Vue的计算属性computed的缓存原理详解
Vue 对于前端开发来说并不陌生,今天码云笔记就带大家深入了解一下计算属性 computed,一说到 computed 给大家的第一反应就是计算属性会缓存,那么它到底是怎么缓存的呢?缓存的到底是什么,什么时候缓存会失效,相信还是有很多人对此很模糊。这篇文章可以说是保姆级的教学,值得你一读。
本文以 Vue 2.6.11 版本为基础,就深入原理,带你来看看所谓的缓存到底是什么样的。
示例
我们还是以一个最简的示例来演示,这样大家看得明白,理解的也透彻。
<div id="app"> <span @click="change">{{sum}}</span> </div> <script src="./vue2.6.js"></script> <script> new Vue({ el: "#app", data() { return { count: 1, } }, methods: { change() { this.count = 2 }, }, computed: { sum() { return this.count + 1 }, }, }) </script>
上面的例子很简单,刚开始页面上显示数字 2,点击数字后变成 3。
解析
回顾 watcher 的流程
进入正题,Vue 初次运行时会对 computed 属性做一些初始化处理,首先我们回顾一下 watcher 的概念,它的核心概念是 get 求值,和 update 更新。
- 在求值的时候,它会先把自身也就是 watcher 本身赋值给 Dep.target 这个全局变量。
- 然后求值的过程中,会读取到响应式属性,那么响应式属性的 dep 就会收集到这个 watcher 作为依赖。
- 下次响应式属性更新了,就会从 dep 中找出它收集到的 watcher,触发 watcher.update() 去更新。
所以最关键的就在于,这个 get 到底用来做什么,这个 update 会触发什么样的更新。
在基本的响应式更新视图的流程中,以上概念的 get 求值就是指 Vue 的组件重新渲染的函数,而 update 的时候,其实就是重新调用组件的渲染函数去更新视图。
而 Vue 中很巧妙的一点,就是这套流程也同样适用于 computed 的更新。
初始化 computed
这里先提前剧透一下,Vue 会对 options 中的每个 computed 属性也用 watcher 去包装起来,它的 get 函数显然就是要执行用户定义的求值函数,而 update 则是一个比较复杂的流程,接下来我会详细讲解。
首先在组件初始化的时候,会进入到初始化 computed 的函数
if (opts.computed) { initComputed(vm, opts.computed); }
进入 initComputed 看看
var watchers = vm._computedWatchers = Object.create(null); // 依次为每个 computed 属性定义 for (const key in computed) { const userDef = computed[key] watchers[key] = new Watcher( vm, // 实例 getter, // 用户传入的求值函数 sum noop, // 回调函数 可以先忽视 { lazy: true } // 声明 lazy 属性 标记 computed watcher ) // 用户在调用 this.sum 的时候,会发生的事情 defineComputed(vm, key, userDef) }
首先定义了一个空的对象,用来存放所有计算属性相关的 watcher,后文我们会把它叫做 计算 watcher。
然后循环为每个 computed 属性生成了一个 计算 watcher。
它的形态保留关键属性简化后是这样的:
{ deps: [], dirty: true, getter: ƒ sum(), lazy: true, value: undefined }
可以看到它的 value 刚开始是 undefined,lazy 是 true,说明它的值是惰性计算的,只有到真正在模板里去读取它的值后才会计算。
这个 dirty 属性其实是缓存的关键,先记住它。
接下来看看比较关键的 defineComputed,它决定了用户在读取 this.sum 这个计算属性的值后会发生什么,继续简化,排除掉一些不影响流程的逻辑。
Object.defineProperty(target, key, { get() { // 从刚刚说过的组件实例上拿到 computed watcher const watcher = this._computedWatchers && this._computedWatchers[key] if (watcher) { // ✨ 注意!这里只有 dirty 了才会重新求值 if (watcher.dirty) { // 这里会求值 调用 get watcher.evaluate() } // ✨ 这里也是个关键 等会细讲 if (Dep.target) { watcher.depend() } // 最后返回计算出来的值 return watcher.value } } })
这个函数需要仔细看看,它做了好几件事,我们以初始化的流程来讲解它:
首先 dirty 这个概念代表脏数据,说明这个数据需要重新调用用户传入的 sum 函数来求值了。我们暂且不管更新时候的逻辑,第一次在模板中读取到 {{sum}} 的时候它一定是 true,所以初始化就会经历一次求值。
evaluate () { // 调用 get 函数求值 this.value = this.get() // 把 dirty 标记为 false this.dirty = false }
这个函数其实很清晰,它先求值,然后把 dirty 置为 false。
再回头看看我们刚刚那段 Object.defineProperty 的逻辑,
下次没有特殊情况再读取到 sum 的时候,发现 dirty 是 false 了,是不是直接就返回 watcher.value 这个值就可以了,这其实就是计算属性缓存的概念。
更新
初始化的流程讲完了,相信大家也对 dirty 和 缓存 有了个大概的概念(如果没有,再仔细回头看一看)。
接下来就讲更新的流程,细化到本文的例子中,也就是 count 的更新到底是怎么触发 sum 在页面上的变更。
首先回到刚刚提到的 evalute 函数里,也就是读取 sum 时发现是脏数据的时候做的求值操作。
