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Solid.js 核心概念：信号与副作用函数

2024-05-263.6k 阅读

Solid.js 中的信号（Signals）

在 Solid.js 的世界里，信号是一种核心的数据管理机制，它为应用程序提供了一种响应式的数据绑定方式。信号本质上是一种能够存储值并在值发生变化时通知依赖它的部分的结构。

信号的创建与基本使用

在 Solid.js 中，通过 createSignal 函数来创建信号。createSignal 函数接受一个初始值作为参数，并返回一个包含两个元素的数组。第一个元素是一个访问器函数，用于获取当前信号的值；第二个元素是一个 setter 函数，用于更新信号的值。

下面是一个简单的示例：

import { createSignal } from 'solid-js';

const App = () => {
    const [count, setCount] = createSignal(0);

    return (
        <div>
            <p>Count: {count()}</p>
            <button onClick={() => setCount(count() + 1)}>Increment</button>
        </div>
    );
};

export default App;

在上述代码中，我们使用 createSignal(0) 创建了一个名为 count 的信号，初始值为 0。count() 用于获取当前信号的值，setCount 用于更新 count 的值。每次点击按钮时，setCount(count() + 1) 会将 count 的值增加 1，并且 Solid.js 会自动更新相关的 DOM 元素，即 p 标签中显示的 count 值。

信号的响应式原理

Solid.js 的信号基于一种细粒度的响应式系统。当信号的值发生变化时，Solid.js 会自动追踪哪些部分依赖于这个信号。具体来说，Solid.js 会在渲染过程中收集依赖。当一个信号的值在某个组件的渲染函数中被读取时，该组件就成为了这个信号的依赖。

例如，在上述 App 组件中，p 标签中的 count() 读取了 count 信号的值，因此 p 标签所在的 DOM 更新逻辑（包括渲染函数和相关的 DOM 操作）就成为了 count 信号的依赖。当 count 的值通过 setCount 改变时，Solid.js 会重新执行相关的依赖逻辑，从而更新 DOM 中显示的 count 值。

这种细粒度的响应式系统相比于传统的虚拟 DOM diff 算法有一些优势。虚拟 DOM diff 算法通常是在组件级别进行比较和更新，而 Solid.js 的信号机制可以更精确地定位到具体的依赖部分进行更新，减少不必要的 DOM 操作，提高应用程序的性能。

信号的嵌套与组合

信号可以进行嵌套和组合，以构建更为复杂的数据结构。例如，我们可以创建一个包含多个信号的对象。

import { createSignal } from 'solid-js';

const App = () => {
    const user = {
        name: createSignal('John'),
        age: createSignal(30)
    };

    return (
        <div>
            <p>Name: {user.name()}</p>
            <p>Age: {user.age()}</p>
            <button onClick={() => user.age(user.age() + 1)}>Increment Age</button>
        </div>
    );
};

export default App;

在这个例子中，user 对象包含两个信号 name 和 age。每个信号都可以独立地被访问和更新，并且 Solid.js 会正确追踪它们各自的依赖。

此外，我们还可以通过信号组合来创建派生信号。例如，假设有两个信号 a 和 b，我们可以创建一个新的信号 c，其值是 a 和 b 的和。

import { createSignal } from 'solid-js';

const App = () => {
    const [a, setA] = createSignal(1);
    const [b, setB] = createSignal(2);
    const c = () => a() + b();

    return (
        <div>
            <p>a: {a()}</p>
            <p>b: {b()}</p>
            <p>c (a + b): {c()}</p>
            <button onClick={() => setA(a() + 1)}>Increment a</button>
            <button onClick={() => setB(b() + 1)}>Increment b</button>
        </div>
    );
};

export default App;

这里的 c 函数虽然不是通过 createSignal 创建的标准信号，但它依赖于 a 和 b 信号。当 a 或 b 的值发生变化时，c() 的返回值也会相应改变，并且依赖于 c() 的 DOM 部分也会被更新。

Solid.js 中的副作用函数（Effects）

副作用函数在 Solid.js 中扮演着重要的角色，它们用于处理那些会产生副作用的操作，比如数据获取、订阅事件、更新 DOM 之外的状态等。

副作用函数的基本概念

在 Solid.js 中，副作用函数通常是指那些会对外部系统产生影响或者依赖外部系统状态的函数。例如，从服务器获取数据、设置定时器、绑定 DOM 事件监听器等操作都属于副作用。

Solid.js 提供了 createEffect 函数来创建副作用函数。createEffect 函数接受一个回调函数作为参数，这个回调函数会在组件初始化时执行一次，并且在其依赖的信号发生变化时再次执行。

