Flux架构

引言：本文的目标是通过了解Flux 提出的模式，来明白Flux 的核心要点，以及弄清楚它到底是什么。并且，由于Flux不是传统意义上的软件包，因此我们将仔细研究通过Flux 来解决设计思路上的问题。

本文选自《Flux架构》。

　　Flux 作为一种全新的方式，用于支持建立复杂的可扩展用户界面。当你在网上搜寻Flux的相关资料时，能了解到的大概也就是类似以上这些内容了。但我们该如何定义这样一种全新的方式呢？又是什么让其优于其他前端架构呢？

Flux 是一套模式

　　我们可能首先会在理解上遇到严酷的现实——Flux 并非软件包；其实，它是一套方便我们去遵循的架构模式。这听起来似乎令人失望，不过别难过，有很好的理由不将其作为一个框架来实现。相比实际实现，在贯穿本书的内容中，我们将会看到Flux 作为一套模式而存在的价值。现在，让我们开始了解Flux 中的一些上层架构模式吧。

1 . 数据入口

　　在传统前端架构设计中，我们很少考虑如何处理系统的数据入口。我们可能对此有个初步的方案，但是并不具体。例如，通过MVC（模型-视图-控制器）架构，让控制器来控制数据流。通常，这很有用。但另一方面，控制器实际控制的只是当数据已经存在后所发生的事情。那么控制器该如何在一开始就获取数据呢？如下图所示。

　　　　　　　　　　　　　

　　初看此图，似乎没什么问题。以箭头标识的数据流应该很容易跟踪。但数据从哪里来的呢？例如，通过用户事件，视图可以创建新的数据，并传递给控制器；根据各控制器之间的层次关系，一个控制器可以产生新数据并传递给另一个控制器。但关于控制器，它能自己创建数据给自己使用吗？

　　在类似这样的图中，这些问题看起来并不重要。但是，如果我们尝试将它扩展到拥有数百个类似组件后，数据入口在这个系统中的地位就非常重要了。因为Flux 是一种用于复杂系统的可扩展架构，所以在这种架构模式下，数据入口是十分重要的。

2 . 状态管理

　　状态是我们在前端开发中经常需要处理的。不幸的是，我们难以在无任何副作用的情况下整合所有的纯函数，这有两个原因：第一，我们的代码需要与DOM 有正向或反向的交互，这也是用户在界面中所能感知到的；第二，我们不能把程序里所有的数据都存在DOM中（至少现在不能），这些数据会因为时间的推移和用户的操作而发生变化。

　　在Web 应用中，并没有现存的状态管理的方法，但有多种方式来限制状态改变的数量，以及规定如何发生改变。例如，纯函数不能修改任何状态，它们只能创建新数据。以下是 一个类似的示例。

　　　　　　　　　　

　　正如你所看到的，此处的纯函数并没有副作用，因为，任何对它们的调用，都不会导致状态的变化。如果状态的改变是不可避免的，那么为什么还要采用这种做法？我们的方法是规定状态在哪里改变。例如，如果只允许部分组件类型可以修改程序里的数据状态，这样，我们就可以掌控哪些源可以引起状态变化。

　　Flux 十分擅长控制状态在哪里发生改变。在后面部分，我们会看到Flux 存储器（Stores）如何管理这些状态的改变。Flux 如何管理状态的重要性所在，是它在架构层上的处理。设计一套规则来决定哪些组件类型可以变更程序数据，这让我们感到很困扰，而相对于此，通过Flux 则不需要花费什么精力来考虑在哪里更改状态。

3 . 保持同步更新

　　数据入口点是同步更新的重要概念。也就是说，除了管理该状态变化的来源，我们还必须要管理这些相对于其他事务的变化顺序。如果数据入口点就是我们的数据，这时候我们应该同步地将状态的改变应用到系统中的所有数据。

　　让我们花点时间想想这为什么如此重要。在系统中数据被异步更新时，我们必须考虑竞争条件。竞争条件可能会产生问题，因为一个数据可能依赖于另一个，如果它们以错误的顺序更新，我们会遇到一连串的问题。下图说明了这个问题。

　　　　　　　　

　　当事务是异步的时，我们无法控制何时发生状态改变。因此，我们所能做的就是等待异步更新发生，然后检查数据，并确保满足所有的数据依赖。没有自动化工具为我们处理这些依赖，我们只能写很多代码来检查状态。

　　Flux 通过确保同步更新数据存储器解决了这个问题。这意味着，上图所示的情况不会发生。下图更好地展示了Flux 是如何处理当今典型的JavaScript 应用程序中的数据同步问题的。

　　　　　　　　　

4 . 信息架构

　　我们常常忘记自己置身于IT 行业，应该围绕信息发展技术。然而近期，风向大变，在新形势下，我们在探讨信息之前被迫考虑实现。通常，应用中所用的数据源暴露出的数据，并不是用户想要的。我们需要JavaScript 将这些原始的数据变成用户可接受的数据。这就是我们的信息架构。

