Immutable.js 源码解析 --List 类型

摘要：首先是把原生的转换为的类型此时的就是上面的数组判断是否为空判断是否已经是的类型序列化数组判断是否超过。。。。。。若没有超过，所有数据都放在中。通过计算要寻找的节点的位置在这个例子中，的值依次是。我上面所解析的情况有构建修改查询。

我以下面这段代码为例子，画出这个List的存储结构：

let myList = [];
for(let i=0;i<1100;i++) {
    myList[i] = i;
}
debugger;//可以在这里打个断点调试
let immutableList = Immutable.List(myList)
debugger;
console.log(immutableList.set(1000, "Remm"));
debugger;
console.log(immutableList.get(1000));

我们用上面的代码为例子一步一步的解析。首先是把原生的list转换为inmutable的list 类型：

export class List extends IndexedCollection {
  // @pragma Construction

  constructor(value) { // 此时的value就是上面的myList数组
    const empty = emptyList();
    if (value === null || value === undefined) {//判断是否为空
      return empty;
    }
    if (isList(value)) {//判断是否已经是imutable的list类型
      return value;
    }
    const iter = IndexedCollection(value);//序列化数组
    const size = iter.size;
    if (size === 0) {
      return empty;
    }
    assertNotInfinite(size);
    if (size > 0 && size < SIZE) { // 判断size是否超过32
      return makeList(0, size, SHIFT, null, new VNode(iter.toArray()));
    }
    return empty.withMutations(list => {
      list.setSize(size);
      iter.forEach((v, i) => list.set(i, v));
    });
  }

  。。。。。。

}

首先会创建一个空的list

let EMPTY_LIST;
export function emptyList() {
  return EMPTY_LIST || (EMPTY_LIST = makeList(0, 0, SHIFT));
}

SHIFT的值为5，export const SHIFT = 5; // Resulted in best performance after ______?

再继续看makeList，可以清晰看到 List 的主要部分：

function makeList(origin, capacity, level, root, tail, ownerID, hash) {
  const list = Object.create(ListPrototype);
  list.size = capacity - origin;// 数组的长度
  list._origin = origin;// 数组的起始位置 一般是0
  list._capacity = capacity;// 数组容量 等于 size
  list._level = level;//树的深度，为0时是叶子结点。默认值是5，存储指数部分，用于方便位运算,增加一个深度，level值+5
  list._root = root;// trie树实现
  list._tail = tail;// 32个为一组，存放最后剩余的数据 其实就是 %32
  list.__ownerID = ownerID;
  list.__hash = hash;
  list.__altered = false;
  return list;
}

将传入的数据序列化

// ArraySeq
iter = {
size: 数组的length,
_array: 传入数组的引用
}

判断size是否超过32，size > 0 && size < SIZE 这里 SIZE ： export const SIZE = 1 << SHIFT;
即 32。若没有超过32，所有数据都放在_tail中。

_root 和 _tail 里面的数据又有以下结构：

// @VNode class
constructor(array, ownerID) {
  this.array = array;
  this.ownerID = ownerID;
}

可以这样调试查看：

let myList = [];
for(let i=0;i<30;i++) {
    myList[i] = i;
}
debugger;//可以在这里打个断点调试
console.log(Immutable.List(myList));

size如果超过32

return empty.withMutations(list => {
    list.setSize(size);//构建树的结构 主要是计算出树的深度
    iter.forEach((v, i) => list.set(i, v));//填充好数据
});

export function withMutations(fn) {
  const mutable = this.asMutable();
  fn(mutable);
  return mutable.wasAltered() ? mutable.__ensureOwner(this.__ownerID) : this;
}

list.setSize(size)中有一个重要的方法setListBounds,下面我们主要看这个方法如何构建这颗树
这个方法最主要的作用是 确定 list的level

function setListBounds(list, begin, end) {

  ......
  
  const newTailOffset = getTailOffset(newCapacity);

  // New size might need creating a higher root.
  // 是否需要增加数的深度 把 1 左移 newLevel + SHIFT 位 相当于 1 * 2 ^ (newLevel + SHIFT)
  // 以 size为 1100 为例子 newTailOffset的值为1088 第一次 1088 > 2 ^ 10 树增加一层深度
  // 第二次 1088 < 2 ^ 15 跳出循环 newLevel = 10
  while (newTailOffset >= 1 << (newLevel + SHIFT)) {
    newRoot = new VNode(
      newRoot && newRoot.array.length ? [newRoot] : [],
      owner
    );
    newLevel += SHIFT;
  }

