.log(foo === bar); // 打印 false

Immutable 優(yōu)點(diǎn)

1 . Immutable 降低了 Mutable 帶來(lái)的復(fù)雜度

可變（Mutable）數(shù)據(jù)耦合了 Time 和 Value 的概念，造成了數(shù)據(jù)很難被回溯。

比如下面一段代碼：

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

在不查看 touchFn 的代碼的情況下，因?yàn)椴淮_定它對(duì) data 做了什么，你是不可能知道會(huì)打印什么（這不是廢話嗎）。但如果 data 是 Immutable 的呢，你可以很肯定的知道打印的是 value。

2 . 節(jié)省內(nèi)存

Immutable.js 使用了 Structure Sharing 會(huì)盡量復(fù)用內(nèi)存。沒有被引用的對(duì)象會(huì)被垃圾回收。

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

上面 a 和 b 共享了沒有變化的 `filter` 節(jié)點(diǎn)。

3 . Undo/Redo，Copy/Paste，甚至?xí)r間旅行這些功能做起來(lái)小菜一碟

因?yàn)槊看螖?shù)據(jù)都是不一樣的，只要把這些數(shù)據(jù)放到一個(gè)數(shù)組里儲(chǔ)存起來(lái)，想回退到哪里就拿出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)即可，很容易開發(fā)出撤銷重做這種功能。

后面我會(huì)提供 Flux 做 Undo 的示例。

4 . 并發(fā)安全

傳統(tǒng)的并發(fā)非常難做，因?yàn)橐幚砀鞣N數(shù)據(jù)不一致問(wèn)題，因此『聰明人』發(fā)明了各種鎖來(lái)解決。但使用了 Immutable 之后，數(shù)據(jù)天生是不可變的，并發(fā)鎖就不需要了。

然而現(xiàn)在并沒什么卵用，因?yàn)?JavaScript 還是單線程運(yùn)行的啊。但未來(lái)可能會(huì)加入，提前解決未來(lái)的問(wèn)題不也挺好嗎？

擁抱函數(shù)式編程

Immutable 本身就是函數(shù)式編程中的概念，純函數(shù)式編程比面向?qū)ο蟾m用于前端開發(fā)。因?yàn)橹灰斎胍恢拢敵霰厝灰恢?，這樣開發(fā)的組件更易于調(diào)試和組裝。

像 ClojureScript，Elm 等函數(shù)式編程語(yǔ)言中的數(shù)據(jù)類型天生都是 Immutable 的，這也是為什么 ClojureScript 基于 React 的框架 — Om 性能比 React 還要好的原因。

使用 Immutable 的缺點(diǎn)

需要學(xué)習(xí)新的 API

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增加了資源文件大小

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容易與原生對(duì)象混淆

這點(diǎn)是我們使用 Immutable.js 過(guò)程中遇到最大的問(wèn)題。寫代碼要做思維上的轉(zhuǎn)變。

雖然 Immutable.js 盡量嘗試把 API 設(shè)計(jì)的原生對(duì)象類似，有的時(shí)候還是很難區(qū)別到底是 Immutable 對(duì)象還是原生對(duì)象，容易混淆操作。

Immutable 中的 Map 和 List 雖對(duì)應(yīng)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 每次修改都會(huì)返回新對(duì)象，也很容易忘記賦值。

當(dāng)使用外部庫(kù)的時(shí)候，一般需要使用原生對(duì)象，也很容易忘記轉(zhuǎn)換。

下面給出一些辦法來(lái)避免類似問(wèn)題發(fā)生：

使用 Flow 或 TypeScript 這類有靜態(tài)類型檢查的工具

約定變量命名規(guī)則：如所有 Immutable 類型對(duì)象以 $$ 開頭。

使用 Immutable.fromJS 而不是 Immutable.Map 或 Immutable.List 來(lái)創(chuàng)建對(duì)象，這樣可以避免 Immutable 和原生對(duì)象間的混用。

