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探索Composable Architecture：小众但高效的现代框架技术

article 2025/1/5 13:04:28

近年来，随着应用规模和复杂性的不断提升，对开发效率和可维护性的要求也水涨船高。特别是在领域驱动设计 (DDD) 和反应式编程 (Reactive Programming) 的趋势影响下，一些小众但极具潜力的框架应运而生。本篇博客将深入探讨一种日益受到关注但尚未进入主流的框架技术：Composable Architecture。

什么是Composable Architecture？

Composable Architecture（以下简称CA）是一种强调模块化、可组合性的架构模式。最早由Swift Composable Architecture (TCA) 提出，它的核心思想是通过严格的状态管理和高阶函数实现应用的逻辑与UI层的分离，进而构建清晰、可扩展、可测试的应用结构。

CA不仅适用于Swift开发者，其思想也在其他语言和框架中得到了移植，例如React、Jetpack Compose等现代开发生态。CA的三个核心理念包括：

单一数据源（Single Source of Truth） 应用的所有状态都集中存储在一个地方，形成单一的数据源，从而保证数据一致性和同步。
不可变性（Immutability） 状态的变化通过一个纯函数实现，通常称为Reducer。这种模式借鉴了Redux，使得逻辑清晰且易于调试。
可组合性（Composability） 应用被分解成多个独立的模块，通过组件化设计实现功能复用。

为什么选择Composable Architecture？

1. 精细化的状态管理

现代前端框架（如Redux和Vuex）对状态管理有很好的支持，但对于某些大规模应用，简单的状态树可能并不足够清晰。CA允许开发者将状态管理细化到各个模块中，同时确保这些模块在顶层通过Reducer协调，从而有效控制复杂性。

2. 功能模块的可插拔性

CA强调模块化设计，允许功能模块在多个项目之间方便地复用。例如，用户管理模块可以独立为一个子架构，只需轻微的修改即可迁移到新项目中。

3. 更高的测试覆盖率

由于Reducer本质是纯函数，逻辑测试可以独立于UI进行。通过这种方式，可以极大地提高单元测试的覆盖率，确保应用的稳定性。

实现Composable Architecture：以Swift为例

1. 安装和初始配置

使用Swift Composable Architecture需要先通过Swift Package Manager (SPM) 添加依赖：

.package(url: "https://github.com/pointfreeco/swift-composable-architecture.git", from: "0.41.0")

引入依赖后，我们可以通过以下代码初始化一个简单的CA模块。

2. 定义状态与Action

状态 (State) 用于描述应用的当前状态，Action 表示用户或系统引发的事件。

struct AppState {
    var count: Int = 0
    var message: String = "Welcome!"
}

enum AppAction {
    case increment
    case decrement
    case updateMessage(String)
}

3. 定义Reducer

Reducer是处理状态变化的核心逻辑，它决定了如何根据Action更新State。

let appReducer = Reducer<AppState, AppAction, Void> { state, action, _ in
    switch action {
    case .increment:
        state.count += 1
        return .none
    case .decrement:
        state.count -= 1
        return .none
    case .updateMessage(let newMessage):
        state.message = newMessage
        return .none
    }
}

4. 创建Store

Store用于管理State和Action。我们使用Store将Reducer、State和Environment组合在一起。

let store = Store(initialState: AppState(), reducer: appReducer, environment: ())

5. 绑定到UI

我们将Store与SwiftUI结合，构建视图组件。

struct ContentView: View {
    let store: Store<AppState, AppAction>

    var body: some View {
        WithViewStore(self.store) { viewStore in
            VStack {
                Text("当前计数: \(viewStore.count)")
                Text("消息: \(viewStore.message)")
                HStack {
                    Button("+") { viewStore.send(.increment) }
                    Button("-") { viewStore.send(.decrement) }
                }
                TextField("输入新消息", text: Binding(
                    get: { viewStore.message },
                    set: { viewStore.send(.updateMessage($0)) }
                ))
                .textFieldStyle(RoundedBorderTextFieldStyle())
            }
            .padding()
        }
    }
}

6. 模块化设计

当应用变得复杂时，我们可以将功能拆分为独立模块。以下是一个子模块的例子，用于管理用户信息：

struct UserState {
    var name: String = "Guest"
    var loggedIn: Bool = false
}

enum UserAction {
    case logIn(String)
    case logOut
}

let userReducer = Reducer<UserState, UserAction, Void> { state, action, _ in
    switch action {
    case .logIn(let name):
        state.name = name
        state.loggedIn = true
        return .none
    case .logOut:
        state.name = "Guest"
        state.loggedIn = false
        return .none
    }
}

7. 综合应用

最终，我们可以将多个子模块组合到主应用状态中。

struct RootState {
    var appState: AppState
    var userState: UserState
}

enum RootAction {
    case app(AppAction)
    case user(UserAction)
}

let rootReducer = Reducer<RootState, RootAction, Void>.combine(
    appReducer.pullback(
        state: \RootState.appState,
        action: /RootAction.app,
        environment: { _ in }
    ),
    userReducer.pullback(
        state: \RootState.userState,
        action: /RootAction.user,
        environment: { _ in }
    )
)