面试题：Flutter复杂应用中自定义State管理方案设计

Question

假设要开发一个具有多层嵌套页面，复杂业务逻辑和频繁状态更新的Flutter应用，现有的状态管理库都无法完全满足需求。请设计一套自定义的状态管理机制，阐述整体架构、关键模块的设计思路以及如何保证状态更新的一致性和性能优化。

Answer 1

整体架构

1. 状态层：负责存储应用的所有状态数据。将不同业务模块的状态进行分类管理，例如用户相关状态、订单相关状态等，每个分类作为一个状态集合。
2. 变更层：定义状态变更的规则和方法。所有对状态的修改都必须通过变更层的方法进行，以保证状态变化的可追溯性和一致性。
3. 监听层：用于监听状态的变化，并通知相关的UI组件进行更新。采用观察者模式，各个UI组件可以注册监听特定状态的变化。
4. 调度层：协调状态层、变更层和监听层之间的交互。接收来自UI或其他业务逻辑的状态变更请求，调用变更层方法修改状态，并触发监听层通知UI更新。

关键模块设计思路

1. 状态模块：采用类的形式封装状态数据，使用私有变量存储状态，提供公共的访问和修改方法（通过变更层方法间接修改）。例如：

class UserState {
  String _username;
  int _userLevel;

  String get username => _username;
  int get userLevel => _userLevel;

  // 不直接暴露修改方法，由变更层处理
}

2. 变更模块：针对每个状态集合定义一系列的变更方法。这些方法接收必要的参数，对状态进行修改，并记录变更日志（用于调试和状态回溯）。例如：

class UserStateMutations {
  static void updateUsername(UserState state, String newUsername) {
    state._username = newUsername;
    // 记录变更日志
  }
}

3. 监听模块：创建一个Listener类，包含一个回调函数列表。当状态变化时，遍历回调列表并执行相应的回调函数通知UI。例如：

class Listener {
  List<Function> _callbacks = [];

  void addCallback(Function callback) {
    _callbacks.add(callback);
  }

  void notify() {
    _callbacks.forEach((callback) => callback());
  }
}

4. 调度模块：作为整个状态管理机制的核心，接收状态变更请求，调用变更模块方法修改状态，然后通知监听模块更新UI。例如：

class Dispatcher {
  static void dispatch(String mutationType, dynamic payload) {
    switch (mutationType) {
      case 'updateUsername':
        UserStateMutations.updateUsername(UserState(), payload);
        break;
    }
    // 通知监听模块
    Listener().notify();
  }
}

保证状态更新一致性

1. 单一数据源：确保所有状态数据都集中存储在状态层，避免状态数据分散在多个地方导致不一致。
2. 原子操作：在变更层，将每个状态变更操作设计为原子操作，要么全部成功，要么全部失败，防止部分状态更新导致不一致。
3. 变更日志：记录所有状态变更的详细信息，在出现不一致问题时，可以通过回溯日志找到问题发生的原因。

性能优化

1. 细粒度更新：在监听层，让UI组件可以注册监听特定状态的变化，而不是整个状态树的变化。这样只有相关的UI组件会被更新，减少不必要的重绘。
2. 批量更新：在调度层，对于短时间内多次状态变更请求，可以进行合并处理，减少不必要的UI更新次数。
3. 缓存机制：对于一些不经常变化且计算复杂的状态数据，可以采用缓存机制，避免重复计算。