Vue Effect的动态依赖调整：运行时优化依赖集合，避免不必要的副作用触发 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

Vue Effect 的动态依赖调整：运行时优化依赖集合

大家好，今天我们来深入探讨 Vue Effect 的一个高级主题：动态依赖调整。这是 Vue 响应式系统中一个非常重要的优化手段，它能在运行时精确地管理依赖集合，避免不必要的副作用触发，从而提升应用的性能。

理解 Vue Effect 的基本原理

在深入动态依赖调整之前，我们先回顾一下 Vue Effect 的基本原理。在 Vue 中，当你在模板中使用响应式数据时，Vue 会创建一个 Effect 来追踪这些数据。Effect 本质上是一个函数，它会收集它所依赖的响应式数据，并在这些数据发生变化时重新执行。

// 伪代码，简化了 Vue 内部实现
class ReactiveEffect {
  constructor(fn, scheduler?) {
    this.fn = fn;
    this.scheduler = scheduler;
    this.deps = []; // 存储依赖的 Dep 对象
    this.active = true; // Effect 是否激活
  }

  run() {
    if (!this.active) {
      return this.fn(); // 如果 Effect 已失效，直接执行函数
    }

    activeEffect = this; // 设置当前激活的 Effect

    try {
      return this.fn(); // 执行函数，触发 getter，收集依赖
    } finally {
      activeEffect = undefined; // 清空当前激活的 Effect
    }
  }

  stop() {
    if (this.active) {
      this.deps.forEach(dep => dep.delete(this)); // 从所有依赖的 Dep 中移除自己
      this.active = false;
      this.deps = [];
    }
  }
}

class Dep {
  constructor() {
    this.effects = new Set(); // 存储依赖该 Dep 的所有 Effect
  }

  depend() {
    if (activeEffect) {
      this.effects.add(activeEffect);
      activeEffect.deps.push(this); // 让 Effect 也记住它依赖的 Dep
    }
  }

  notify() {
    this.effects.forEach(effect => {
      if (effect.scheduler) {
        effect.scheduler(); // 使用调度器
      } else {
        effect.run(); // 直接执行 Effect
      }
    });
  }
}

let activeEffect; // 当前激活的 Effect

这个简单的例子展示了 Effect 如何收集依赖，以及当依赖数据变化时如何触发 Effect 的重新执行。关键在于 activeEffect 变量和 Dep 类的 depend 方法。

动态依赖调整的需求

默认情况下，Effect 会收集它在执行过程中所有访问过的响应式数据作为依赖。这在很多情况下都适用，但也会带来一些问题：

过度依赖： Effect 可能会依赖一些实际上并不需要的响应式数据，导致不必要的重新执行。
性能问题： 当响应式数据频繁变化时，过多的 Effect 重新执行会消耗大量的计算资源，影响应用的性能。

举个例子，考虑以下模板：

<template>
  <div>
    <p v-if="showA">{{ a }}</p>
    <p v-else>{{ b }}</p>
  </div>
</template>

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

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

    return { a, b, showA };
  },
};
</script>

在这个例子中，<p v-if="showA">{{ a }}</p> 和 <p v-else>{{ b }}</p> 会创建一个渲染 Effect。当 showA 的值改变时，渲染 Effect 会重新执行。但是，只有当 showA 为 true 时，a 的值才会被使用；当 showA 为 false 时，b 的值才会被使用。

如果没有动态依赖调整，渲染 Effect 会同时依赖 a、b 和 showA。这意味着，即使只有 a 的值改变，当 showA 为 false 时，渲染 Effect 也会重新执行，这是不必要的。

动态依赖调整的目标就是解决这个问题，使得 Effect 只依赖真正需要的响应式数据。

Vue 的动态依赖调整机制

Vue 3 通过以下机制来实现动态依赖调整：

依赖收集优化： Vue 在依赖收集过程中，会记录当前 Effect 依赖的 Dep 对象。
依赖更新： 当 Effect 再次执行时，Vue 会比较新的依赖集合和旧的依赖集合。
依赖清理： 如果某个 Dep 对象不再被依赖，Vue 会从该 Dep 对象中移除当前的 Effect，并从 Effect 的 deps 数组中移除该 Dep 对象。

