Vue watch与watchEffect：深度遍历与依赖预先收集的底层策略
大家好，今天我们要深入探讨Vue中两个非常重要的响应式API：watch和watchEffect。它们都用于监听数据的变化并执行相应的副作用，但它们底层的实现策略却大相径庭。理解这些差异对于编写高效、可维护的Vue应用至关重要。
一、响应式系统的基础：依赖收集与派发
在深入watch和watchEffect之前，我们需要先回顾Vue响应式系统的核心机制：依赖收集与派发。
当Vue组件渲染时，会创建一个渲染函数（render function）。在渲染过程中，如果访问了响应式数据（例如data中的属性），Vue会进行依赖收集，将当前渲染函数与该响应式数据关联起来。这个关联关系存储在一个叫做Dep（Dependency）的对象中。
当响应式数据发生变化时，会触发Dep对象的notify方法，通知所有依赖于该数据的Watcher对象（Watcher封装了渲染函数或其他副作用函数）执行更新。
简单来说，就是：
- 依赖收集: 渲染函数读取响应式数据 -> 建立响应式数据与渲染函数的关联（存储在
Dep中）。 - 派发更新: 响应式数据变化 ->
Dep通知关联的渲染函数执行更新。
二、watch：精确的依赖关系，深度遍历与手动触发
watch API允许我们监听一个特定的数据源，并在数据源发生变化时执行回调函数。它的一个关键特性是，我们需要明确指定要监听的数据源。
2.1 watch的基本用法
<template>
<div>
<input v-model="message">
<p>Message: {{ message }}</p>
<p>Count: {{ count }}</p>
</div>
</template>
<script>
import { ref, watch } from 'vue';
export default {
setup() {
const message = ref('');
const count = ref(0);
watch(message, (newValue, oldValue) => {
console.log('Message changed:', newValue, oldValue);
count.value++;
});
return {
message,
count,
};
},
};
</script>在这个例子中，我们使用watch监听了message这个ref对象。当message的值发生变化时，回调函数会被执行，并且可以访问到新值和旧值。
2.2 watch的实现原理：深度遍历与手动触发
watch的实现相对复杂一些，因为它需要处理各种不同的数据源类型，例如：
- 单个
ref或reactive对象 - 一个getter函数
- 一个数组，包含多个
ref、reactive对象或getter函数
核心流程:
- 创建Watcher: 创建一个Watcher实例，将要监听的数据源和回调函数传递给它。
- 求值: Watcher会立即执行一次getter函数（如果数据源是
ref或reactive对象，则getter函数会读取该对象的值），触发依赖收集。 - 比较: Watcher会保存getter函数的返回值（旧值）。 当数据源发生变化时，Watcher会重新执行getter函数，获取新值，并与旧值进行比较。
- 触发回调: 如果新值与旧值不相等（或深度比较后不相等，如果设置了
deep: true），则执行回调函数。
深度遍历:
如果我们在watch的options中设置了deep: true，那么在进行新旧值比较时，Watcher会进行深度遍历，递归地比较对象的每个属性，以确保即使是嵌套对象内部的属性发生了变化，也能触发回调函数。
<template>
<div>
<button @click="updateObject">Update Object</button>
<p>Object: {{ myObject }}</p>
</div>
</template>
<script>
import { reactive, watch } from 'vue';
export default {
setup() {
const myObject = reactive({
a: {
b: {
c: 1,
},
},
});
const updateObject = () => {
myObject.a.b.c = Math.random();
};
watch(
() => myObject, // 数据源
(newValue, oldValue) => {
console.log('Object changed deeply:', newValue, oldValue);
},
{ deep: true } // 深度监听
);
return {
myObject,
updateObject,
};
},
};
</script>在这个例子中，即使我们只修改了myObject.a.b.c的值，由于deep: true，watch的回调函数也会被触发。
手动触发:
watch的另一个特性是可以通过immediate: true选项，在组件挂载后立即执行一次回调函数。
watch(
message,
(newValue, oldValue) => {
console.log('Message changed (immediate):', newValue, oldValue);
},
{ immediate: true }
);这在某些场景下非常有用，例如在组件初始化时根据某个数据源的值执行一些初始化操作。
2.3 watch的优势与劣势
| 特性 | 优势 | 劣势 |
|---|---|---|
| 依赖收集 | 精确控制，只监听指定的数据源 | 需要手动指定要监听的数据源，容易遗漏 |
| 深度遍历 | 可以监听对象内部深层属性的变化 | 性能开销较大，尤其是对于大型对象 |
| 手动触发 | 可以在组件初始化时立即执行回调函数 | 需要额外的配置 |
| 数据源类型 | 支持各种数据源类型，包括ref、reactive对象、getter函数和数组 |
对于复杂的数据源，配置比较繁琐 |
三、watchEffect：自动依赖追踪，更简洁的副作用管理
watchEffect API提供了一种更简洁的方式来创建副作用。与watch不同，watchEffect会自动追踪回调函数中使用的所有响应式数据，并在这些数据发生变化时重新执行回调函数。
3.1 watchEffect的基本用法
<template>
<div>
<input v-model="message">
<p>Message: {{ message }}</p>
<p>Count: {{ count }}</p>
</div>
</template>
<script>
import { ref, watchEffect } from 'vue';
