深入解析React DnD拖拽原理,轻松掌握拖放技巧!

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我们是袋鼠云数栈 UED 团队,致力于打造优秀的一站式数据中台产品。我们始终保持工匠精神,探索前端道路,为社区积累并传播经验价值。。

本文作者:霁明

一、背景

1、业务背景

业务中会有一些需要实现拖拽的场景,尤其是偏视觉方向以及移动端较多。拖拽在一定程度上能让交互更加便捷,能大大提升用户体验。以业务中心子产品配置功能为例,产品模块通过拖拽来调整顺序,的确会更加方便一些。

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2、React DnD 介绍

引用官网介绍:
React DnD 是一组 React 实用程序,可帮助您构建复杂的拖放界面,同时保持组件分离。 它非常适合 Trello 和 Storify 等应用程序,在应用程序的不同部分之间拖动可以传输数据,组件会根据拖放事件更改其外观和应用程序状态。
React-DnD 特点:

  • 使用包裹及注入的方式使组件实现拖拽
  • 可用于构建复杂的拖放界面,同时保持组件分离
  • 采用单向数据流
  • 抹平了不同浏览器平台的差异
  • 可扩展可测试
  • 支持触屏操作

二、使用方式

1、安装

安装 react-dnd, react-dnd-html5-backend

npm install react-dnd react-dnd-html5-backend

2、DndProvider

将需要拖拽的组件使用DndProvider进行包裹

import { DndProvider } from 'react-dnd';
import { HTML5Backend } from 'react-dnd-html5-backend';
import Container from '../components/container';
export default function App() {
  return (
    <DndProvider backend={HTML5Backend}>
      <Container />
    </DndProvider>
  );
}

看下Container组件,主要是管理数据,并渲染Card列表

function Container() {
  // ...
  return (
    <div style={{ width: 400 }}>
      {cards.map((card, index) => (
        <Card
          key={card.id}
          index={index}
          id={card.id}
          text={card.text}
          moveCard={moveCard}
        />
      ))}
    </div>
  );
}

3、useDrag和useDrop

接下来看下Card组件,

import { useRef } from 'react';
import { useDrag, useDrop } from 'react-dnd';
import styles from '../styles/home.module.css';
function Card({ id, text, index, moveCard }: ICardProps) {
  const ref = useRef<HTMLDivElement>(null);
  const [{ handlerId }, drop] = useDrop({
    accept: CARD,
    collect(monitor) {
      return {
        handlerId: monitor.getHandlerId(),
      };
    },
    hover(item: IDragItem, monitor) {
      if (!ref.current) {
        return;
      }
      const dragIndex = item.index;
      const hoverIndex = index;
      // ...
      // 更新元素的位置
      moveCard(dragIndex, hoverIndex);
      // ...
    },
  });
  const [{ isDragging }, drag] = useDrag({
    type: CARD,
    item: { id, index },
    collect: (monitor: any) => ({
      isDragging: monitor.isDragging(),
    }),
  });
  drag(drop(ref));
  const opacity = isDragging ? 0 : 1;
  return (
    <div
      ref={ref}
      className={styles.card}
      style={{ opacity }}
      data-handler-id={handlerId}
    >
      {text}
    </div>
  );
}

至此一个简单的拖拽排序列表就实现了,实现的效果类似于React DnD官网的这个示例:https://react-dnd.github.io/react-dnd/examples/sortable/simple,接下来我们来看看实现原理。

三、原理解析

1、总体架构

主要代码代码目录结构

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核心代码主要分三个部分:

  • dnd-core:核心逻辑,定义了拖拽接口、管理方式、数据流向
  • backend:抽象出来的后端概念,主要处理DOM事件
  • react-dnd:封装React组件,提供api,相当于接入层

核心实现原理:
dnd-core向backend提供数据的更新方法,backend在拖拽时更新dnd-core中的数据,dnd-core通过react-dnd更新业务组件。

