Vue Effect的Execution Context定制：实现自定义错误处理、依赖收集与调度逻辑

Vue Effect 的 Execution Context 定制：实现自定义错误处理、依赖收集与调度逻辑

大家好，今天我们来深入探讨 Vue 的 Effect 系统，以及如何定制 Effect 的执行上下文，以实现自定义的错误处理、依赖收集和调度逻辑。Effect 是 Vue 响应式系统的核心，它负责在依赖发生变化时执行副作用。理解并掌握 Effect 的定制能力，对于构建复杂、健壮的 Vue 应用至关重要。

1. Effect 的基本概念与运作机制

在深入定制之前，我们先回顾一下 Effect 的基本概念和运作机制。

Effect 本质上是一个函数，它会追踪自身所依赖的响应式数据。当这些依赖数据发生变化时，Effect 会被重新执行。

• Reactive Data (响应式数据): 使用 ref、reactive 或 computed 创建的数据，其变化会被追踪。
• Dependency (依赖): Effect 函数中访问的响应式数据，Effect 会记录这些数据作为其依赖。
• Trigger (触发): 当响应式数据发生变化时，会触发所有依赖于该数据的 Effect。
• Scheduler (调度器): 决定 Effect 何时以及如何执行。默认情况下，Effect 会同步执行，但我们可以通过调度器来控制其执行时机。

一个简单的 Effect 示例：

import { ref, effect } from 'vue';

const count = ref(0);

effect(() => {
  console.log('Count changed:', count.value);
});

count.value++; // 输出：Count changed: 1
count.value++; // 输出：Count changed: 2

在这个例子中，effect 函数创建了一个 Effect，它依赖于 count.value。当 count.value 发生变化时，Effect 会被重新执行，输出 Count changed: 信息。

2. 默认 Execution Context 的局限性

Vue 默认的 Effect Execution Context 提供了一套简单的依赖追踪和执行机制。然而，在实际应用中，我们可能需要更精细的控制，例如：

• 自定义错误处理: 默认情况下，Effect 执行过程中抛出的错误会被 Vue 内部处理，开发者可能无法直接捕获并处理这些错误。
• 细粒度的依赖收集: 默认的依赖收集机制是粗粒度的，Effect 会追踪所有在函数体内访问的响应式数据。在某些情况下，我们可能需要更精确地控制哪些数据应该被视为依赖。
• 定制调度策略: 默认的同步执行策略可能不适用于所有场景。例如，在处理大量更新时，我们可能需要使用异步调度来避免阻塞主线程。

3. 自定义错误处理

默认情况下，Effect 内部抛出的错误会被 Vue 内部处理，开发者通常无法直接捕获。为了能够自定义错误处理逻辑，我们需要修改 Effect 的执行方式，使其能够捕获并处理错误。

一种方法是使用 try...catch 块包装 Effect 函数：

import { ref, effect } from 'vue';

const count = ref(0);

effect(() => {
  try {
    // 模拟一个可能抛出错误的操作
    if (count.value > 5) {
      throw new Error('Count is too high!');
    }
    console.log('Count changed:', count.value);
  } catch (error) {
    console.error('Error in effect:', error);
    // 在这里进行自定义的错误处理，例如：
    // 1. 显示错误信息给用户
    // 2. 记录错误日志
    // 3. 恢复到安全状态
  }
});

count.value++;
count.value++;
count.value++;
count.value++;
count.value++;
count.value++; // 触发错误

另一种更优雅的方式是通过自定义 scheduler 选项来实现：

import { ref, effect, queueJob } from 'vue';

const count = ref(0);

const customScheduler = (fn) => {
  queueJob(() => { // 使用 queueJob 确保异步执行
    try {
      fn();
    } catch (error) {
      console.error('Error in effect:', error);
      // 自定义错误处理
    }
  });
};

effect(
  () => {
    if (count.value > 5) {
      throw new Error('Count is too high!');
    }
    console.log('Count changed:', count.value);
  },
  {
    scheduler: customScheduler,
  }
);

count.value++;
count.value++;
count.value++;
count.value++;
count.value++;
count.value++; // 触发错误

在这个例子中，我们定义了一个 customScheduler 函数，它接收一个函数 fn 作为参数，该函数实际上就是 Effect 函数。我们使用 try...catch 块包装 fn 的执行，以便捕获和处理错误。queueJob 函数确保错误处理逻辑在下一个事件循环中执行，避免阻塞当前任务。

