Vue中的非标准Observable集成：实现Custom Ref与外部数据源的同步与调度

好的，我们开始。

大家好，今天我们来探讨一个Vue中比较进阶的主题：如何通过自定义Ref（Custom Ref）将Vue的响应式系统与外部数据源进行集成，并实现同步和调度。这个主题涉及到Vue响应式原理的深入理解，以及如何灵活地利用Vue提供的API来满足特定的需求。

1. 背景：为什么需要自定义Ref？

Vue的响应式系统非常强大，通常情况下，我们使用ref或reactive就能满足大部分的数据绑定需求。但是，在某些特殊场景下，我们需要与外部数据源进行交互，例如：

与LocalStorage同步: 我们可能希望一个Vue组件的数据能够自动同步到LocalStorage中，并在组件初始化时从LocalStorage加载数据。
与WebSocket数据流同步: 我们可能需要将WebSocket接收到的数据实时更新到Vue组件中，并保持响应式。
与第三方库的数据同步: 一些第三方库（例如某些状态管理库或图形库）可能有自己的数据模型，我们需要将这些数据模型与Vue的响应式系统集成。
复杂的数据转换和格式化: 在某些情况下，我们需要对数据进行复杂的转换或格式化才能在Vue组件中使用，而这些转换逻辑不适合直接放在computed属性中。

在这些情况下，直接使用ref或reactive可能会导致代码冗余、难以维护，甚至无法实现。自定义Ref就是为了解决这些问题而生的。它允许我们完全控制数据的读取、写入和更新过程，从而实现与外部数据源的无缝集成。

2. 理解Custom Ref的基本原理

Custom Ref是Vue 3中引入的一个非常有用的API，它允许我们创建一个自定义的响应式引用，并控制其getter和setter行为。其基本用法如下：

import { customRef } from 'vue'

function useDebouncedRef(value, delay) {
  let timeout
  return customRef((track, trigger) => {
    return {
      get() {
        track() // 追踪依赖
        return value
      },
      set(newValue) {
        clearTimeout(timeout)
        timeout = setTimeout(() => {
          value = newValue
          trigger() // 触发更新
        }, delay)
      }
    }
  })
}

// 使用
import { defineComponent } from 'vue';
export default defineComponent({
  setup() {
    const debouncedValue = useDebouncedRef('', 500);

    return {
      debouncedValue
    };
  },
});

在这个例子中，useDebouncedRef函数创建了一个自定义的Ref，它实现了防抖功能。customRef函数接受一个工厂函数作为参数，这个工厂函数接收两个参数：

track：一个函数，用于追踪依赖。当Ref的值被读取时，我们需要调用track()函数，告诉Vue这个Ref被依赖了，以便在Ref的值发生变化时能够触发更新。
trigger：一个函数，用于触发更新。当Ref的值发生变化时，我们需要调用trigger()函数，通知Vue更新相关的组件。

工厂函数返回一个对象，这个对象包含get和set两个方法，分别用于读取和写入Ref的值。在get方法中，我们需要调用track()函数；在set方法中，我们需要调用trigger()函数。

核心概念：

依赖追踪 (Track): track()函数告诉Vue哪些组件依赖于这个ref。当ref的值被访问时，track()会被调用。
触发更新 (Trigger): trigger()函数通知Vue ref的值已经改变，需要更新相关的组件。当ref的值被修改时，trigger()会被调用。

3. 与LocalStorage同步的Custom Ref实现

现在，我们来实现一个与LocalStorage同步的Custom Ref。这个Ref能够自动将数据存储到LocalStorage中，并在组件初始化时从LocalStorage加载数据。

import { customRef } from 'vue'

function useLocalStorageRef(key, defaultValue) {
  let storedValue = localStorage.getItem(key)
  let value = storedValue ? JSON.parse(storedValue) : defaultValue

  return customRef((track, trigger) => {
    return {
      get() {
        track()
        return value
      },
      set(newValue) {
        value = newValue
        localStorage.setItem(key, JSON.stringify(newValue))
        trigger()
      }
    }
  })
}

// 使用
import { defineComponent } from 'vue';
export default defineComponent({
  setup() {
    const name = useLocalStorageRef('name', 'Guest');

    return {
      name
    };
  },
});

在这个例子中，useLocalStorageRef函数接受两个参数：

key：LocalStorage的键名。
defaultValue：默认值，当LocalStorage中不存在该键时使用。

在customRef的工厂函数中，我们首先从LocalStorage加载数据，如果LocalStorage中不存在该键，则使用默认值。然后，我们定义了get和set方法。在get方法中，我们调用track()函数并返回当前值。在set方法中，我们更新值，将新值存储到LocalStorage中，并调用trigger()函数。

代码解释：

初始化: 从localStorage获取数据，如果不存在则使用defaultValue。
Getter: get()方法首先调用track()来追踪依赖，然后返回当前值。
Setter: set()方法更新值，并将其存储到localStorage中，最后调用trigger()来触发更新。

