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Vue3.5设计理念和响应式原理(下)

作者 乘方
2026年4月4日 20:48

computed 实现原理

// 实例
const state = reactive({ name: "zoyi" });

const aliasName = computed(() => {
  console.log("getter 执行");
  return "**" + state.name;
});

effect(() => {
  console.log("外层 effect 执行");
  console.log(aliasName.value);
});

state.name = "star zoyi";

初始化

  1. 执行到 computed(getter) 时,返回ComputedRefImpl(getter)实例 aliasName:创建内部的 ReactiveEffect(getter, scheduler);实例(aliasName).value 是可 get/set 的响应式。
export class ComputedRefImpl {
  constructor(getter: () => any) {
    this.effect = new ReactiveEffect(getter, () => {
      //...
    });
  }
}
  1. 执行 effect(fn),创建外层 effect 实例,将 fn 添加至 schedule 中并执行。
  2. 打印 外层 effect 执行。 执行 aliasName.value ===> 触发内部 effect 的 get value。
  3. 在 getter 若有 activeEffect(外部 effect.run() 时保存的 activeEffect),把外层 effect 记进 aliasName.dep。
get value() {
  // 外层 effect 读取计算属性时,把外层 effect 记到本 ref 的 dep 上
  this.trackComputed();
  if (this._dirty === DirtyLevels.Dirty) {
    this._dirty = DirtyLevels.NoDirty;
    this._value = this.effect.run();
  }
  return this._value;
}

/** 收集「谁依赖了这个计算属性」 */
  private trackComputed() {
    if (!activeEffect) {
      return;
    }
    this.dep ??= createDep(() => {
      this.dep = undefined;
    }, "computed");
    trackEffect(activeEffect, this.dep);
  }
  1. 第一次 _dirty 默认是脏,改为不脏,并执行 内部 effect.run()(即包含 computed 的 getter方法的运行器)。
  2. 更新 activeEffect 为内部 effect,执行 getter,打印 getter 执行return 中执行 state.name 触发 name 属性的 get,将此时 activeEffect = 内层effect,收集为依赖。返回 name = zoyi
  3. getter 中 return 计算后属性 @zoyi,将值缓存到 aliasName._value 上,aliasName.value 的 get value 执行完毕,并返回 _value
  4. 打印 @zoyi,外层 effect.run() 执行完毕。

此时关系是

state.name 的 dep → 内层 ReactiveEffect(计算属性的 scheduler)。 aliasName.dep → 外层 effect(读了 .value)。

更新阶段(Vue 3.4)

  1. 执行 state.name = "star zoyi" state.name 发生改变,触发 name 的 setter。

    set(target, key, value, recevier) {
     let oldValue = target[key];
     let result = Reflect.set(target, key, value, recevier);
    
     // 只有新旧值不一样才会触发更新
     if (oldValue !== value) {
       trigger(target, key, value, oldValue);
     }
    
     return result;
    }
    
  2. 新旧值不一样,触发 trigger,执行收集到的内层 effect 的 scheduler。

    • 但默认不会执行 run,只把 _dirty 设置为脏。
    • triggerEffects(aliasName.dep) → 外层 effect 的 scheduler 执行 → 外层 effect 再次 run()。
constructor(getter: () => any) {
  // 不在此构造函数里立即 run:首次访问 .value 时再求值,实现惰性。
  // scheduler:依赖变更时不立刻重算,只标脏并通知「读过我的人」去更新。
  this.effect = new ReactiveEffect(getter, () => {
    if (this._dirty === DirtyLevels.NoDirty) {
      this._dirty = DirtyLevels.Dirty;
    }
    if (this.dep) {
      triggerEffects(this.dep); // aliasName.dep
    }
  });
}
  1. 打印 外层 effect 执行,执行到 aliasName.value,再次进入其 get value 中。
    • trackComputed() 再次把外层 effect 记到 aliasName.dep(去重逻辑在 trackEffect 里)。
    • 发现 _dirty 为脏 → 执行 this.effect.run() → 打印 getter 执行,读到新 state.name,得到 @star zoyi,缓存进 _value,再标不脏。
  2. 打印 @star zoyi,结束更新

3.4版本

注意:在 Vue 3.5 中 computed 的更新阶段稍微有些变化

更新阶段(Vue 3.5)

