Vue中的”读优先”响应性策略：优化高并发读取场景下的依赖追踪与性能

Vue 中的“读优先”响应性策略：优化高并发读取场景下的依赖追踪与性能

大家好，今天我们来聊聊 Vue 的响应式系统，特别是其在处理高并发读取场景下的优化策略——“读优先”。Vue 的响应式系统是其核心机制之一，它使得数据变化能够自动更新视图，极大地提高了开发效率。然而，在面对大量并发读取操作时，传统的响应式系统可能会遇到性能瓶颈。Vue 3 通过采用“读优先”策略，有效地缓解了这一问题。

响应式系统的基本原理回顾

在深入“读优先”策略之前，我们先回顾一下 Vue 响应式系统的基本原理。Vue 2 使用 Object.defineProperty，而 Vue 3 使用 Proxy 来拦截对数据的访问和修改，从而实现依赖追踪和触发更新。

Vue 2 (Object.defineProperty):

function defineReactive(obj, key, val) {
  Object.defineProperty(obj, key, {
    enumerable: true,
    configurable: true,
    get: function reactiveGetter() {
      // 依赖收集：将当前 active 的 watcher 添加到依赖列表中
      depend();
      return val;
    },
    set: function reactiveSetter(newVal) {
      if (newVal === val) {
        return;
      }
      val = newVal;
      // 触发更新：通知依赖列表中的所有 watcher
      notify();
    }
  });
}

Vue 3 (Proxy):

const reactiveHandler = {
  get(target, key, receiver) {
    // 依赖收集：将当前 active 的 effect 添加到依赖列表中
    track(target, key);
    return Reflect.get(target, key, receiver);
  },
  set(target, key, value, receiver) {
    const result = Reflect.set(target, key, value, receiver);
    // 触发更新：通知依赖列表中的所有 effect
    trigger(target, key);
    return result;
  }
};

无论是 Object.defineProperty 还是 Proxy，核心思想都是在读取属性时进行依赖收集（depend/track），在修改属性时触发更新（notify/trigger）。

依赖收集过程：

当组件渲染时，会访问响应式数据，此时会触发 get 拦截器。get 拦截器会将当前正在执行的 watcher (Vue 2) 或 effect (Vue 3) 添加到该属性的依赖列表中。这个过程称为依赖收集。

触发更新过程：

当响应式数据被修改时，会触发 set 拦截器。set 拦截器会遍历该属性的依赖列表，并通知所有相关的 watcher 或 effect 重新执行，从而更新视图。

高并发读取场景下的挑战

在高并发读取场景下，传统的响应式系统可能会面临以下挑战：

1. 频繁的依赖收集： 即使数据没有发生变化，每次读取属性都会触发 get 拦截器，执行依赖收集操作。在高并发场景下，这会造成大量的性能开销。
2. 不必要的更新触发： 如果数据被频繁修改，即使组件的某些部分没有依赖这些修改的数据，也会被强制更新，导致不必要的渲染开销。

“读优先”策略的引入

Vue 3 引入了“读优先”的响应性策略，旨在优化高并发读取场景下的性能。其核心思想是：优先保证读取性能，尽可能减少不必要的依赖收集和更新触发。

具体来说，“读优先”策略包含以下几个关键点：

1. 浅层响应式对象 (shallowReactive, shallowReadonly)： Vue 3 提供了 shallowReactive 和 shallowReadonly 两个 API，用于创建浅层响应式对象。这意味着只有对象的顶层属性是响应式的，而嵌套对象则不是。

   const state = shallowReactive({
     count: 0,
     nested: {
       value: 1
     }
   });
   
   state.count++; // 触发更新
   state.nested.value++; // 不会触发更新

   浅层响应式对象适用于只需要监听顶层属性变化，而不需要监听嵌套对象变化的场景。例如，一个配置对象，只需要在配置项发生变化时更新，而不需要在配置项中的某个属性发生变化时更新。