evaluate () { // 调用 get 函数求值 this.value = this.get() // 把 dirty 标记为 false this.dirty = false }
Dep.target 变更为 渲染 watcher
这里进入 this.get(),首先要明确一点,在模板中读取 {{ sum }} 变量的时候,全局的 Dep.target 应该是 渲染 watcher,这里不理解的话可以到我最开始提到的文章里去理解下。
全局的 Dep.target 状态是用一个栈 targetStack 来保存,便于前进和回退 Dep.target,至于什么时候会回退,接下来的函数里就可以看到。
此时的 Dep.target 是 渲染 watcher,targetStack 是 [ 渲染 watcher ] 。
get () { pushTarget(this) let value const vm = this.vm try { value = this.getter.call(vm, vm) } finally { popTarget() } return value }
首先刚进去就 pushTarget,也就是把 计算 watcher 自身置为 Dep.target,等待收集依赖。
执行完 pushTarget(this) 后,
Dep.target 变更为 计算 watcher
此时的 Dep.target 是 计算 watcher,targetStack 是 [ 渲染 watcher,计算 watcher ] 。
getter 函数,其实就是用户传入的 sum 函数。
sum() { return this.count + 1 }
这里在执行的时候,读取到了 this.count,注意它是一个响应式的属性,所以冥冥之中它们开始建立了千丝万缕的联系……
这里会触发 count 的 get 劫持,简化一下
// 在闭包中,会保留对于 count 这个 key 所定义的 dep const dep = new Dep() // 闭包中也会保留上一次 set 函数所设置的 val let val Object.defineProperty(obj, key, { get: function reactiveGetter () { const value = val // Dep.target 此时就是计算 watcher if (Dep.target) { // 收集依赖 dep.depend() } return value }, })
那么可以看出,count 会收集 计算 watcher 作为依赖,具体怎么收集呢
// dep.depend() depend () { if (Dep.target) { Dep.target.addDep(this) } }
其实这里是调用 Dep.target.addDep(this) 去收集,又绕回到 计算 watcher 的 addDep 函数上去了,这其实主要是 Vue 内部做了一些去重的优化。
// watcher 的 addDep 函数 addDep (dep: Dep) { // 这里做了一系列的去重操作 简化掉 // 这里会把 count 的 dep 也存在自身的 deps 上 this.deps.push(dep) // 又带着 watcher 自身作为参数 // 回到 dep 的 addSub 函数了 dep.addSub(this) }
又回到 dep 上去了。
class Dep { subs = [] addSub (sub: Watcher) { this.subs.push(sub) } }
这样就保存了 计算 watcher 作为 count 的 dep 里的依赖了。
经历了这样的一个收集的流程后,此时的一些状态:
sum 的计算 watcher:
{ deps: [ count 的 dep ], dirty: false, // 求值完了 所以是 false value: 2, // 1 + 1 = 2 getter: ƒ sum(), lazy: true }
count 的 dep:
{ subs: [ sum 的计算 watcher ] }
可以看出,计算属性的 watcher 和它所依赖的响应式值的 dep,它们之间互相保留了彼此,相依为命。
此时求值结束,回到 计算 watcher 的 getter 函数:
get () { pushTarget(this) let value const vm = this.vm try { value = this.getter.call(vm, vm) } finally { // 此时执行到这里了 popTarget() } return value }
执行到了 popTarget,计算 watcher 出栈。
Dep.target 变更为 渲染 watcher
此时的 Dep.target 是 渲染 watcher,targetStack 是 [ 渲染 watcher ] 。
然后函数执行完毕,返回了 2 这个 value,此时对于 sum 属性的 get 访问还没结束。
Object.defineProperty(vm, 'sum', { get() { // 此时函数执行到了这里 if (Dep.target) { watcher.depend() } return watcher.value } } })
此时的 Dep.target 当然是有值的,就是 渲染 watcher,所以进入了 watcher.depend() 的逻辑,这一步相当关键。
// watcher.depend depend () { let i = this.deps.length while (i--) { this.deps[i].depend() } }
还记得刚刚的 计算 watcher 的形态吗?它的 deps 里保存了 count 的 dep。
也就是说,又会调用 count 上的 dep.depend()
class Dep { subs = [] depend () { if (Dep.target) { Dep.target.addDep(this) } } }
这次的 Dep.target 已经是 渲染 watcher 了,所以这个 count 的 dep 又会把 渲染 watcher 存放进自身的 subs 中。
count 的 dep:
{ subs: [ sum 的计算 watcher,渲染 watcher ] }
那么来到了此题的重点,这时候 count 更新了,是如何去触发视图更新的呢?