使用 createEffect 的示例

下面是一个简单的使用 createEffect 进行数据获取的示例：

import { createEffect, createSignal } from'solid-js';
import { fetchData } from './api'; // 假设这是一个用于获取数据的函数

const App = () => {
    const [data, setData] = createSignal(null);
    const [loading, setLoading] = createSignal(false);

    createEffect(() => {
        setLoading(true);
        fetchData()
          .then(response => {
                setData(response);
                setLoading(false);
            })
          .catch(error => {
                console.error('Error fetching data:', error);
                setLoading(false);
            });
    });

    return (
        <div>
            {loading()? (
                <p>Loading...</p>
            ) : data()? (
                <pre>{JSON.stringify(data(), null, 2)}</pre>
            ) : null}
        </div>
    );
};

export default App;

在上述代码中，createEffect 内部的回调函数在组件初始化时会被执行。这个回调函数首先设置 loading 信号为 true，然后调用 fetchData 函数从服务器获取数据。当数据获取成功或失败时，分别更新 data 信号和 loading 信号。由于 createEffect 会追踪其内部依赖的信号，这里虽然没有直接依赖信号，但 setData 和 setLoading 会触发依赖于这些信号的 DOM 部分更新。

清理副作用

在某些情况下，副作用函数可能需要进行清理操作。例如，当组件卸载时，我们可能需要取消定时器、解绑事件监听器等。Solid.js 的 createEffect 支持清理副作用。

import { createEffect, createSignal } from'solid-js';

const App = () => {
    const [count, setCount] = createSignal(0);
    let timer;

    createEffect(() => {
        timer = setInterval(() => {
            setCount(count() + 1);
        }, 1000);

        return () => {
            clearInterval(timer);
        };
    });

    return (
        <div>
            <p>Count: {count()}</p>
        </div>
    );
};

export default App;

在这个例子中，createEffect 内部创建了一个定时器，每秒增加 count 的值。createEffect 的回调函数返回了一个清理函数，当组件卸载时（例如组件从 DOM 中移除），这个清理函数会被执行，从而清除定时器，避免内存泄漏。

条件副作用

有时候，我们可能只希望在某些条件满足时才执行副作用。Solid.js 可以通过在 createEffect 内部添加条件逻辑来实现这一点。

import { createEffect, createSignal } from'solid-js';

const App = () => {
    const [isEnabled, setIsEnabled] = createSignal(false);
    const [count, setCount] = createSignal(0);

    createEffect(() => {
        if (isEnabled()) {
            const intervalId = setInterval(() => {
                setCount(count() + 1);
            }, 1000);

            return () => {
                clearInterval(intervalId);
            };
        }
    });

    return (
        <div>
            <input type="checkbox" onChange={() => setIsEnabled(!isEnabled())} /> Enable Timer
            {isEnabled() && <p>Count: {count()}</p>}
        </div>
    );
};

export default App;

在这个示例中，只有当 isEnabled 信号为 true 时，createEffect 内部才会创建定时器并开始计数。当 isEnabled 变为 false 时，定时器会被清理。

信号与副作用函数的交互

信号和副作用函数在 Solid.js 中紧密协作，共同构建出高效且响应式的应用程序。

信号驱动副作用

副作用函数通常依赖于信号的值。当信号的值发生变化时，副作用函数会相应地执行。例如，在前面的数据获取示例中，虽然没有直接在 createEffect 中读取信号，但 setData 和 setLoading 操作间接依赖于信号。这种依赖关系使得当信号变化时，相关的 DOM 更新和副作用操作能够正确执行。

再看一个更直接的例子：

import { createEffect, createSignal } from'solid-js';

const App = () => {
    const [message, setMessage] = createSignal('');

    createEffect(() => {
        if (message()) {
            console.log('New message:', message());
        }
    });

    return (
        <div>
            <input type="text" onChange={(e) => setMessage(e.target.value)} />
        </div>
    );
};

export default App;

在这个例子中，createEffect 依赖于 message 信号。当用户在输入框中输入内容，message 信号的值发生变化时，createEffect 中的回调函数会被执行，从而在控制台打印出新的消息。

副作用更新信号

副作用函数也常常用于更新信号的值。在数据获取的示例中，fetchData 成功或失败后通过 setData 和 setLoading 更新了相应的信号。这种交互模式使得我们可以在处理副作用操作（如数据获取）的同时，将结果反馈到信号中，进而触发依赖这些信号的 DOM 更新或其他副作用操作。

import { createEffect, createSignal } from'solid-js';

const App = () => {
    const [number, setNumber] = createSignal(0);

    createEffect(() => {
        setTimeout(() => {
            setNumber(number() + 1);
        }, 2000);
    });

    return (
        <div>
            <p>Number: {number()}</p>
        </div>
    );
};

export default App;

