30歳からのプログラミング

30歳無職から独学でプログラミングを開始した人間の記録。

useEffect の概要と async function を使う際の注意点

使用している React のバージョンは16.8.4

レンダー後の処理を指定するための仕組み

React Hooks の一つであるuseEffectは、レンダー後に実行したい処理を React に伝えるための仕組み。
useEffect(fn)と記述すると、DOMの更新が終わったあとにfnを実行する。
useEffectはレンダー後に必ず実行される。最初にレンダーした際もそうだし、propsstateに変更があってレンダーし直した際もそう。そこに区別はない。

以下の例では、このコンポーネントが表示された際にeffect!というログが流れる。
そしてボタンを押下した際にも、その都度effect!というログが流れる。

import React, {useState, useEffect} from 'react';

const App = () => {
  const [state, setState] = useState(0);

  useEffect(() => {
    console.log('effect!');
  });

  return (
    <>
      <div>{state}</div>
      <button
        type="button"
        onClick={() => {
          setState(state + 1);
        }}
      >
        increment
      </button>
    </>
  );
};
export default App;

公式ドキュメントではuseEffectの第一引数に渡している関数(上記の例ではconsole.log('effect!')を実行しているアロー関数)を「副作用関数」と呼んでいる(英語では単純にeffect)ので、ここでもそれに倣って副作用関数と呼ぶことにする。

副作用関数はレンダーする度に新しく作られる

副作用関数は、レンダーされる度に毎回新しく作られ、それが呼び出される。
そのため、そのときのコンポーネントの状態に応じて処理の内容を変える、ということが可能になる。

先程の例のconsole.logの部分を以下のように書き換えてみる。

console.log(state === 0 ? 'mounted!' : 'updated!');

こうすると、このコンポーネントが表示された際にmounted!とログに表示され、以降、ボタンを押下するたびにupdated!がログに表示される。
これは、レンダーする度に副作用関数が新しく作られることによって可能になっている。

このコンポーネントがマウントされたとき、以下の副作用関数が作られて実行される。
このときのstate0なので、こうなっている。

() => {console.log(0 === 0 ? 'mounted!' : 'updated!');}

そしてボタンを押すとstate1になり、DOMの更新が行われたあと、以下の副作用関数が作られて実行される。

() => {console.log(1 === 0 ? 'mounted!' : 'updated!');}

もう1度ボタンを押すとこう。

() => {console.log(2 === 0 ? 'mounted!' : 'updated!');}

つまり、公式ドキュメントにあるように「それぞれの副作用は特定のひとつのレンダーと結びついている」。

この仕組みを理解していないと、思った通りに副作用を実行できないことがある。

以下の例では、stateを1秒間隔でログに流す。

useEffect(() => {
  setInterval(() => {
    console.log(state);
  }, 1000);
});

マウント時にstate0の状態で実行されるので、0が表示され続ける。
ここでボタンを押してstate1になるとどうなるのかというと、1が毎秒流れるだけでなく、引き続き0もログに流れ続ける。

f:id:numb_86:20190321174823g:plain

なぜこうなるかというと、ボタンを押下した際に呼び出される副作用関数は、マウント時に呼び出された副作用関数とは何の関係もない独立した関数なので、以前に呼び出された副作用関数には何も影響を与えない。
そのため、上記の例だと、ボタンを押す度に新しくsetIntervalが実行される。
では古いsetIntervalをクリアするにはどうすればいいのか。

クリーンアップと呼ばれる機能を使うと、新しく副作用関数を実行する前に、前回実行した副作用関数の処理に影響を与えることが出来る。

クリーンアップは、新しく副作用関数を実行する前に呼び出される

副作用関数のなかで関数を返すと、それがクリーンアップのための関数になる。
この関数は、次に副作用関数が実行される際に、それに先立って呼び出される。

以下の例だと、console.log(`Previous state is ${state}.`);を実行しているアロー関数が、クリーンアップ。

const [state, setState] = useState(0);

useEffect(() => {
  console.log(`Current state is ${state}.`);
  return () => {
    console.log(`Previous state is ${state}.`);
  };
});