更多認(rèn)識(shí)

1 . Immutable.is

兩個(gè) immutable 對(duì)象可以使用 === 來(lái)比較，這樣是直接比較內(nèi)存地址，性能最好。但即使兩個(gè)對(duì)象的值是一樣的，也會(huì)返回 false：

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

為了直接比較對(duì)象的值，immutable.js 提供了 Immutable.is 來(lái)做『值比較』，結(jié)果如下：

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

Immutable.is 比較的是兩個(gè)對(duì)象的 hashCode 或 valueOf（對(duì)于 JavaScript 對(duì)象）。由于 immutable 內(nèi)部使用了 Trie 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)，只要兩個(gè)對(duì)象的 hashCode 相等，值就是一樣的。這樣的算法避免了深度遍歷比較，性能非常好。

后面會(huì)使用 Immutable.is 來(lái)減少 React 重復(fù)渲染，提高性能。

另外，還有 mori、cortex 等，因?yàn)轭愃凭筒辉俳榻B。

2 . 與 Object.freeze、const 區(qū)別

Object.freeze 和 ES6 中新加入的 const 都可以達(dá)到防止對(duì)象被篡改的功能，但它們是 shallowCopy 的。對(duì)象層級(jí)一深就要特殊處理了。

3 . Cursor 的概念

這個(gè) Cursor 和數(shù)據(jù)庫(kù)中的游標(biāo)是完全不同的概念。

由于 Immutable 數(shù)據(jù)一般嵌套非常深，為了便于訪問(wèn)深層數(shù)據(jù)，Cursor 提供了可以直接訪問(wèn)這個(gè)深層數(shù)據(jù)的引用。

import Immutable from ‘immutable';
import Cursor from ‘immutable/contrib/cursor';
let data = Immutable.fromJS({ a: { b: { c: 1 } } });
// 讓 cursor 指向 { c: 1 }
let cursor = Cursor.from(data, [‘a(chǎn)', ‘b'], newData => {
// 當(dāng) cursor 或其子 cursor 執(zhí)行 update 時(shí)調(diào)用
console.log(newData);
});
cursor.get(‘c'); // 1
cursor = cursor.update(‘c', x => x + 1);
cursor.get(‘c'); // 2

實(shí)踐

與 React 搭配使用，Pure Render

熟悉 React 的都知道，React 做性能優(yōu)化時(shí)有一個(gè)避免重復(fù)渲染的大招，就是使用 shouldComponentUpdate()，但它默認(rèn)返回 true，即始終會(huì)執(zhí)行 render() 方法，然后做 Virtual DOM 比較，并得出是否需要做真實(shí) DOM 更新，這里往往會(huì)帶來(lái)很多無(wú)必要的渲染并成為性能瓶頸。

當(dāng)然我們也可以在 shouldComponentUpdate() 中使用使用 deepCopy 和 deepCompare 來(lái)避免無(wú)必要的 render()，但 deepCopy 和 deepCompare 一般都是非常耗性能的。

Immutable 則提供了簡(jiǎn)潔高效的判斷數(shù)據(jù)是否變化的方法，只需 === 和 is 比較就能知道是否需要執(zhí)行 render()，而這個(gè)操作幾乎 0 成本，所以可以極大提高性能。修改后的 shouldComponentUpdate 是這樣的：

import { is } from ‘immutable';
 shouldComponentUpdate: (nextProps = {}, nextState = {}) => {
  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 (thisProps[key] !== nextProps[key] || ！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;
 }

使用 Immutable 后，如下圖，當(dāng)紅色節(jié)點(diǎn)的 state 變化后，不會(huì)再渲染樹中的所有節(jié)點(diǎn)，而是只渲染圖中綠色的部分：