2. 只读对象 (readonly, shallowReadonly)： Vue 3 提供了 readonly 和 shallowReadonly 两个 API，用于创建只读对象。只读对象不允许修改，因此不需要进行依赖收集和触发更新。

   const state = readonly({
     count: 0,
     nested: {
       value: 1
     }
   });
   
   state.count++; // 报错：不允许修改
   state.nested.value++; // 报错：不允许修改

   只读对象适用于只需要读取数据，而不需要修改数据的场景。例如，一个从后端获取的只读数据，只需要在组件中显示，而不需要进行修改。

3. 计算属性 (computed) 的缓存： Vue 3 的计算属性具有缓存机制。只有当依赖的数据发生变化时，计算属性才会重新计算。否则，会直接返回缓存的结果。

   const count = ref(0);
   const doubleCount = computed(() => count.value * 2);
   
   console.log(doubleCount.value); // 输出 0
   count.value++;
   console.log(doubleCount.value); // 输出 2，重新计算
   count.value++;
   console.log(doubleCount.value); // 输出 4，重新计算
   console.log(doubleCount.value); // 输出 4，从缓存中读取

   计算属性的缓存机制可以有效地避免重复计算，提高性能。

4. markRaw API: markRaw API 可以将一个对象标记为“原始”的，这意味着它将跳过响应式系统的处理，既不会进行依赖收集，也不会触发更新。

   const obj = { a: 1 };
   const rawObj = markRaw(obj);
   
   const reactiveObj = reactive({ data: rawObj });
   
   reactiveObj.data.a = 2; // 不会触发 reactiveObj 的更新

   markRaw 适用于处理一些不需要响应式的数据，例如第三方库的实例、大型数据结构等。

“读优先”策略的优势

通过以上策略，Vue 3 的“读优先”响应性系统具有以下优势：

1. 减少不必要的依赖收集： 通过 shallowReactive、shallowReadonly 和 readonly，可以避免对不需要响应式的数据进行依赖收集，从而减少性能开销。
2. 避免不必要的更新触发： 通过 shallowReactive、shallowReadonly 和 readonly，可以避免对不需要更新的数据进行更新触发，从而减少渲染开销。
3. 提高读取性能： 由于减少了依赖收集和更新触发，读取操作可以更快地完成。
4. 更精细的控制： 开发者可以根据实际需求，选择合适的响应式 API，对数据的响应式行为进行更精细的控制。

代码示例

以下是一些使用“读优先”策略的代码示例：

1. 使用 shallowReactive 创建浅层响应式对象：

<template>
  <div>
    <p>Count: {{ state.count }}</p>
    <p>Nested Value: {{ state.nested.value }}</p>
    <button @click="incrementCount">Increment Count</button>
    <button @click="incrementNestedValue">Increment Nested Value</button>
  </div>
</template>

<script>
import { shallowReactive } from 'vue';

export default {
  setup() {
    const state = shallowReactive({
      count: 0,
      nested: {
        value: 1
      }
    });

    const incrementCount = () => {
      state.count++;
    };

    const incrementNestedValue = () => {
      state.nested.value++; // 不会触发组件更新
    };

    return {
      state,
      incrementCount,
      incrementNestedValue
    };
  }
};
</script>

在这个例子中，只有 state.count 的变化会触发组件更新，而 state.nested.value 的变化不会。

2. 使用 readonly 创建只读对象：

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

<script>
import { readonly, ref } from 'vue';

export default {
  setup() {
    const count = ref(0);
    const state = readonly({
      count
    });

    const incrementCount = () => {
      // state.count++; // 报错：不允许修改
      count.value++; // 正确：修改 ref 对象
    };

    return {
      state,
      incrementCount
    };
  }
};
</script>

在这个例子中，state 对象是只读的，不允许直接修改其属性。但是，可以通过修改 count ref 对象来间接改变 state.count 的值。

3. 使用 markRaw 标记原始对象：

<template>
  <div>
    <p>Value: {{ reactiveObj.data.value }}</p>
    <button @click="incrementValue">Increment Value</button>
  </div>
</template>

