投稿日: 2024/5/29
タグ: state
jotai
bunshi

bunshiを理解する

bunshi というライブラリがある。状態管理ライブラリの DI を行うものだ。

jotai を使う機会があり、調べを進める中で当時名前を聞いた jotai-molecule が bunshi という名前で良い感じに開発されていて気になったので調べてみる。

注意: この記事が書かれた当時の情報であり、最新の情報とは異なる可能性がある。bunshi のバージョンは 2.1.5 である。

bunshi は次のような特徴を持つ。

gzip 圧縮されたサイズで 1.18KB しかない。また他のライブラリに依存いていないのも大きな特徴だ。

bunshi は jotai や zustand、nanostores などの状態管理ライブラリを molecule という概念でラップすることで、状態のスコープ管理や依存注入を行うことができる。

molecule の宣言は framework agnostic であるため、ロジックをフレームワークに依存させず書くことができる¹。

WeakMap を用いたメモリリークの防止²や、不要な再レンダリングを防止するためにフレームワークのインテグレーション(React, Vue)ではメモ化を行っている。

bunshi は次の 3 つの概念で構成される。

molecule は bunshi の core 的な概念であり、実態は値を返す関数の HoF である。

最大の特徴は、関数の実行結果がキャッシュされることである。以下の例は常に同じ乱数を返す。

import { molecule } from "bunshi";

export const RandomMolecule = molecule(() => Math.random());

また molecule は他の molecule に依存できる。

import { molecule } from "bunshi";

export const RandomMolecule = molecule(() => Math.random());
export const UsernameMolecule = molecule(
	mol => `You are user ${mol(RandomMolecule)}`,
);
export const IDMolecule = molecule(mol => `ID: ${mol(RandomMolecule)}`);

依存は自動で解決されるため、コード保守やテストが容易になる。

ロジックなどを molecule に閉じ込めることでコードは非結合で遅延的となる。

非結合
- ある molecule をリファクタリングする時、その molecule に依存する他の molecule に影響を与えない
遅延的
- molecule は必要になるまで実行されない

scope は molecule を異なるコンポーネントで共通の環境を共有して使うための依存関係のグラフを構築するための概念である。

createScope 関数を使って scope を作成する。

import { createScope } from "bunshi";

/**
 *  Scope for a user id
 */
export const UserScope = createScope<string>("[email protected]");

宣言した scope はフレームワークによって異なる方法でプロバイダーを提供する。私は React を使っているので、React でのプロバイダーの提供方法を示す。

import { ScopeProvider } from "bunshi/react";
import type { ReactElement } from "react";

import { UserScope } from "./scopes";

export function App({ children }: Props): ReactElement {
	return (
		<ScopeProvider scope={UserScope}>
			{children}
		</ScopeProvider>
	);
}

scope の真価は、molecule を scope に依存させることで発揮する。

import { molecule } from "bunshi";
import { UserScope } from "./scopes";

export const UsernameMolecule = molecule(
	(_mol, scope) => `You are user ${scope(UserScope)}`,
);

scope を molecule に依存させることで molecule はアプリケーション全体で 1 回実行されるのではなく、scope をマウントするごとに再実行される。また、scope に渡した値は scope プロバイダー内部の molecule から scope() 関数を通じて取得できる。

molecule はアプリケーションやスコープに応じて必要なときに実行され使用中であることを示すためマウントされ、必要でなくなったらアンマウントされ GC される。

以下の図は公式のドキュメントから引用したものである。とてもわかりやすい。

bunshiのライフサイクル

次の例のように onMount 関数とその cleanup 関数を使って molecule のマウントとアンマウント時の処理を行うことができる。

import { molecule, onMount } from "bunshi";
import { atom } from "jotai/vanilla";

export const CountMolecule = molecule(() => {
	console.log("Created");
	onMount(() => {
		console.log("Mounted");
		return () => console.log("Unmounted");
	});
	return atom(0);
});

