深入理解 Vue 3 源码中 `effectScope` 的设计意图和实现原理,它如何帮助管理和停止一组响应式副作用?

各位观众,早上好/下午好/晚上好!我是你们今天的 Vue 源码探索向导,今天我们要聊聊 Vue 3 源码中一个挺有意思的家伙—— effectScope。 别看它名字有点高冷,其实是个暖男,专门负责管理我们的响应式副作用,防止它们乱跑,最后变成“僵尸进程”。

开场白:响应式副作用的“家”

在 Vue 的响应式世界里, effect 函数就像一个个小精灵,只要响应式数据发生变化,它们就会立刻跳出来执行。 这听起来很美好,但如果 effect 函数创建太多,或者在组件卸载后还在运行,就会造成内存泄漏,影响性能。

想象一下,你家养了很多宠物(effect),它们每天都要根据你的心情(响应式数据)来表演节目。 一开始很热闹,但宠物越来越多,你又没好好管理,有些宠物在你不需要它们的时候还在表演,是不是很烦?effectScope 就是你家的围墙,负责把这些宠物圈起来,需要的时候一起“表演”,不需要的时候一起“休息”。

effectScope 的设计意图

effectScope 的核心设计意图,就是为 effect 函数提供一个“作用域”或者说“家”。 它可以让你:

  • 批量管理 effect 函数: 把一组相关的 effect 函数放到同一个 effectScope 里,方便统一管理。
  • 统一停止 effect 函数: 当你不需要这些 effect 函数时,可以调用 effectScope.stop() 一次性停止所有 effect 函数,避免内存泄漏。
  • 嵌套使用 effectScope 就像俄罗斯套娃一样,effectScope 可以嵌套使用,形成更复杂的依赖关系管理。
  • 控制 effect 的激活与否: 可以根据需要激活或者关闭一个作用域,方便控制副作用的执行。

简单来说,effectScope 就像一个“管理器”,帮你组织和控制你的响应式副作用。

effectScope 的实现原理

接下来,我们来扒一扒 effectScope 的源码,看看它到底是怎么实现的。

(以下代码简化版,为了方便理解,省略了一些边界情况的处理。)

class EffectScope {
  active = true; // 标记当前 scope 是否激活
  effects: ReactiveEffect[] = []; // 存储当前 scope 下的所有 effect
  cleanups: (() => void)[] = []; // 存储清理函数
  parent: EffectScope | undefined = currentEffectScope; // 父级 scope,用于嵌套

  constructor(detached = false) {
    if (!detached && currentEffectScope) {
      // 如果不是 detached 并且存在父级 scope,则将当前 scope 添加到父级 scope 的 effect 列表中
      this.parent = currentEffectScope;
      currentEffectScope.scopes ??= [];
      currentEffectScope.scopes.push(this);
    }
  }

  run<T>(fn: () => T): T | undefined {
    if (this.active) {
      try {
        this.on(); // 设置当前 scope 为 active scope
        return fn(); // 执行函数
      } finally {
        this.off(); // 恢复之前的 active scope
      }
    } else {
      console.warn("Cannot run an inactive EffectScope.");
    }
  }

  on() {
    // 将当前 scope 设置为全局的 active scope
    currentEffectScope = this;
  }

  off() {
    // 恢复之前的 active scope
    currentEffectScope = this.parent;
  }

  effect<T>(fn: () => T, options?: ReactiveEffectOptions): ReactiveEffect<T> {
    const effect = new ReactiveEffect(fn, options);
    this.effects.push(effect); // 将 effect 添加到当前 scope 的 effect 列表中

    if (!options || !options.lazy) {
      effect.run(); // 立即执行 effect
    }
    return effect;
  }

  // 用于创建在当前作用域下收集 effect 的 scope
  scope() {
    return new EffectScope();
  }

  stop() {
    if (this.active) {
      // 停止所有 effect
      for (const effect of this.effects) {
        effect.stop();
      }

      // 执行所有清理函数
      for (const cleanup of this.cleanups) {
        cleanup();
      }

      if (this.scopes) {
        // 递归停止所有子 scope
        for (const scope of this.scopes) {
          scope.stop();
        }
      }

      this.active = false; // 标记当前 scope 为 inactive
    }
  }

  onScopeDispose(fn: () => void) {
    this.cleanups.push(fn); // 添加清理函数
  }
}

let currentEffectScope: EffectScope | undefined = undefined;

export function recordEffectScope(effect: ReactiveEffect, scope: EffectScope | undefined = currentEffectScope) {
  if (scope && scope.active) {
    scope.effects.push(effect);
  }
}

export function effectScope(detached?: boolean) {
  return new EffectScope(detached);
}

export function getCurrentScope() {
  return currentEffectScope;
}

export function onScopeDispose(fn: () => void) {
  if (currentEffectScope) {
    currentEffectScope.onScopeDispose(fn);
  }
}

我们来逐行解读一下:

  1. EffectScope 类: 这是 effectScope 的核心实现。
    • active: 一个布尔值,表示这个 effectScope 是否激活。如果 activefalse,那么这个 effectScope 下的 effect 函数就不会执行。
    • effects: 一个数组,用来存储这个 effectScope 下的所有 effect 函数。
    • cleanups: 一个数组,用来存储清理函数,这些函数会在 effectScope.stop() 被调用时执行。
    • parent: 指向父 effectScope 的引用,用于嵌套的 effectScope
  2. currentEffectScope 变量: 一个全局变量,用来记录当前正在激活的 effectScope。 有点像“当前上下文”,方便 effect 函数知道自己应该属于哪个 effectScope
  3. effectScope() 函数: 一个工厂函数,用来创建 EffectScope 实例。 可以传入 detached 参数,如果为 true,则创建的 effectScope 不会自动添加到父 effectScope 中。
  4. getCurrentScope() 函数: 返回当前的 currentEffectScope
  5. onScopeDispose() 函数: 注册一个在 effectScope 停止时执行的回调函数。 类似于 beforeDestroy 钩子,可以在这里做一些清理工作。
  6. recordEffectScope() 函数: 记录 effect 所属的 scope。

工作流程:

  1. 创建 effectScope 调用 effectScope() 创建一个 EffectScope 实例。 这个实例会成为当前的 currentEffectScope
  2. 创建 effect 函数:effectScope 的作用域内创建 effect 函数。 effect 函数会被自动添加到 effectScope.effects 数组中。
  3. 停止 effectScope 调用 effectScope.stop() 停止 effectScopestop() 方法会遍历 effectScope.effects 数组,依次调用每个 effect 函数的 stop() 方法,并执行 cleanups 中的清理函数。

代码示例:

<template>
  <div>
    <p>Count: {{ count }}</p>
    <button @click="increment">Increment</button>
  </div>
</template>

<script setup>
import { ref, onMounted, onBeforeUnmount, effectScope, onScopeDispose } from 'vue';

const count = ref(0);
const increment = () => {
  count.value++;
};

const scope = effectScope()

onMounted(() => {
  scope.run(() => {
    watch(count, (newCount) => {
      console.log('Count changed:', newCount);
    });

    // 创建一个定时器,并在组件卸载时清理它
    const timer = setInterval(() => {
      console.log('Timer tick');
    }, 1000);

    onScopeDispose(() => {
      clearInterval(timer);
      console.log('Timer cleared');
    });
  })
});

onBeforeUnmount(() => {
  scope.stop();
});
</script>

在这个例子中:

  • 我们使用 effectScope() 创建了一个 scope 实例。
  • onMounted 钩子中,我们调用 scope.run() 来执行一个函数。
  • 在这个函数中,我们创建了一个 watch 监听器和一个定时器。
  • 我们使用 onScopeDispose() 注册了一个清理函数,用于在 scope 停止时清除定时器。
  • onBeforeUnmount 钩子中,我们调用 scope.stop() 来停止 scope,这会触发清理函数,清除定时器。

effectScope 的优势

  1. 清晰的依赖关系: effectScope 可以明确地表示 effect 函数之间的依赖关系,方便代码维护和调试。
  2. 避免内存泄漏: effectScope.stop() 可以确保在组件卸载时,所有相关的 effect 函数都被停止,避免内存泄漏。
  3. 灵活的控制: effectScope 可以让你根据需要激活或者停止一组 effect 函数,提供更灵活的控制能力。
  4. 组合性: effectScope 可以嵌套,形成复杂的依赖关系图。

effectScope 的使用场景

  • 组件卸载时的清理工作: 这是 effectScope 最常见的用途。 可以在组件卸载时,停止所有相关的 effect 函数,避免内存泄漏。
  • 动态创建和销毁 effect 函数: 如果需要在运行时动态创建和销毁 effect 函数,可以使用 effectScope 来管理这些 effect 函数的生命周期。
  • 复杂的依赖关系管理: 如果你的应用中有复杂的依赖关系,可以使用 effectScope 来组织和控制这些依赖关系。

effectScopedetached

effectScope 构造函数可以接收一个 detached 参数。 当 detachedtrue 时,创建的 effectScope 不会自动添加到当前的 currentEffectScope 中。 这种情况下,你需要手动管理 effectScope 的生命周期。

const detachedScope = effectScope(true);

detachedScope.run(() => {
  // 在 detachedScope 中创建 effect 函数
  watch(count, (newCount) => {
    console.log('Count changed in detachedScope:', newCount);
  });
});

// 手动停止 detachedScope
// detachedScope.stop();

一些注意事项

  • 尽量避免在全局作用域中使用 effectScope,因为它可能会影响其他组件的行为。
  • effectScope.run() 中执行的代码,会继承 effectScope 的上下文。
  • effectScope 可以嵌套使用,形成更复杂的依赖关系管理。

总结

effectScope 是 Vue 3 中一个强大的工具,它可以帮助你更好地管理响应式副作用,避免内存泄漏,提高应用性能。 理解 effectScope 的设计意图和实现原理,可以让你写出更健壮、更易于维护的 Vue 代码。

希望今天的讲解能够帮助你更好地理解 effectScope。 记住,effectScope 就像一个“家”,让你的 effect 函数不再孤单,让你的 Vue 应用更加健康!

感谢大家的观看,下次再见!

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