响应式状态管理（MobX/Valtio）原理：如何利用 Proxy 实现对 Fiber 的精准“按需触发”？

编程专家讲座：响应式状态管理（MobX/Valtio）原理揭秘——如何利用 Proxy 实现对 Fiber 的精准“按需触发”

各位开发者，大家好！

今天，我们将深入探讨现代前端框架中一个引人入胜的话题：响应式状态管理。具体来说，我们将聚焦于 MobX 和 Valtio 这类库的核心机制，剖析它们如何巧妙地利用 JavaScript 的 Proxy 对象，实现对 React Fiber 架构的“按需触发”，从而达到极致的渲染性能和开发体验。

在前端应用日益复杂的今天，状态管理无疑是构建健壮、可维护应用的关键。传统的组件状态管理（如 React 的 useState、useReducer）或一些更为手动的模式（如 Context API 结合 useEffect 监听），虽然有效，但在面对大规模、高频的状态更新时，往往需要开发者付出额外的努力去优化性能，避免不必要的组件渲染。

响应式编程思想为我们提供了一种优雅的解决方案。它的核心在于“数据流”和“自动传播变化”。当数据发生变化时，所有依赖于该数据的部分都会自动更新。MobX 和 Valtio 将这种思想推向了一个新的高度，它们实现了所谓的“透明响应式”：你只需像操作普通 JavaScript 对象一样操作你的状态，而它们会魔法般地为你处理依赖追踪和更新通知。这背后，JavaScript 的 Proxy 对象功不可没。

1. 传统状态管理模式的挑战

在进入 Proxy 的世界之前，我们先快速回顾一下传统状态管理模式面临的一些挑战：

• 手动订阅与取消订阅：在许多观察者模式或事件总线模式中，你需要显式地订阅状态变化，并在组件卸载时手动取消订阅，以防止内存泄漏。这增加了样板代码和心智负担。
• 不必要的渲染：使用 React 的 useState 或 Redux 这类库时，如果一个组件依赖于 store 中的某个值，当 store 中 任何 值发生变化时，你可能需要手动使用 React.memo 或 shouldComponentUpdate 来优化，以确保只有当该组件 实际依赖 的值发生变化时才重新渲染。否则，整个组件子树都可能重新渲染，即使大部分数据并没有改变。
• 复杂的数据流追踪：在大型应用中，追踪数据的来源、如何被修改以及会影响哪些组件，可能会变得非常困难。
• 样板代码：为了实现响应式，往往需要编写大量的选择器、reducer、action creator等。

MobX 和 Valtio 的目标就是解决这些问题，提供一种更直观、更高效的状态管理方式。

2. JavaScript Proxy：透明响应式的基石

Proxy 是 ES2015 引入的一个强大特性，它允许你创建一个对象的代理，从而拦截并自定义对该对象的各种操作（如属性查找、赋值、删除、函数调用等）。这正是实现“透明响应式”的关键。

2.1 Proxy 的基本概念

Proxy 对象用于创建一个对象的代理，从而实现基本操作的拦截和自定义。它的构造函数接收两个参数：

const p = new Proxy(target, handler);

• target：被代理的目标对象。可以是任何对象，包括数组、函数等。
• handler：一个对象，其属性是用于定义代理行为的“陷阱”（trap）函数。

当对 p 进行操作时，这些操作会被 handler 中的相应陷阱函数拦截。

2.2 核心陷阱（Traps）及其作用

为了实现响应式，我们主要关注以下几个陷阱：

陷阱名称	拦截的操作	作用于响应式状态管理
get(target, prop, receiver)	读取属性（obj.prop）	核心：追踪哪些“反应”（reaction，如组件渲染）读取了哪些属性。
set(target, prop, value, receiver)	设置属性（obj.prop = value）	核心：当属性值改变时，通知所有依赖该属性的“反应”进行更新。
deleteProperty(target, prop)	删除属性（delete obj.prop）	追踪属性删除操作，通知依赖方。
has(target, prop)	in 操作符（'prop' in obj）	追踪属性是否存在检查。
ownKeys(target)	Object.keys(), Object.getOwnPropertyNames(), for...in	追踪属性枚举操作。

