Vue Effect中的Futures/Promises模式：形式化异步依赖追踪与状态结算

好的，下面是一篇关于Vue Effect中Futures/Promises模式：形式化异步依赖追踪与状态结算的技术讲座文章。

Vue Effect中的Futures/Promises模式：形式化异步依赖追踪与状态结算

大家好，今天我们来深入探讨Vue Effect中一种高级的异步依赖追踪和状态结算模式，它结合了Futures/Promises的概念，旨在解决复杂异步场景下的响应式更新问题。

背景：Vue Effect的响应式机制

Vue的响应式系统是其核心特性之一。当响应式数据发生变化时，依赖这些数据的Effect会重新执行，从而更新视图。典型的Effect是computed计算属性和watch监听器。

<template>
  <div>
    <p>Result: {{ result }}</p>
  </div>
</template>

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

export default {
  setup() {
    const a = ref(1);
    const b = ref(2);

    const result = computed(() => {
      console.log("Computed executed");
      return a.value + b.value;
    });

    // 模拟数据更新
    setTimeout(() => {
      a.value = 3;
    }, 1000);

    return {
      result
    };
  }
};
</script>

在这个例子中，result是一个computed Effect，它依赖于a和b。当a或b的值发生变化时，result会自动重新计算，视图也会相应更新。

问题：异步依赖的挑战

然而，当依赖的数据是异步获取的，问题就变得复杂起来。考虑以下场景：

<template>
  <div>
    <p>Data: {{ data }}</p>
    <p>Processed Data: {{ processedData }}</p>
  </div>
</template>

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

function fetchData() {
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      resolve({ value: Math.random() });
    }, 500);
  });
}

export default {
  setup() {
    const rawData = ref(null);

    // 异步获取数据
    fetchData().then(data => {
      rawData.value = data;
    });

    const processedData = computed(() => {
      console.log("Processed Data Computed executed");
      if (rawData.value) {
        return rawData.value.value * 2;
      } else {
        return null;
      }
    });

    return {
      data: rawData,
      processedData
    };
  }
};
</script>

在这个例子中，processedData依赖于rawData，而rawData是通过fetchData异步获取的。问题在于，在fetchData完成之前，rawData的值为null。computed Effect会立即执行，并基于null进行计算，这可能导致不正确的结果或错误。更糟糕的是，即使rawData最终更新了，computed Effect也可能不会重新执行，因为Vue的依赖追踪系统可能无法正确地追踪到这种异步依赖关系。

Futures/Promises模式：解决异步依赖

为了解决这个问题，我们可以引入Futures/Promises模式。核心思想是将异步操作封装成一个“Future”对象（类似于Promise），并在Effect中观察这个Future对象的状态。当Future对象的状态变为“已完成”时，Effect才进行计算。

以下是使用Futures/Promises模式改进后的代码：

<template>
  <div>
    <p>Data: {{ data }}</p>
    <p>Processed Data: {{ processedData }}</p>
  </div>
</template>

<script>
import { ref, computed, reactive, watchEffect } from 'vue';

class Future {
  constructor(promise) {
    this.promise = promise;
    this.status = 'pending'; // pending, fulfilled, rejected
    this.value = null;
    this.error = null;

    promise
      .then(value => {
        this.status = 'fulfilled';
        this.value = value;
      })
      .catch(error => {
        this.status = 'rejected';
        this.error = error;
      });
  }
}

function fetchData() {
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(() => {
      resolve({ value: Math.random() });
    }, 500);
  });
}

export default {
  setup() {
    const dataFuture = reactive(new Future(fetchData()));

    const processedData = computed(() => {
      console.log("Processed Data Computed executed");
      if (dataFuture.status === 'fulfilled') {
        return dataFuture.value.value * 2;
      } else {
        return null;
      }
    });

    return {
      data: dataFuture,
      processedData
    };
  }
};
</script>

在这个改进后的代码中，我们引入了一个Future类，用于封装异步操作。dataFuture是一个reactive对象，它包含了Future对象的状态（status）、值（value）和错误（error）。processedData的computed Effect现在依赖于dataFuture.status。当dataFuture.status变为'fulfilled'时，processedData才会进行计算。