　　这是否意味着Flux 被用于设计信息架构，而不是软件架构？并非如此。实际上，Flux组件被实现为真实软件的组件，用于执行实际计算。诀窍是，Flux 模式使我们可以将信息架构作为首要的设计考量。不是非得通过各种组件及其实现问题来进行筛选，而是我们可以确保得到正确的信息给用户。

　　一旦我们的信息架构初具规模，更大的应用程序就会接踵而至，作为一种我们试图传达给用户信息的自然扩展。从数据中产生信息是困难的部分。我们不仅仅需要从大量的数据源中提取信息，并且这些信息也必须对用户产生价值。在任何项目中犯这种错误都将面临巨大风险。当处理正确时，我们就可以继续处理特定的应用程序组件，如按钮控件的状态等。

　　Flux 架构保持数据在存储器中进行转换。存储器是一个信息工厂，原始的数据进入，新的信息产出。存储器控制数据如何进入系统、同步状态变化、定义状态如何变化。当我们深入了解存储器后，将看到它们如何成为信息架构的支柱。

Flux 并不是一个框架

　　现在，我们已经对Flux 的上层模式进行了一定的探索，让我们再来想一下：什么是Flux？其实，它只是一组可以应用到前端JavaScript 程序中的架构模式。因为Flux 将信息放在首位，从而使其具有良好的扩展性。信息是软件中很难扩展的一部分，而Flux 推进了对信息架构的处理。

　　那么，为什么不将Flux 模式实现为一个框架呢？如果这样的话，Flux 需要提供一个标准实现给大家使用，像其他的大型可扩展开源项目一样，其代码也需要随着项目的发展而不断更新。

　　现在主要的问题是，Flux 是在架构层上运行的，它用于解决阻碍已有程序扩展的信息问题，以满足用户需求。如果Facebook 决定以一个框架的形式去发布Flux，那么就会遇到类似其他框架发展的困扰。例如，一些框架的组件不能在工作中以最适合的方式实现，如果不侵入框架，那就很难去实现一个更好的方案。

　　Facebook 决定放弃实现完整的Flux 是多么棒啊！他们确实提供了少量的Flux 组件实现，但仅供参考。这些实现是有用的，但主要用来作为我们理解运作机制的起点，例如分发器如何像预期那样工作。我们可以随意以我们了解的相同的Flux 架构模式来进行实现。

　　Flux 并不是一个框架，这是否意味着我们需要去自行实现Flux？不，不需要。实际上，开发者正在实现Flux 库，并将它们开源。一些Flux 库很贴近Flux 的架构模式；另一些Flux实现库有自己独到的理解，使用它们并不会有错，只要合适就行。Flux 模式旨在基于JavaScript 开发解决通用概念问题，因此在深入探讨Flux 实现之前要掌握其定义。

Flux 的设计思路问题解决方案

　　如果Flux 只是架构模式的集合，而不是一个软件框架，那么它能解决什么样的问题呢？我们将从架构角度来看Flux 所能解决的设计思路问题，包括：单向数据流、可追溯性、一致性、组件分层和低耦合组件。这些问题都会在我们的软件中产生风险，尤其是大型可扩展应用。Flux 可帮助我们摆脱这些问题。

1 . 数据流向

　　我们正在建立一个信息架构，使得具有复杂功能的应用能够在此之上构建。数据流入系统，并最终到达终点，从而结束整个流程。在入口点和终止点之间所发生的就决定了Flux架构的数据流，如下图所示。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　数据流的概念是一个很好的抽象，因为这可以很好地去可视化数据的流向，你可以很清楚地描述它如何进入系统，然后从一个点移动到另一个点，最终流动停止。但在它之前，会有些副作用发生，那就是上图的中间块所关心的问题，因为我们不能确切地知道这个数据流是如何到达终点的。

　　比方说，我们的架构并不对数据流有任何限制。任何组件都允许将数据传递给其他组件，无论组件的层次在哪里。请看下图。

　　　　　　　　　　　　　　

　　正如你所见，我们的系统已经很明确地定义了数据的入口和出口。这太棒了，因为这意味着我们可以很自信地说出流经系统的数据流。但问题是，系统中各组件之间的数据流并没有在这张图中展现。图中数据流是没有方向可循的，更确切地说，是多方向的，这糟糕透了。

　　Flux 是一个单向数据流架构。这意味着，上图中的组件层是不可能出现的。现在的问题是，为什么说多向数据流不好？有时候，我们会觉得数据在各组件之间以任意方向传递

　　是很方便的，这并不是个问题，因为传递数据不会破坏我们的架构。然而，当数据在系统中的移动是多方向的时，我们需要花更多的精力去为它们同步。简单来说，如果数据没有按照一致的方向进行流动，就有出错的可能。

　　Flux 强制数据流的方向，因而降低了因组件更新顺序不当而破坏系统的可能性。无论什么数据进入系统，都应当按照同样的顺序流入系统，如下图所示。

　　　　　　　　　　　　　　　