この場合、マウント時にCurrent state is 0.と表示される。
その後、ボタンを押すなどしてsetState(state + 1)を実行してstate1になると、次の副作用関数が呼ばれる前に、前回呼び出した副作用関数のクリーンアップが実行され、それから新しい副作用関数が呼ばれる。
そのため、まずPrevious state is 0.が表示され、そのあとにCurrent state is 1.が表示される。 以降、ボタンを押す度に同じ流れで処理が行われる。

先程のタイマーの例で言えば、以下のように書くことで、前回の副作用関数でセットしたタイマーがリセットされる。

useEffect(() => {
  const id = setInterval(() => {
    console.log(state);
  }, 1000);
  return () => {
    clearInterval(id);
  };
});

f:id:numb_86:20190321174857g:plain

副作用関数の実行をスキップする

副作用関数はレンダーされる度に必ず実行されるが、副作用の内容によっては毎回呼び出す必要がない、あるいは呼び出したくないケースもある。
その場合、useEffectの第二引数に配列を渡すことで、副作用関数を呼び出す条件を指定することが出来る。

useEffect(fn, [..deps])と記述すると、depsの内容を前回のfn実行時の内容と比較して、変化があったときにのみ再びfnを呼び出す。

以下の例では、inc stateボタンを押下しても副作用関数は実行されず、マウント時と、inc keyStateボタンを押下した場合にのみ、副作用関数が実行される。

import React, {useState, useEffect} from 'react';

const App = () => {
  const [state, setState] = useState(0);
  const [keyState, setKeyState] = useState(0);

  useEffect(() => {
    console.log('keyState has been incremented!');
  }, [keyState]);

  return (
    <>
      <div>{`${state}, ${keyState}`}</div>
      <button
        type="button"
        onClick={() => {
          setState(state + 1);
        }}
      >
        inc state
      </button>
      <button
        type="button"
        onClick={() => {
          setKeyState(keyState + 1);
        }}
      >
        inc keyState
      </button>
    </>
  );
};
export default App;

useEffectの第二引数の配列にkeyStateを渡している。
マウント時に副作用関数を実行するのはこれまで通りだが、そのときのkeyState0である。

次に、inc stateを押下する。そうするとstateが更新されたので再びレンダーする。
このとき React は副作用関数を実行しようとするが、その前にkeyStateの値をチェックする。前回は0だったが、今回も0である。そのため、配列の値に変化がないため、副作用関数は実行されない。

今度はinc keyStateを押下してみる。そうするとkeyStateがインクリメントされ、前回の値が0であったのに対して今回は1なので、副作用関数が実行される。

配列には複数の値を渡すことが可能で、どれか一つでも前回の値と違っていれば、副作用関数が実行される。

副作用関数のなかで非同期処理を行う際の注意点

副作用関数のなかで非同期処理を行う場合、処理の順序が担保されない可能性があることに注意する。

副作用関数はレンダーされる毎に実行するわけだが、以前実行した副作用関数の非同期処理のほうが解決に時間がかかった場合、意図しない動きになる可能性がある。

少し長いが、サンプルを貼る。

import React, {useState, useEffect} from 'react';

const fetchUser = id =>
  new Promise(resolve => {
    const responseTime = id === 1 ? 3000 : 1000;
    setTimeout(() => {
      resolve(`This is data ${id}`);
    }, responseTime);
  });

const App = () => {
  const [id, setId] = useState(null);
  const [message, setMessage] = useState('Please click button.');
  const [apiStatus, setApiStatus] = useState(null);

  useEffect(() => {
    if (id) {
      (async () => {
        const res = await fetchUser(id);
        setApiStatus(`complete (user is ${id})`);
        setMessage(res);
      })();
    }
  }, [id]);