  1. 执行 state.name = "star zoyi" state.name 发生改变,触发 name 的 setter。
  2. 新旧值不一样,触发 trigger,执行收集到的内层 effect 的 scheduler。
  3. 此时发生了变化: 执行 refreshComputed -> 发现 _dirty 为脏,先清脏 → 执行 this.effect.run() → 打印 getter 执行,读到新 state.name,得到 @star zoyi,缓存进 _value
constructor(getter: () => any) {
  this.effect = new ReactiveEffect(getter, () => {
    // 3.5 风格:先置脏并同步重算,再通知下游(顺序与官方包一致)
    this._dirty = DirtyLevels.Dirty;
    this.refreshComputed();
    if (this.dep) {
      triggerEffects(this.dep); // 再执行外层 effect.run
    }
  });
}

/**
 * 若当前为脏,则执行内层 effect(getter),更新 _value 并清脏。
 */
private refreshComputed() {
  if (this._dirty !== DirtyLevels.Dirty) {
    return;
  }
  this._dirty = DirtyLevels.NoDirty;
  this._value = this.effect.run(); // 先执行 getter
}
  1. 再执行外层 effect.run,打印 外层 effect 执行,执行到 aliasName.value,再次进入其 get value 中。
    • trackComputed() 再次把外层 effect 记到 aliasName.dep(去重逻辑在 trackEffect 里)。
    • 已经计算过新的属性了,直接从 _value 中获取并返回。
  2. 打印 @star zoyi,结束更新。
get value() {
  // 收集计算属性(aliasName)的依赖,再保证缓存最新
  this.trackComputed();
  this.refreshComputed(); // _dirty 为不脏直接返回
  return this._value; // 已经计算过新的属性了,直接从_value中获取
}

3.5版本

watch 实现原理

watch(
  { state.name }, // source
  (prev, next, onCleanup) => { //cb
    console.log("触发回调函数")

    onCleanup(() => {
      console.log("清理副作用函数");
    });
  },
  {
    immediate: false, // 立即执行一次
    deep: false // 是否深度监听
  });

source 发生变化,触发 cb 的执行

即 watch 需要实现:完成 source (必须是响应式)对某个 effect 进行收集,在触发 scheduler 时,将 cb 加入到其中,将新旧值传入 cb 中。

function watch(source, cb, options?) {
  const { immediate = false, deep = false } = options;
  const getter = createWatchGetter(source, deep);

  let oldValue;
  let cleanup;

  // 初始化 effect,值变化时进行更新操作
  const _effect = new ReactiveEffect(getter, () => {
    const newValue = _effect.run(); // 获得最新的值

    if (cleanup) {
      cleanup();
      cleanup = undefined;
    }

    cb(newValue, oldValue, (fn) => {
      cleanup = fn;
    });

    oldValue = newValue;
  });

  oldValue = _effect.run();

  // 立马执行一次 cb
  if (immediate) {
    cb(oldValue, undefined, (fn) => {
      cleanup = fn;
    });
  }

  return () => {
    if (cleanup) {
      cleanup();
      cleanup = undefined;
    }
    stopEffect(_effect);
  };
}

createWatchGetter:将 source 变为可执行的 getter,支持对 source 中的响应式属性进行依赖收集

source 支持的类型:ref,reactive、数组(进行遍历)、函数

function createWatchGetter(source: unknown, deep: boolean): () => unknown {
  if (isRef(source)) {
    return () => (source as { value: unknown }).value;
  }
  if (typeof source === "function") {
    return source as () => unknown;
  }
  if (isArray(source)) {
    return () =>
      (source as unknown[]).map((s) => {
        if (isRef(s)) {
          return (s as { value: unknown }).value;
        }
        if (typeof s === "function") {
          return (s as () => unknown)();
        }
        return s;
      });
  }
  if (isReactive(source)) {
    // deep 为 true 则深度监听,否则只监听一层
    const maxDepth = deep ? undefined : 1;
    return () => traverse(source, maxDepth);
  }
  return () => source;
}

清理函数:onCleanup 是回调的第三个参数,用来注册「下一次将要执行回调之前」或「停止监听时」会先执行的清理函数。

// 示例
watch(
  () => state.id,
  (id, oldId, onCleanup) => {
    let cancelled = false;
    onCleanup(() => {
      cancelled = true;
    });

    fetch(`/api/user/${id}`).then((res) => {
      if (!cancelled) {
        state.user = res;
      }
    });
  },
);

停止监听:watch 的返回值可以返回 stopEffect

/**
 * 停止副作用:从各 dep 中移除并清空依赖列表,之后不再被 trigger。
 */
export function stopEffect(effect: ReactiveEffect) {
  if (!effect.active) {
    return;
  }
  effect.active = false; // 激活状态改为 false
  const deps = effect.deps;
  for (let i = 0; i < deps.length; i++) { // 并清理 effect 上的 deps
    cleanDepEffect(deps[i], effect);
  }
  effect.deps.length = 0;
}

