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Vue 计算属性（Computed）的惰性求值与缓存失效：dirty状态的底层管理
Vue 的计算属性（Computed Properties）是 Vue 响应式系统中的一个重要组成部分。它们允许我们声明性地描述基于其他响应式数据的派生值。与方法不同，计算属性具有缓存机制，只有当依赖的响应式数据发生变化时才会重新计算。这种惰性求值和缓存机制极大地提升了性能，避免了不必要的重复计算。而这一切的核心在于一个名为 dirty 的状态标志，它负责追踪计算属性的缓存是否有效。
一、计算属性的基本概念与用法
在深入 dirty 状态的管理之前，我们先回顾一下计算属性的基本概念和用法。
<template>
<div>
<p>Message: {{ message }}</p>
<p>Reversed Message: {{ reversedMessage }}</p>
</div>
</template>
<script>
import { ref, computed } from 'vue';
export default {
setup() {
const message = ref('Hello Vue!');
const reversedMessage = computed(() => {
console.log('Reversed message computed!'); // 仅在需要时执行
return message.value.split('').reverse().join('');
});
return {
message,
reversedMessage
};
}
};
</script>在这个例子中，reversedMessage 是一个计算属性，它依赖于 message 这个响应式数据。当我们修改 message 的值时，reversedMessage 会自动更新。但是，如果没有修改 message，即使多次访问 reversedMessage，计算函数也只会执行一次，这就是缓存机制的作用。
二、响应式系统回顾：依赖追踪
要理解 dirty 状态的管理，需要先了解 Vue 响应式系统的依赖追踪机制。 当我们访问一个响应式数据时，Vue 会记录下这个访问行为，并将当前正在执行的“观察者”（Watcher）添加到该响应式数据的依赖列表中。
当响应式数据发生变化时，它会通知所有依赖于它的观察者，触发它们的更新。而计算属性的背后也隐藏着一个观察者。
三、dirty 状态：缓存有效性的标志
dirty 状态是一个布尔值，用于标记计算属性的缓存是否有效。
dirty = true: 表示计算属性的缓存已失效，需要重新计算。dirty = false: 表示计算属性的缓存有效，可以直接返回缓存值。
当计算属性第一次被访问时，dirty 通常被初始化为 true。 当计算属性依赖的响应式数据发生变化时，dirty 会被设置为 true，表示缓存已失效。 当计算属性被访问且 dirty 为 true 时，会触发计算函数的执行，并将结果缓存起来，同时将 dirty 设置为 false。
四、dirty 状态的底层管理机制
dirty 状态的管理是 Vue 计算属性实现的核心。它涉及到以下几个关键步骤：
-
计算属性的创建: 创建计算属性时，会创建一个对应的
Watcher实例。这个Watcher负责追踪计算属性依赖的响应式数据。Watcher实例中包含一个dirty属性，初始值为true。 -
依赖收集: 在计算属性的计算函数执行过程中，Vue 会进行依赖收集，将计算属性的
Watcher实例添加到所有被访问的响应式数据的依赖列表中。 -
依赖更新: 当计算属性依赖的响应式数据发生变化时，会触发依赖列表中所有
Watcher实例的更新。 在Watcher的更新过程中，会将dirty属性设置为true。 -
缓存更新: 当计算属性被访问时，会检查
dirty属性的值。 如果dirty为true，则执行计算函数，更新缓存，并将dirty设置为false。 如果dirty为false，则直接返回缓存值。
下面是一个简化的代码示例，展示了 dirty 状态的管理：
class Dep { // 依赖收集器
constructor() {
this.subs = []; // 存储依赖于该响应式数据的 Watcher
}
depend() {
if (Dep.target) { // Dep.target 指向当前正在执行的 Watcher
this.subs.push(Dep.target);
}
}
notify() {
this.subs.forEach(watcher => watcher.update());
}
}
Dep.target = null; // 用于存储当前正在执行的 Watcher
class Watcher {
constructor(getter, cb) {
this.getter = getter; // 计算属性的计算函数
this.cb = cb; // 回调函数，用于处理更新
this.dirty = true; // 初始状态为 dirty
this.value = undefined; // 缓存值
this.dep = null;
}
get() {
Dep.target = this; // 设置当前正在执行的 Watcher
const value = this.getter(); // 执行计算函数，进行依赖收集
Dep.target = null; // 清空当前正在执行的 Watcher
return value;
}
update() {
this.dirty = true; // 依赖发生变化，设置 dirty 为 true
this.cb(); // 执行回调函数
}
evaluate() {
if(this.dirty){
this.value = this.get();
this.dirty = false;
}
return this.value;
}
}
function reactive(obj) {
return new Proxy(obj, {
get(target, key) {
const dep = target[key + '_dep'] || (target[key + '_dep'] = new Dep());
dep.depend(); // 依赖收集
return target[key];
},
set(target, key, value) {
target[key] = value;
const dep = target[key + '_dep'];
if (dep) {
dep.notify(); // 触发更新
}
return true;
}
});
}
// 示例用法
const data = reactive({
message: 'Hello'
});
const computedValue = new Watcher(() => {
console.log('计算函数执行');
return data.message + ' World!';
}, () => {
console.log('依赖更新')
});
// 第一次访问计算属性
console.log(computedValue.evaluate()); // 输出：计算函数执行 Hello World!