2.3 Proxy 示例：简单的数据观察者

让我们通过一个简单的 Proxy 示例来理解其工作原理，这将是 MobX/Valtio 内部机制的雏形。

// 假设这是我们用来存储当前正在运行的“反应”的全局变量
// 在实际库中，这通常是一个上下文栈，以支持嵌套的反应
let activeReaction = null;

// 存储每个 observable 属性所依赖的反应集合
// Map<属性名, Set<反应函数>>
const dependencyMap = new Map();

/**
 * 包装一个普通对象，使其成为可观察对象。
 * 当读取属性时，记录当前正在运行的反应；
 * 当设置属性时，通知所有依赖该属性的反应。
 */
function createObservable(obj) {
    return new Proxy(obj, {
        get(target, prop, receiver) {
            // 1. 拦截属性读取操作
            // 如果当前有正在运行的反应，则将其添加到该属性的依赖集合中
            if (activeReaction) {
                if (!dependencyMap.has(prop)) {
                    dependencyMap.set(prop, new Set());
                }
                dependencyMap.get(prop).add(activeReaction);
            }
            // 返回原始属性值
            return Reflect.get(target, prop, receiver);
        },

        set(target, prop, value, receiver) {
            // 1. 拦截属性设置操作
            const oldValue = Reflect.get(target, prop, receiver);

            // 如果值没有改变，则无需触发更新
            if (oldValue === value) {
                return true;
            }

            // 2. 更新原始目标对象的属性
            const success = Reflect.set(target, prop, value, receiver);

            // 3. 如果设置成功，则通知所有依赖该属性的反应
            if (success && dependencyMap.has(prop)) {
                dependencyMap.get(prop).forEach(reaction => reaction());
            }

            return success;
        }
    });
}

/**
 * 运行一个函数，并使其成为一个“反应”。
 * 在函数执行期间，所有读取的 observable 属性都会被追踪。
 * 当这些属性发生变化时，该函数会重新执行。
 */
function autorun(fn) {
    const reaction = () => {
        // 在每次运行前，清理该反应之前的所有依赖
        // 否则，如果一个反应不再读取某个属性，它仍然会被不必要地触发
        dependencyMap.forEach(deps => deps.delete(reaction));

        // 设置当前正在运行的反应，以便 `get` 陷阱可以追踪它
        activeReaction = reaction;
        try {
            fn(); // 执行用户函数，这将触发 `get` 陷阱
        } finally {
            // 清除当前正在运行的反应
            activeReaction = null;
        }
    };
    reaction(); // 首次执行
}

// ---- 使用示例 ----
const state = createObservable({
    count: 0,
    name: "Alice"
});

console.log("--- 首次运行 ---");

autorun(() => {
    // 这个反应依赖于 state.count
    console.log(`反应1: Count is ${state.count}`);
});

autorun(() => {
    // 这个反应依赖于 state.name
    console.log(`反应2: Name is ${state.name}`);
});

autorun(() => {
    // 这个反应依赖于 state.count 和 state.name
    console.log(`反应3: Count: ${state.count}, Name: ${state.name}`);
});