这种模式解决了异步依赖的问题，确保computed Effect只有在数据可用时才进行计算。此外，Vue的响应式系统可以正确地追踪到dataFuture.status的变化，从而保证computed Effect在数据更新后能够重新执行。

形式化异步依赖追踪

为了更深入地理解这种模式的工作原理，我们可以将其形式化为以下几个步骤：

1. 封装异步操作： 将异步操作封装成一个Future对象。
2. 响应式化Future对象： 使用reactive函数将Future对象转换为响应式对象。
3. 在Effect中观察Future对象的状态： 在computed Effect或watch Effect中，观察Future对象的状态（status）。
4. 根据Future对象的状态进行计算： 只有当Future对象的状态为'fulfilled'时，才进行计算。

步骤	描述
1. 封装异步操作	创建一个Future类，它接收一个Promise对象作为参数，并维护Promise的状态（pending、fulfilled、rejected）、值和错误。
2. 响应式化Future对象	使用reactive函数将Future对象转换为响应式对象。这样，当Future对象的状态发生变化时，Vue的响应式系统可以追踪到这些变化。
3. 在Effect中观察状态	在computed Effect或watch Effect中，通过访问Future对象的status属性来观察其状态。Vue的依赖追踪系统会自动记录这些依赖关系。
4. 根据状态进行计算	在computed Effect或watch Effect中，根据Future对象的status属性来决定是否进行计算。只有当status为'fulfilled'时，才使用Future对象的值进行计算。这样可以避免在数据未加载完成时进行不正确的计算。

这种形式化的描述有助于我们更好地理解Futures/Promises模式在Vue Effect中的作用。

状态结算：处理异步操作的结果

除了追踪异步依赖，Futures/Promises模式还可以用于处理异步操作的结果。例如，我们可以根据Future对象的状态来显示不同的UI：

<template>
  <div>
    <p v-if="dataFuture.status === 'pending'">Loading...</p>
    <p v-else-if="dataFuture.status === 'fulfilled'">Data: {{ dataFuture.value.value }}</p>
    <p v-else-if="dataFuture.status === 'rejected'">Error: {{ dataFuture.error }}</p>
  </div>
</template>

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

class Future {
  constructor(promise) {
    this.promise = promise;
    this.status = 'pending'; // pending, fulfilled, rejected
    this.value = null;
    this.error = null;

    promise
      .then(value => {
        this.status = 'fulfilled';
        this.value = value;
      })
      .catch(error => {
        this.status = 'rejected';
        this.error = error;
      });
  }
}

function fetchData() {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      // 模拟成功
      // resolve({ value: Math.random() });

      // 模拟失败
      reject(new Error("Failed to fetch data"));
    }, 500);
  });
}

export default {
  setup() {
    const dataFuture = reactive(new Future(fetchData()));

    return {
      dataFuture
    };
  }
};
</script>

在这个例子中，我们根据dataFuture.status的值来显示不同的内容。如果dataFuture.status为'pending'，则显示“Loading…”；如果为'fulfilled'，则显示数据；如果为'rejected'，则显示错误信息。

这种模式使得我们可以根据异步操作的结果来动态地更新UI，提供更好的用户体验。

更高级的应用：状态管理和错误处理

Futures/Promises模式还可以应用于更高级的场景，例如状态管理和错误处理。

状态管理： 我们可以使用Futures/Promises模式来管理组件的状态，例如加载状态、数据状态和错误状态。通过将这些状态封装在Future对象中，我们可以更方便地控制组件的行为。

错误处理： 我们可以使用Futures/Promises模式来处理异步操作中的错误。当Future对象的状态为'rejected'时，我们可以显示错误信息，或者尝试重新发起异步请求。

