从零到一打造 Vue3 响应式系统 Day 22 - Computed：缓存机制实现

我是日安2025-10-01 11:48

在上一篇文章中，我们提到将通过「缓存」机制来解决 computed 在访问时重复执行的问题。

在 Vue 3 的源码里，computed 是靠一个「脏值标记（dirty flag）」来判断是否需要重新计算的。

Computed 缓存解决方案

核心逻辑

在 computed 中记录脏标记：当脏标记为 true，才需要进行更新；当脏标记为 false，则表示可以走缓存。

jsx 复制代码 
class ComputedRefImpl implements Dependency, Sub {
  ...
  ...
  tracking = false

  // 计算属性是否需要重新计算；为 true 时重新计算
  dirty = true

  ...
  ...
  get value() {
    if (this.dirty) {
      this.update()
    }
    ...
    ...
  }

  update() {
    ...
    ...
    try {
      this._value = this.fn()
      // update 执行完成后，将 dirty 改为 false，表示已缓存
      this.dirty = false
    } finally {
      endTrack(this)
      setActiveSub(prevSub)
    }
  }
}

回到示例，现在已经有了缓存，只执行两次。但我们又发现另一个问题：如果你把 index.html 设置为以下内容：

xml 复制代码 
<body>
  <div id="app"></div>
  <script type="module">
    // import { ref, computed, effect } from '../../../node_modules/vue/dist/vue.esm-browser.js'
    import { ref, computed, effect } from '../dist/reactivity.esm.js'

    const count = ref(0)

    const c = computed(() => {
      console.log('computed')
      return count.value + 1
    })

    // effect(() => {
    //   console.log(c.value)
    // })

    console.log(c.value)
    count.value = 1

  </script>
</body>

你会发现 count.value 数值变更之后，它还是访问了 computed；但当依赖 computed 的值被变更时，我们不一定会当场访问 computed。

看一下官方实现，count.value 数值变更后，如果没有访问 computed，computed 并不会立刻求值。

而我们的版本会再访问一次 computed：

遇到这种情况怎么处理？可以仅做脏标记，等下次 computed 被 effect 访问时再执行更新。

perl 复制代码 
// system.ts
...
...
export function processComputedUpdate(sub) {
  // 只有存在 sub.subs（effect 链表的头节点）时，才进行更新与传播
  if (sub.subs) {
    sub.update()
    propagate(sub.subs)
  }
}

export function propagate(subs) {
  let link = subs
  const queuedEffect = []

  while (link) {
    const sub = link.sub

    if (!sub.tracking) {
      if ('update' in sub) {
        // 被 effect 再次访问，计算属性需要重新计算：改脏标记
        sub.dirty = true
        processComputedUpdate(sub)
      } else {
        queuedEffect.push(sub)
      }
    }
    link = link.nextSub
  }

  queuedEffect.forEach(effect => effect.notify())
}
...
...

这样即可解决缓存时机的问题。但我们又发现了新的问题。

Effect 重复执行问题

xml 复制代码 
<body>
  <div id="app"></div>
  <script type="module">
    // import { ref, computed, effect } from '../../../node_modules/vue/dist/vue.esm-browser.js'
    import { ref, computed, effect } from '../dist/reactivity.esm.js'

    const count = ref(0)

    const c = computed(() => {
      console.log('computed')
      return count.value * 0
    })

    effect(() => {
      console.log(c.value)
    })

    setTimeout(() => {
      count.value = 1
    }, 1000)

  </script>
</body>

现在我们看到，computed 执行了两次，这没问题；但 effect 的输出值没有变化，它却也执行了两次。如果数值没变，应只执行一次。

回顾我们在 Ref 的实现：触发更新时，只有新旧值不相同时才会继续通知订阅者。在这里也用同样做法。

kotlin 复制代码 
// computed.ts
import { hasChanged } from '@vue/shared'
...
...
class ComputedRefImpl implements Dependency, Sub {
  ...
  ...
  update() {
    ...
    ...
    try {
      // 更新前的值
      const oldValue = this._value
      // 计算后的新值
      this._value = this.fn()
      this.dirty = false
      // 只有当新旧值不同才返回 true
      return hasChanged(oldValue, this._value)
    } finally {
      endTrack(this)
      setActiveSub(prevSub)
    }
  }
}

保存更新前的值，用 hasChanged 判断数值是否改变，并用 update 的返回值来控制传播：

vbscript 复制代码 
// system.ts
export function processComputedUpdate(sub) {
  // update 返回 true 表示数值发生变化，才继续向下触发 effect
  if (sub.subs && sub.update()) {
    propagate(sub.subs)
  }
}