再回到 count 的响应式劫持逻辑里去:
// 在闭包中,会保留对于 count 这个 key 所定义的 dep const dep = new Dep() // 闭包中也会保留上一次 set 函数所设置的 val let val Object.defineProperty(obj, key, { set: function reactiveSetter (newVal) { val = newVal // 触发 count 的 dep 的 notify dep.notify() } }) })
好,这里触发了我们刚刚精心准备的 count 的 dep 的 notify 函数,感觉离成功越来越近了。
class Dep { subs = [] notify () { for (let i = 0, l = subs.length; i < l; i++) { subs[i].update() } } }
这里的逻辑就很简单了,把 subs 里保存的 watcher 依次去调用它们的 update 方法,也就是
- 调用 计算 watcher 的 update
- 调用 渲染 watcher 的 update
拆解来看。
计算 watcher 的 update
update () { if (this.lazy) { this.dirty = true } }
wtf,就这么一句话…… 没错,就仅仅是把 计算 watcher 的 dirty 属性置为 true,静静的等待下次读取即可。
渲染 watcher 的 update
这里其实就是调用 vm._update(vm._render()) 这个函数,重新根据 render 函数生成的 vnode 去渲染视图了。
而在 render 的过程中,一定会访问到 sum 这个值,那么又回回到 sum 定义的 get 上:
Object.defineProperty(target, key, { get() { const watcher = this._computedWatchers && this._computedWatchers[key] if (watcher) { // ✨上一步中 dirty 已经置为 true, 所以会重新求值 if (watcher.dirty) { watcher.evaluate() } if (Dep.target) { watcher.depend() } // 最后返回计算出来的值 return watcher.value } } })
由于上一步中的响应式属性更新,触发了计算 watcher 的 dirty 更新为 true。所以又会重新调用用户传入的 sum 函数计算出最新的值,页面上自然也就显示出了最新的值。
至此为止,整个计算属性更新的流程就结束了。
缓存生效的情况
根据上面的总结,只有计算属性依赖的响应式值发生更新的时候,才会把 dirty 重置为 true,这样下次读取的时候才会发生真正的计算。
这样的话,假设 sum 函数是一个用户定义的一个比较耗费时间的操作,优化就比较明显了。
<div id="app"> <span @click="change">{{sum}}</span> <span @click="changeOther">{{other}}</span> </div> <script src="./vue2.6.js"></script> <script> new Vue({ el: "#app", data() { return { count: 1, other: 'Hello' } }, methods: { change() { this.count = 2 }, changeOther() { this.other = 'ssh' } }, computed: { // 非常耗时的计算属性 sum() { let i = 9999999999999999 while(i > 0) { i-- } return this.count + 1 }, }, }) </script>
在这个例子中,other 的值和计算属性没有任何关系,如果 other 的值触发更新的话,就会重新渲染视图,那么会读取到 sum,如果计算属性不做缓存的话,每次都要发生一次很耗费性能的没有必要的计算。
所以,只有在 count 发生变化的时候,sum 才会重新计算,这是一个很巧妙的优化。
总结
2.6 版本计算属性更新的路径是这样的:
- 响应式的值 count 更新
- 同时通知 computed watcher 和 渲染 watcher 更新
- omputed watcher 把 dirty 设置为 true
- 视图渲染读取到 computed 的值,由于 dirty 所以 computed watcher 重新求值。
通过本篇文章,相信你可以完全理解计算属性的缓存到底是什么概念,在什么样的情况下才会生效了吧?
对于缓存和不缓存的情况,分别是这样的流程:
不缓存:
- count 改变,先通知到 计算 watcher 更新,设置 dirty = true
- 再通知到 渲染 watcher 更新,视图重新渲染的时候去 计算 watcher 中读取值,发现 dirty 是 true,重新执行用户传入的函数求值。
缓存:
- other 改变,直接通知 渲染 watcher 更新。
- 视图重新渲染的时候去 计算 watcher 中读取值,发现 dirty 为 false,直接用缓存值 watcher.value,不执行用户传入的函数求值。
结语
事实上这种通过 dirty 标志位来实现计算属性缓存的方式,和 Vue3 中的实现原理是一致的。这可能也说明在各种需求和社区反馈的千锤百炼下,尤大目前认为这种方式是实现 computed 缓存的相对最优解了。
下篇我将会对 Vue3 的 computed 进行剖析。
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