「R」Shiny：响应式编程（一）server 函数

vlambda
2020-04-01

「R」Shiny：响应式编程（一）server 函数

在前面的文章中，我们介绍了如何创建用户界面。现在我们将内容转向对于 Shiny 服务端的讨论，它会让我们在运行时中使用R代码让用户界面栩栩如生。

在 Shiny 中，我们使用响应式编程表达服务逻辑。响应式编程是一种优雅且强大的编程范式，但由于它与我们编写脚本的范式不同，因此一开始读者可能会感到困惑。响应式编程的核心思想是指定依赖关系图，以便当输入发生更改时，所有相关的输出都会自动更新。这使得编写 Shiny 应用的流程变得相当简单，但是要花一些时间才能了解它们如何组合在一起。

这部分内容将对响应式编程进行简要介绍，指导读者在 Shiny 应用中使用最基本的响应式编程。我们将从 server 函数开始，讨论更多让 input 和 output 参数工作的细节。接着我们将回顾最简单的响应式（将输入直接连接到输出），然后讨论响应式表达式如何让我们减少重复的工作。最后，我们将回顾 Shiny 初级使用者遇到的一些常见问题。

library(shiny)

server 函数

学习过之前文章的读者应该已经知道，Shiny 的核心结构如下：

library(shiny)

ui <- fluidPage(
  # 前端界面
)

server <- function(input, output, session) {
  # 后端逻辑
}

shinyApp(ui, server)

之前的很多文章已经介绍过前端的一些基础，ui 对象包含呈现给 Shiny 每个用户的 HTML 内容。因为前端呈现给每个用户的页面是一样的，所以 ui 很简单；而 server 就会很复杂，这是因为每个用户都需要一个独立版本的应用：例如，当用户 A 移动滑块时，用户 B 不应该受到影响。

为了达到这样的目的，Shiny 每次启动一个新的会话，都会调用一次 server() 函数。就像其他任何 R 函数一样，每当 server 函数被调用时，它都会创建一个新的独立局部环境。这保证了每个线程都有一个唯一的状态，同时隔离了在函数内部创建的变量。这也正是我们为什么基本上只在 Shiny 的 server 函数内使用响应式编程的原因。

server 函数有 3 个参数：input、output 和 session。因为我们基本上不会自己调用这个函数，所有我们也不会要自己创建这些对象。相反，它们是 Shiny 启动时自动创建的，绑定一个特定的会话。从现在起，我们将关注前两个参数，最好一个参数留到以后介绍（通常情况下我们不会用到它）。

input 参数

input 参数它是一个列表结构的对象，它包含了从浏览器发来的所有输入数据，根据数据的 input ID 进行命名。例如，如果我们的 UI 包含一个数值型输入控件，它的 ID 是 count，如下：

ui <- fluidPage(
  numericInput("count", label = "Number of values", value = 100)
)

那么你就可以使用 input$count 访问它。一开始它的初始值是 100，如果用户在浏览器端更改了它将会自动更新。

与常规列表不同的是，input 对象仅可读。如果你尝试在 server() 函数中更改它，你将会收到报错信息。

server <- function(input, output, session) {
  input$count <- 10  
}

shinyApp(ui, server)
#> Error: Attempted to assign value to a read-only reactivevalues object

发生此错误的原因是 input 如果在内部被修改就不能反应用户在浏览器中的输入，从而造成了不一致性，这是 Shiny 所不允许的。不过，有时候动态地修改界面显示是有必要地，之后我们会介绍通过像 updateNumericInput() 这样的函数来进行更新。

关于 input 有另外一个重要的事情：允许读取它是有选择性的。我们必须通过像 renderText() 或 reactive() 这样的函数创建的响应式语境中才能从一个输入控件中读入数据。

如果你没有搞懂这一点，就有可能产生类似下面的错误：

server <- function(input, output, session) {
  message("The value of input$count is ", input$count)
  ## 正确做法是
    # renderText({
    # message("The value of input$count is ", input$count)
    # })
}

shinyApp(ui, server)
#> Error: Operation not allowed without an active reactive context.
#> (You tried to do something that can only be done from inside
#> a reactive expression or observer.)

output 参数

output 参数与 input 类似，它们主要的区别在于 output 是向浏览器发送数据而不是接收数据。我们总是将 output 对象与一个 render 函数绑定使用，下面是一个简单实例：

ui <- fluidPage(
  textOutput("greeting")
)

server <- function(input, output, session) {
  output$greeting <- renderText("Hello human!")
}

在 UI 中，ID 是有双引号的，而后端中没有。

render 函数做了两项工作：

它建立了一个特殊的响应式语境用于自动捕获（追踪）输出使用的输入
它将 R 代码的输出转换为了 HTML 内容用于网页展示

像 input 一样，output 对使用方式也很挑剔。如果出现以下情况，则会报错：

你忘记使用 render 函数。

server <- function(input, output, session) {
output$greeting <- "Hello human"
}
shinyApp(ui, server)
#> Error: Unexpected character output for greeting

你尝试从输出控件中读取数据。

server <- function(input, output, session) {
  message("The greeting is ", output$greeting)
}
shinyApp(ui, server)
#> Error: Reading objects from shinyoutput object not allowed.

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