console.log("n--- 修改 state.count ---");
state.count++; // 触发反应1和反应3

console.log("n--- 修改 state.name ---");
state.name = "Bob"; // 触发反应2和反应3

console.log("n--- 再次修改 state.count ---");
state.count++; // 触发反应1和反应3

console.log("n--- 设置一个未被任何反应依赖的属性 ---");
state.age = 30; // 不会触发任何现有反应

console.log("n--- 将 count 设置为相同的值 ---");
state.count = 2; // 不会触发任何反应，因为值未改变

输出分析：

--- 首次运行 ---
反应1: Count is 0
反应2: Name is Alice
反应3: Count: 0, Name: Alice

--- 修改 state.count ---
反应1: Count is 1
反应3: Count: 1, Name: Alice

--- 修改 state.name ---
反应2: Name is Bob
反应3: Count: 1, Name: Bob

--- 再次修改 state.count ---
反应1: Count is 2
反应3: Count: 2, Name: Bob

--- 设置一个未被任何反应依赖的属性 ---

--- 将 count 设置为相同的值 ---

从上面的示例可以看出，createObservable 和 autorun 配合 Proxy，实现了：

1. 依赖追踪：get 陷阱在运行时自动识别 autorun 函数读取了哪些属性。
2. 变更通知：set 陷阱在属性值改变时，精确地通知所有依赖该属性的 autorun 函数重新执行。
3. 按需触发：只有当被读取的属性发生变化时，相应的 autorun 才会执行。例如，修改 name 不会触发依赖 count 的 autorun。

这正是 MobX 和 Valtio 核心机制的简化版。

3. MobX/Valtio 的核心机制：Observable State 与 Reactions

MobX 和 Valtio 在上述 Proxy 基础上，构建了更完善的响应式系统。它们引入了几个核心概念：

• Observable State（可观察状态）：通过 proxy 或 observable 函数创建的对象。对这些对象的读写操作会被 Proxy 拦截。
• Reactions（反应）：任何需要响应状态变化的代码块。在 React 应用中，最常见的反应就是组件的渲染函数。其他反应可以是计算属性 (computed)、副作用 (autorun, effect) 等。
• Dependency Tracking（依赖追踪）：当一个反应执行时，它读取的所有可观察属性都会被记录下来，形成一个依赖图。
• Propagation（变化传播）：当一个可观察属性被修改时，系统会查找其依赖图中所有相关的反应，并触发它们重新执行。

3.1 MobX 的实现模式

MobX 的核心是 observable、computed、action 和 reaction。

• observable：将普通 JavaScript 对象、数组、Map 等转换为可观察对象。它会递归地将对象内部的所有可枚举属性都转换为可观察的。
• computed：用于定义派生状态。一个计算属性只有在它所依赖的 observable 状态发生变化时才会重新计算，并且其结果本身也是可观察的。
• action：用于封装修改 observable 状态的代码块。它会批量处理更新，确保在 action 结束前，所有状态变更都不会触发反应，从而提高性能并保持状态一致性。
• reaction (如 autorun, effect)：泛指任何响应 observable 状态变化的函数。

MobX 在 get 陷阱中，会将被当前执行的“反应”注册为该属性的订阅者。而在 set 陷阱中，它会通知所有订阅者执行。

MobX 内部的依赖图管理：

MobX 使用一个内部的“原子”（Atom）概念来管理每个可观察属性的依赖。每个 observable 属性都有一个关联的 Atom。

1. get 陷阱触发：当一个属性被读取时，Atom 会记录当前活动的 reaction。
2. set 陷阱触发：当属性值改变时，Atom 会通知所有已注册的 reaction 重新运行。

MobX 维护一个全局的“反应栈”（reactionStack），每次 autorun、computed 或组件渲染开始时，会将对应的反应推入栈顶，结束时弹出。这样，get 陷阱总能知道当前是哪个反应在读取数据。

3.2 Valtio 的实现模式

Valtio 的设计哲学略有不同，它更强调简单性，并与 React Hooks 深度集成。

• proxy(obj)：将一个普通对象转换为可观察的代理对象。与 MobX 类似，它也会递归地处理嵌套对象。
• useSnapshot(proxyObject)：这是 Valtio 与 React 集成的核心 Hook。它返回一个给定代理对象的 不可变快照。当代理对象发生变化时，useSnapshot 会强制组件重新渲染，并提供一个新的快照。
• 快照（Snapshot）：Valtio 鼓励组件从快照中读取数据。快照是代理对象的一个普通 JavaScript 对象的深拷贝（或类似结构），它是不可变的。这意味着组件内部不会直接持有可变代理的引用，从而避免了一些潜在的副作用和心智负担，也使得组件可以更容易地被 React.memo 优化。