  return (
    <>
      <div>{message}</div>
      <br />
      <div>API STATUS: {apiStatus}</div>
      <br />
      <button
        type="button"
        onClick={() => {
          setId(1);
        }}
      >
        Fetch data of user number 1.
      </button>
      <button
        type="button"
        onClick={() => {
          setId(2);
        }}
      >
        Fetch data of user number 2.
      </button>
    </>
  );
};
export default App;

fetchUserというAPIを叩く想定で、APIによってレスポンスの時間が異なる設定。
id1のときは3秒で、2のときは1秒でレスポンスが来る。

問題になるのは、1のAPIを叩いた直後に2のAPIを叩いたとき。
副作用関数の実行そのものは1のほうが早いが、APIのレスポンスを待っている場合に2の副作用関数が実行され、setMessageまで実行されてしまう。そしてその後で、1のレスポンスがようやく返ってきて、setMessageが実行される。
そのため、messageの最終的な値はThis is data 1になってしまう。

f:id:numb_86:20190321174930g:plain

これに対処するには、クリーンアップを上手く使うとよい。
今回のケースでは、useEffectを以下のように書き換える。

  useEffect(() => {
    let didCancel = false;

    if (id) {
      (async () => {
        const res = await fetchUser(id);
        setApiStatus(`complete (user is ${id})`);
        if (!didCancel) setMessage(res);
      })();
    }

    return () => {
      didCancel = true;
    };
  }, [id]);

didCancelの初期値はfalseなので、そのままならsetMessageは実行される。
だが、次の副作用関数が呼ばれると(今回のケースではid1から2に変わったタイミング)、前回の副作用関数のクリーンアップが実行され、前回の副作用関数におけるdidCanceltrueになる。
このため、APIのレスポンスがようやく返ってきてawait以降の処理を行う際に(!didCancel)の条件が満たされず、前回の副作用関数のsetMessageは実行されずに済む。

f:id:numb_86:20190321175002g:plain

参考資料

Ruby のクラスの初歩

Rubyのクラスの理解が曖昧だったので、整理して記録しておく。
Railsをやるにしても、ここらへんをきちんと理解しておくのは前提だと思う。

動作確認しているRubyのバージョンは2.5.3

用語の整理

オブジェクトとインスタンスは、同じものを指していることが多い。
文脈によっては、オブジェクトをレシーバと呼ぶこともある。メソッドを受け取るという意味。
user.first_nameなら、userは、first_nameのレシーバ。
そしてこの場合、メソッドをメッセージと呼ぶことがある。つまりfirst_nameがメッセージ。そのメッセージを受け取るのが、userというレシーバ。

この記事では出てこないが、インスタンスメソッドのことをクラス名#メソッド名と表記し、クラスメソッドのことはクラス名.メソッド名もしくはクラス名::メソッド名と表記することがある。

Rubyでは万物がオブジェクト

数値やnilもオブジェクト。

1.to_s # => "1"
1.class # => Integer
nil.to_s # => ""
nil.class # => NilClass

そしてクラスもまた、オブジェクトである。

Integer.class # => Class
NilClass.class # => Class

基礎

クラスを定義するにはclass構文を使う。
クラス名はアッパーキャメルケースにするのが慣習。

クラス名.newでインスタンスが作成される。

class User
end
user = User.new
p user # #<User:0x00007fea09926508>

クラス内でメソッドを定義するとそれは「インスタンスメソッド」となり、インスタンスに対して呼び出すことが出来る。

initializeメソッドは特殊なメソッドで、定義すると、インスタンス作成時に自動的に呼び出される。

class User
  def initialize
    p 'This is initialize.'
  end
end
user = User.new # "This is initialize."

