【Vue3源码学习】— CH2.6 effect.ts：详解

在Vue 3的响应式系统中， effect.ts是一个核心文件，它负责实现副作用函数（ ReactiveEffect）的注册、追踪和触发更新机制。这个机制是Vue 3自动响应式更新的基石，允许我们构建高效且响应式的用户界面。以下是对 effect.ts文件关键部分的详细解析。

1. 理解activeEffect

在之前的章节中，我们看到track函数建立依赖，即将当前访问的属性与activeEffect建立依赖关系。然而，直接从effect.ts里的源码看起来，activeEffect的含义可能不是很明显。因此，在学习这部分源码时，首先需要清楚activeEffect的概念。

1.1 定义

activeEffect是一个全局变量，用于存储当前正在执行的ReactiveEffect实例。当Vue的响应式系统执行一个副作用函数时，它会把这个副作用函数对应的ReactiveEffect实例设置为activeEffect，这样在副作用函数执行期间，任何响应式数据的访问都能通过activeEffect关联起来，实现依赖追踪。

1.2 通过一个例子来说明这个过程

import { reactive, effect } from 'vue';

//使用reactive创建一个响应式状态state
const state = reactive({ count: 0 });

//通过effect注册一个副作用函数，这个函数简单地打印出state.count的值
effect(() => {
  console.log(state.count);
});

//修改state.count的值时，希望上面注册的副作用函数能被重新执行，从而打印出新的count值
state.count++;

如何实现依赖追踪：

a. 副作用函数的初始化

调用effect()函数时，effect函数内部会创建一个ReactiveEffect实例来封装这个副作用函数，并立即执行副作用函数。

b. 执行副作用函数前

在执行这个副作用函数之前，effect函数会将这个ReactiveEffect实例设置为activeEffect，表示当前正在执行的副作用。

c. 访问state.count

副作用函数内部访问了state.count，触发state的get拦截器。

d. get拦截器中的track调用

get拦截器调用track函数，track检查activeEffect是否存在，从而将state.count与副作用函数关联。

e. 修改state.count时的set拦截器

修改state.count触发state的set拦截器，进而触发trigger函数。

f. trigger函数中的依赖重新执行

trigger根据建立的依赖关系找到所有依赖于state.count的副作用函数并重新执行，包括我们的示例副作用函数。

1.3 实战应用

改造我们之前的vue项目里的代码，来看一下实际使用：
在页面初始化时，effect函数就会立即执行一次副作用函数，输出0
在这里插入图片描述

执行点击事件，state.count值变化，会触发副作用函数，输出1
在这里插入图片描述

1.4 activeEffect的作用：

全局追踪: activeEffect允许响应式系统知道当前执行的副作用函数，是自动依赖追踪的关键。
依赖收集: 当响应式数据被访问时，通过activeEffect将数据与副作用函数关联起来。
更新触发: 响应式数据变化时，通过收集的依赖信息找到并执行相关副作用函数。

2. 理解ReactiveEffect

2.1 定义

ReactiveEffect类封装副作用函数及其行为，代理副作用函数的执行来跟踪依赖，并在依赖数据变化时触发更新。

2.2 源码解析

export class ReactiveEffect<T = any> {
  //表示这个副作用是否处于活跃状态。如果为false，则副作用不会再响应依赖数据的变化。
  active = true
  //存储了这个副作用所依赖的所有数据的集合（Dep类型）。每个Dep代表一个响应式数据的依赖关系。
  deps: Dep[] = []

  /**
   * 某些属性或方法可以在ReactiveEffect类的实例被创建后添加或修改，computed属性就是一个例子。
   * 可选属性，这个属性用于指示副作用是否与计算属性相关联，可以在创建ReactiveEffect实例之后附加上去
   * @internal - @internal标记意味着这部分内容主要供框架内部使用，并非设计为库或框架的公开API的一部分
   */
  computed?: ComputedRefImpl<T>
  /**
   * @internal
   * 可选属性，表示是否允许这个副作用递归地调用自身
   */
  allowRecurse?: boolean

  //可选回调函数，当这个副作用被停止时调用
  onStop?: () => void
  // dev only：仅在开发模式下使用的回调函数，用于调试跟踪
  onTrack?: (event: DebuggerEvent) => void
  // dev only：仅在开发模式下使用的回调函数，用于触发更新
  onTrigger?: (event: DebuggerEvent) => void