4. 细粒度的依赖收集

Vue 默认的依赖收集机制是自动化的，Effect 会追踪所有在函数体内访问的响应式数据。然而，在某些情况下，我们可能需要更精确地控制哪些数据应该被视为依赖，从而避免不必要的 Effect 触发。

例如，假设我们有一个复杂的对象，其中只有部分属性的变化需要触发 Effect：

import { reactive, effect } from 'vue';

const data = reactive({
  name: 'John',
  age: 30,
  address: {
    street: '123 Main St',
    city: 'Anytown',
  },
});

effect(() => {
  console.log('Name changed:', data.name);
  console.log('Age is:', data.age);  // 假设我们不希望 address 的变化触发此 effect
});

data.name = 'Jane'; // 触发 Effect
data.address.city = 'Newtown'; // 触发 Effect (不希望的)

在这个例子中，即使我们只修改了 data.address.city，Effect 仍然会被触发，因为 Effect 追踪了整个 data 对象。为了避免这种情况，我们可以使用 shallowRef 和 shallowReactive 来创建浅层响应式对象，或者使用 computed 来精确地控制依赖关系。

import { reactive, effect, shallowReactive, computed } from 'vue';

const data = reactive({
  name: 'John',
  age: 30,
  address: {
    street: '123 Main St',
    city: 'Anytown',
  },
});

const nameAndAge = computed(() => ({
  name: data.name,
  age: data.age
}));

effect(() => {
  console.log('Name changed:', nameAndAge.value.name);
  console.log('Age is:', nameAndAge.value.age);
});

data.name = 'Jane'; // 触发 Effect
data.address.city = 'Newtown'; // 不触发 Effect

或者，使用 shallowReactive：

import { reactive, effect, shallowReactive, toRef } from 'vue';

const data = reactive({
  name: 'John',
  age: 30,
  address: {
    street: '123 Main St',
    city: 'Anytown',
  },
});

const shallowData = shallowReactive({
  name: toRef(data, 'name'),
  age: toRef(data, 'age')
});

effect(() => {
  console.log('Name changed:', shallowData.name.value);
  console.log('Age is:', shallowData.age.value);
});

data.name = 'Jane'; // 触发 Effect
data.address.city = 'Newtown'; // 不触发 Effect

在这个例子中，我们使用 computed 创建了一个新的响应式对象 nameAndAge，它只包含 name 和 age 属性。Effect 现在只依赖于 nameAndAge，因此只有当 name 或 age 发生变化时，Effect 才会被触发。 shallowReactive 只能做到第一层属性的浅层响应式。 如果 name 和 age 是对象， 则内部的修改仍然会触发 Effect。 toRef 可以保持对原响应式对象的引用，同时允许浅层监听。

5. 定制调度策略

Vue 默认的 Effect 执行策略是同步的，这意味着当依赖发生变化时，Effect 会立即执行。在某些情况下，这种同步执行策略可能导致性能问题，例如在处理大量更新时，可能会阻塞主线程。

为了解决这个问题，我们可以使用调度器来控制 Effect 的执行时机。Vue 提供了 scheduler 选项，允许我们自定义 Effect 的调度策略.

import { ref, effect, nextTick } from 'vue';

const count = ref(0);

effect(
  () => {
    console.log('Count changed:', count.value);
  },
  {
    scheduler: (fn) => {
      nextTick(fn);
    },
  }
);

count.value++; // 输出：Count changed: 1 (异步)
count.value++; // 输出：Count changed: 2 (异步)

在这个例子中，我们使用 nextTick 函数作为调度器。nextTick 函数会将 Effect 函数推迟到下一个 DOM 更新周期之后执行。这意味着当多个依赖同时发生变化时，Effect 只会被执行一次，从而避免了不必要的重复执行。

另一种常见的调度策略是使用 setTimeout 或 requestAnimationFrame 来实现异步调度：

import { ref, effect } from 'vue';

const count = ref(0);

effect(
  () => {
    console.log('Count changed:', count.value);
  },
  {
    scheduler: (fn) => {
      setTimeout(fn, 0); // 使用 setTimeout 异步执行
    },
  }
);

count.value++; // 输出：Count changed: 1 (异步)
count.value++; // 输出：Count changed: 2 (异步)

或者使用 requestAnimationFrame:

import { ref, effect } from 'vue';

const count = ref(0);

effect(
  () => {
    console.log('Count changed:', count.value);
  },
  {
    scheduler: (fn) => {
      requestAnimationFrame(fn); // 使用 requestAnimationFrame 异步执行
    },
  }
);

count.value++; // 输出：Count changed: 1 (异步)
count.value++; // 输出：Count changed: 2 (异步)

setTimeout 将 Effect 函数推迟到下一个事件循环中执行，requestAnimationFrame 将 Effect 函数推迟到下一次浏览器重绘之前执行。选择哪种调度策略取决于具体的应用场景和性能需求。