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2、DndProvider

先看一下源码

/**
 * A React component that provides the React-DnD context
 */
export const DndProvider: FC<DndProviderProps<unknown, unknown>> = memo(
  function DndProvider({ children, ...props }) {
    const [manager, isGlobalInstance] = getDndContextValue(props) // memoized from props
    // ...
    return <DndContext.Provider value={manager}>{children}</DndContext.Provider>
  },
)

从以上代码可以看出,生成了一个manager,并将其放到DndContext.Provider中。先看下DndContext的代码:

import { createContext } from 'react'
// ...
export const DndContext = createContext<DndContextType>({
  dragDropManager: undefined,
})

就是使用 React 的createContext创建的上下文容器组件。

接下来看下这个manager,主要是用来控制拖拽行为,通过Provider让子节点也可以访问。我们看下创建manager的getDndContextValue方法:

import type { BackendFactory, DragDropManager } from 'dnd-core'
import { createDragDropManager } from 'dnd-core'
// ...
function getDndContextValue(props: DndProviderProps<unknown, unknown>) {
  if ('manager' in props) {
     const manager = { dragDropManager: props.manager }
     return [manager, false]
  }
   const manager = createSingletonDndContext(
     props.backend,
     props.context,
     props.options,
     props.debugMode,
    )
   const isGlobalInstance = !props.context
   return [manager, isGlobalInstance]
}
function createSingletonDndContext<BackendContext, BackendOptions>(
   backend: BackendFactory,
   context: BackendContext = getGlobalContext(),
   options: BackendOptions,
   debugMode?: boolean,
) {
   const ctx = context as any
   if (!ctx[INSTANCE_SYM]) {
     ctx[INSTANCE_SYM] = {
       dragDropManager: createDragDropManager(
        backend,
	context,
	options,
	debugMode,
       ),
     }
   }
   return ctx[INSTANCE_SYM]
}

从以上代码可以看出,getDndContextValue方法又调用了createSingletonDndContext方法,并传入了backend、context、options、debugMode这几个属性,然后通过dnd-core中的createDragDropManager来创建manager。

3、DragDropManager

看下createDragDropManager.js中的主要代码

import type { Store } from 'redux'
import { createStore } from 'redux'
// ...
import { reduce } from './reducers/index.js'
export function createDragDropManager(
  backendFactory: BackendFactory,
  globalContext: unknown = undefined,
  backendOptions: unknown = {},
  debugMode = false,
): DragDropManager {
  const store = makeStoreInstance(debugMode)
  const monitor = new DragDropMonitorImpl(store, new HandlerRegistryImpl(store))
  const manager = new DragDropManagerImpl(store, monitor)
  const backend = backendFactory(manager, globalContext, backendOptions)
  manager.receiveBackend(backend)
  return manager
}
function makeStoreInstance(debugMode: boolean): Store<State> {
  // ...
  return createStore(
    reduce,
    debugMode &&
    reduxDevTools &&
    reduxDevTools({
      name: 'dnd-core',
      instanceId: 'dnd-core',
    }),
  )
}

可以看到使用了redux的createStore创建了store,并创建了monitor和manager实例,通过backendFactory创建backend后端实例并安装到manager总实例。

看一下DragDropManagerImpl的主要代码

export class DragDropManagerImpl implements DragDropManager {
  private store: Store<State>
  private monitor: DragDropMonitor
  private backend: Backend | undefined
  private isSetUp = false
  public constructor(store: Store<State>, monitor: DragDropMonitor) {
    this.store = store
    this.monitor = monitor
    store.subscribe(this.handleRefCountChange)
   }
   // ...
  public getActions(): DragDropActions {
  /* eslint-disable-next-line @typescript-eslint/no-this-alias */
    const manager = this
    const { dispatch } = this.store
    function bindActionCreator(actionCreator: ActionCreator<any>) {
      return (...args: any[]) => {
        const action = actionCreator.apply(manager, args as any)
        if (typeof action !== 'undefined') {
          dispatch(action)
        }
      }
  }
  const actions = createDragDropActions(this)
  return Object.keys(actions).reduce(
    (boundActions: DragDropActions, key: string) => {
      const action: ActionCreator<any> = (actions as any)[
        key
      ] as ActionCreator<any>
      ;(boundActions as any)[key] = bindActionCreator(action)
        return boundActions
      },
      {} as DragDropActions,
    )
  }
  public dispatch(action: Action<any>): void {
    this.store.dispatch(action)
  }
  private handleRefCountChange = (): void => {
    const shouldSetUp = this.store.getState().refCount > 0
    if (this.backend) {
      if (shouldSetUp && !this.isSetUp) {
	this.backend.setup()
	this.isSetUp = true
      } else if (!shouldSetUp && this.isSetUp) {
	this.backend.teardown()
	this.isSetUp = false
      }
    }
  }
}