你也可以借助 React.addons.PureRenderMixin 或支持 class 語(yǔ)法的pure-render-decorator 來(lái)實(shí)現(xiàn)。

setState 的一個(gè)技巧

React 建議把 this.state 當(dāng)作 Immutable 的，因此修改前需要做一個(gè) deepCopy，顯得麻煩：

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，下面打印的結(jié)果會(huì)是已經(jīng)加 1 后的值。
console.log(this.state.data.times);
}
}

使用 Immutable 后：

getInitialState() {
 return {
  data: Map({ times: 0 })
 }
},
handleAdd() {
 this.setState({ data: this.state.data.update(‘times', v => v + 1) });
 // 這時(shí)的 times 并不會(huì)改變
 console.log(this.state.data.get(‘times'));
}

上面的 `handleAdd` 可以簡(jiǎn)寫成：

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

2 . 與 Flux 搭配使用

由于 Flux 并沒有限定 Store 中數(shù)據(jù)的類型，使用 Immutable 非常簡(jiǎn)單。

現(xiàn)在是實(shí)現(xiàn)一個(gè)類似帶有添加和撤銷功能的 Store：

import { Map, OrderedMap } from ‘immutable';
let todos = OrderedMap();
let history = []; // 普通數(shù)組，存放每次操作后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)
let TodoStore = createStore({
 getAll() { return todos; }
});
Dispatcher.register(action => {
 if (action.actionType === ‘create') {
 let id = createGUID();
 history.push(todos); // 記錄當(dāng)前操作前的數(shù)據(jù)，便于撤銷
 todos = todos.set(id, Map({
  id: id,
  complete: false,
  text: action.text.trim()
 }));
TodoStore.emitChange();
} else if (action.actionType === ‘undo') {
// 這里是撤銷功能實(shí)現(xiàn)，
// 只需從 history 數(shù)組中取前一次 todos 即可
 if (history.length > 0) {
  todos = history.pop();
 }
 TodoStore.emitChange();
}
});

3 . 與 Redux 搭配使用

Redux 是目前流行的 Flux 衍生庫(kù)。它簡(jiǎn)化了 Flux 中多個(gè) Store 的概念，只有一個(gè) Store，數(shù)據(jù)操作通過(guò) Reducer 中實(shí)現(xiàn)；同時(shí)它提供更簡(jiǎn)潔和清晰的單向數(shù)據(jù)流（View -> Action -> Middleware -> Reducer），也更易于開發(fā)同構(gòu)應(yīng)用。目前已經(jīng)在我們項(xiàng)目中大規(guī)模使用。

由于 Redux 中內(nèi)置的 combineReducers 和 reducer 中的 initialState 都為原生的 Object 對(duì)象，所以不能和 Immutable 原生搭配使用。

幸運(yùn)的是，Redux 并不排斥使用 Immutable，可以自己重寫 combineReducers 或使用 redux-immutablejs 來(lái)提供支持。

上面我們提到 Cursor 可以方便檢索和 update 層級(jí)比較深的數(shù)據(jù)，但因?yàn)?Redux 中已經(jīng)有了 select 來(lái)做檢索，Action 來(lái)更新數(shù)據(jù)，因此 Cursor 在這里就沒有用武之地了。

總結(jié)

Immutable 可以給應(yīng)用帶來(lái)極大的性能提升，但是否使用還要看項(xiàng)目情況。由于侵入性較強(qiáng)，新項(xiàng)目引入比較容易，老項(xiàng)目遷移需要評(píng)估遷移。對(duì)于一些提供給外部使用的公共組件，最好不要把 Immutable 對(duì)象直接暴露在對(duì)外接口中。

如果 JS 原生 Immutable 類型會(huì)不會(huì)太美，被稱為 React API 終結(jié)者的 Sebastian Markbåge 有一個(gè)這樣的提案，能否通過(guò)現(xiàn)在還不確定。不過(guò)可以肯定的是 Immutable 會(huì)被越來(lái)越多的項(xiàng)目使用。

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