以下是 Vue 内部实现动态依赖调整的简化版伪代码：

class ReactiveEffect {
  constructor(fn, scheduler?) {
    this.fn = fn;
    this.scheduler = scheduler;
    this.deps = [];
    this.active = true;
  }

  run() {
    if (!this.active) {
      return this.fn();
    }

    if (!activeEffectStack.includes(this)) {
      this.cleanupDeps(); // 清理旧的依赖
    }

    activeEffectStack.push(this);
    activeEffect = this;

    try {
      return this.fn();
    } finally {
      activeEffectStack.pop();
      activeEffect = activeEffectStack[activeEffectStack.length - 1];
    }
  }

  stop() {
    if (this.active) {
      this.cleanupDeps();
      this.active = false;
      this.deps = [];
    }
  }

  cleanupDeps() {
    let i = this.deps.length;
    while (i--) {
      const dep = this.deps[i];
      dep.delete(this); // 从 Dep 中移除
      this.deps.splice(i, 1); // 从 Effect 的 deps 数组中移除
    }
  }
}

const activeEffectStack = []; // 用于防止嵌套 Effect 导致的依赖错误

这段代码的关键在于 cleanupDeps 方法。这个方法会在 Effect 重新执行之前被调用，它会遍历 Effect 之前依赖的所有 Dep 对象，并从这些 Dep 对象中移除当前的 Effect。这样，Effect 就能在重新执行时收集新的依赖，从而实现动态依赖调整。

案例分析

让我们回到之前的例子，看看动态依赖调整是如何工作的：

<template>
  <div>
    <p v-if="showA">{{ a }}</p>
    <p v-else>{{ b }}</p>
  </div>
</template>

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

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

    return { a, b, showA };
  },
};
</script>

初始状态： 当组件首次渲染时，showA 的值为 true。渲染 Effect 会执行，并访问 a 和 showA，因此它会依赖 a 和 showA 对应的 Dep 对象。
showA 变化： 当 showA 的值变为 false 时，渲染 Effect 会重新执行。在重新执行之前，cleanupDeps 方法会被调用，它会从 a 和 showA 对应的 Dep 对象中移除当前的 Effect。
新的依赖： 在重新执行过程中，渲染 Effect 会访问 b 和 showA，因此它会依赖 b 和 showA 对应的 Dep 对象。
结果： 最终，渲染 Effect 只会依赖 b 和 showA，而不再依赖 a。这意味着，即使 a 的值发生变化，渲染 Effect 也不会重新执行，除非 showA 的值再次变为 true。

通过这种方式，Vue 实现了动态依赖调整，避免了不必要的副作用触发，提高了应用的性能。

动态依赖调整的优点

动态依赖调整带来了以下优点：

减少不必要的更新： 只有真正依赖的数据发生变化时，Effect 才会重新执行，减少了不必要的更新，提高了应用的性能。
优化组件渲染： 动态依赖调整可以优化组件的渲染过程，使得组件只在必要时才进行重新渲染，提高了应用的渲染效率。
降低内存占用： 通过移除不再需要的依赖，动态依赖调整可以降低内存占用，减少垃圾回收的压力。

以下表格总结了动态依赖调整的优点：

优点	描述
减少不必要更新	只有真正依赖的数据发生变化时，Effect 才会重新执行，减少了不必要的更新，提高了应用的性能。
优化组件渲染	动态依赖调整可以优化组件的渲染过程，使得组件只在必要时才进行重新渲染，提高了应用的渲染效率。
降低内存占用	通过移除不再需要的依赖，动态依赖调整可以降低内存占用，减少垃圾回收的压力。

动态依赖调整的注意事项

虽然动态依赖调整有很多优点，但也需要注意以下几点：

避免副作用： 在 Effect 函数中，应该避免产生副作用，例如修改 DOM 或发送网络请求。副作用应该放在专门的副作用处理函数中，例如 Vue 的 watch 函数。
避免过度优化： 动态依赖调整是一种优化手段，但过度优化可能会导致代码复杂性增加，反而降低应用的性能。应该根据实际情况，选择合适的优化策略。
理解依赖关系： 在使用动态依赖调整时，需要理解响应式数据之间的依赖关系，确保 Effect 能够正确地收集依赖。

总结

动态依赖调整是 Vue 响应式系统中的一个重要特性，它能够精确地管理 Effect 的依赖集合，避免不必要的副作用触发，从而提高应用的性能。通过理解动态依赖调整的原理和注意事项，我们可以更好地利用 Vue 的响应式系统，构建高性能的 Vue 应用。动态依赖调整减少了不必要的更新，优化了组件渲染，降低了内存占用，但也要注意副作用和避免过度优化。

更多IT精英技术系列讲座，到智猿学院