这里通过 setTimeout 模拟一个异步副作用操作，每两秒更新一次 number 信号的值，从而导致 p 标签中显示的数字每两秒增加 1。

多个信号与副作用的复杂交互

在实际应用中，往往会涉及多个信号和副作用函数之间的复杂交互。例如，我们可能有一个信号表示用户的登录状态，另一个信号表示用户的个人资料。当用户登录成功后，我们需要获取用户的个人资料，这涉及到多个信号和副作用函数的协作。

import { createEffect, createSignal } from'solid-js';
import { login, fetchUserProfile } from './api'; // 假设这是登录和获取用户资料的 API 函数

const App = () => {
    const [isLoggedIn, setIsLoggedIn] = createSignal(false);
    const [userProfile, setUserProfile] = createSignal(null);

    createEffect(() => {
        if (isLoggedIn()) {
            fetchUserProfile()
              .then(profile => {
                    setUserProfile(profile);
                })
              .catch(error => {
                    console.error('Error fetching user profile:', error);
                });
        }
    });

    const handleLogin = () => {
        login()
          .then(() => {
                setIsLoggedIn(true);
            })
          .catch(error => {
                console.error('Login error:', error);
            });
    };

    return (
        <div>
            {isLoggedIn()? (
                <div>
                    {userProfile()? (
                        <pre>{JSON.stringify(userProfile(), null, 2)}</pre>
                    ) : (
                        <p>Loading user profile...</p>
                    )}
                </div>
            ) : (
                <button onClick={handleLogin}>Login</button>
            )}
        </div>
    );
};

export default App;

在这个示例中，isLoggedIn 信号表示用户的登录状态。当用户点击登录按钮调用 handleLogin 函数成功登录后，isLoggedIn 信号被设置为 true。这会触发依赖于 isLoggedIn 的 createEffect 执行，从而开始获取用户资料并更新 userProfile 信号。整个过程展示了多个信号和副作用函数之间如何协同工作来构建一个完整的应用逻辑。

信号与副作用函数的性能优化

在使用 Solid.js 的信号和副作用函数时，性能优化是一个重要的考量点。合理地使用它们可以避免不必要的计算和更新，提高应用程序的运行效率。

减少不必要的副作用执行

在 createEffect 中，应该尽量减少不必要的计算和操作。由于 createEffect 会在依赖的信号变化时重新执行，所以要确保回调函数中的操作都是必要的。例如，如果在 createEffect 中有一些计算操作可以缓存结果，那么可以考虑使用 memoization（记忆化）技术。

import { createEffect, createMemo, createSignal } from'solid-js';

const App = () => {
    const [a, setA] = createSignal(1);
    const [b, setB] = createSignal(2);

    const sum = createMemo(() => a() + b());

    createEffect(() => {
        console.log('Sum has changed:', sum());
    });

    return (
        <div>
            <p>a: {a()}</p>
            <p>b: {b()}</p>
            <p>Sum: {sum()}</p>
            <button onClick={() => setA(a() + 1)}>Increment a</button>
            <button onClick={() => setB(b() + 1)}>Increment b</button>
        </div>
    );
};

export default App;

在这个例子中，createMemo 创建了一个 memoized 值 sum。createEffect 依赖于 sum，而不是直接依赖 a 和 b。这样，只有当 sum 的值真正发生变化时，createEffect 才会执行，避免了在 a 或 b 变化时不必要的 console.log 操作（如果直接依赖 a 和 b，每次 a 或 b 变化都会触发 createEffect 执行）。

控制信号的更新频率

有时候，频繁地更新信号可能会导致性能问题，特别是当信号的变化会触发大量的 DOM 更新或其他副作用操作时。可以通过节流（throttle）或防抖（debounce）技术来控制信号的更新频率。

import { createEffect, createSignal } from'solid-js';
import { throttle } from 'lodash';

const App = () => {
    const [scrollY, setScrollY] = createSignal(0);

    const handleScroll = throttle(() => {
        setScrollY(window.pageYOffset);
    }, 200);

    createEffect(() => {
        window.addEventListener('scroll', handleScroll);
        return () => {
            window.removeEventListener('scroll', handleScroll);
        };
    });

    return (
        <div>
            <p>Scroll Y: {scrollY()}</p>
        </div>
    );
};

export default App;

在这个示例中，使用 lodash 的 throttle 函数来限制 setScrollY 的调用频率。handleScroll 函数会在滚动事件触发时被调用，但由于 throttle 的作用，它每 200 毫秒最多执行一次。这样可以避免在用户快速滚动时过于频繁地更新 scrollY 信号，从而减少不必要的 DOM 更新和计算。

避免循环依赖

在使用信号和副作用函数时，要注意避免出现循环依赖。循环依赖可能会导致无限的更新循环，使应用程序陷入死循环。例如，如果一个信号 A 的更新会触发副作用函数，而这个副作用函数又更新了另一个信号 B，而 B 的更新又反过来触发 A 的更新，就会形成循环依赖。

import { createEffect, createSignal } from'solid-js';