Valtio 在 proxy 的 get 陷阱中并不直接注册 React 组件。相反，useSnapshot 内部会订阅代理对象的变化。当代理对象发生变化时，useSnapshot 会通过 useSyncExternalStore （React 18+）或 useState 的强制更新机制来通知 React 重新渲染组件。每次重新渲染时，useSnapshot 都会生成并返回一个新的快照。

Valtio 的订阅机制（简化）：

Valtio 的 proxy 函数会创建一个内部的 WeakMap 来存储每个代理对象及其对应的订阅者集合。

1. proxy() 创建代理：返回一个 Proxy 实例。
2. useSnapshot(p) 调用：
   • 在内部，useSnapshot 会注册一个回调函数（通常是 useState 的 set 函数或 useSyncExternalStore 提供的更新函数）到该代理对象的订阅者集合中。
   • 它会立即获取并返回代理对象的一个不可变快照。
3. set 陷阱触发：当代理对象的属性被修改时，set 陷阱会遍历该代理对象的订阅者集合，并调用每个订阅回调，从而强制 useSnapshot 所在的 React 组件重新渲染。
4. 重新渲染：组件重新渲染时，useSnapshot 会再次被调用，获取并返回最新的不可变快照。

4. 与 React Fiber 的精准“按需触发”

现在，我们来探讨最核心的问题：MobX/Valtio 如何利用 Proxy 实现对 React Fiber 的精准“按需触发”？

4.1 React Fiber 架构简介

在深入细节之前，我们简要回顾一下 React 的 Fiber 架构。Fiber 是 React 16 引入的新的协调引擎。它将整个渲染过程分解为更小的、可中断的“工作单元”（Fibers）。

• 协调阶段 (Reconciliation Phase / Render Phase)：React 遍历组件树，比较新旧 Virtual DOM，找出需要更新的部分。这个阶段是可中断的。
• 提交阶段 (Commit Phase)：React 将协调阶段计算出的所有变更一次性应用到实际 DOM 上。这个阶段是同步且不可中断的。

理解 Fiber 的关键在于：React 并不直接操作 DOM，它操作的是 Fiber 节点。当一个组件的状态或 props 发生变化时，React 会将其标记为需要工作，并将其加入到工作循环中。

4.2 MobX/Valtio 如何融入 Fiber 架构

MobX 和 Valtio 并没有直接绕过 React 的 Fiber 调度器，而是巧妙地与之协同工作。它们通过在 组件级别 强制更新，让 Fiber 调度器来处理后续的协调和渲染。

核心思想：将 React 组件的渲染函数注册为“反应”

1. 包装组件的渲染逻辑：

   • MobX：通常通过 observer HOC/Hook (如 observer 或 useObserver) 来包装 React 组件。
   • Valtio：通过 useSnapshot Hook 来在组件内部使用状态。

2. 在渲染期间追踪依赖：

   • 当一个被 observer 包装的 MobX 组件或使用 useSnapshot 的 Valtio 组件开始渲染时（即其渲染函数执行时）：
     • MobX：会将当前组件的渲染函数（或一个内部封装的反应）设置为 activeReaction。当组件内部访问 observable 状态时，get 陷阱会被触发，activeReaction 就会被注册为该属性的依赖。
     • Valtio：useSnapshot 内部会订阅代理对象。虽然它不直接在 get 陷阱中注册组件，但当它返回快照时，它已经建立了一个订阅关系，即“当这个代理对象变化时，通知我”。

3. 状态变更时触发组件更新：

   • 当 observable 状态的某个属性被修改时，set 陷阱被触发。
   • MobX：set 陷阱会通知所有依赖该属性的 reaction。如果其中一个 reaction 是某个 React 组件的渲染函数，MobX 会通过 React 的内部机制（例如，调用组件内部的 useState 的 set 函数来触发一个更新，或者对类组件调用 this.forceUpdate()）来 强制 该特定的 React 组件重新渲染。
   • Valtio：set 陷阱会通知 useSnapshot 内部的订阅回调。该回调会触发一个更新，导致 useSnapshot 所在的 React 组件重新渲染。

