React 的 batch update 策略，包含 React 18 和 hooks

Jun,09 2021・7min

在面試時有一題讓自己印象深刻：

export default function App() {
  const [counter, setCounter] = useState(0);
  
  const handleClick = () => {
      setCounter(counter + 1);
      setCounter(counter + 1);
  }

  return (
    <div className='App'>
      <h1>Function Component</h1>
      <div>
        counter: {counter}
      </div>
      <br/>
      <button onClick={handleClick}>Click me</button>
    </div>
  );
}

CodeSandbox 連結

第一個問題是：上面的 code，即使點擊一次 button，counter 也只會 + 1，原因是什麼？

我的回答是：

因為 setCounter(counter + 1); 這段已經改變 state 了，所以當下 Component 就會被 rerender，那後面第二次的 setCounter 就不會被執行。

後面緊接著第二個問題：如果上面的 Code 要改成 +2，你會怎麼做？

自己是有回答的出來（有做到 +2 的需求），不過主管表示說解題的方向不對，這題主要是在考 batch update 的觀念。

後來查了一下，回頭發現連第一題都回答錯了（慘爆）。了解之後就想寫篇文章分享這個觀念。

#什麼是 Batch Update

在 React 裡面，不管是 state 或者是 props 的改變都會造成 Component 的 re-render，這點在使用 hook 或者是 class component 中都一樣。

那如果當一個操作中多次改變了 state，是不是就會造成 component 多次 rerender 呢？那對應的就會造成資源耗損，所以這時候就會將所有的改變 state 的操作一次蒐集起來，再統一改變 state，這樣就只需要 re-render 一次就好了，這個就是 Batch update。

那 React 的 Batch Update 是怎麼做的？我們可以看看 React 作者之一 Dan 的文章中的範例，這邊擷取文章中的一部分範例以及原文。但個人還是推薦去閱讀 Dan 的真跡，每一篇文章都受益良多。

function Parent() {
  let [count, setCount] = useState(0);
  return (
    <div onClick={() => setCount(count + 1)}>
      Parent clicked {count} times
      <Child />
    </div>
  );
}

function Child() {
  let [count, setCount] = useState(0);
  return (
    <button onClick={() => setCount(count + 1)}>
      Child clicked {count} times
    </button>
  );
}

當你在點擊 Child 中的 button 時，因為 event bubbling 的關係，所以也會連帶觸發到 Parent 中 div 的 onclick 事件。如果在沒有 batch update 的狀況下，會是這樣 re-render 的

*** Entering React&#39;s browser click event handler ***
Child (onClick)
  - setState
  - re-render Child // 😞 不需要的 re-render
Parent (onClick)
  - setState
  - re-render Parent
  - re-render Child
*** Exiting React&#39;s browser click event handler ***

Child 因為自己的 setState 而 re-render 一次，但又因為 Parent 的 state 改變而 re-render 第二次。

但是在 React 中，對於 event handler 中的 update 有進行 batch update 的處理，所以實際上的方式會是這樣：

*** Entering React&#39;s browser click event handler ***
Child (onClick)
  - setState
Parent (onClick)
  - setState
*** Processing state updates                     ***
  - re-render Parent
  - re-render Child
*** Exiting React&#39;s browser click event handler  ***

這樣就減少了一次 re-render 了！真棒！

理解了 React 中 batch update 的觀念後就可以來看面試題了，這裡再放一次 code

export default function App() {
  const [counter, setCounter] = useState(0);
  
  const handleClick = () => {
      setCounter(counter + 1);
      setCounter(counter + 1);
  }

  return (
    <div className='App'>
      <h1>Function Component</h1>
      <div>
        counter: {counter}
      </div>
      <br/>
      <button onClick={handleClick}>Click me</button>
    </div>
  );
}

第一題：上面的 code，即使點擊一次 button，counter 也只會 + 1，原因是什麼？

原因根本不是如自己說的，因為第一次的 setCounter 就已經觸發 re-render，所以第二次的 setCounter 就被忽略。雖然和 Dan 的例子不太一樣，但是在同一個 Component 中的 event handler 也是會進行 batch update 的。

等等，那不就應該 +2 才對嗎？怎麼會是 +1？

原因出在這段：

setCounter(counter + 1);
setCounter(counter + 1);

當這段 code 被送出去時，state 的指向的是目前的這個狀態的 state（詳細可以看這篇 Dan 的文章，雖然很長），換句話說，這段可以看成這樣：

setCounter(0 + 1);
setCounter(0 + 1);