得到期望结果：computed 执行两次、effect 仅执行一次。

看起来问题解决了，但这其实只是片面的 。因为当 effect 在一次运行中多次访问相同依赖 时，仍会重复触发。

Effect 访问相同依赖重复触发问题

xml 复制代码 
<body>
  <div id="app"></div>
  <script type="module">
    // import { ref, computed, effect } from '../../../node_modules/vue/dist/vue.esm-browser.js'
    import { ref, computed, effect } from '../dist/reactivity.esm.js'

    const count = ref(0)

    effect(() => {
      console.count('effect')
      console.log(count.value)
      count.value
    })

    setTimeout(() => {
      count.value = 1
    }, 1000)

  </script>
</body>

可以看到触发了三次。如果你查看 count：

javascript 复制代码 
effect(() => {
  console.count('effect')
  console.log(count.value)
  count.value
})
console.log(count)

会发现它把同一个依赖收集了两次。如何解决？

在源码中，link 函数里，每次建立关联之前都会遍历链表，确认是否已经建立过关联。

perl 复制代码 
export function link(dep, sub) {
  /**
   * 复用节点
   * sub.depsTail 为 undefined 且 sub.deps 存在时，尝试复用
   */
  const currentDep = sub.depsTail
  const nextDep = currentDep === undefined ? sub.deps : currentDep.nextDep
  // 如果 nextDep.dep 等于当前要收集的 dep，则只移动指针
  if (nextDep && nextDep.dep === dep) {
    sub.depsTail = nextDep  // 移动指针
    return
  }

  /**
   * 若 dep 与 sub 之间已建立过关联，则直接返回，避免重复收集
   */
  let existingLink = sub.deps
  while (existingLink) {
    if (existingLink.dep === dep) {
      // 已经建立过关联，直接返回
      return
    }
    existingLink = existingLink.nextDep
  }

  ...
  ...
}

要点：

  • 先尝试"复用节点"，再做"是否已建立过依赖"的遍历检查；
  • 如果把"已建立依赖检查"放在前面直接 return，可能导致 depsTail 长期保持 undefined，从而被错误清理。

方法二：重构脏标记（推荐更简洁）

换一种更简单的思路：不去管是否重复建立依赖 ，而是确保 effect 在一次更新周期内只入队执行一次。做法是对 effect 加统一的脏标记控制。

arduino 复制代码 
// effect.ts
export class ReactiveEffect {
  ...
  ...
  dirty = true // 是否需要重新计算（用于控制入队）
  ...
}

在触发更新与结束追踪时，加入脏标记逻辑：

perl 复制代码 
// system.ts
export function propagate(subs) {
  ...
  ...
  // 仅当不在执行中，且目前是"干净状态"（dirty=false）时，才入队
  if (!sub.tracking && !sub.dirty) {
    // 入队前先设置为"脏"（避免同一轮事件循环被重复入队）
    sub.dirty = true
    if ('update' in sub) {
      processComputedUpdate(sub)
    } else {
      queuedEffect.push(sub)
    }
  }
  ...
  ...
}

export function endTrack(sub) {
  sub.tracking = false // 执行结束，取消执行中标记
  const depsTail = sub.depsTail
  sub.dirty = false   // 本次 fn 执行完毕，复位为"干净"
  ...
  ...
}

这样，如果多个依赖同时触发同一个 effect ，它也只会被加入队列一次：因为一旦 dirty 被设为 true，后续 !sub.dirty 就为 false，不会再次入队。endTrack 中把 dirty 复位为 false，表示该 effect 已经完成了本轮的最新计算。

同时，删除 computed.ts 中对脏标记的重复初始化，避免两边打架：

kotlin 复制代码 
// computed.ts
..
..
update() {
  ...
  ...
  try {
    const oldValue = this._value
    this._value = this.fn()
    this.dirty = false // 移除重复的初始化逻辑，统一交给 endTrack 处理
    return hasChanged(oldValue, this._value)
  } finally {
    endTrack(this)
    setActiveSub(prevSub)
  }
}
..
..

脏标记的判断与运行流程

  1. 初始化 ：一个 effect 在执行完毕后，dirty 会被设为 false，表示「当前是最新状态，不需要再次执行」。
  2. 触发更新 ：当依赖变更时，propagate 会检查该 effect 是否为 dirty: false。
  3. 入队前 ：只有当 dirty 为 false 时，才会将其先置为 true ，然后再把 effect 加入待执行队列。
  4. 防重复 ：由于入队前已设为 true，同一事件循环中即便有多个依赖触发，也只会入队一次，避免不必要的重复执行。

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