表格对比：MobX 与 Valtio 如何触发 React 更新

特性	MobX (with observer / useObserver)	Valtio (with useSnapshot)
依赖追踪	get 陷阱在组件渲染时，将当前组件的渲染函数（或其封装）注册为所访问属性的依赖。	useSnapshot hook 内部订阅代理对象，而非直接依赖 get 陷阱来注册组件。
状态读取方式	组件直接读取 observable 对象，例如 state.count。	组件读取 useSnapshot 返回的 不可变快照，例如 snap.count。
更新触发	状态改变时，set 陷阱通知依赖该属性的组件渲染函数，通过 useState 更新或 forceUpdate 强制组件重新渲染。	状态改变时，set 陷阱通知 useSnapshot 内部的订阅回调，该回调触发组件重新渲染，并在下次渲染时获取新快照。
Fiber 整合	通过触发组件自身的 useState 更新，将更新工作交给 Fiber 调度器处理。	通过 useSyncExternalStore (React 18+) 或 useState，将更新工作交给 Fiber 调度器处理。
渲染粒度	非常精细：只有实际访问了发生变化属性的组件才会重新渲染。	较精细：只有使用了发生变化代理对象的组件会重新渲染，但它获取的是整个快照。

4.3 “按需触发”的实现细节

我们用一个简化的代码片段来模拟 MobX/Valtio 如何在 React 组件中实现“按需触发”。

模拟 useForceUpdate Hook

为了强制 React 组件重新渲染，我们通常会利用 useState 的更新机制。

import React, { useState, useEffect, useRef, useLayoutEffect, useCallback } from 'react';

// 这是一个通用的 Hook，用于强制一个 React 函数组件重新渲染
function useForceUpdate() {
    const [, setTick] = useState(0);
    // 使用 useCallback 确保更新函数引用稳定
    const update = useCallback(() => setTick(tick => tick + 1), []);
    return update;
}

模拟 MobX useObserver (概念性)

// 全局变量，用于追踪当前正在运行的 MobX 反应
// 实际 MobX 会有更复杂的上下文栈管理
let currentMobxReaction = null;

// Map<observableProperty, Set<ReactionFunction>>
const mobxDependencyMap = new Map();

function createMobxObservable(obj) {
    return new Proxy(obj, {
        get(target, prop, receiver) {
            if (currentMobxReaction) {
                if (!mobxDependencyMap.has(prop)) {
                    mobxDependencyMap.set(prop, new Set());
                }
                mobxDependencyMap.get(prop).add(currentMobxReaction);
            }
            return Reflect.get(target, prop, receiver);
        },
        set(target, prop, value, receiver) {
            const oldValue = Reflect.get(target, prop, receiver);
            if (oldValue === value) return true;

            const success = Reflect.set(target, prop, value, receiver);
            if (success && mobxDependencyMap.has(prop)) {
                // 通知所有依赖该属性的反应
                mobxDependencyMap.get(prop).forEach(reaction => reaction());
            }
            return success;
        }
    });
}

/**
 * 模拟 MobX 的 useObserver Hook
 * 它将组件的渲染逻辑包装成一个“反应”。
 */
function useMobxObserver(renderFn) {
    const forceUpdate = useForceUpdate();
    const reactionRef = useRef(null);

    // 创建一个反应函数，当它被触发时，会强制组件更新
    if (!reactionRef.current) {
        reactionRef.current = () => {
            // console.log(`Component reaction triggered for update!`);
            forceUpdate();
        };
    }

    let result;
    try {
        // 在执行渲染函数之前，将当前组件的反应设置为活动反应
        currentMobxReaction = reactionRef.current;
        result = renderFn(); // 执行组件的渲染逻辑，这将触发 observable 的 get 陷阱
    } finally {
        // 渲染结束后，清除活动反应
        currentMobxReaction = null;
    }