选项api:flush

  • pre(默认):在同一轮事件里稍后跑(通常仍在微任务里),多在组件重新渲染之前调度,方便你在 DOM 还没更新时读旧 DOM、或先改别的状态。
  • post:DOM 更新之后再跑,适合依赖已更新后的 DOM(例如 ref 量尺寸)。
  • sync:一触发依赖更新,就同步、立刻执行回调,不排到微任务、也不等组件更新阶段。
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Vue3.5设计理念和响应式原理(上)

作者 乘方
2026年4月4日 12:37

VUE 设计理念

  1. 声明式框架

    • 描述组件该长什么样子,不用关心具体怎么实现。
  2. 采用虚拟 DOM

    • 使用虚拟 DOM 作为声明式渲染到真实 DOM 的中间层
    • 直接操作真实 DOM 非常昂贵(性能开销大),而虚拟 DOM 是在 JS 层面进行计算和比较,再将批量更新应用回 DOM。它让 Vue 能以声明式的方式实现高效的 UI 更新,同时为跨平台(如 Weex、NativeScript)提供了可能。
  3. 编译时和运行时

    • 编译时: 工程化中使用 @vue/compiler-sfc 调用 @vue/compiler-dom 模块,将 SFC 中的模板编译为渲染函数。

    • 运行时:(@vue/runtime-core)负责创建组件实例、执行渲染函数、生成虚拟 DOM、对比并更新真实 DOM。

    在 Vue 3 中,运行时和编译时是解耦的:你可以直接手写渲染函数(不经过模板编译),也可以使用 JSX(通过插件编译)。但官方推荐的模板 + 编译时优化,能让运行时更轻量、更快速。

响应式实现方式的改变

Object.defineProperty:

  • 用于精确控制对象属性行为的方法。它可以定义一个新属性,或者修改一个已有属性,并允许设置该属性的描述符(如可枚举、可配置、可写等),其中最关键的存取描述符(get / set)正是实现对象劫持的基础
  • 直接修改原来对象,给对象的属性都添加 getter/setter 方法,进行读写时的劫持;
    • vue2 将一个普通 data 对象传入 Vue 实例时,Vue 会递归遍历该对象的所有属性(包括嵌套对象)。
    • 对每个属性调用 Object.defineProperty,替换其原有的属性描述符,加上自定义的 get 和 set。
    • 动态添加的属性不会自动劫持(需用 Vue.set)。
    • 对象属性删除(delete)无法被检测(需用 Vue.delete)。
  • 对数组操作
    1. 可以捕获到
      • 通过索引访问/赋值(如果预先为索引定义了 getter/setter) 数组索引本质上就是对象的属性名("0"、"1"等)。你可以用 Object.defineProperty 为某个索引添加存取描述符:
      • 劫持已有索引的赋值行为(包括通过原生方法隐式赋值) 如果某个索引已经定义了 setter,那么任何改变该索引值的操作(包括 arr[0]=x、arr.splice(0,1,10) 等)都会触发 setter。因为 splice 内部最终也是通过属性赋值修改索引。
    2. 不能捕获到
      • 数组的变异方法(push, pop, shift, unshift 等)

      • 修改 length 属性 数组的 length 属性默认是 不可配置(configurable: false) 且 不可枚举,因此无法通过 Object.defineProperty 重新定义它的 getter/setter

      • 动态新增的索引

      • 删除属性(delete arr[0])

    vue2 考虑到性能问题(数组可能很大,一个一个劫持索引有很大消耗),就不做监听,但是对数组中对象的属性会对它内部属性进行监听。 vue2 中重写了 push/pop 等 7 个数组方法,手动触发响应式。

Proxy

  • Proxy 是 ES6 引入的一个新特性,可以拦截并重新定义对象的基本操作(如属性读写、增删、读写原型、函数调用、描述符相关等)
  • 原生 Proxy 对数组没有特殊分支:数组只是 target;读写下标和 length、以及方法触发的多次内部赋值,都会按你实现的 trap 规则执行;
    • 一次方法调用 ≠ 一次 trap,push/splice 等会在引擎内部触发多次 set
    • Vue 3 在数组上的补丁,核心是 7 个变异方法(统一触发与避免误 track)+ includes / indexOf / lastIndexOf(补全依赖与修正比较),都通过 Proxy get 分发到 instrumentations,而不是污染全局 Array。
  • 在 vue3 中
    • 保持代理的引用:在整个应用中,应始终使用由 reactive 或 ref 返回的代理对象进行数据操作,而不是操作原始对象,否则响应性会丢失。
    • 解构会丢失响应性:直接解构 reactive 对象会使其失去响应式能力。可以使用 toRefs 或 toRef API 将其转换为 ref 来保持响应性。