  //_dirtyLevel等内部属性: 用于内部状态管理，比如判断副作用的脏检查级别等
  /**
   * @internal
   */
  _dirtyLevel = DirtyLevels.Dirty
  /**
   * @internal
   */
  _trackId = 0
  /**
   * @internal
   */
  _runnings = 0
  /**
   * @internal
   */
  _shouldSchedule = false
  /**
   * @internal
   */
  _depsLength = 0

  /**
   * 构造函数
   * fn：副作用函数
   * trigger：触发函数（内部使用，通常为NOOP，即空操作）
   * scheduler：可选的调度器函数
   * scope：可选的作用域
   */
  constructor(
    public fn: () => T,
    public trigger: () => void,
    public scheduler?: EffectScheduler,
    scope?: EffectScope,
  ) {
    recordEffectScope(this, scope)
  }

  /**
   * dirty属性的get方法在ReactiveEffect类中是用来确定副作用函数是否需要被重新执行的。这个机制主要用于优化计算属性和其他依赖缓存的场景
   */
  public get dirty() {
    //检查_dirtyLevel：检查当前副作用的_dirtyLevel（脏检查级别）
    if (
      this._dirtyLevel === DirtyLevels.MaybeDirty_ComputedSideEffect ||
      this._dirtyLevel === DirtyLevels.MaybeDirty
    ) {
      //查询脏数据：为了确定是否真的需要重新计算，会将_dirtyLevel设置为QueryingDirty，
      this._dirtyLevel = DirtyLevels.QueryingDirty
      //并暂时停止依赖追踪（以避免在这个过程中不必要地收集新的依赖）
      pauseTracking()
      /**
       * 检查计算属性：遍历所有已注册的依赖（这些依赖代表副作用函数所依赖的数据）。
       */
      for (let i = 0; i < this._depsLength; i++) {
        const dep = this.deps[i]
        //如果其中的依赖是计算属性（dep.computed），则会尝试触发这些计算属性的重新计算（通过triggerComputed函数）。
        if (dep.computed) {
          triggerComputed(dep.computed)
          //如果在这个过程中发现_dirtyLevel变为Dirty，表示确实有数据变化，需要重新计算副作用函数，那么循环就会提前结束
          if (this._dirtyLevel >= DirtyLevels.Dirty) {
            break
          }
        }
      }
      /**
       * 重置脏检查级别：如果遍历完所有依赖后_dirtyLevel仍然是QueryingDirty，
       * 表示没有发现需要更新的数据，那么将_dirtyLevel设置为NotDirty，意味着不需要重新执行副作用函数。
       */
      if (this._dirtyLevel === DirtyLevels.QueryingDirty) {
        this._dirtyLevel = DirtyLevels.NotDirty
      }
      //最后，恢复依赖追踪
      resetTracking()
    }
    //返回值：最后，通过检查_dirtyLevel是否大于等于Dirty来决定是否标记为"脏"，如果是，则表示需要重新执行副作用函数
    return this._dirtyLevel >= DirtyLevels.Dirty
  }

  public set dirty(v) {
    this._dirtyLevel = v ? DirtyLevels.Dirty : DirtyLevels.NotDirty
  }
  
  /**
   * 执行副作用函数
   * 在执行之前，会设置全局的activeEffect为当前实例，以便在副作用函数执行期间能够收集依赖。
   * 执行完成后，恢复activeEffect和shouldTrack的状态。
   * 如果副作用当前不处于活跃状态，直接执行副作用函数而不进行依赖收集
   */
  run() {
    this._dirtyLevel = DirtyLevels.NotDirty
    if (!this.active) {
      return this.fn()
    }
    let lastShouldTrack = shouldTrack
    let lastEffect = activeEffect
    try {
      //shouldTrack设置为true，允许依赖收集
      shouldTrack = true
      /**
       * this引用的是ReactiveEffect类的当前实例
       * 将全局的activeEffect变量设置为当前的副作用实例
       */
      activeEffect = this
      /**
       * _runnings属性记录了当前副作用函数被执行的次数
       * 这个计数器主要用于内部管理，确保副作用的正确执行和清理
       */
      this._runnings++
      preCleanupEffect(this)
      return this.fn()
    } finally {
      postCleanupEffect(this)
      this._runnings--
      activeEffect = lastEffect
      shouldTrack = lastShouldTrack
    }
  }

  /**
   * 停止这个副作用响应其依赖数据的变化。在停止前后，会执行一些清理操作，并调用onStop回调（如果有的话）
   */
  stop() {
    if (this.active) {
      preCleanupEffect(this)
      postCleanupEffect(this)
      this.onStop?.()
      this.active = false
    }
  }
}