所以等於設定了兩次 setCounter(0 + 1)。檢查方法很簡單，在 eventHandler 後面 print 出一點東西就知道有沒有執行到最後了。

那第二個問題：

如果上面的 Code 要改成 +2，你會怎麼做？

只要改成這樣就可以了

const increase = prevCounter => prevCounter + 1
const handleClick = () => {
      setCounter(increase);
      setCounter(increase);
  }

利用 setState 的 functional update，那就會變成「前次值 + 1」，而不是指定數字。就能夠達到 +2 的需求了。

#目前如何該使用 Batch Update

了解什麼是 batch update 後，可以開始了解說哪裡會進行這樣的處理。

#React 中的 Batch update

#event Handler

Handler Batch 範例：https://codesandbox.io/s/romantic-sanne-e9hgs-e9hgs?file=/src/HandlerBatchSample.jsx

可以看到不管是點擊 add many local state，還是點擊 increace all State in Another Component，render 次數都只會新增 1。只要是單次的 event 中的所有的 state change 都會被 batch 起來，即使在不同的 component、不同的元素也都會做 batching。面試題也屬於這個狀況。

#useEffect

Effect Batch 範例：https://codesandbox.io/s/affectionate-carson-2jovc?file=/src/EffectBatchSample.jsx

同樣的 useEffect 中也會。範例中改變 toggle 後，useEffect 被觸發，進而其中多個 setCounter，但是卻沒有被 rerender 四次。證明說有進行 batch。

那為什麼每次點擊之後 counter 都會 +2 呢？原因是因為，couter 的 useEffect 並沒有設置 dependency，所以會在每次 render 的時候被觸發，所以：

第一次為 toggle 改變的時候被觸發
第二次為 couter 改變的時候被觸發

話說這裡有個問題，還有除了這兩種操作 State 以外的情境嗎…？

#非同步操作和 `ReactDOM.unstable_batchedUpdates()`

再回頭看 Event Handler 的範例中，如果點擊 async increase all state，就會依照我們原本預期的重新 render 4 次（在其中操作 state 4 次）。React 在非同步的操作中並不會自動執行 batch State。

但可以使用 ReactDOM.unstable_batchedUpdates(callback)，將操作包在 callback 裡面，那一樣會進行 batching。

#Redux 的 Batch

在 Redux 裡面也有 batching，可以使用 batch 這個 API 一次 dispatch 多個 action，避免多次的 rerender。

#React 18 的 Batching

Dan 在 Keep to single setState call？這份 issue 裡面有提到：

There exists a temporary API to force batching. If you write ReactDOM.unstable_batchedUpdates(() => { this.fn1(); }); then both calls will be batched. But we expect to remove this API in the future and instead batch everything by default.

是的！就是現在！react 18 alpha 版釋出啦，其中就有實現上面提到的方式。可以參考其中一篇 discusstions：Automatic batching for fewer renders in React 18，那這邊也稍做介紹

在新的 React 18，所有的狀況都會預設進行 batching（原本在非同步的狀況不會進行）。而如果有需要即時更新 state 來讓 DOM 渲染的話，則可以使用新的 API ReactDOM.flushSync()，使用方法如下，範例來自

import { flushSync } from 'react-dom'; // Note: react-dom, not react

function handleClick() {
  flushSync(() => {
    setCounter(c => c + 1);
  });
  // React has updated the DOM by now
  flushSync(() => {
    setFlag(f => !f);
  });
  // React has updated the DOM by now
}

用法算是反過來，你想要剝離的操作，用 flushSync 包起來，而想要 batching 的操作就維持原狀。自己稍微測試的結果，ReactDOM.flushSync() 裡面的 state change 會先於 batching，不論在執行時的順序。不過這樣一來，原本的 ReactDOM.unstable_batchedUpdates() 就可以說是被棄用了。

#結語

整個研究的過程蠻久的，從面試題完到現在寫完文章，有趣的是剛好搭上 React 18 更新也稍微研究一下 XD。

Big guy is John，如果有任何問題或錯誤的部份歡迎留言或者是寄信，會超級感謝！！

#參考資料

深入 react 细节之 - batchUpdate有稍微提到 source code
React State Batch Update，少數提到 useEffect 也有做 batching

範例大部分參考自上面兩篇文章

React as a UI Runtime
Automatic batching for fewer renders in React 18 #21
react 的 BatchUpdate 沒看完，太多 source code 有點吸收不下