HarmonyOS学习路之方舟开发框架—学习ArkTS语言（状态管理 一）

状态管理概述

在前文的描述中，我们构建的页面多为静态界面。如果希望构建一个动态的、有交互的界面，就需要引入“状态”的概念。

图1 效果图

上面的示例中，用户与应用程序的交互触发了文本状态变更，状态变更引起了UI渲染，UI从“Hello World”变更为“Hello ArkUI”。

在声明式UI编程框架中，UI是程序状态的运行结果，用户构建了一个UI模型，其中应用的运行时的状态是参数。当参数改变时，UI作为返回结果，也将进行对应的改变。这些运行时的状态变化所带来的UI的重新渲染，在ArkUI中统称为状态管理机制。

自定义组件拥有变量，变量必须被装饰器装饰才可以成为状态变量，状态变量的改变会引起UI的渲染刷新。如果不使用状态变量，UI只能在初始化时渲染，后续将不会再刷新。 下图展示了State和View（UI）之间的关系。

• View(UI)：UI渲染，一般指自定义组件的build方法和@Builder装饰的方法内的UI描述。
• State：状态，一般指的是装饰器装饰的数据。用户通过触发组件的事件方法，改变状态数据。状态数据的改变，引起UI的重新渲染。

基本概念

• 状态变量：被状态装饰器装饰的变量，改变会引起UI的渲染更新。
• 常规变量：没有状态的变量，通常应用于辅助计算。它的改变永远不会引起UI的刷新。
• 数据源/同步源：状态变量的原始来源，可以同步给不同的状态数据。通常意义为父组件传给子组件的数据。
• 命名参数机制：父组件通过指定参数传递给子组件的状态变量，为父子传递同步参数的主要手段。示例：CompA: ({ aProp: this.aProp })。
• 从父组件初始化：父组件使用命名参数机制，将指定参数传递给子组件。本地初始化的默认值在有父组件传值的情况下，会被覆盖。示例：

@Component
struct MyComponent {
  @State count: number = 0;
  private increaseBy: number = 1;

  build() {
  }
}

@Component
struct Parent {
  build() {
    Column() {
      // 从父组件初始化，覆盖本地定义的默认值
      MyComponent({ count: 1, increaseBy: 2 })
    }
  }
}

• 初始化子节点：组件中状态变量可以传递给子组件，初始化子组件对应的状态变量。示例同上。
• 本地初始化：变量声明的时候赋值，作为初始化的默认值。示例：@State count: number = 0。

装饰器总览

ArkUI提供了多种装饰器，通过使用这些装饰器，状态变量不仅可以观察在组件内的改变，还可以在不同组件层级间传递，比如父子组件、跨组件层级，也可以观察全局范围内的变化。根据状态变量的影响范围，将所有的装饰器可以大致分为：

• 管理组件拥有状态的装饰器：组件级别的状态管理，可以观察组件内变化，和不同组件层级的变化，但需要唯一观察同一个组件树上，即同一个页面内。
• 管理应用拥有状态的装饰器：应用级别的状态管理，可以观察不同页面，甚至不同UIAbility的状态变化，是应用内全局的状态管理。

从数据的传递形式和同步类型层面看，装饰器也可分为：

• 只读的单向传递；
• 可变更的双向传递。

图示如下，具体装饰器的介绍，可详见管理组件拥有的状态和管理应用拥有的状态。开发者可以灵活地利用这些能力来实现数据和UI的联动。

​

上图中，Components部分的装饰器为组件级别的状态管理，Application部分为应用的状态管理。开发者可以通过@StorageLink/@LocalStorageLink和@StorageProp/@LocalStorageProp实现应用和组件状态的双向和单向同步。图中箭头方向为数据同步方向，单箭头为单向同步，双箭头为双向同步。

管理组件拥有的状态，即图中Components级别的状态管理：

• @State：@State装饰的变量拥有其所属组件的状态，可以作为其子组件单向和双向同步的数据源。当其数值改变时，会引起相关组件的渲染刷新。
• @Prop：@Prop装饰的变量可以和父组件建立单向同步关系，@Prop装饰的变量是可变的，但修改不会同步回父组件。
• @Link：@Link装饰的变量和父组件构建双向同步关系的状态变量，父组件会接受来自@Link装饰的变量的修改的同步，父组件的更新也会同步给@Link装饰的变量。
• @Provide/@Consume：@Provide/@Consume装饰的变量用于跨组件层级（多层组件）同步状态变量，可以不需要通过参数命名机制传递，通过alias（别名）或者属性名绑定。
• @Observed：@Observed装饰class，需要观察多层嵌套场景的class需要被@Observed装饰。单独使用@Observed没有任何作用，需要和@ObjectLink、@Prop连用。
• @ObjectLink：@ObjectLink装饰的变量接收@Observed装饰的class的实例，应用于观察多层嵌套场景，和父组件的数据源构建双向同步。

说明 仅@Observed/@ObjectLink可以观察嵌套场景，其他的状态变量仅能观察第一层，详情见各个装饰器章节的“观察变化和行为表现”小节。

管理应用拥有的状态，即图中Application级别的状态管理：

• AppStorage是应用程序中的一个特殊的单例LocalStorage对象，是应用级的数据库，和进程绑定，通过@StorageProp和@StorageLink装饰器可以和组件联动。
• AppStorage是应用状态的“中枢”，需要和组件（UI）交互的数据存入AppStorage，比如持久化数据PersistentStorage和环境变量Environment。UI再通过AppStorage提供的装饰器或者API接口，访问这些数据；
• 框架还提供了LocalStorage，AppStorage是LocalStorage特殊的单例。LocalStorage是应用程序声明的应用状态的内存“数据库”，通常用于页面级的状态共享，@LocalStorageProp和@LocalStorageLink装饰器可以和UI联动。