// 错误示例，会导致循环依赖
const App = () => {
    const [a, setA] = createSignal(0);
    const [b, setB] = createSignal(0);

    createEffect(() => {
        setB(a() + 1);
    });

    createEffect(() => {
        setA(b() + 1);
    });

    return (
        <div>
            <p>a: {a()}</p>
            <p>b: {b()}</p>
        </div>
    );
};

// 正确示例，避免循环依赖
const FixedApp = () => {
    const [a, setA] = createSignal(0);
    const [b, setB] = createSignal(0);

    createEffect(() => {
        const temp = a() + 1;
        setB(temp);
    });

    createEffect(() => {
        setA(b() + 1);
    });

    return (
        <div>
            <p>a: {a()}</p>
            <p>b: {b()}</p>
        </div>
    );
};

export default FixedApp;

在第一个错误示例中，两个 createEffect 之间形成了循环依赖，导致无限更新。在第二个正确示例中，通过引入一个临时变量 temp，避免了直接的循环依赖，确保应用程序正常运行。

信号与副作用函数在实际项目中的应用场景

信号和副作用函数在 Solid.js 项目中有广泛的应用场景，下面列举一些常见的场景。

数据获取与状态管理

在大多数应用程序中，都需要从服务器获取数据并进行状态管理。信号可以很好地表示数据的状态（如加载中、加载成功、加载失败），而副作用函数可以用于发起数据请求。

import { createEffect, createSignal } from'solid-js';
import { fetchProducts } from './api';

const ProductList = () => {
    const [products, setProducts] = createSignal([]);
    const [loading, setLoading] = createSignal(false);
    const [error, setError] = createSignal(null);

    createEffect(() => {
        setLoading(true);
        fetchProducts()
          .then(data => {
                setProducts(data);
                setLoading(false);
            })
          .catch(err => {
                setError(err);
                setLoading(false);
            });
    });

    return (
        <div>
            {loading()? (
                <p>Loading products...</p>
            ) : error()? (
                <p>Error: {error().message}</p>
            ) : (
                <ul>
                    {products().map(product => (
                        <li key={product.id}>{product.name}</li>
                    ))}
                </ul>
            )}
        </div>
    );
};

export default ProductList;

在这个产品列表的示例中，products 信号存储获取到的产品数据，loading 信号表示数据加载状态，error 信号表示数据获取过程中发生的错误。createEffect 负责发起数据请求并根据结果更新相应的信号，从而实现数据获取和状态管理的功能。

表单处理

在处理表单时，信号可以用于存储表单的值，而副作用函数可以用于验证表单、提交表单等操作。

import { createEffect, createSignal } from'solid-js';

const Form = () => {
    const [name, setName] = createSignal('');
    const [email, setEmail] = createSignal('');
    const [error, setError] = createSignal(null);

    createEffect(() => {
        if (name() && email().includes('@')) {
            // 模拟表单提交
            console.log('Form submitted:', { name: name(), email: email() });
            setError(null);
        } else {
            setError('Name and valid email are required');
        }
    });

    return (
        <form>
            <label>Name:</label>
            <input type="text" onChange={(e) => setName(e.target.value)} />
            <label>Email:</label>
            <input type="email" onChange={(e) => setEmail(e.target.value)} />
            {error() && <p style={{ color:'red' }}>{error()}</p>}
            <button type="submit">Submit</button>
        </form>
    );
};

export default Form;

在这个表单示例中，name 和 email 信号分别存储输入框的值。createEffect 根据 name 和 email 的值进行表单验证，并根据验证结果更新 error 信号，从而实现表单的验证和提交逻辑。

实时数据更新与推送

在一些实时应用场景中，如聊天应用、实时监控等，需要实时更新数据。信号可以实时反映数据的变化，而副作用函数可以用于订阅实时数据推送。

import { createEffect, createSignal } from'solid-js';
import { subscribeToChatMessages } from './chatApi';

const Chat = () => {
    const [messages, setMessages] = createSignal([]);

    createEffect(() => {
        const unsubscribe = subscribeToChatMessages((newMessage) => {
            setMessages([...messages(), newMessage]);
        });

        return () => {
            unsubscribe();
        };
    });

    return (
        <div>
            <ul>
                {messages().map(message => (
                    <li key={message.id}>{message.text}</li>
                ))}
            </ul>
        </div>
    );
};

export default Chat;

在这个聊天应用的示例中，createEffect 订阅了聊天消息的推送，每当有新消息时，通过 setMessages 更新 messages 信号，从而实时在页面上显示新的聊天消息。同时，createEffect 返回的清理函数用于在组件卸载时取消订阅，避免内存泄漏。