console.log(computedValue.dirty); // 输出：false
// 修改响应式数据
data.message = 'Goodbye';
console.log(computedValue.dirty); // 输出：true
// 再次访问计算属性
console.log(computedValue.evaluate()); // 输出：计算函数执行 Goodbye World!
console.log(computedValue.dirty); // 输出：false
五、深入分析：Watcher 的作用
在 Vue 的响应式系统中，Watcher 扮演着至关重要的角色，它是连接响应式数据和视图的关键桥梁。 对于计算属性而言，Watcher 负责以下几个核心任务：
-
依赖收集:
Watcher在计算属性的计算函数执行过程中，收集计算属性所依赖的响应式数据。 它会将自身添加到这些响应式数据的依赖列表中，建立起依赖关系。 -
依赖更新: 当计算属性依赖的响应式数据发生变化时，
Watcher会被通知，并触发更新。 更新过程会将dirty状态设置为true，表示计算属性的缓存已失效。 -
缓存管理:
Watcher负责管理计算属性的缓存。 它会检查dirty状态，决定是否需要重新计算，并更新缓存值。
六、计算属性与方法的区别
计算属性和方法都可以用于派生数据，但它们之间存在着关键的区别：
| 特性 | 计算属性 (Computed Properties) | 方法 (Methods) |
|---|---|---|
| 缓存 | 有缓存机制 | 没有缓存机制 |
| 执行时机 | 惰性求值，仅在需要时执行 | 每次调用都会执行 |
| 适用场景 | 依赖于响应式数据的派生值 | 任何需要执行代码的场景 |
| 性能 | 更高效，避免不必要的重复计算 | 性能可能较低，频繁执行 |
| 副作用 | 不应该有副作用 | 可以有副作用 |
计算属性由于其缓存机制，更适合用于处理复杂的、依赖于响应式数据的派生值。而方法则更适合用于处理一些简单的、不需要缓存的逻辑，或者需要执行副作用的操作。
七、计算属性的高级用法
- getter 和 setter: 计算属性可以定义 getter 和 setter，允许我们不仅可以读取计算属性的值，还可以修改它。 当修改计算属性时，会触发 setter 的执行，从而修改相关的响应式数据。
<script>
import { ref, computed } from 'vue';
export default {
setup() {
const firstName = ref('John');
const lastName = ref('Doe');
const fullName = computed({
get: () => {
return firstName.value + ' ' + lastName.value;
},
set: (newValue) => {
const names = newValue.split(' ');
firstName.value = names[0];
lastName.value = names[1];
}
});
return {
firstName,
lastName,
fullName
};
}
};
</script>-
只读计算属性: 只读计算属性只能定义 getter，不能定义 setter。 它们的值只能通过依赖的响应式数据来更新。
-
调试计算属性: Vue Devtools 提供了强大的调试功能，可以帮助我们查看计算属性的依赖关系、缓存状态等信息，从而更好地理解和调试计算属性。
八、dirty 状态与异步计算
在处理异步计算时，dirty 状态的管理需要特别注意。 如果计算属性的计算函数包含异步操作，我们需要手动控制 dirty 状态的更新，以确保缓存的正确性。
一个常见的场景是，计算属性依赖于一个异步请求的结果。在这种情况下，我们需要在异步请求完成后，手动将 dirty 设置为 true，以触发计算属性的重新计算。
import { ref, computed } from 'vue';
export default {
setup() {
const data = ref(null);
const loading = ref(true);
// 模拟异步请求
const fetchData = () => {
return new Promise(resolve => {
setTimeout(() => {
resolve({ message: 'Data from server' });
}, 1000);
});
};
fetchData().then(result => {
data.value = result;
loading.value = false;
});
const message = computed(() => {
if (loading.value) {
return 'Loading...';
} else {
return data.value.message;
}
});
return {
message
};
}
};在这个例子中，message 计算属性依赖于 data 和 loading 两个响应式数据。 当异步请求完成后，我们需要更新 data 和 loading 的值，从而触发 message 的重新计算。
九、避免常见陷阱
-
过度依赖计算属性: 虽然计算属性很方便，但也不应该过度使用。 对于一些简单的逻辑，可以直接在模板中使用表达式，而不需要定义计算属性。
-
在计算属性中执行副作用: 计算属性的设计原则是不应该有副作用。 如果在计算属性中执行了副作用操作，可能会导致一些难以预测的问题。
-
循环依赖: 如果多个计算属性之间存在循环依赖关系，会导致无限循环，最终导致程序崩溃。
-
异步操作中的
dirty管理不当: 在异步操作中，忘记手动更新dirty状态会导致计算属性无法及时更新，显示过时的数据。
十、dirty 状态的意义
dirty 状态是 Vue 计算属性实现缓存机制的关键。通过 dirty 状态的管理，Vue 可以有效地避免不必要的重复计算，提升性能，并确保计算属性的值始终是最新的。理解 dirty 状态的底层管理机制，可以帮助我们更好地理解 Vue 的响应式系统，并编写更高效、更健壮的 Vue 应用。
核心要点：
dirty状态是计算属性缓存有效性的标志。Watcher负责管理dirty状态，并在依赖变化时更新它。- 理解
dirty状态的底层管理机制对于理解 Vue 响应式系统至关重要。
今天的讲座到此结束，希望大家有所收获。
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