インスタンス変数とアクセサメソッド

インスタンス変数とは、インスタンス内で共有される変数。名前は必ず@から始める。
インスタンス変数にアクセスするインスタンスメソッドのことを、アクセサメソッドと呼ぶ。

下記の例では@nameがインスタンス変数で、nameがアクセサメソッド。

class User
  def initialize(name)
    @name = name
  end

  def name
    @name
  end
end
user = User.new('Alice')
p user.name # "Alice"

存在しないインスタンス変数を参照した場合はnilを返す。

class User
  def initialize(name)
    @name = name
  end

  def name
    @foo
  end
end
user = User.new('Alice')
p user.name # nil

アクセサメソッドはattr_accessorで定義することも出来る。

class User
  attr_accessor :name

  def initialize(name)
    @name = name
  end
end
user = User.new('Alice')
p user.name # "Alice"

attr_accessorは指定したインスタンス変数の読み書き両方を許可するが、読み込み専用にするattr_reader、書き込み専用にするattr_writerもある。

クラスメソッド

インスタンスではなくクラスに対して呼び出すメソッドを、クラスメソッドと呼ぶ。
書き方は以下の2種類。

メソッド名の前にself.をつける

class User
  def self.foo
    p 'This is class method.'
  end
end
User.foo # "This is class method."

メソッドの定義をclass << selfendで囲う

class User
  class << self
    def boo
      p 'This is class method also.'
    end
  end
end
User.boo # "This is class method also."

self キーワード

selfは、インスタンスメソッド内ではそのインスタンス自身を指し、クラスメソッド内ではクラスを指す。

class User
  def self.c_method
    p self
  end

  def i_method
    p self
  end
end
User.c_method # User
user = User.new
user.i_method # #<User:0x00007fcaea8828d8>

継承

Rubyの継承は単一継承。単一継承とは、一つのスーパークラスを継承すること。複数のスーパークラスは継承できない。

クラスをレシーバにしてsuperclassメソッドを呼び出すと、継承元のクラスを知ることが出来る。

独自に作成したクラスは、デフォルトでObjectクラスを継承する。
何も定義しなくてもclassメソッドなどを使うことが出来るのはそのため。

class User
end
p User.superclass # Object

Objectは組み込みライブラリの一種で、ArrayStringといった組み込みライブラリも、Objectを継承している。

p Array.superclass # Object
p String.superclass # Object

ちなみに、ObjectのスーパークラスはBasicObjectで、これが継承関係の頂点にある。
BasicObject.superclassnilを返す。

p Object.superclass # BasicObject
p BasicObject.superclass # nil

インスタンスのクラスを調べる

インスタンスに対してclassメソッドを呼び出すと、クラスを返す。
instance_of?(クラス)で、そのクラスのインスタンスかどうかを真偽値で返す。
is_a?は継承関係にあるかを真偽値で返す。

class User
end

user = User.new

p user.class # User

p user.instance_of?(User) # true
p user.instance_of?(Object) # false

p user.is_a?(User) # true
p user.is_a?(Object) # true
p user.is_a?(Array) # false

Object 以外のクラスを継承する

以下の構文を使う。

class サブクラス < スーパークラス
end

以下の例では、Arrayクラスを継承したMyArrayクラスを定義している。

class MyArray < Array
end

array = MyArray.new

p array.class # MyArray
p array.is_a?(MyArray) # true
p array.is_a?(Array) # true

オーバーライドと super

サブクラスがスーパークラスと同名のメソッドを定義すると、オーバーライドする。
インスタンスメソッドもクラスメソッドも同じ挙動。

class Parent
  def foo
    p 'super'
  end

  def bar
    p 'bar'
  end
end

class Child < Parent
  def foo
    p 'sub'
  end
end

child = Child.new
child.foo #  "sub"
child.bar # "bar"
class Parent
  def self.foo
    p 'super'
  end

  def self.bar
    p 'bar'
  end
end

class Child < Parent
  def self.foo
    p 'sub'
  end
end

Child.foo # "sub"
Child.bar # "bar"

メソッド内でsuperを実行すると、スーパークラスの同名のメソッドを呼び出す。
これも、インスタンスメソッドとクラスメソッドで同じ挙動。

class Parent
  def foo
    'super'
  end
end

class Child < Parent
  def foo
    p "#{super}, sub"
  end
end

child = Child.new
child.foo # "super, sub"
class Parent
  def self.foo
    'super'
  end
end

class Child < Parent
  def self.foo
    p "#{super}, sub"
  end
end

Child.foo # "super, sub"