2 . 可回溯性

　　我们知道，当数据流单向地从系统进入组件中的时候，很容易预测和跟踪所有可能会产生的影响。相反，当一个组件向其他任何一个组件发送数据的时候，却很难捕捉到数据是如何到达的。为什么会这样？通过调试器，我们现在很容易地可以在运行时遍历任何一级，无论有多复杂。但这个概念的问题在于，我们只是调试我们所需要的。

　　Flux 架构中的数据流本质上是可预测的。这对于许多活动设计都是十分重要的，而不只是局限于调试。所以在用了Flux 架构的应用中，程序开发者能很直观地知道即将发生什么。这种预期是很关键的，因为这样可避免让我们设计出死胡同一样的程序。当我们能够很容易地弄清楚因果时，就可以将大部分时间花在构建应用的功能上，因为这才是用户真正关心的。

3 . 通知的一致性

　　在Flux 应用中，我们从一个组件向另一个组件发送数据时，需要保持数据流向的一致性。在保持一致的时候，还需要考虑系统中的数据流向机制。

　　例如，分发和订阅就是一个在组件间通信十分流行的机制。这种方法所带来的好处就是，我们的组件可以相互通信，并且保持一定程度上的解耦。事实上，这在前端开发中是相当普遍的，因为组件的通信都是由用户的事件所驱动的。这些事件可以被认为是“即发即弃”的。任何其他组件想在某种方式上响应这些事件，都需要去订阅这个特定的事件。

　　分发和订阅的机制虽然有它的优点，但它在架构上也遇到了挑战，尤其是在大型复杂的应用中。例如，为了开发某项新功能，我们增加了几个新组件，但是以下这几点一直会困扰着我们：这些组件应该接受来自已有组件的消息更新吗？它们会得到这些更新响应的通知吗？它们应该先响应吗？这就是复杂性所带来的数据依赖问题。

　　分发和订阅带来的另一个挑战就是，我们有时需要先订阅一个通知，而后取消该订阅。这样，当我们试图在拥有众多组件的系统中，去尝试保持组件完整的生命周期，不仅十分困难，而且会增加丢失事件捕获的几率，从而破坏了一致性。

　　Flux 方法，则是通过维持一个静态的内部组件信息树，来规避上面的问题，从而将消息分发到每个组件中去。换句话说，程序开发者并不需要去挑选组件所需要订阅的事件，而只需要区分出分发给它们的事件中哪些是相关的，剩下的则可以忽略。下面是关于Flux如何分发消息的示意图。

　　　　　　　　

　　Flux 分发器给每个组件发送事件，没有其他机制可以绕过这种方式。我们需要实现组件内的逻辑来判断此消息是否有用，以取代对消息结构的篡改而导致的难以扩展的问题。并在组件内部来声明对其他组件的依赖，这样对接下来的数据流向很有帮助。

4 . 简捷的架构分层

　　分层是一种对组件进行组织的很好的架构方式。一方面是因为分层能够对应用的各种模块进行明确的分类，另一方面是因为分层可以对通信路径做出限制。后一点与Flux 架构尤其相关，因为保持其数据流的单向性是十分重要的，而对分层做限制比对独立组件做限制要容易得多。下面所示的是Flux 分层的示意图。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　上图主要描绘了数据在三个分层之间是如何流动的。（微信后台回复“Flux 组件”，我们将会对Flux 组件的类型进行引导性解释。）

　　从上图中可以看到，数据从一个分层流向下一个分层，并且保持同一个方向。Flux 仅有几层，应用的规模以组件数量来衡量，而分层的数量仍然是固定的。当给一个已经很庞大的应用增添新特性时，会使其复杂度达到上限。所以，除了限制分层数量和数据流方向，Flux 架构也限制了哪些分层可以与其他分层进行通信。

　　例如，动作层（Action Layer）可以与视图层（View Layer）进行通信，并且该通信是单向的。我们可以编写Flux 设计的分层，并且不允许跳过某个分层。确保一个分层只能与位于其下紧邻的分层进行通信，可以避免无序引入的代码问题。

5 . 低耦合渲染

　　Flux 设计的一个亮点在于架构不用关心UI 元素如何被渲染，也就是说，视图层与架构的其他部分是低耦合的。这样设计是有原因的。

　　Flux 首先是一个信息架构，其次才是一个软件架构。我们将首先学习其作为信息架构的思想，最后会学习其作为软件架构的思想。我们知道，视图技术的缺点是它会对架构的其他部分产生副作用，例如一个和DOM 进行特殊交互的视图就会产生这样的影响，所以，一旦我们决定使用这项技术，它势必会对信息架构的组织方式产生影响。这并不一定是件坏事，但它将导致我们对最终呈现给用户的信息做出妥协。

　　实际上，我们真正应该思考的是信息本身，以及信息是如何变化的。哪些相关行为会导致这些变化？数据之间是如何依赖的？Flux 不受当下浏览器技术的限制，这使得我们可以优先关注信息本身。因此，在信息架构中插入视图使其变为软件产品是很容易的。

　　本文选自《Flux架构》，点此链接可在博文视点官网查看此书。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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