這篇文章主要介紹了基於Immutable.js 實現撤銷重做功能及一些需要注意的地方,需要的朋友可以參考下
瀏覽器的功能越來越強大,許多原來由其他客戶端提供的功能漸漸轉移到了前端,前端應用也越來越複雜。許多前端應用,尤其是一些線上編輯軟體,運行時需要不斷處理用戶的交互,提供了撤消重做功能來確保交互的流暢性。不過為一個應用程式實作撤銷重做功能並不是一件容易的事。 Redux官方文件中 介紹如何在 redux 應用程式中實作撤銷重做功能。基於redux 的撤銷功能是一個自頂向下的方案:引入redux-undo
之後所有的操作都變成了「可撤銷的」,然後我們不斷修改其配置使得撤銷功能變得越來越好用(這也是
redux-undo
有這麼多配置項目 的原因)。
本文將採用自底向上的思路,以一個簡易的線上畫圖工具為例子,使用TypeScript 、 Immutable.js 實作一個實用的「撤銷重做」功能。大致效果如下圖所示:
第一步:決定哪些狀態需要歷史記錄,建立自訂的State 類別
#並非所有的狀態都需要歷史記錄。許多狀態是非常瑣碎的,尤其是一些與滑鼠或鍵盤互動相關的狀態,例如在畫圖工具中拖曳一個圖形時我們需要設定一個「正在進行拖曳」的標記,頁面會根據該標記顯示對應的拖曳提示,顯然該拖曳標記不應該出現在歷史記錄中;而另一些狀態無法被撤銷或是不需要被撤銷,例如網頁視窗大小,向後台發送過的請求清單等。
排除那些不需要歷史記錄的狀態,我們將剩餘的狀態用Immutable Record 封裝起來,並定義State 類別:
// State.ts import { Record, List, Set } from 'immutable' const StateRecord = Record({ items: List<Item> transform: d3.ZoomTransform selection: number }) // 用类封装,便于书写 TypeScript,注意这里最好使用Immutable 4.0 以上的版本 export default class State extends StateRecord {}
#這裡我們的例子是一個簡易的線上畫圖工具,所以上面的State 類別中包含了三個字段,items 用來記錄已經繪製的圖形,transform 用來記錄畫板的平移和縮放狀態,selection 則表示目前選中的圖形的ID。而畫圖工具中的其他狀態,例如圖形繪製預覽,自動對齊配置,操作提示文字等,則沒有放在 State 類別中。
第二步:定義Action 基類,並為每種不同的操作建立對應的Action 子類
與redux-undo 不同的是,我們仍然採用指令模式:定義基底類Action,所有對State 的操作都被封裝為一個Action 的實例;定義若干Action 的子類,對應於不同類型的動作。
在 TypeScript 中,Action 基底類別用 Abstract Class 定義比較方便。
// actions/index.ts export default abstract class Action { abstract next(state: State): State abstract prev(state: State): State prepare(appHistory: AppHistory): AppHistory { return appHistory } getMessage() { return this.constructor.name } }
Action 物件的 next 方法用來計算「下一個狀態」,prev 方法用來計算「上一個狀態」。 getMessage 方法用來取得 Action 物件的簡短描述。透過 getMessage 方法,我們可以將使用者的操作記錄顯示在頁面上,讓使用者更方便地了解最近發生了什麼。 prepare 方法用來在 Action 第一次被應用之前,使其「準備好」,AppHistory 的定義在本文後面會給出。
Action 子類舉例
下面的 AddItemAction 是一個典型的 Action 子類,用於表達「新增一個新的圖形」。
// actions/AddItemAction.ts export default class AddItemAction extends Action { newItem: Item prevSelection: number constructor(newItem: Item) { super() this.newItem = newItem } prepare(history: AppHistory) { // 创建新的图形后会自动选中该图形,为了使得撤销该操作时 state.selection 变为原来的值 // prepare 方法中读取了「添加图形之前 selection 的值」并保存到 this.prevSelection this.prevSelection = history.state.selection return history } next(state: State) { return state .setIn(['items', this.newItem.id], this.newItem) .set('selection', this.newItemId) } prev(state: State) { return state .deleteIn(['items', this.newItem.id]) .set('selection', this.prevSelection) } getMessage() { return `Add item ${this.newItem.id}` } }
在執行階段行為
應用程式運行時,使用者互動產生一個Action 流,每次產生Action 物件時,我們呼叫該物件的next 方法來計算後一個狀態,然後將該action 儲存到一個清單中以備後用;使用者進行撤銷操作時,我們從action 清單中取出最近一個Action並呼叫其prev 方法。應用執行時,next/prev 方法被呼叫的情況大致如下:
// initState 是一开始就给定的应用初始状态 // 某一时刻,用户交互产生了 action1 ... state1 = action1.next(initState) // 又一个时刻,用户交互产生了 action2 ... state2 = action2.next(state1) // 同样的,action3也出现了 ... state3 = action3.next(state2) // 用户进行撤销,此时我们需要调用最近一个action的prev方法 state4 = action3.prev(state3) // 如果再次进行撤销,我们从action列表中取出对应的action,调用其prev方法 state5 = action2.prev(state4) // 重做的时候,取出最近一个被撤销的action,调用其next方法 state6 = action2.next(state5) Applied-Action
為了方便後面的說明,我們對Applied-Action 進行一個簡單的定義:Applied-Action 是指那些操作結果已經反映在目前應用程式狀態中的action;當action 的next 方法執行時,該action 變成applied;當prev 方法被執行時,該action 變成unapplied。
第三個步驟:建立歷史記錄容器AppHistory
前面的State 類別用來表示某個時刻應用程式的狀態,接下來我們定義AppHistory 類別用來表示應用的歷史記錄。同樣的,我們仍然使用 Immutable Record 來定義歷史記錄。其中 state 欄位用來表達目前的應用狀態,list 欄位用來存放所有的 action,而 index 欄位用來記錄最近的 applied-action 的下標。應用的歷史狀態可以透過 undo/redo 方法計算得到。 apply 方法用來在 AppHistory 中新增並執行特定的 Action。具體程式碼如下:
// AppHistory.ts const emptyAction = Symbol('empty-action') export const undo = Symbol('undo') export type undo = typeof undo // TypeScript2.7之后对symbol的支持大大增强 export const redo = Symbol('redo') export type redo = typeof redo const AppHistoryRecord = Record({ // 当前应用状态 state: new State(), // action 列表 list: List<Action>(), // index 表示最后一个applied-action在list中的下标。-1 表示没有任何applied-action index: -1, }) export default class AppHistory extends AppHistoryRecord { pop() { // 移除最后一项操作记录 return this .update('list', list => list.splice(this.index, 1)) .update('index', x => x - 1) } getLastAction() { return this.index === -1 ? emptyAction : this.list.get(this.index) } getNextAction() { return this.list.get(this.index + 1, emptyAction) } apply(action: Action) { if (action === emptyAction) return this return this.merge({ list: this.list.setSize(this.index + 1).push(action), index: this.index + 1, state: action.next(this.state), }) } redo() { const action = this.getNextAction() if (action === emptyAction) return this return this.merge({ list: this.list, index: this.index + 1, state: action.next(this.state), }) } undo() { const action = this.getLastAction() if (action === emptyAction) return this return this.merge({ list: this.list, index: this.index - 1, state: action.prev(this.state), }) } }#
第四步:添加「撤销重做」功能
假设应用中的其他代码已经将网页上的交互转换为了一系列的 Action 对象,那么给应用添上「撤销重做」功能的大致代码如下:
type HybridAction = undo | redo | Action // 如果用Redux来管理状态,那么使用下面的reudcer来管理那些「需要历史记录的状态」 // 然后将该reducer放在应用状态树中合适的位置 function reducer(history: AppHistory, action: HybridAction): AppHistory { if (action === undo) { return history.undo() } else if (action === redo) { return history.redo() } else { // 常规的 Action // 注意这里需要调用prepare方法,好让该action「准备好」 return action.prepare(history).apply(action) } } // 如果是在 Stream/Observable 的环境下,那么像下面这样使用 reducer const action$: Stream<HybridAction> = generatedFromUserInteraction const appHistory$: Stream<AppHistory> = action$.fold(reducer, new AppHistory()) const state$ = appHistory$.map(h => h.state) // 如果是用回调函数的话,大概像这样使用reducer onActionHappen = function (action: HybridAction) { const nextHistory = reducer(getLastHistory(), action) updateAppHistory(nextHistory) updateState(nextHistory.state) }
第五步:合并 Action,完善用户交互体验
通过上面这四个步骤,画图工具拥有了撤消重做功能,但是该功能用户体验并不好。在画图工具中拖动一个图形时,MoveItemAction 的产生频率和 mousemove 事件的发生频率相同,如果我们不对该情况进行处理,MoveItemAction 马上会污染整个历史记录。我们需要合并那些频率过高的 action,使得每个被记录下来的 action 有合理的撤销粒度。
每个 Action 在被应用之前,其 prepare 方法都会被调用,我们可以在 prepare 方法中对历史记录进行修改。例如,对于 MoveItemAction,我们判断上一个 action 是否和当前 action 属于同一次移动操作,然后来决定在应用当前 action 之前是否移除上一个 action。代码如下:
// actions/MoveItemAction.ts export default class MoveItemAction extends Action { prevItem: Item // 一次图形拖动操作可以由以下三个变量来进行描述: // 拖动开始时鼠标的位置(startPos),拖动过程中鼠标的位置(movingPos),以及拖动的图形的 ID constructor(readonly startPos: Point, readonly movingPos: Point, readonly itemId: number) { // 上一行中 readonly startPos: Point 相当于下面两步: // 1. 在MoveItemAction中定义startPos只读字段 // 2. 在构造函数中执行 this.startPos = startPos super() } prepare(history: AppHistory) { const lastAction = history.getLastAction() if (lastAction instanceof MoveItemAction && lastAction.startPos == this.startPos) { // 如果上一个action也是MoveItemAction,且拖动操作的鼠标起点和当前action相同 // 则我们认为这两个action在同一次移动操作中 this.prevItem = lastAction.prevItem return history.pop() // 调用pop方法来移除最近一个action } else { // 记录图形被移动之前的状态,用于撤销 this.prevItem = history.state.items.get(this.itemId) return history } } next(state: State): State { const dx = this.movingPos.x - this.startPos.x const dy = this.movingPos.y - this.startPos.y const moved = this.prevItem.move(dx, dy) return state.setIn(['items', this.itemId], moved) } prev(state: State) { // 撤销的时候我们直接使用已经保存的prevItem即可 return state.setIn(['items', this.itemId], this.prevItem) } getMessage() { /* ... */ } }
从上面的代码中可以看到,prepare 方法除了使 action 自身准备好之外,它还可以让历史记录准备好。不同的 Action 类型有不同的合并规则,为每种 Action 实现合理的 prepare 函数之后,撤消重做功能的用户体验能够大大提升。
一些其他需要注意的地方
撤销重做功能是非常依赖于不可变性的,一个 Action 对象在放入 AppHistory.list 之后,其所引用的对象都应该是不可变的。如果 action 所引用的对象发生了变化,那么在后续撤销时可能发生错误。本方案中,为了方便记录操作发生时的一些必要信息,Action 对象的 prepare 方法中允许出现原地修改操作,但是 prepare 方法只会在 action 被放入历史记录之前调用一次,action 一旦进入纪录列表就是不可变的了。
上面是我整理给大家的,希望今后会对大家有帮助。
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