    // 清理机制：当组件卸载时，需要从所有依赖中移除此反应
    useEffect(() => {
        const reactionToCleanup = reactionRef.current;
        return () => {
            mobxDependencyMap.forEach(deps => deps.delete(reactionToCleanup));
            // console.log("MobX Reaction cleaned up.");
        };
    }, []);

    return result;
}

// ---- MobX 风格组件示例 ----
const mobxState = createMobxObservable({ count: 0, message: "Hello MobX" });

function MobxCounter() {
    // 使用 useMobxObserver 包装组件的渲染逻辑
    return useMobxObserver(() => {
        console.log("MobxCounter rendering. Count:", mobxState.count);
        return (
            <div>
                <h2>MobX Counter</h2>
                <p>Count: {mobxState.count}</p>
                <button onClick={() => mobxState.count++}>Increment MobX</button>
            </div>
        );
    });
}

function MobxMessageDisplay() {
    return useMobxObserver(() => {
        console.log("MobxMessageDisplay rendering. Message:", mobxState.message);
        return (
            <div>
                <h2>MobX Message</h2>
                <p>Message: {mobxState.message}</p>
                <button onClick={() => mobxState.message = (mobxState.message === "Hello MobX" ? "World MobX" : "Hello MobX")}>
                    Toggle Message
                </button>
            </div>
        );
    });
}

function MobxApp() {
    return (
        <div>
            <h1>MobX-style Application</h1>
            <MobxCounter />
            <MobxMessageDisplay />
        </div>
    );
}

// ReactDOM.render(<MobxApp />, document.getElementById('root'));

运行分析：

1. 首次渲染 MobxApp 时，MobxCounter 和 MobxMessageDisplay 都会执行其 renderFn。
2. MobxCounter 访问 mobxState.count，currentMobxReaction (指向 MobxCounter 的更新函数) 被添加到 mobxDependencyMap 中 count 属性的依赖集合。
3. MobxMessageDisplay 访问 mobxState.message，其更新函数被添加到 message 属性的依赖集合。
4. 当点击 Increment MobX 按钮时，mobxState.count 改变。
5. createMobxObservable 的 set 陷阱触发，通知 mobxDependencyMap 中 count 属性的所有依赖。
6. 只有 MobxCounter 的更新函数被调用 (forceUpdate())，导致 MobxCounter 重新渲染。MobxMessageDisplay 不会渲染。
7. 反之，修改 mobxState.message 只会触发 MobxMessageDisplay 重新渲染。

这完美展示了 精准的“按需触发”。

4.4 Valtio useSnapshot 的工作方式 (概念性)

Valtio 利用 useSyncExternalStore (在 React 18 之前可能使用 useState 和 useEffect 模拟) 来连接其外部响应式系统。

import React, { useSyncExternalStore, useState, useEffect, useRef, useCallback } from 'react';

// 模拟 Valtio 的 proxy 和 snapshot
let valtioProxyListeners = new WeakMap(); // Map<ProxyInstance, Set<ListenerFunction>>

function createValtioProxy(obj) {
    const p = new Proxy(obj, {
        get(target, prop, receiver) {
            // Valtio 的 get 陷阱不直接注册 React 组件，
            // 而是由 useSnapshot 负责订阅整个 proxy 对象的变更。
            return Reflect.get(target, prop, receiver);
        },
        set(target, prop, value, receiver) {
            const oldValue = Reflect.get(target, prop, receiver);
            if (oldValue === value) return true;

            const success = Reflect.set(target, prop, value, receiver);
            if (success) {
                // 通知所有订阅了此 proxy 对象的监听器
                const listeners = valtioProxyListeners.get(p);
                if (listeners) {
                    listeners.forEach(listener => listener());
                }
            }
            return success;
        }
    });
    // 初始化此 proxy 的监听器集合
    valtioProxyListeners.set(p, new Set());
    return p;
}

function getValtioSnapshot(p) {
    // 实际 Valtio 会进行更复杂的深拷贝或结构共享，以确保不可变性
    // 这里简化为 JSON 序列化/反序列化
    return JSON.parse(JSON.stringify(p));
}

