Vue 3源码深度解析之:`computed`属性:它的懒加载、缓存机制和依赖追踪原理。

嘿,各位靓仔靓女们,晚上好! 今天咱们来聊聊Vue 3里面一个超级好用的东西:computed 属性。 别看它名字挺高大上,其实用起来简单到爆炸。 但是呢,简单归简单,里面的道道可不少。 今天咱们就一层一层地扒开它的皮,看看它到底是怎么工作的。

一、啥是 computed 属性?

先来个简单的热身。 啥是 computed 属性? 简单来说,它就是一个根据现有数据计算出来的新数据。 就像是你在Excel里面写公式一样,输入数据变了,结果自动就变了。

举个栗子:

<template>
  <div>
    <p>价格:{{ price }}</p>
    <p>数量:{{ quantity }}</p>
    <p>总价:{{ totalPrice }}</p>
  </div>
</template>

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

export default {
  setup() {
    const price = ref(10);
    const quantity = ref(2);

    const totalPrice = computed(() => {
      console.log('totalPrice被计算了!'); // 观察计算时机
      return price.value * quantity.value;
    });

    return {
      price,
      quantity,
      totalPrice,
    };
  },
};
</script>

在这个例子里,totalPrice 就是一个 computed 属性。 它的值是由 pricequantity 这两个 ref 决定的。 只要 price 或者 quantity 变了,totalPrice 就会自动更新。

二、computed 的懒加载机制

重点来了! computed 属性有个很重要的特性:懒加载。 啥意思呢? 就是说,它只有在你真正用到它的时候才会去计算。 如果你定义了一个 computed 属性,但是页面上没有用到它,那它就不会执行计算函数。

回到上面的例子,如果你把 {{ totalPrice }} 从模板里删掉,你会发现 console.log('totalPrice被计算了!') 这句话根本不会执行。 这就是懒加载的威力!

为啥要有懒加载?

你想想,如果每个 computed 属性在组件初始化的时候都一股脑地计算一遍,那得多浪费资源啊! 尤其是那些计算量很大的 computed 属性,简直就是性能杀手。 所以,懒加载就是为了避免不必要的计算,提高性能。

三、computed 的缓存机制

除了懒加载,computed 属性还有个更牛逼的特性:缓存。 也就是说,如果它的依赖(比如上面的 pricequantity)没有发生变化,那么它就会直接返回上次计算的结果,而不会重新计算。

继续看上面的例子,如果你只改变 price 的值,然后连续访问 totalPrice,你会发现 console.log('totalPrice被计算了!') 只会执行一次。 后面的访问都会直接从缓存里拿结果。

缓存的好处是啥?

当然是快啊! 避免重复计算,大幅度提升性能。 想象一下,如果你的 computed 属性需要做很复杂的计算,比如处理大量数据,那缓存就显得尤为重要了。

什么时候缓存会失效?

computed 属性的依赖发生变化时,缓存就会失效,下次访问它的时候就会重新计算。 比如,你改变了 quantity 的值,那么下次访问 totalPrice 的时候,它就会重新计算。

四、computed 的依赖追踪原理

这才是 computed 属性最核心的部分! 它是怎么知道自己的依赖变没变的呢? 这就要说到 Vue 3 的响应式系统了。

简单来说,Vue 3 的响应式系统会追踪你在 computed 属性的计算函数里用到的所有 ref 或者 reactive 对象。 当这些对象的值发生变化时,响应式系统就会通知 computed 属性,告诉它 "嘿,你的依赖变了,该重新计算了!"

怎么实现的呢?

这就要涉及到 Vue 3 内部的一些机制,比如 tracktrigger

  • track (追踪):computed 属性第一次被访问的时候,会执行计算函数。 在计算函数执行过程中,Vue 3 的响应式系统会使用 track 函数来追踪所有用到的 ref 或者 reactive 对象。 简单来说,就是在这些依赖和 computed 属性之间建立了一种联系。
  • trigger (触发): 当某个 ref 或者 reactive 对象的值发生变化时,Vue 3 的响应式系统会使用 trigger 函数来通知所有依赖于它的 computed 属性。 trigger 函数会触发 computed 属性的更新。

用图来表示一下:

+-----------------+       track      +-----------------+       trigger    +-----------------+
|  computed 属性  | <-------------- |     依赖 (ref/reactive)   | --------------> |  响应式系统    |
+-----------------+                   +-----------------+                   +-----------------+

代码层面简单模拟一下:

虽然不能完全还原 Vue 3 的源码,但我们可以用一些简单的代码来模拟一下这个过程。

// 模拟 ref
function ref(value) {
  const dep = new Set(); // 存储依赖于这个 ref 的 computed 属性
  return {
    get value() {
      track(this, 'value', dep); // 追踪依赖
      return value;
    },
    set value(newValue) {
      value = newValue;
      trigger(this, 'value', dep); // 触发更新
    },
  };
}

// 模拟 computed
function computed(getter) {
  let value;
  let dirty = true; // 标记是否需要重新计算
  let dep = new Set(); // 存储这个 computed 属性的依赖

  const computedRef = {
    get value() {
      if (dirty) {
        value = getter(); // 执行计算函数
        dirty = false;
      }
      return value;
    },
  };