get 中为什么不要使用 target[key]receiver[key] 要用 Reflect

const obj = {
  a: 1,
  get b() {
    return this.a;
  },
};
  • 如果用 target[key] 取 b,this 指向原对象 obj,内部访问 this.a 会绕过代理,可能导致依赖收集不完整。
  • receiver 通常就是 Proxy 实例本身。当你读取 receiver[key] 时,会再次触发当前 Proxy 的 get 陷阱,导致无限递归,最终栈溢出。
  • Reflect.get(..., receiver),内部实现区分了“读取属性”和“调用 getter”这两个步骤,this 绑定到代理对象 receiver,this.a 会再次走代理 get,依赖才能正确追踪。

响应式实现原理

reactive:定义响应式对象

  • 将数据变为响应式的,数据修改后检测到数据发生改变,从而让页面重新渲染
  • 每一个由 reactive 包裹的对象,都返回一个 proxy 对象,对 get/set 进行拦截。
export function reactive(target) {
  return createReactiveObject(target);
}

function createReactiveObject(target) {
  // 检测target是否为对象
  if (!isObject(target)) {
    return target;
  }

  // 放置代理过的对象重复代理
  if (target[ReactiveFlags.IS_REACTIVE]) {
    return target;
  }
  // 优化:同一个对象只能代理一次
  const existProxy = reactiveMap.get(target);
  if (existProxy) {
    return existProxy;
  }

  let proxy = new Proxy(target, mutableHandlers);
  reactiveMap.set(target, proxy);
  return proxy;
}

// in mutableHandlers
export const mutableHandlers: ProxyHandler<any> = {
  /**
   *
   * @param target 代理目标对象
   * @param key 获取的哪个属性
   * @param recevier 返回的代理对象
   * @returns
   */
  get(target, key, recevier) {
    if (key === ReactiveFlags.IS_REACTIVE) {
      return true; // 响应式 get 的结果
    }
    // Reflect 让this指向Proxy对象(recevier),避免重复触发get,导致死循环。
    let res = Reflect.get(target, key, recevier);

    // *当取得的值也是对象的时候,对这个对象进行递归代理
    if (isObject(res)) {
      return reactive(res);
    }
    return res;
  },

  set(target, key, value, recevier) {
    let result = Reflect.set(target, key, value, recevier);
    return result;
  }
}

effect:副作用函数

  • 数据变化后 可以让 effect 重新执行,组件,watch、computed、都是基于 effect 来实现的
  • 在 Vue3 中,每个组件的模板编译成的渲染函数,会被一个内部的 effect(称为“渲染 effect”或“组件更新 effect”)自动包裹。
  • 属于底层API,编写 Vue 插件或构建自定义响应式系统,作为框架底层使用。普通业务开发基本用不到。
  • effect 会将里面的响应式数据进行关联
// state 为响应式数据
// effect1
effect(() => {
  app.innerHTML = `姓名${state.name} 年龄${state.age}`;
});
// effect2
effect(() => {
  main.innerHTML = `姓名${state.age}`;
});

state.age++;

步骤:

  1. 执行 effect 函数,会生成一个 effect 实例,运行 effect.run()。
  2. run(): 会将 effect 实例放入到全局,并调用 fn(effect 中的回调)执行。
  3. 执行到 state.name 触发 name 的 get。完成依赖收集器 dep(name)依赖(effect1) 的收集。
  4. 同理,后面 dep(age)会对 effect1 和 effect2 进行挨个收集。
// 依赖收集的数据结构(三 Map 结构)
targetMap (WeakMap) : {
  // 原始对象
  '{name: '', age: ''}' : {
    // 依赖收集器 dep(name)
    'name':{
      effect1: effect1._trackId
    },
    // 依赖收集器 dep(age)
    'age': {
      effect1: effect1._trackId,
      effect2: effect2._trackId
    }
  }
}

effect1._trackId:指的是当前 effect 的执行次数,相同 effect 中 trackId 的值相同

  1. 并将 dep 添加到 effect 上的 deps 数组,实现 响应式 和 依赖 的双向收集(循环引用)
effect.deps[effect._depsLength++] = dep;
  1. 在 执行到 state.age++ 后,触发代理对象 age 的 set,并执行 trigger,将 age 的依赖(effect1、effect2)取出依次执行。
// 触发更新
export function triggerEffects(dep) {
  // 将映射表中的effect拿出来依次执行
  for (const effect of dep.keys()) {
    if (effect.scheduler && effect._runner === 0) {
      effect.scheduler(); // -> _effect.run() -> 重新执行 fn
    }
  }
}