其他状态管理功能

@Watch用于监听状态变量的变化。

$$运算符：给内置组件提供TS变量的引用，使得TS变量和内置组件的内部状态保持同步。

管理组件拥有的状态

@State装饰器：组件内状态

@State装饰的变量，或称为状态变量，一旦变量拥有了状态属性，就和自定义组件的渲染绑定起来。当状态改变时，UI会发生对应的渲染改变。

在状态变量相关装饰器中，@State是最基础的，使变量拥有状态属性的装饰器，它也是大部分状态变量的数据源。

概述

@State装饰的变量，与声明式范式中的其他被装饰变量一样，是私有的，只能从组件内部访问，在声明时必须指定其类型和本地初始化。初始化也可选择使用命名参数机制从父组件完成初始化。

@State装饰的变量拥有以下特点：

• @State装饰的变量与子组件中的@Prop、@Link或@ObjectLink装饰变量之间建立单向或双向数据同步。
• @State装饰的变量生命周期与其所属自定义组件的生命周期相同。

装饰器使用规则说明

变量的传递/访问规则说明

图1 初始化规则图示

观察变化和行为表现

并不是状态变量的所有更改都会引起UI的刷新，只有可以被框架观察到的修改才会引起UI刷新。该小节去介绍什么样的修改才能被观察到，以及观察到变化后，框架的是怎么引起UI刷新的，即框架的行为表现是什么。

观察变化

• 当装饰的数据类型为boolean、string、number类型时，可以观察到数值的变化。

// for simple type
@State count: number = 0;
// value changing can be observed
this.count = 1;

• 当装饰的数据类型为class或者Object时，可以观察到自身的赋值的变化，和其属性赋值的变化，即Object.keys(observedObject)返回的所有属性。例子如下。

声明ClassA和Model类。

class ClassA {
  public value: string;

  constructor(value: string) {
    this.value = value;
  }
}

class Model {
  public value: string;
  public name: ClassA;
  constructor(value: string, a: ClassA) {
    this.value = value;
    this.name = a;
  }
}

@State装饰的类型是Model

// class类型
@State title: Model = new Model('Hello', new ClassA('World'));

对@State装饰变量的赋值。

// class类型赋值
this.title = new Model('Hi', new ClassA('ArkUI'));

对@State装饰变量的属性赋值。

// class属性的赋值
this.title.value = 'Hi'

嵌套属性的赋值观察不到。

// 嵌套的属性赋值观察不到
this.title.name.value = 'ArkUI'

• 当装饰的对象是array时，可以观察到数组本身的赋值和添加、删除、更新数组的变化。例子如下。

声明ClassA和Model类。

class Model {
  public value: number;
  constructor(value: number) {
    this.value = value;
  }
}

@State装饰的对象为Model类型数组时。

@State title: Model[] = [new Model(11), new Model(1)]

数组自身的赋值可以观察到。

this.title = [new Model(2)]

数组项的赋值可以观察到。

this.title[0] = new Model(2)

删除数组项可以观察到。

this.title.pop()

新增数组项可以观察到。

this.title.push(new Model(12))

框架行为

• 当状态变量被改变时，查询依赖该状态变量的组件；
• 执行依赖该状态变量的组件的更新方法，组件更新渲染；
• 和该状态变量不相关的组件或者UI描述不会发生重新渲染，从而实现页面渲染的按需更新。

使用场景

装饰简单类型的变量

以下示例为@State装饰的简单类型，count被@State装饰成为状态变量，count的改变引起Button组件的刷新：

• 当状态变量count改变时，查询到只有Button组件关联了它；
• 执行Button组件的更新方法，实现按需刷新。

@Entry
@Component
struct MyComponent {
  @State count: number = 0;

  build() {
    Button(`click times: ${this.count}`)
      .onClick(() => {
        this.count += 1;
      })
  }
}

装饰class对象类型的变量

• 自定义组件MyComponent定义了被@State装饰的状态变量count和title，其中title的类型为自定义类Model。如果count或title的值发生变化，则查询MyComponent中使用该状态变量的UI组件，并进行重新渲染。
• EntryComponent中有多个MyComponent组件实例，第一个MyComponent内部状态的更改不会影响第二个MyComponent。

class Model {
  public value: string;

  constructor(value: string) {
    this.value = value;
  }
}

@Entry
@Component
struct EntryComponent {
  build() {
    Column() {
      // 此处指定的参数都将在初始渲染时覆盖本地定义的默认值，并不是所有的参数都需要从父组件初始化
      MyComponent({ count: 1, increaseBy: 2 })
      MyComponent({ title: new Model('Hello, World 2'), count: 7 })
    }
  }
}

@Component
struct MyComponent {
  @State title: Model = new Model('Hello World');
  @State count: number = 0;
  private increaseBy: number = 1;

  build() {
    Column() {
      Text(`${this.title.value}`)
      Button(`Click to change title`).onClick(() => {
        // @State变量的更新将触发上面的Text组件内容更新
        this.title.value = this.title.value === 'Hello ArkUI' ? 'Hello World' : 'Hello ArkUI';
      })

      Button(`Click to increase count=${this.count}`).onClick(() => {
        // @State变量的更新将触发该Button组件的内容更新
        this.count += this.increaseBy;
      })
    }
  }
}

从该示例中，我们可以了解到@State变量首次渲染的初始化流程：

• 使用默认的本地初始化：

@State title: Model = new Model('Hello World');
@State count: number = 0;

• 对于@State来说，命名参数机制传递的值并不是必选的，如果没有命名参数传值，则使用本地初始化的默认值

MyComponent({ count: 1, increaseBy: 2 })