4. 与WebSocket数据流同步的Custom Ref实现

接下来，我们来实现一个与WebSocket数据流同步的Custom Ref。这个Ref能够实时接收WebSocket数据，并更新Vue组件。

import { customRef, onMounted, onUnmounted } from 'vue'

function useWebSocketRef(url) {
  let value = null
  let ws

  const ref = customRef((track, trigger) => {
    return {
      get() {
        track()
        return value
      },
      set(newValue) {
        value = newValue
        trigger()
      }
    }
  })

  onMounted(() => {
    ws = new WebSocket(url)

    ws.onmessage = (event) => {
      value = JSON.parse(event.data)
      trigger()
    }

    ws.onopen = () => {
      console.log('WebSocket connected')
    }

    ws.onclose = () => {
      console.log('WebSocket disconnected')
    }

    ws.onerror = (error) => {
      console.error('WebSocket error:', error)
    }
  })

  onUnmounted(() => {
    if (ws) {
      ws.close()
    }
  })

  return ref
}

// 使用
import { defineComponent } from 'vue';
export default defineComponent({
  setup() {
    const data = useWebSocketRef('ws://localhost:8080');

    return {
      data
    };
  },
});

在这个例子中，useWebSocketRef函数接受一个参数：

url：WebSocket的URL。

在customRef的工厂函数中，我们定义了get和set方法，与之前的例子类似。不同之处在于，我们使用了onMounted和onUnmounted生命周期钩子来管理WebSocket连接。在onMounted钩子中，我们创建WebSocket连接，并监听onmessage事件，当接收到数据时，更新值并调用trigger()函数。在onUnmounted钩子中，我们关闭WebSocket连接。

代码解释：

创建WebSocket连接: 在onMounted生命周期钩子中，我们创建WebSocket连接并设置事件监听器。
接收数据: 当接收到WebSocket消息时，我们解析数据并更新ref的值，然后调用trigger()来触发更新。
关闭WebSocket连接: 在onUnmounted生命周期钩子中，我们关闭WebSocket连接，以防止内存泄漏。

5. 与第三方库的数据同步

假设我们有一个第三方库，它提供了一个数据模型，我们需要将这个数据模型与Vue的响应式系统集成。例如，我们有一个名为MyDataModel的类，它具有name和age两个属性，并且具有一个onChange事件，当数据发生变化时会触发该事件。

// 假设的第三方库
class MyDataModel {
  constructor(name, age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
    this.listeners = [];
  }

  setName(name) {
    this.name = name;
    this.notifyListeners();
  }

  setAge(age) {
    this.age = age;
    this.notifyListeners();
  }

  onChange(listener) {
    this.listeners.push(listener);
  }

  notifyListeners() {
    this.listeners.forEach(listener => listener());
  }
}

import { customRef, onMounted, onUnmounted } from 'vue'

function useMyDataModelRef(initialName, initialAge) {
  const dataModel = new MyDataModel(initialName, initialAge);

  const ref = customRef((track, trigger) => {
    return {
      get() {
        track()
        return dataModel;
      },
      set(newValue) {
        // 不能直接替换 dataModel 实例，因为第三方库不会感知到
        dataModel.setName(newValue.name);
        dataModel.setAge(newValue.age);
        trigger();
      }
    }
  });

  const updateVueComponent = () => {
    trigger(); // 强制更新 Vue 组件
  };

  onMounted(() => {
    dataModel.onChange(updateVueComponent);
  });

  onUnmounted(() => {
    // 移除监听器，防止内存泄漏
    dataModel.listeners = dataModel.listeners.filter(listener => listener !== updateVueComponent);
  });

  return ref;
}

// 使用
import { defineComponent, ref } from 'vue';
export default defineComponent({
  setup() {
    const myData = useMyDataModelRef('Initial Name', 30);

    const changeName = () => {
      myData.value.setName("New Name"); // 通过第三方库修改数据
    };

    const changeAge = () => {
      myData.value.setAge(35);
    };

    return {
      myData,
      changeName,
      changeAge
    };
  },
});

在这个例子中，useMyDataModelRef函数接受两个参数：

initialName：初始名称。
initialAge：初始年龄。

在customRef的工厂函数中，我们创建了一个MyDataModel实例，并定义了get和set方法。在get方法中，我们调用track()函数并返回dataModel实例。在set方法中，我们更新dataModel实例的属性，并调用trigger()函数。 注意，这里不能直接用新的 newValue 替换 dataModel 实例，因为第三方库的事件监听器会失效。

此外，我们还使用onMounted和onUnmounted生命周期钩子来监听MyDataModel的onChange事件，当事件触发时，调用trigger()函数。

代码解释：

创建数据模型实例: 创建第三方库的数据模型实例。
Getter: get()方法返回数据模型实例，并调用track()追踪依赖。
Setter: set()方法不替换数据模型实例，而是更新其属性，并调用trigger()触发更新。必须调用第三方库提供的修改方法，让第三方库自己更新其内部状态。
监听数据变化: 监听第三方库的onChange事件，并在事件触发时调用trigger()，确保Vue组件能够及时更新。