  ......
}

function getTailOffset(size) {
    // (1100 - 1) / 2^5 % 2^5 = 1088
    return size < SIZE ? 0 : (((size - 1) >>> SHIFT) << SHIFT);
}

经过 list.setSize(size);构建好的结构

iter.forEach((v, i) => list.set(i, v));这里是将iter中的_array填充到list

这里主要还是看看set方法如何设置数据

set(index, value) {
    return updateList(this, index, value);
}

function updateList(list, index, value) {
  ......
  if (index >= getTailOffset(list._capacity)) {
    newTail = updateVNode(newTail, list.__ownerID, 0, index, value, didAlter);
  } else {
    newRoot = updateVNode(
      newRoot,
      list.__ownerID,
      list._level,
      index,
      value,
      didAlter
    );
  }

  ......

}

function updateVNode(node, ownerID, level, index, value, didAlter) {
  // 根据 index 和 level 计算 数据set的位置在哪
  const idx = (index >>> level) & MASK;

  // 利用递归 一步一步的寻找位置 直到找到最终的位置
  if (level > 0) {
    const lowerNode = node && node.array[idx];
    const newLowerNode = updateVNode(
      lowerNode,
      ownerID,
      level - SHIFT,
      index,
      value,
      didAlter
    );
    ......
    // 把node节点的array复制一份生成一个新的节点newNode editableVNode函数见下面源码
    newNode = editableVNode(node, ownerID);
    // 回溯阶段将 子节点的引用赋值给自己
    newNode.array[idx] = newLowerNode;
    return newNode;
  }
  ......
  newNode = editableVNode(node, ownerID);
  // 当递归到叶子节点 也就是level <= 0 将值放到这个位置
  newNode.array[idx] = value;
  ......
  return newNode;
}

function editableVNode(node, ownerID) {
  if (ownerID && node && ownerID === node.ownerID) {
    return node;
  }
  return new VNode(node ? node.array.slice() : [], ownerID);
}

下面我们看看运行了一次set(0,0)的结果

整个结构构建完之后

下面我们接着看刚刚我们构建的list set(1000, "Remm"),其实所有的set的源码上面已经解析过了，我们再来温习一下。

调用上面的set方法，index=1000,value="Remm"。调用updateList，继而调用updateVNode。通过const idx = (index >>> level) & MASK;计算要寻找的节点的位置(在这个例子中，idx的值依次是0->31->8)。 不断的递归查找，当 level <= 0 到达递归的终止条件，其实就是达到树的叶子节点，此时通过newNode = editableVNode(node, ownerID);创建一个新的节点，然后 newNode.array[8] = "Remm"。接着就是开始回溯，在回溯阶段，自己把自己克隆一个，newNode = editableVNode(node, ownerID);,注意这里克隆的只是引用，所以不是深拷贝。然后再将idx位置的更新了的子节点重新赋值，newNode.array[idx] = newLowerNode;,这样沿着路径一直返回，更新路径上的每个节点，最后得到一个新的根节点。

更新后的list:

了解完上面的list构建和set，我们再来看 immutableList.get(1000) 源码就是小菜一碟了。

  get(index, notSetValue) {
    index = wrapIndex(this, index);
    if (index >= 0 && index < this.size) {
      index += this._origin;
      const node = listNodeFor(this, index);
      return node && node.array[index & MASK];
    }
    return notSetValue;
  }

function listNodeFor(list, rawIndex) {
  if (rawIndex >= getTailOffset(list._capacity)) {
    return list._tail;
  }
  if (rawIndex < 1 << (list._level + SHIFT)) {
    let node = list._root;
    let level = list._level;
    while (node && level > 0) {
      // 循环查找节点所在位置
      node = node.array[(rawIndex >>> level) & MASK];
      level -= SHIFT;
    }
    return node;
  }
}

来一张从网上盗来的图：

这种树的数据结构（tire 树），保证其拷贝引用的次数降到了最低，就是通过极端的方式，大大降低拷贝数量，一个拥有100万条属性的对象，浅拷贝需要赋值 99.9999万次，而在 tire 树中，根据其访问的深度，只有一个层级只需要拷贝 31 次，这个数字不随着对象属性的增加而增大。而随着层级的深入，会线性增加拷贝数量，但由于对象访问深度不会特别高，10 层已经几乎见不到了，因此最多拷贝300次，速度还是非常快的。

我上面所解析的情况有 构建、修改、查询。其实还有 添加 和 删除。
其实Immutable.js 部分参考了 Clojure 中的PersistentVector的实现方式。所以可以看看下面这篇文章：

https://hypirion.com/musings/...