/**
 * 模拟 Valtio 的 useSnapshot Hook
 * 利用 useSyncExternalStore (或模拟) 来订阅外部 proxy 状态。
 */
function useValtioSnapshot(proxyObject) {
    // useSyncExternalStore 是 React 18+ 的官方 Hook
    // 它接收三个参数：subscribe, getSnapshot, getServerSnapshot
    const snapshot = useSyncExternalStore(
        useCallback(callback => {
            // 订阅函数：当外部 store 变化时，调用 callback
            const listeners = valtioProxyListeners.get(proxyObject);
            if (listeners) {
                listeners.add(callback);
            }
            return () => {
                // 取消订阅函数
                if (listeners) {
                    listeners.delete(callback);
                }
            };
        }, [proxyObject]), // 依赖 proxyObject 保持订阅稳定
        useCallback(() => getValtioSnapshot(proxyObject), [proxyObject]), // 获取当前快照
        useCallback(() => getValtioSnapshot(proxyObject), [proxyObject]) // SSR 时的快照
    );

    return snapshot;
}

// ---- Valtio 风格组件示例 ----
const valtioState = createValtioProxy({ counter: 0, status: "Idle" });

function ValtioCounter() {
    const snap = useValtioSnapshot(valtioState); // 获取快照
    console.log("ValtioCounter rendering. Counter:", snap.counter);
    return (
        <div>
            <h2>Valtio Counter</h2>
            <p>Counter: {snap.counter}</p>
            <button onClick={() => valtioState.counter++}>Increment Valtio</button>
        </div>
    );
}

function ValtioStatusDisplay() {
    const snap = useValtioSnapshot(valtioState); // 获取快照
    console.log("ValtioStatusDisplay rendering. Status:", snap.status);
    return (
        <div>
            <h2>Valtio Status</h2>
            <p>Status: {snap.status}</p>
            <button onClick={() => valtioState.status = (valtioState.status === "Idle" ? "Active" : "Idle")}>
                Toggle Status
            </button>
        </div>
    );
}

function ValtioApp() {
    return (
        <div>
            <h1>Valtio-style Application</h1>
            <ValtioCounter />
            <ValtioStatusDisplay />
        </div>
    );
}

// ReactDOM.render(<ValtioApp />, document.getElementById('root'));

运行分析：

1. 首次渲染 ValtioApp 时，ValtioCounter 和 ValtioStatusDisplay 都会调用 useValtioSnapshot(valtioState)。
2. useValtioSnapshot 内部的 useSyncExternalStore 会为每个组件注册一个订阅回调到 valtioState 的监听器集合中。
3. 当点击 Increment Valtio 按钮时，valtioState.counter 改变。
4. createValtioProxy 的 set 陷阱触发，通知所有订阅了 valtioState 的监听器。
5. ValtioCounter 和 ValtioStatusDisplay 内部的 useSyncExternalStore 订阅回调都被触发，导致这两个组件都重新渲染。
6. 在重新渲染时，useValtioSnapshot 再次被调用，获取 valtioState 的最新快照。

Valtio 的颗粒度：虽然 ValtioCounter 和 ValtioStatusDisplay 都使用了 useValtioSnapshot(valtioState)，但如果 ValtioCounter 只读取 snap.counter，而 ValtioStatusDisplay 只读取 snap.status，那么当 counter 变化时，ValtioStatusDisplay 会重新渲染，但它读取的 snap.status 并未改变。这种情况下，如果你使用 React.memo 包装 ValtioStatusDisplay，并且其 snap prop (或其他依赖) 没有改变，它就不会重新渲染。Valtio 的快照机制使得 React.memo 变得更容易生效。