export default {
setup() {
const message = ref('');
const count = ref(0);
watchEffect(() => {
console.log('Message changed (effect):', message.value);
count.value = message.value.length;
});
return {
message,
count,
};
},
};
</script>在这个例子中，我们使用watchEffect创建了一个副作用函数。这个函数会自动追踪message.value的变化，并在message.value发生变化时重新执行。我们不需要像watch那样手动指定要监听的数据源。
3.2 watchEffect的实现原理：预先依赖收集与惰性执行
watchEffect的实现依赖于Vue响应式系统的依赖收集机制。
核心流程:
- 创建Watcher: 创建一个Watcher实例，将回调函数传递给它。
- 立即执行: Watcher会立即执行回调函数。
- 依赖收集: 在回调函数执行过程中，如果访问了响应式数据，Vue会自动进行依赖收集，将Watcher与这些响应式数据关联起来。
- 派发更新: 当任何一个依赖的响应式数据发生变化时，都会触发Watcher重新执行回调函数。
预先依赖收集:
watchEffect在首次执行回调函数时，会主动触发所有访问到的响应式数据的getter，从而预先收集依赖。 这意味着，即使某个响应式数据在首次执行时没有被使用，但在后续的执行中被使用，watchEffect也能正确地追踪到它的变化。
惰性执行:
与watch的immediate: true选项不同，watchEffect始终会立即执行一次回调函数。 这是因为watchEffect需要通过首次执行来收集依赖。
3.3 watchEffect的优势与劣势
| 特性 | 优势 | 劣势 |
|---|---|---|
| 依赖收集 | 自动追踪依赖，无需手动指定 | 可能过度收集依赖，导致不必要的更新 |
| 深度遍历 | 不进行深度遍历，只监听直接访问的响应式数据 | 无法监听对象内部深层属性的变化 |
| 手动触发 | 始终立即执行一次 | 无法像watch那样根据条件手动触发 |
| 数据源类型 | 只能监听回调函数中访问的响应式数据 | 对于需要精确控制监听范围的场景，不够灵活 |
四、watch与watchEffect的比较：选择合适的API
现在我们对watch和watchEffect的实现原理有了更深入的理解，接下来我们来比较一下它们的优缺点，以便在实际开发中选择合适的API。
| 特性 | watch |
watchEffect |
|---|---|---|
| 依赖收集 | 手动指定，精确控制 | 自动追踪，可能过度收集 |
| 深度遍历 | 支持，需要手动配置deep: true |
不支持 |
| 手动触发 | 支持，通过immediate: true选项 |
始终立即执行 |
| 适用场景 | 1. 需要精确控制监听范围的场景 | 1. 只需要简单地响应数据的变化，不需要精确控制监听范围的场景 |
| 2. 需要监听对象内部深层属性的变化的场景 | 2. 不需要监听对象内部深层属性的变化的场景 | |
| 3. 需要在组件初始化时根据某个数据源的值执行一些初始化操作的场景 | 3. 只需要在数据发生变化时执行副作用的场景 | |
| 4. 需要访问新值和旧值的场景 | 4. 只需要访问新值的场景 | |
| 性能 | 在没有deep: true的情况下，性能通常优于watchEffect |
在依赖数量较少的情况下，性能可能优于watch，但在依赖数量较多的情况下，性能可能会下降 |
| 代码简洁性 | 代码量通常较多 | 代码量通常较少 |
总结:
- 选择
watch的场景： 当你需要精确控制监听范围，需要监听对象内部深层属性的变化，需要在组件初始化时根据某个数据源的值执行一些初始化操作，或者需要访问新值和旧值时，应该选择watch。 - 选择
watchEffect的场景： 当你只需要简单地响应数据的变化，不需要精确控制监听范围，不需要监听对象内部深层属性的变化，并且只需要访问新值时，应该选择watchEffect。
五、最佳实践：避免过度依赖收集
在使用watchEffect时，需要特别注意避免过度依赖收集。过度依赖收集会导致不必要的更新，从而降低应用的性能。
如何避免过度依赖收集？
- 只在回调函数中访问真正需要的响应式数据。 避免在回调函数中访问不必要的响应式数据，即使这些数据看起来与副作用无关。
- 使用计算属性（
computed）来过滤或转换数据。 如果你只需要使用响应式数据的一部分或者需要对数据进行转换，可以使用计算属性来生成一个新的响应式数据，然后在watchEffect中监听这个新的数据。
<template>
<div>
<input v-model="message">
<p>Filtered Message: {{ filteredMessage }}</p>
</div>
</template>
<script>
import { ref, computed, watchEffect } from 'vue';
export default {
setup() {
const message = ref('');
const filteredMessage = computed(() => {
return message.value.toUpperCase(); // 只转换message的值，避免直接在watchEffect中使用message.value
});
watchEffect(() => {
console.log('Filtered Message changed:', filteredMessage.value);
});
return {
message,
filteredMessage,
};
},
};
</script>在这个例子中，我们使用computed来将message的值转换为大写，然后在watchEffect中监听filteredMessage的变化。这样可以避免watchEffect过度收集message的依赖，提高应用的性能。
六、总结：理解底层差异，优化应用性能
今天我们深入探讨了Vue中watch和watchEffect的实现原理和应用场景。watch提供了精确的依赖控制和深度遍历能力，适用于需要精细化管理的场景；而watchEffect则以其简洁性和自动依赖追踪特性，适用于简单的副作用管理。理解它们的底层差异，并根据实际需求选择合适的API，能够帮助我们编写更高效、可维护的Vue应用。
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