  // 模拟 track 函数
  function track(target, key, dep) {
    activeEffect && dep.add(activeEffect); // 如果有 activeEffect,则添加到依赖集合中
  }

  // 模拟 trigger 函数
  function trigger(target, key, dep) {
    dep.forEach(effect => effect()); // 触发所有依赖的更新
  }

  // 模拟 effect 函数 (用于追踪 computed 属性)
  let activeEffect = () => {
    dirty = true; // 标记为需要重新计算
  };

  return computedRef;
}

// 例子
let price = ref(10);
let quantity = ref(2);

let totalPrice = computed(() => {
  console.log("计算总价");
  return price.value * quantity.value;
});

console.log(totalPrice.value); // 计算总价  20
console.log(totalPrice.value); // 20 (从缓存中获取)

price.value = 20; // 触发更新

console.log(totalPrice.value); // 计算总价  40
console.log(totalPrice.value); // 40 (从缓存中获取)

这段代码只是一个简单的模拟,并没有包含 Vue 3 响应式系统的全部细节。 但是,它能让你对 computed 属性的依赖追踪原理有一个基本的了解。

五、computed 属性的 gettersetter

除了基本的用法,computed 属性还可以设置 gettersetter。 啥意思呢? 就是说,你可以控制 computed 属性的读取和写入行为。

<template>
  <div>
    <p>全名:{{ fullName }}</p>
    <button @click="setFullName">修改全名</button>
  </div>
</template>

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

export default {
  setup() {
    const firstName = ref('张');
    const lastName = ref('三');

    const fullName = computed({
      get: () => {
        console.log('获取全名');
        return firstName.value + ' ' + lastName.value;
      },
      set: (newValue) => {
        console.log('设置全名', newValue);
        const names = newValue.split(' ');
        firstName.value = names[0];
        lastName.value = names[1];
      },
    });

    const setFullName = () => {
      fullName.value = '李 四'; // 调用 setter
    };

    return {
      firstName,
      lastName,
      fullName,
      setFullName,
    };
  },
};
</script>

在这个例子里,fullName 有一个 getter 和一个 setter

  • getter 当你访问 fullName.value 的时候,就会执行 getter 函数,计算并返回全名。
  • setter 当你设置 fullName.value 的时候,就会执行 setter 函数,把新的全名拆分成 firstNamelastName

setter 有啥用?

setter 让你能够双向绑定 computed 属性。 也就是说,你可以通过修改 computed 属性的值来影响其他数据。

六、computed 属性的源码分析 (简化版)

虽然直接分析 Vue 3 的源码比较复杂,但我们可以从一些关键点入手,理解 computed 属性的实现思路。

以下是一个简化的 computed 函数的实现:

function computed(getterOrOptions) {
  let getter, setter;

  if (typeof getterOrOptions === 'function') {
    getter = getterOrOptions;
    setter = () => {
      console.warn('Write operation failed: computed value is readonly');
    };
  } else {
    getter = getterOrOptions.get;
    setter = getterOrOptions.set;
  }

  let value;
  let dirty = true;
  let effect;

  const computedRef = {
    get value() {
      if (dirty) {
        value = effect.run(); // 执行 effect,计算值并追踪依赖
        dirty = false;
      }
      return value;
    },
    set value(newValue) {
      setter(newValue);
    },
  };

  effect = new ReactiveEffect(getter, () => {
    if (!dirty) {
      dirty = true;
      // 触发依赖更新,通知其他依赖于这个 computed 属性的 effect
      trigger(computedRef, 'value'); // 这里需要一个 trigger 函数,用于触发更新
    }
  });

  return computedRef;
}

// 模拟 ReactiveEffect
class ReactiveEffect {
  constructor(fn, scheduler) {
    this.fn = fn;
    this.scheduler = scheduler;
    this.active = true;
    this.deps = []; // 存储依赖
  }

  run() {
    if (!this.active) {
      return this.fn();
    }
    activeEffect = this; // 设置当前 activeEffect
    cleanupEffect(this); // 清理之前的依赖
    const result = this.fn(); // 执行函数,触发依赖追踪
    activeEffect = undefined; // 清空 activeEffect
    return result;
  }

  stop() {
    if (this.active) {
      cleanupEffect(this);
      this.active = false;
    }
  }
}

function cleanupEffect(effect) {
  effect.deps.forEach(dep => {
    dep.delete(effect); // 从依赖集合中移除
  });
  effect.deps = [];
}

这段代码虽然简化了很多细节,但它体现了 computed 属性的核心思想:

  • ReactiveEffect computed 属性使用 ReactiveEffect 来追踪依赖,并在依赖变化时触发更新。
  • dirty 标记: dirty 标记用于判断是否需要重新计算。
  • trigger 函数: trigger 函数用于触发依赖更新,通知其他依赖于这个 computed 属性的 effect。

七、总结

好了,今天咱们就聊到这里。 总结一下:

  • computed 属性是一个根据现有数据计算出来的新数据。
  • 它有懒加载和缓存机制,可以提高性能。
  • 它通过依赖追踪来知道自己的依赖变没变。
  • 它可以设置 gettersetter,实现双向绑定。

希望今天的讲解能让你对 computed 属性有更深入的了解。 下次再见!

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