6. 结合使用：更复杂的定制

我们可以将自定义错误处理、细粒度的依赖收集和定制调度策略结合起来，以实现更复杂的 Effect 定制。

例如，我们可以创建一个通用的 Effect 包装函数，它能够自动捕获错误、精确地追踪依赖，并使用指定的调度器来执行 Effect：

import { effect, queueJob, computed, toRef, reactive, shallowReactive } from 'vue';

function createCustomEffect(
  fn,
  options = {}
) {
  const {
    onError = (error) => console.error('Error in effect:', error),
    scheduler = queueJob,
    dependencies = null, // 可以传入依赖数组，精确控制依赖
    shallow = false // 是否使用浅层响应式
  } = options;

  let effectFn = fn;

  if(dependencies){
    const depObj = {};
    dependencies.forEach(key => {
      depObj[key] = toRef(data, key); // 假设 data 是响应式对象
    });

    const computedDep = computed(() => {
      const result = {};
      dependencies.forEach(key => {
        result[key] = depObj[key].value;
      });
      return result;
    });

    effectFn = () => {
      const depValues = computedDep.value; // 访问触发依赖收集
      fn(depValues);
    }
  }

  const wrappedEffectFn = () => {
    try {
      effectFn();
    } catch (error) {
      onError(error);
    }
  };

  effect(wrappedEffectFn, { scheduler });
}

// 示例用法:
const data = reactive({
  name: 'John',
  age: 30,
  address: {
    street: '123 Main St',
    city: 'Anytown',
  },
});

createCustomEffect(
  (depValues) => {
    console.log('Name changed:', depValues.name);
    console.log('Age is:', depValues.age);
    if (data.age > 35) {
      throw new Error('Age is too old!');
    }
  },
  {
    dependencies: ['name', 'age'],
    onError: (error) => {
      console.error('Custom error handler:', error);
      // 可以在这里进行更复杂的错误处理，例如发送错误报告
    },
    scheduler: (fn) => {
      setTimeout(fn, 100); // 延迟 100ms 执行
    },
  }
);

data.name = 'Jane'; // 触发 Effect (异步)
data.age = 36; // 触发 Effect (异步) 和错误处理
data.address.city = 'Newtown'; // 不触发 Effect

在这个例子中，createCustomEffect 函数接收一个 Effect 函数 fn 和一个可选的配置对象 options。options 对象可以包含 onError、scheduler 和 dependencies 属性，用于自定义错误处理、调度策略和依赖关系。 dependencies 允许指定 Effect 依赖的响应式属性，只有这些属性变化时才会触发 Effect。 如果 shallow 为 true, 则使用 shallowReactive。

7. 实战案例：防抖 Effect

一个常见的实战案例是创建一个防抖 Effect，它会在指定的延迟时间后执行 Effect 函数，如果在此期间依赖再次发生变化，则会重新计时。

import { ref, effect } from 'vue';

function createDebouncedEffect(fn, delay) {
  let timeoutId;

  effect(() => {
    clearTimeout(timeoutId);
    timeoutId = setTimeout(() => {
      fn();
    }, delay);
  });
}

// 示例用法：
const searchText = ref('');

createDebouncedEffect(() => {
  console.log('Searching for:', searchText.value);
  // 在这里执行实际的搜索操作
}, 500);

searchText.value = 'a';
searchText.value = 'ab';
searchText.value = 'abc'; // 只会触发一次搜索，延迟 500ms

在这个例子中，createDebouncedEffect 函数接收一个 Effect 函数 fn 和一个延迟时间 delay。当依赖发生变化时，clearTimeout 函数会清除之前的计时器，然后 setTimeout 函数会创建一个新的计时器。只有当延迟时间结束后，Effect 函数 fn 才会执行。

8. 总结：定制化 Effect 以适应复杂场景

通过定制 Vue 的 Effect Execution Context，我们可以实现自定义的错误处理、细粒度的依赖收集和调度策略，从而更好地控制 Effect 的行为，并优化应用的性能。 理解 Effect 的原理，并灵活运用这些定制技巧，能够帮助我们构建更健壮、高效的 Vue 应用。

定制 Effect 的意义

定制化 Effect 的能力，使得开发者能够更灵活地应对各种复杂场景，优化应用性能，并提供更好的用户体验。通过自定义错误处理、依赖收集和调度策略，我们可以构建更健壮、高效的 Vue 应用。

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