2.3 重要属性解释

active: 控制副作用是否响应依赖数据的变化。
deps: 存储副作用所依赖的数据集合。
dirty: 脏检查机制优化计算属性更新。

3. 理解effect函数

3.1 定义

在Vue的响应式系统中，effect函数用于注册一个副作用函数（effect function），这个副作用函数可以自动响应其内部使用的响应式数据的变化。简单来说，就是当我们使用reactive或ref创建的响应式数据在这个副作用函数内被访问时，Vue会记住这个访问行为，并在数据变化时重新执行这个副作用函数。

3.2 源码解析

/**
 * fn：要注册为副作用的函数，当响应式数据变化时，这个函数会被重新执行。
 * options：可选参数，用于控制副作用的行为。常见的选项包括：
 *    - lazy：如果为true，则副作用函数不会立即执行，直到手动调用返回的runner函数。
 *    - scheduler：自定义的调度函数，用于控制副作用函数的重新执行时机。
 *    - onStop：当调用stop函数停止副作用时执行的回调函数。
 */
export function effect<T = any>(
  fn: () => T,
  options?: ReactiveEffectOptions,
): ReactiveEffectRunner {
  // 如果fn已经是一个effect函数，则获取其原始函数进行重新包装
  if ((fn as ReactiveEffectRunner).effect instanceof ReactiveEffect) {
    fn = (fn as ReactiveEffectRunner).effect.fn
  }

  // 创建一个ReactiveEffect实例，封装副作用函数fn
  const _effect = new ReactiveEffect(fn, NOOP, () => {
    if (_effect.dirty) {
      _effect.run()
    }
  })

  // 应用传入的options配置到_effect实例上
  if (options) {
    extend(_effect, options)
    if (options.scope) recordEffectScope(_effect, options.scope)
  }

  // 如果不是懒执行（lazy为false），则立即执行一次副作用函数
  if (!options || !options.lazy) {
    _effect.run()
  }

  // 返回一个可以控制副作用执行的runner函数，并附加effect实例
  const runner = _effect.run.bind(_effect) as ReactiveEffectRunner
  runner.effect = _effect
  return runner
}

3.3 工作原理

3.3.1 封装副作用函数

通过创建一个ReactiveEffect实例来封装传入的fn函数。这个封装包括对副作用函数的执行上下文管理，以及依赖追踪和触发逻辑的处理。

3.3.2 自动执行和响应

默认情况下，封装的副作用函数会立即执行一次。在执行过程中，ReactiveEffect会设置activeEffect指向当前的副作用实例，这样任何被访问的响应式数据都会将当前的副作用函数收集为依赖。当响应式数据变化时，所有收集的依赖会被重新执行，即重新执行副作用函数。

3.3.3 控制执行

effect函数返回一个runner函数，通过这个runner函数可以手动控制副作用的执行，特别是在配置了lazy选项时。同时，runner函数上附带的effect属性允许直接访问到内部的ReactiveEffect实例，进一步控制或查询副作用的状态。

3.4 runner解析

const runner = _effect.run.bind(_effect) as ReactiveEffectRunner
runner.effect = _effect

这段代码的目的是创建一个可以被直接调用的函数（runner），用来控制副作用（effect）的执行，并且让这个runner函数具有一些额外的属性和能力。下面详细解释这段代码的含义和作用：

简化API：
通过返回一个函数（runner），使用者可以直接执行这个函数来触发副作用，而不需要从_effect实例中调用run方法。这样的API更加简洁直观。

绑定上下文：_effect.run.bind(_effect)：

使用.bind(_effect)是为了确保在run方法内部，this关键字指向的是_effect实例本身，而不是其他的上下文。这样，无论runner函数在哪里被调用，它内部通过this访问的都是正确的ReactiveEffect实例。

类型安全：as ReactiveEffectRunner：
这是TypeScript的类型断言，用来指明runner函数是ReactiveEffectRunner类型。ReactiveEffectRunner类型除了是一个可调用的函数之外，还额外附带了一个effect属性。这样做的目的是为了让TypeScript的类型系统知道runner不仅仅是一个普通的函数，还是一个特殊的对象，拥有effect属性。

保留引用：runner.effect = _effect：
这行代码给runner函数对象添加了一个名为effect的属性，并将这个属性的值设置为_effect实例。这样做的目的是让外部代码能够通过runner函数直接访问到内部的ReactiveEffect实例。这在某些场景下非常有用，比如需要停止或查询副作用的状态时，可以通过runner.effect来操作。

综上所述，这段代码创建了一个runner函数，这个函数不仅可以被调用来执行副作用，还允许外部代码通过runner.effect直接访问和控制副作用实例。这是Vue响应式系统灵活且强大的设计之一。