effect._runner: 是防止 effet 中触发响应式set的标识,为 0 表示没有 effect 在执行中。可以进行触发依赖的执行更新。

其他问题

1. 条件渲染

// state 为响应式数据 flag = true
effect(() => {
  app.innerHTML = state.flag ? state.name : state.age;
});

state.flag = false;
  1. effect 执行前的前置清理
function preCleanEffect(effect) {
  effect._depsLength = 0; // 身上的依赖收集器数组的长度置空
  effect._trackId++; // 每次执行前 trackId 都加1,如果同一个 effect 执行,trackId 就是相同的
}
  1. 在第一次执行挨个添加依赖收集器 dep(flag,name),并将其保存到 effect.deps
  2. flag 发生改变,触发 set 重新执行 effect。
  3. 先添加收集器 flag,与之前保存的deps中的第一个dep进行比对,发现相同,则复用。
  4. 再添加收集器 age,与之前第二个 dep 进行对比,发现不同,删除老dep(name)中的此次依赖(effect),删除后若发现 dep(name)为空,则删除dep(name)。并将新的dep(age),放到depsLength = 2 的位置。

    [flag, name] ===> [flag, age]

export function trackEffect(effect, dep) {
  // 相同 trackId 则跳过收集
  if (dep.get(effect) !== effect._trackId) {
    // 收集到相同的依赖,只更新 trackId 的次数
    dep.set(effect, effect._trackId);

    let oldDep = effect.deps[effect._depsLength]; // 获取上次的旧 dep

    if (oldDep !== dep) {
      if (oldDep) {
        // 删除老的
        cleanDepEffect(oldDep, effect);
      }
      effect.deps[effect._depsLength++] = dep; // 永远按照本次**最新**的来存
    } else {
      effect._depsLength++;
    }
  }
}

function cleanDepEffect(dep, effect) {
  dep.delete(effect);
  if (dep.size === 0) {
    dep.cleanup(); // 如果map为空,则删除这个属性
  }
}
  1. 执行完 effect 后的清理,以维护的 _depsLength 为准,清理掉多余的 dep。
function postCleanEffect(effect) {
  if (effect.deps.length > effect._depsLength) {
    for (let i = effect._depsLength; i < effect.deps.length; i++) {
      cleanDepEffect(effect.deps[i], effect); // 删除映射表中对应的effect
    }
    effect.deps.length = effect._depsLength; // 更新依赖列表的长度
  }
}

2. 嵌套 effect 的依赖收集的实现

// 实例:effect1
effect(() => {
  effect(() => {}); // effect2
});
// -------------------

// 全局上保存当前执行的 effect
let activeEffect;

// run方法
run() {
  let lastEffect = activeEffect; // *
  try {
    this._runner ++;
    activeEffect = this;
    preCleanEffect(this);
    return this.fn();
  } finally {
    postCleanEffect(this);
    activeEffect = lastEffect;
    this._runner --;
  }
}
  1. 老的版本,使用来实现,执行 effect1 进栈,执行 effect2 进栈,收集完毕挨个出栈,栈顶则是当前的 activeEffect。
  2. 新版本,用 lastEffect 记录上一次的 effect 实例,结束后再重新复制给当前 activeEffect。

3. effect 的调度执行

  • effect 可以传入 scheduler 选项,控制响应式数据变化时是 立即执行 fn 还是走 自定义调度(如 watch 的 flush)
// 做法
const runner = effect(
  () => {
    app.innerHTML = `姓名${state.name} 年龄${state.age}`;
  },
  {
    scheduler: () => {
      console.log("触发了更新,暂时不做处理"); // 切片编程思想,首先覆盖掉默认的 scheduler 执行,加上自己逻辑
      runner(); // 拿到暴露出来的runner后,某个时刻触发更新
    },
  },
);

// in effect
export function effect (fn, options?) {
  // 创建一个effect 实例,只要依赖的属性发生变化就要执行回调scheduler,就是 run() 方法
  const _effect = new ReactiveEffect(fn, () => {
    // 默认 scheduler 调度器,run 方法中执行 fn()
    _effect.run();
  });

  _effect.run();

  if (options) {
    Object.assign(_effect, options); // 将用户定义的scheduler覆盖掉内置的
  }

  const runner = _effect.run.bind(_effect);
  runner.effect = _effect;
  return runner; // 外面可以拿到调度执行 effect 的方法。
}
❌
❌