深入理解 watchEffect 的作用

虽然上面的例子主要使用 computed 来进行演示，但 watchEffect 同样可以很好地与 Future 结合使用，尤其是在需要执行副作用的情况下。 watchEffect 会立即执行传入的回调函数，并自动追踪回调函数中使用的响应式依赖。 当这些依赖发生变化时，回调函数会再次执行。

以下是如何使用 watchEffect 与 Future 结合的示例：

<template>
  <div>
    <p v-if="dataFuture.status === 'pending'">Loading...</p>
    <p v-else-if="dataFuture.status === 'fulfilled'">Data: {{ dataFuture.value.value }}</p>
    <p v-else-if="dataFuture.status === 'rejected'">Error: {{ dataFuture.error }}</p>
  </div>
</template>

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

class Future {
  constructor(promise) {
    this.promise = promise;
    this.status = 'pending'; // pending, fulfilled, rejected
    this.value = null;
    this.error = null;

    promise
      .then(value => {
        this.status = 'fulfilled';
        this.value = value;
      })
      .catch(error => {
        this.status = 'rejected';
        this.error = error;
      });
  }
}

function fetchData() {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      const shouldFail = Math.random() < 0.2; // 20%几率失败
      if (shouldFail) {
        reject(new Error("Failed to fetch data"));
      } else {
        resolve({ value: Math.random() });
      }
    }, 500);
  });
}

export default {
  setup() {
    const dataFuture = reactive(new Future(fetchData()));
    const logMessage = ref('');

    watchEffect(() => {
      if (dataFuture.status === 'fulfilled') {
        logMessage.value = `Data fetched successfully: ${dataFuture.value.value}`;
      } else if (dataFuture.status === 'rejected') {
        logMessage.value = `Data fetch failed: ${dataFuture.error.message}`;
      } else {
        logMessage.value = 'Fetching data...';
      }
      console.log(logMessage.value); // 模拟一个副作用，例如日志记录
    });

    return {
      dataFuture,
      logMessage
    };
  }
};
</script>

在这个例子中，watchEffect 用于监听 dataFuture.status 的变化。当 dataFuture.status 发生变化时，watchEffect 的回调函数会被重新执行，并根据不同的状态更新 logMessage 的值，并将其打印到控制台。 这模拟了一个副作用，例如日志记录或发送分析数据。

watchEffect vs computed 的选择:

• computed: 适用于需要根据响应式数据计算出一个新值的情况。 它会返回一个只读的响应式 ref 对象，其值是根据计算函数的结果动态计算的。 computed 应该是一个纯函数，不应该有副作用。
• watchEffect: 适用于需要在响应式依赖变化时执行副作用的情况。 它不会返回任何值，而是直接执行传入的回调函数。 watchEffect 可以执行副作用，例如修改 DOM、发送网络请求或更新外部状态。

在选择 computed 还是 watchEffect 时，需要根据具体的需求来决定。 如果只需要计算出一个新值，并且不需要执行副作用，那么应该使用 computed。 如果需要在响应式依赖变化时执行副作用，那么应该使用 watchEffect。

总结一下，再强调一些关键点

Futures/Promises模式为Vue Effect提供了一种强大的异步依赖追踪和状态结算机制。 通过将异步操作封装成Future对象，并在computed Effect或watchEffect中观察其状态，我们可以确保在数据可用时才进行计算，并根据异步操作的结果来动态地更新UI。 这种模式可以应用于状态管理和错误处理等高级场景，提高Vue应用的健壮性和用户体验。记住，选择computed还是watchEffect，取决于你的目的：计算新值还是执行副作用。 灵活运用reactive可以使Future对象的内部状态变化能够被Vue的响应式系统追踪到，这是实现异步依赖的关键。

希望今天的讲座能够帮助大家更好地理解Vue Effect中的Futures/Promises模式，并在实际开发中应用这种模式来解决复杂的异步问题。 感谢大家！

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