MobX 的粒度优势：相比之下，MobX 的 observer HOC/Hook 能够实现更细粒度的控制，因为它的依赖追踪是基于 属性访问 的。如果 MobxMessageDisplay 仅仅是 observer 包装的组件，并且它只读取 mobxState.message，那么当 mobxState.count 变化时，MobxMessageDisplay 是不会重新渲染的。这是 MobX 在性能优化方面的显著优势。

5. MobX 的 Computed 和 Actions 进一步优化

MobX 在 Proxy 基础上还引入了 computed 和 action 来进一步优化响应式行为。

5.1 Computed Values（计算值）

@computed 装饰器或 computed 函数用于创建派生状态。它的特点是：

• 懒计算：只有当它的值被读取时才执行计算。
• 缓存：只要它所依赖的 observable 状态没有发生变化，它就会返回上一次缓存的结果，不会重复计算。
• 可观察：computed 值本身也是可观察的，其他 reaction 可以依赖它。

实现原理：computed 内部也使用了一个 reaction。当 computed 被读取时，它会记录当前读取它的 reaction。当 computed 首次计算或其依赖的 observable 发生变化时，它会执行自己的计算逻辑，并记录其内部依赖。只有当它的依赖发生变化时，它才会重新计算，并通知所有依赖它的 reaction。

// 简单模拟 computed
function createComputed(getter) {
    let value;
    let dirty = true; // 标记是否需要重新计算
    const computedReaction = () => {
        dirty = true; // 依赖变化时标记为脏
        // 通知所有依赖此 computed 的 reaction
        // 真实 MobX 会有更复杂的通知机制
    };

    autorun(() => { // 内部使用 autorun 来追踪 getter 的依赖
        getter(); // 运行 getter，注册依赖
        if (dirty) {
            value = getter(); // 实际计算
            dirty = false;
        }
        // 当 getter 的依赖变化时，computedReaction 会被触发
        // 从而将 dirty 设为 true，并在下次读取时重新计算
    });

    return {
        get value() {
            if (dirty) {
                value = getter();
                dirty = false;
            }
            // 此时，如果当前有 activeReaction，也将其添加到此 computed 的依赖中
            // (此处简化，未实现此部分)
            return value;
        }
    };
}

5.2 Actions（动作）

@action 装饰器或 action 函数用于封装所有修改 observable 状态的代码。它的主要作用是：

• 批量更新：在一个 action 内部对 observable 状态的所有修改，都会在 action 结束时作为一个单一的原子更新进行处理。这意味着，即使 action 中有多次状态修改，依赖这些状态的 reaction 也只会被触发一次，从而避免了中间状态的多次不必要渲染。
• 调试友好：MobX 开发者工具可以追踪 action 的执行，更容易理解状态变化的来源。

实现原理：MobX 维护一个内部的“事务”（transaction）计数器。当进入一个 action 时，计数器递增；当退出时，计数器递减。只有当计数器归零时（即所有嵌套 action 都完成），才会批量处理挂起的通知并触发 reaction。

6. 总结与展望

MobX 和 Valtio 凭借其对 JavaScript Proxy 对象的精妙运用，彻底改变了前端状态管理的范式。它们通过在运行时透明地追踪状态的读写，实现了：

1. 极简的 API：开发者可以直接操作普通 JavaScript 对象，无需手动订阅和取消订阅。
2. 细粒度的渲染优化：只有实际依赖了发生变化状态的 React 组件才会被触发重新渲染，大大减少了不必要的性能开销。
3. 与 React Fiber 的无缝集成：通过触发组件的局部更新，将后续的协调工作交由 React 的高效 Fiber 调度器处理。

虽然两者都基于 Proxy，但 MobX 提供了更丰富的工具集（如 computed、action），并在粒度上可能更胜一筹；Valtio 则以其轻量和与 useSnapshot 结合的不可变快照模式，提供了另一种简单而强大的选择。

理解这些库的内部机制，不仅能帮助我们更好地使用它们，也能为我们设计自己的响应式系统提供宝贵的思路。随着 Web 应用的持续发展，透明响应式状态管理无疑将继续扮演核心角色，为开发者带来更高效、愉悦的开发体验。