次にライフサイクルの各ステップについて説明する。

アプリケーションが初期化された時、scope を登録したプロバイダーがマウントされた時などに molecule の値は作成され、すべての値は GC 可能になる。

molecule の値は実行されただけではキャッシュされない。React や Vue では useMolecule フックを使用して molecule をマウントすることでキャッシュされる。

molecule の値が使用されなくなると、molecule はアンマウントされ、GC される。React や Vue では useMolecule フックで自動的にアンマウントされる。

React Strict mode を使用している方は unmount された後に再度 mount されることがあるので、この点に注意が必要である。useEffect などのフックの正当性を確認するために 2 回実行されるのと同じように、molecule も 2 回実行されることがある。この時、mount -> unmount -> mount の順番で実行される。

MoleculeInjector(を生成する createInjector)と moleculeInterface だ。

moleculeInterface

MoleculeInjector

それぞれ bunshi の依存関係のグラフを構築するための DI コンテナと、他の molecule が依存できるための参照を提供するものだ。ドキュメントにある通り、どちらも molecule や useMolecule の裏で使用されておりユーザーがこれらを直接使用するのはテストコードを書く場合やライブラリとして molecule を提供する場合などに限られる。

私がこれらの機能を面白いと感じたのは、今まで TS の DI コンテナと言われると、NestJS に乗っかるか、TSyringe であった。前者はバックエンドを構築するためのフレームワークなので、そもそもフロントエンド文脈で使うことがない。また TSyringe は DI コンテナとしては良くできている。循環依存やインスタンスを使い捨てるなどができるが、デコレータを使用する必要があり reflect-metadata を使う制約がある³。

その点 bunshi はスコープで分けられていて、かつ自動で DI される仕組みをとても気に入っている。

bunshi を使うことで、ステートのリフトアップやプッシュダウンを容易に実現できる。以下の 2 つの例を見れば一目瞭然であると言える。

import { atom, useAtom } from "jotai";

function createAtom(userId: string) {
	return atom(userId === "[email protected]" ? 0 : 1);
}

const CountAtomContext = React.createContext(createAtom("[email protected]"));
const useCountAtom = () => useContext(CountAtomContext);
function CountAtomScopeProvider({ children, userId }) {
	// Create a new atom for every user Id
	const countAtom = useMemo(() => createAtom(userId), [userId]);
	return (
		<CountAtomContext.Provider value={countAtom}>
			{children}
		</CountAtomContext.Provider>
	);
}

function Counter() {
	const countAtom = useCountAtom();
	const [count, setCount] = useAtom(countAtom);
	return (
		<div>
			count:
			{" "}
			{count}
			{" "}
			<button onClick={() => setCount(c => c + 1)}>+1</button>
		</div>
	);
}

export function App() {
	return (
		<CountAtomScopeProvider userId="[email protected]">
			<Counter />
			<Counter />
			<CountAtomScopeProvider userId="[email protected]">
				<Counter />
				<Counter />
			</CountAtomScopeProvider>
		</CountAtomScopeProvider>
	);
}

上記の例は jotai を使っているが、bunshi も使うと以下のように書くことができる。

import { atom, useAtom } from "jotai";
import {
	ScopeProvider,
	createScope,
	molecule,
	useMolecule,
} from "bunshi/react";

const UserScope = createScope(undefined);
const countMolecule = molecule((mol, scope) => {
	const userId = scope(UserScope);
	console.log("Creating a new atom for", userId);
	return atom(0);
});

// ... Counter unchanged

export function App() {
	return (
		<ScopeProvider scope={UserScope} value="[email protected]">
			<Counter />
		</ScopeProvider>
	);
}

今回は bunshi というライブラリの基本概念からその魅力までを調べた。途中で実装の方を参照することが多々あったが、ほとんどテストされていてドキュメントも充実しているため、理解するのは難しくなかった。

bunshi を使って状態管理のベストプラクティスを追求したいと思った。

脚注

React と Vue は専用の API が用意されている。詳しくはこちらを参照。React、Vue
↵
Why WeakMap?
↵
reflect-metadata はバンドルに含めるとサイズが大きくなるため、筆者はあまり使いたくない。
↵