表格总结：不同场景Custom Ref的关键点

场景	关键点
LocalStorage同步	1. 在`get`中从LocalStorage读取数据。 2. 在`set`中将数据写入LocalStorage。 3. 使用JSON.stringify/parse进行数据转换。
WebSocket数据流同步	1. 在`onMounted`中建立WebSocket连接。 2. 在`onmessage`事件处理程序中更新ref的值并调用`trigger()`。 3. 在`onUnmounted`中关闭WebSocket连接。
第三方库数据同步	1. 不要替换第三方库的数据模型实例。 2. 使用第三方库提供的方法更新数据。 3. 监听第三方库的数据变化事件，并在事件触发时调用`trigger()`。 4. 确保在组件卸载时移除事件监听器，防止内存泄漏。

6. 调度更新：控制更新时机

在某些情况下，我们可能需要控制Vue组件的更新时机。例如，我们可能希望在一段时间内只更新一次组件，或者在满足特定条件时才更新组件。我们可以通过使用setTimeout或requestAnimationFrame来实现更新调度。

import { customRef } from 'vue'

function useThrottledRef(value, delay) {
  let timeout
  let lastTriggerTime = 0;

  return customRef((track, trigger) => {
    return {
      get() {
        track()
        return value
      },
      set(newValue) {
        const now = Date.now();
        if (!lastTriggerTime || now - lastTriggerTime >= delay) {
          value = newValue;
          trigger();
          lastTriggerTime = now;
        } else {
          // 延迟更新
          clearTimeout(timeout);
          timeout = setTimeout(() => {
            value = newValue;
            trigger();
            lastTriggerTime = Date.now();
          }, delay - (now - lastTriggerTime));
        }
      }
    }
  })
}

// 使用
import { defineComponent } from 'vue';
export default defineComponent({
  setup() {
    const throttledValue = useThrottledRef('', 200);

    return {
      throttledValue
    };
  },
});

在这个例子中，useThrottledRef函数创建了一个自定义的Ref，它实现了节流功能。只有在距离上次更新至少delay毫秒后才会更新组件。

代码解释：

节流逻辑: 在set()方法中，我们检查距离上次更新的时间是否超过了delay。如果超过了，则立即更新ref的值并调用trigger()。否则，使用setTimeout延迟更新。

7. 异常处理

在使用Custom Ref时，我们需要注意异常处理。例如，在与LocalStorage同步时，如果LocalStorage中存储的数据格式不正确，可能会导致JSON解析错误。在与WebSocket数据流同步时，如果WebSocket连接断开，可能会导致错误。我们需要在代码中添加适当的异常处理逻辑，以提高代码的健壮性。

import { customRef } from 'vue'

function useLocalStorageRef(key, defaultValue) {
  let value = defaultValue

  try {
    const storedValue = localStorage.getItem(key)
    if (storedValue) {
      value = JSON.parse(storedValue)
    }
  } catch (error) {
    console.error('Failed to parse localStorage data:', error)
    // 可以选择使用默认值或进行其他处理
  }

  return customRef((track, trigger) => {
    return {
      get() {
        track()
        return value
      },
      set(newValue) {
        value = newValue
        try {
          localStorage.setItem(key, JSON.stringify(newValue))
        } catch (error) {
          console.error('Failed to save data to localStorage:', error)
        }
        trigger()
      }
    }
  })
}

在这个例子中，我们在从LocalStorage加载数据和将数据存储到LocalStorage时都使用了try...catch语句，以捕获可能发生的异常。

8. 高级用法：与计算属性结合

Custom Ref可以与计算属性结合使用，以实现更复杂的数据转换和格式化。例如，我们可以创建一个计算属性，它依赖于一个Custom Ref，并将Custom Ref的值进行格式化后返回。

import { customRef, computed } from 'vue'

function useFormattedLocalStorageRef(key, defaultValue, formatter) {
  const rawValue = useLocalStorageRef(key, defaultValue)

  const formattedValue = computed({
    get() {
      return formatter(rawValue.value)
    },
    set(newValue) {
      rawValue.value = newValue // 设置原始值
    }
  })

  return formattedValue
}

// 使用
import { defineComponent } from 'vue';
export default defineComponent({
  setup() {
    const formattedDate = useFormattedLocalStorageRef('date', new Date(), (date) => {
      return date.toLocaleDateString();
    });

    return {
      formattedDate
    };
  },
});

在这个例子中，useFormattedLocalStorageRef函数接受一个格式化函数作为参数，它将原始值进行格式化后返回。计算属性的get方法调用格式化函数，set方法设置原始值。

9. 总结

Custom Ref为我们提供了一种灵活的方式来集成Vue的响应式系统与外部数据源。通过自定义Ref，我们可以完全控制数据的读取、写入和更新过程，从而实现与LocalStorage、WebSocket、第三方库等数据源的无缝集成。在使用Custom Ref时，我们需要注意异常处理和更新调度，以提高代码的健壮性和性能。它是一个非常强大的工具，可以帮助我们解决许多复杂的问题。理解并熟练运用Custom Ref，将极大地提升你的Vue应用开发的灵活性和可维护性。

Custom Ref 的核心价值

Custom Ref提供了一种精细化的控制数据流动的方式，使Vue组件可以与各种外部数据源进行同步，并可以自定义数据处理和更新调度逻辑。

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