メソッドだけでなく、インスタンス変数もオーバーライドされる。

class Parent
  def initialize
    @name = 'Alice'
  end

  def greeting
    p "Hello, I am #{@name}."
  end
end

class Child < Parent
  def initialize
    @name = 'Bob'
  end
end

parent = Parent.new
parent.greeting # "Hello, I am Alice."
child = Child.new
child.greeting # "Hello, I am Bob."

public, private, protected

Rubyのメソッドは、公開レベルに応じて3つに分類できる。

デフォルトではpublicメソッドになるが、initializeメソッドだけはデフォルトでprivateメソッドになる。

publicメソッドは、外部から自由に呼び出せる。
privateメソッドは、レシーバを指定して呼び出すことが出来ない。

クラスの定義内でprivateキーワードを書くと、そこから下で定義したインスタンスメソッドはprivateメソッドになる。

下記の例では、nameprivateメソッドなので、レシーバを指定して呼び出そうとするとエラーになる。

class User
  def hello
    "Hello, #{self.name}."
  end

  def bye
    "Bye, #{name}."
  end

  private

  def name
    'Alice'
  end
end

u = User.new
p u.name # private method `name' called for #<User:0x00007fa6e81c9d78> (NoMethodError)
p u.hello # private method `name' called for #<User:0x00007fbb358bdc18> (NoMethodError)
p u.bye # "Bye, Alice."

レシーバを指定しない、というルールさえ守れば、サブクラスでスーパークラスのprivateメソッドを呼び出すことも出来る。

class Parent
  private

  def name
    'Alice'
  end
end

class Child < Parent
  def print_name
    p name
  end
end

child = Child.new
child.print_name # "Alice"

クラスメソッドはprivateキーワードの下に定義してもprivateにならず、以下のいずれかの書き方で設定する。

class User
  class << self
    private

    def hello
      'Hello!'
    end
  end

  p "#{hello} This is private." # "Hello! This is private."
end

User.hello # private method `hello' called for User:Class (NoMethodError)
class User
  def self.hello
    'Hello!'
  end

  private_class_method :hello

  p "#{hello} This is private." # "Hello! This is private."
end

User.hello # private method `hello' called for User:Class (NoMethodError)

protectedメソッドは、そのクラス自身とサブクラスのインスタンスからのみ、レシーバを指定して呼び出せる。

class User
  def hello
    "Hello, #{self.name}."
  end

  def bye
    "Bye, #{name}."
  end

  protected

  def name
    'Alice'
  end
end

u = User.new
p u.name # protected method `name' called for #<User:0x00007fb73d0edcc8> (NoMethodError)
p u.hello # "Hello, Alice." private メソッドと違い、これはエラーにならない
p u.bye # "Bye, Alice."

respond_to?

respond_to?は、指定したレシーバが、引数に渡されたメソッドを持つかを返す。

p 1.respond_to?(:to_s) # true
p 1.respond_to?(:foo) # false

特異メソッド

Rubyでは、オブジェクト単位でメソッドを定義することが出来る。

str1 = 'abc'
str2 = 'xyz'

def str1.foo
  "#{self} has foo."
end

p str1.respond_to?(:foo) # true
p str2.respond_to?(:foo) # false

p str1.foo # "abc has foo."

このように、特定のオブジェクトに紐付いたメソッドを特異メソッドと呼ぶ。

これまでクラスメソッドと呼んでいたものも、特異メソッドの一種である。
クラスもまたオブジェクトなので特異メソッドを定義することができ、それがいわゆるクラスメソッド。

class User
  p self # User
  p self.class # Class
  p self.instance_of?(Class) # true

  def self.foo # Class インスタンスである User オブジェクトに、特異メソッドを定義している
    'This is foo.'
  end
end

p User.foo # "This is foo."

なお、数値やシンボルに対しては特異メソッドを定義することは出来ない。

sym = :sym
def sym.foo # can't define singleton (TypeError)
end

i = 1
def i.foo # can't define singleton (TypeError)
end

参考資料