先说一下这个handleRefCountChange方法,在构造函数里通过store进行订阅,在第一次使用useDrop或useDrag时会执行setup方法初始化backend,在拖拽源和放置源都被卸载时则会执行teardown销毁backend。

接下来看一下createDragDropActions方法

export function createDragDropActions(
  manager: DragDropManager,
): DragDropActions {
  return {
    beginDrag: createBeginDrag(manager),
    publishDragSource: createPublishDragSource(manager),
    hover: createHover(manager),
    drop: createDrop(manager),
    endDrag: createEndDrag(manager),
  }
}

可以看到绑定一些action:

  • beginDrag(开始拖动)
  • publishDragSource(发布当前拖动源)
  • hover(是否经过)
  • drop(落下动作)
  • endDrag(拖拽结束)

manager包含了之前生成的 monitor、store、backend,manager 创建完成,表示此时我们有了一个 store 来管理拖拽中的数据,有了 monitor 来监听数据和控制行为,能通过 manager 进行注册,可以通过 backend 将 DOM 事件转换为 action。接下来便可以注册拖拽源和放置源了。

4、useDrag

/**
 * useDragSource hook
 * @param sourceSpec The drag source specification (object or function, function preferred)
 * @param deps The memoization deps array to use when evaluating spec changes
 */
export function useDrag<
  DragObject = unknown,
  DropResult = unknown,
  CollectedProps = unknown,
>(
  specArg: FactoryOrInstance<
    DragSourceHookSpec<DragObject, DropResult, CollectedProps>
  >,
  deps?: unknown[],
): [CollectedProps, ConnectDragSource, ConnectDragPreview] {
  const spec = useOptionalFactory(specArg, deps)
  invariant(
    !(spec as any).begin,
    'useDrag::spec.begin was deprecated in v14. Replace spec.begin() with spec.item(). (see more here - https://react-dnd.github.io/react-dnd/docs/api/use-drag)',
  )
  const monitor = useDragSourceMonitor<DragObject, DropResult>()
  const connector = useDragSourceConnector(spec.options, spec.previewOptions)
  useRegisteredDragSource(spec, monitor, connector)
  return [
    useCollectedProps(spec.collect, monitor, connector),
    useConnectDragSource(connector),
    useConnectDragPreview(connector),
  ]
}

可以看到useDrag方法返回了一个包含3个元素的数组,CollectedProps(collect方法返回的对象)、ConnectDragSource(拖拽源连接器)、ConnectDragPreview(拖拽源预览)。

monitor是从前面Provider中的manager中获取的,主要看下connector

export function useDragSourceConnector(
  dragSourceOptions: DragSourceOptions | undefined,
  dragPreviewOptions: DragPreviewOptions | undefined,
): SourceConnector {
  const manager = useDragDropManager()
  const connector = useMemo(
    () => new SourceConnector(manager.getBackend()),
    [manager],
  )
  // ...
  return connector
}