<script>
import { reactive, markRaw } from 'vue';

export default {
  setup() {
    const rawObj = markRaw({ value: 1 });
    const reactiveObj = reactive({ data: rawObj });

    const incrementValue = () => {
      reactiveObj.data.value++; // 不会触发组件更新
      console.log(reactiveObj.data.value);
    };

    return {
      reactiveObj,
      incrementValue
    };
  }
};
</script>

在这个例子中，rawObj 被标记为原始对象，因此 reactiveObj.data.value 的变化不会触发组件更新。

选择合适的响应式 API

在实际开发中，我们需要根据具体场景选择合适的响应式 API。以下是一些建议：

API	适用场景	优势	注意事项
reactive	需要深度响应式的数据。	深度监听，任何嵌套属性的变化都会触发更新。	性能开销相对较大，不适用于大型数据结构或不需要深度监听的场景。
shallowReactive	只需要监听顶层属性变化，而不需要监听嵌套对象变化的场景。例如，配置对象。	性能开销较小，适用于只需要监听顶层属性变化的场景。	嵌套对象不是响应式的，修改嵌套对象不会触发更新。
readonly	只需要读取数据，而不需要修改数据的场景。例如，从后端获取的只读数据。	完全避免了依赖收集和更新触发，性能最高。	数据是只读的，不允许修改。
shallowReadonly	只需要读取顶层属性，而不需要读取嵌套对象，且数据不需要修改的场景。	性能开销较小，适用于只需要读取顶层属性的场景。	嵌套对象不是只读的，可以修改嵌套对象的属性（但不会触发响应式更新）。
computed	需要根据其他响应式数据计算得到的值。	具有缓存机制，可以避免重复计算，提高性能。	只有当依赖的数据发生变化时，才会重新计算。
markRaw	不需要响应式的数据。例如，第三方库的实例、大型数据结构等。	完全跳过响应式系统的处理，性能最高。	数据不是响应式的，修改数据不会触发更新。

真实案例分析

假设我们有一个大型的电商网站，首页需要展示大量的商品信息。每个商品信息包含商品名称、价格、图片、描述等。由于商品数量巨大，首页的性能优化至关重要。

在这种情况下，我们可以采用以下策略：

1. 使用 shallowReactive 处理商品列表： 商品列表本身只需要监听数组的变化（例如，添加、删除商品），而不需要监听每个商品对象的内部属性变化。因此，可以使用 shallowReactive 创建浅层响应式商品列表。
2. 使用 readonly 处理商品详情： 商品详情页面只需要展示商品信息，而不需要修改商品信息。因此，可以使用 readonly 创建只读的商品详情对象。
3. 使用 computed 处理价格计算： 如果商品价格需要根据一些规则进行计算（例如，打折、促销），可以使用 computed 创建计算属性，缓存计算结果。
4. 使用 markRaw 处理图片对象： 图片对象通常是第三方库的实例，不需要响应式处理。可以使用 markRaw 将图片对象标记为原始对象。

通过以上策略，我们可以有效地减少不必要的依赖收集和更新触发，提高首页的性能。

结论

Vue 3 的“读优先”响应性策略通过提供 shallowReactive、shallowReadonly、readonly、computed 和 markRaw 等 API，使得开发者可以根据具体场景选择合适的响应式策略，从而优化高并发读取场景下的性能。理解这些 API 的特性和适用场景，并灵活运用，可以帮助我们构建更高效、更稳定的 Vue 应用。

选择合适的API，提升代码性能

通过 shallowReactive、shallowReadonly、readonly，computed 和 markRaw 等 API的灵活运用，Vue 3 可以根据不同场景选择不同的响应式策略，优化代码性能。理解它们各自的特性，可以帮助我们构建更高效、更稳定的 Vue 应用。

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