可以看到connector获取了manager.getBackend后端的数据。

useRegisteredDragSource方法会对拖动源进行注册,会保存拖动源实例,并记录注册的数量。

5、useDrop

看下useDrop源码

/**
 * useDropTarget Hook
 * @param spec The drop target specification (object or function, function preferred)
 * @param deps The memoization deps array to use when evaluating spec changes
 */
export function useDrop<
  DragObject = unknown,
  DropResult = unknown,
  CollectedProps = unknown,
>(
  specArg: FactoryOrInstance<
    DropTargetHookSpec<DragObject, DropResult, CollectedProps>
  >,
  deps?: unknown[],
): [CollectedProps, ConnectDropTarget] {
  const spec = useOptionalFactory(specArg, deps)
  const monitor = useDropTargetMonitor<DragObject, DropResult>()
  const connector = useDropTargetConnector(spec.options)
  useRegisteredDropTarget(spec, monitor, connector)
  return [
    useCollectedProps(spec.collect, monitor, connector),
    useConnectDropTarget(connector),
  ]
}

useDrop返回了一个包含2个元素的数组,CollectedProps(collect方法返回的对象), ConnectDropTarget(放置源连接器),monitor和connector的获取都和useDrag类似。

6、HTML5Backend

HTML5Backend使用了HTML5 拖放 API,先了解下HTML拖拽事件:

file

一个简单拖拽操作过程,会依次触发拖拽事件:dragstart -> drag -> dragenter -> dragover (-> dragleave) -> drop -> dragend。

drag事件会在dragstar触发后持续触发,直至drop。

dragleave事件会在拖拽元素离开一个可释放目标时触发。

接下来介绍一下HTML5Backend,是React DnD 主要支持的后端,使用HTML5 拖放 API,它会截取拖动的 DOM 节点并将其用作开箱即用的“拖动预览”。React DnD 中以可插入的方式实现 HTML5 拖放支持,可以根据触摸事件、鼠标事件或其他完全不同的事件编写不同的实现,这种可插入的实现在 React DnD 中称为后端。官网提供了HTML5Backend和TouchBackend,分别用来支持web端和移动端。

后端担任与 React 的合成事件系统类似的角色:它们抽象出浏览器差异并处理原生DOM 事件。尽管有相似之处,但 React DnD 后端并不依赖于 React 或其合成事件系统。在后台,后端所做的就是将 DOM 事件转换为 React DnD 可以处理的内部 Redux 操作。

前面给DndProvider传递的HTML5backend,看一下其代码实现:

export const HTML5Backend: BackendFactory = function createBackend(
  manager: DragDropManager,
  context?: HTML5BackendContext,
  options?: HTML5BackendOptions,
): HTML5BackendImpl {
  return new HTML5BackendImpl(manager, context, options)
}

可以看到其实是个返回HTML5BackendImpl实例的函数,在创建manager实例时会执行createBackend方法创建真正的backend。

如下是 Backend 需要被实现的方法:

export interface Backend {
  setup(): void
  teardown(): void
  connectDragSource(sourceId: any, node?: any, options?: any): Unsubscribe
  connectDragPreview(sourceId: any, node?: any, options?: any): Unsubscribe
  connectDropTarget(targetId: any, node?: any, options?: any): Unsubscribe
  profile(): Record<string, number>
}

setup 是 backend 的初始化方法,teardown 是 backend 销毁方法。connectDragSource方法将元素转换为可拖拽元素,并添加监听事件。connectDropTarget方法会给元素添加监听事件,connectDragPreview方法会将preview元素保存以供监听函数使用,profile方法用于返回一些简要的统计信息。

以上这几个方法都在HTML5BackendImpl中,我们先看一下setup方法:

public setup(): void {
  const root = this.rootElement as RootNode | undefined
  if (root === undefined) {
    return
  }
  if (root.__isReactDndBackendSetUp) {
    throw new Error('Cannot have two HTML5 backends at the same time.')
  }
  root.__isReactDndBackendSetUp = true
  this.addEventListeners(root)
}

root默认是windows,通过addEventListeners方法把监听事件都绑定到windows上,这提高了性能也降低了事件销毁的难度。

看下addEventListeners方法:

private addEventListeners(target: Node) {
  if (!target.addEventListener) {
    return
  }
  target.addEventListener(
    'dragstart',
    this.handleTopDragStart as EventListener,
  )
  target.addEventListener('dragstart', this.handleTopDragStartCapture, true)
  target.addEventListener('dragend', this.handleTopDragEndCapture, true)
  target.addEventListener(
    'dragenter',
    this.handleTopDragEnter as EventListener,
  )
  target.addEventListener(
    'dragenter',
    this.handleTopDragEnterCapture as EventListener,
    true,
  )
  target.addEventListener(
    'dragleave',
    this.handleTopDragLeaveCapture as EventListener,
    true,
  )
  target.addEventListener('dragover', this.handleTopDragOver as EventListener)
  target.addEventListener(
    'dragover',
    this.handleTopDragOverCapture as EventListener,
    true,
  )
  target.addEventListener('drop', this.handleTopDrop as EventListener)
  target.addEventListener(
    'drop',
    this.handleTopDropCapture as EventListener,
    true,
  )
}

以上代码中监听了一些拖拽事件,这些监听函数会获得拖拽事件的对象、拿到相应的参数,并执行相应的action方法。HTML5Backend 通过 manager 拿到一个 DragDropActions 的实例,执行其中的方法。DragDropActions 本质就是根据参数将其封装为一个 action,最终通过 redux 的 dispatch 将 action 分发,改变 store 中的数据。

export interface DragDropActions {
  beginDrag(
    sourceIds?: Identifier[],
    options?: any,
  ): Action<BeginDragPayload> | undefined
    publishDragSource(): SentinelAction | undefined
    hover(targetIds: Identifier[], options?: any): Action<HoverPayload>
    drop(options?: any): void
    endDrag(): SentinelAction
}

最后我们再看下connectDragSource方法:

public connectDragSource(
  sourceId: string,
  node: Element,
  options: any,
): Unsubscribe {
  // ...
  node.setAttribute('draggable', 'true')
  node.addEventListener('dragstart', handleDragStart)
  node.addEventListener('selectstart', handleSelectStart)
  return (): void => {
    // ...
    node.removeEventListener('dragstart', handleDragStart)
    node.removeEventListener('selectstart', handleSelectStart)
    node.setAttribute('draggable', 'false')
  }
}

可以看到主要是把节点的draggable属性设置为true,并添加监听事件,返回一个Unsubscribe函数用于执行销毁。

综上,HTML5Backend 在初始化的时候在 window 对象上绑定拖拽事件的监听函数,拖拽事件触发时执行对应action,更新 store 中的数据,完成由 Dom 事件到数据的转变。

7、TouchBackend

HTML5 后端不支持触摸事件,因此它不适用于平板电脑和移动设备。可以使用react-dnd-touch-backend来支持触摸设备,简单看下ToucheBackend。

ToucheBackend主要是为了支持移动端,也支持web端,在web端可以使用 mousedown、mousemove、mouseup,在移动端则使用 touchstart、touchmove、touchend,下面是ToucheBackend中对事件的定义:

const eventNames: Record<ListenerType, EventName> = {
  [ListenerType.mouse]: {
    start: 'mousedown',
    move: 'mousemove',
    end: 'mouseup',
    contextmenu: 'contextmenu',
  },
  [ListenerType.touch]: {
    start: 'touchstart',
    move: 'touchmove',
    end: 'touchend',
  },
  [ListenerType.keyboard]: {
    keydown: 'keydown',
  },
}

8、主要拖拽过程

file

四、总结

React-DnD 采用了分层设计,react-dnd充当接入层,dnd-core实现拖拽接口、定义拖拽行为、管理数据流向,backend将DOM事件通过redux action转换为数据。

使用可插入的方式引入backend,使拖拽的实现可扩展且更加灵活。

使用了单向数据流,在拖拽时不用处理中间状态,不用额外对DOM事件进行处理,只需专注于数据的变化。
React-DnD对backend的实现方式、数据的管理方式,以及整体的设计都值得借鉴。

五、参考链接:

  • https://github.com/react-dnd/react-dnd/
  • https://react-dnd.github.io/react-dnd
  • https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/HTML_Drag_and_Drop_API
  • https://zhuanlan.zhihu.com/p/429986799
  • https://juejin.cn/post/6885511137236877325

最后

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  • 轻量级的 Web IDE UI 框架——Molecule
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