前端向架构突围系列 - 框架设计(七):反应式编程框架Flower的设计

写在前面

这是《前端像架构突围 - 框架设计》系列的最终章。 我们不专门去说框架聊响应式, 我们去学思想、看更上层的东西。

在前六章,我们聊了面向对象的本质、开闭原则的威力、以及接口职责的隔离。如果说那些是"内功心法",那么今天我们要聊的,就是如何铸造一把趁手的"兵器"。

我们将从零开始构思一个名为 Flower 的反应式框架。

但请注意,这不是一篇"教你写 Vue 响应式原理"的教程。相反,这是一次关于**"反思"**的旅程。我们要探讨的是:当自动挡的反应式系统在复杂业务中失控时,我们该如何通过架构设计,找回丢失的控制权。


一、 引言:对"魔法"的恐惧

在写这一章之前,我其实犹豫过一段时间。不是因为反应式编程有多难实现,而是因为------我太清楚它有多容易失控了

在很多项目初期,反应式系统简直是天使:状态一改,视图自动更新,逻辑看起来干净又优雅。我们沉浸在 v-modeluseEffect 的便利中,享受着"声明式编程"的红利。

但当状态从 10 个变成 100 个,当依赖关系像蜘蛛网一样交织,当业务逻辑开始变得诡谲多变时,你会慢慢发现,那个曾经乖巧的系统开始"反噬"了:

  • 幽灵更新:改了一个看似无关的字段,为什么会导致半个页面重渲染?
  • 调试黑洞 :数据流像一团乱麻,打断点都不知道该打在哪里,只能靠 console.log 碰运气。
  • 心智负担:新人不敢动核心状态,因为"它好像被很多地方依赖了,但我不知道具体是哪"。

这时候你会意识到:系统并不是在"响应变化",而是在被变化牵着走。

Flower 的设计,正是从这种不安感开始的。


二、 核心定义:Flower 的边界

如果只是实现一个简单的反应式库,网上有无数个版本的 Object.definePropertyProxy 教程。

但架构师的职责不是"实现功能",而是**"划定边界" 。在设计 Flower 之初,我做的第一个决策不是它"要有什么",而是它"不要什么"**。

Flower 不解决以下问题:

  • UI 如何渲染(那是 React/Vue 的事)
  • 组件如何生命周期管理
  • 路由与网络请求

Flower 只解决一个核心命题:

  • 变化管理:变化从哪里产生?它如何有序地流向需要它的地方?

这是一个刻意"做小"的决策。因为我越来越确信:反应式系统一旦什么都想管(比如把 HTTP 请求也裹进响应式里),最终就会变成一团难以维护的泥球。


三、 设计决策 A:状态不是对象,而是"责任"

在很多主流框架中,状态(State)通常被建模为一个普通对象(Object)。

ini 复制代码
// 常见的做法
const state = reactive({ count: 0 });
state.count++; // 既是读取,又是修改,还是触发器

对象很方便,但它违反了我们之前提到的 SRP(单一职责原则) 。一个简单的对象属性,同时承担了"数据容器"、"读取接口"、"写入接口"和"变化通知"四个职责。

在 Flower 中,我决定剥夺状态的"对象身份"

我们将状态设计为原子信号(Atom Signal) ,并强制分离读写权限 。这其实是 CQS(命令查询职责分离) 在前端的一次微观落地。

工程实现:

scss 复制代码
// Flower 的设计风格
const [count, setCount] = createSignal(0);

// count() -> 这是一个 Getter,只负责读取和依赖收集
// setCount() -> 这是一个 Setter,只负责写入和通知更新

为什么要这么麻烦?

因为这带来了**"引用透明性"**。

  • 如果你拿到的是 count,我知道你只能读,绝不可能悄悄修改它导致 Bug。
  • 如果你拿到了 setCount,我知道你是"生产者",你要对变化负责。

通过 API 的设计,我们在代码层面强行约束了开发者的行为。这不是限制,这是保护。


四、 设计决策 B:拒绝"隐式依赖"的诱惑

自动依赖收集(Auto-Dependency Collection)是现代前端框架最迷人的"魔法"。

scss 复制代码
// 魔法:你没写任何订阅代码,但它就是工作了
effect(() => {
  console.log(state.name); // 自动收集了 state.name 的依赖
});

它确实好用,但在复杂工程中,我越来越警惕这种"悄悄发生的事情"。当依赖是隐式的,你就很难回答: "为什么这个函数执行了?"

Flower 在这里做了一个极其保守 ,甚至可以说"反潮流"的选择:显式依赖(Explicit Dependency)

我们参考了 DIP(依赖倒置原则) 的思想:高层逻辑不应该依赖于"运行时悄悄发生的读操作",而应该依赖于"明确声明的契约"。

工程实现:

javascript 复制代码
// Flower 的设计风格:你需要告诉我你关心什么
effect(
  // 1. 显式声明依赖列表(像 React 的 deps 数组,但更严格)
  [count, name], 
  // 2. 回调函数,参数即为依赖的当前值
  (currentCount, currentName) => {
    console.log(`Update: ${currentCount}, ${currentName}`);
  }
);

这种设计看起来"没那么聪明",甚至有点啰嗦。但它换来的是确定性

在 Code Review 时,我看一眼依赖列表,就知道这个 Effect 会被什么触发。这种可推理性(Reasonability) ,在维护三年以上的老项目时,比什么魔法都珍贵。


五、 设计决策 C:调度器------解决"菱形依赖"难题

很多手写的反应式库(Toy Implementation)都会遇到一个经典 Bug: "闪烁"或"过渡态"

想象一下:A 变了,B 依赖 AC 依赖 A,而 D 同时依赖 BC。 当 A 更新时,D 可能会被触发两次(一次来自 B 的路径,一次来自 C 的路径),甚至在第一次触发时读到不一致的数据。这就是著名的 "菱形依赖问题" (Diamond Problem)

这就是为什么我说:"更新机制不是性能问题,而是正确性问题。"

Flower 引入了一个核心模块:调度器 (Scheduler)

工程实现:

调度器的核心逻辑是**"推-拉结合" (Push-Pull)**:

  1. Push 阶段:当信号变化时,不立即执行回调,而是标记所有脏节点(Dirty Marking)。
  2. Pull 阶段:在微任务(Microtask)队列中,按照拓扑排序(Topological Sort)的顺序,一次性计算出最终状态。
scss 复制代码
// 简化的调度逻辑
let dirtyQueue = new Set();

function schedule(effect) {
  dirtyQueue.add(effect);
  // 利用 Promise.resolve() 延迟到微任务执行
  queueMicrotask(flush);
}

function flush() {
  // 在这里进行排序、去重、批量执行
  // 确保 D 只会执行一次,且是在 B 和 C 都更新完之后
}

通过引入调度层,Flower 保证了:每一次更新,都是系统达到"稳定态"后的结果。 中间过程的动荡,被框架内部消化了。


六、 删繁就简:Flower 到底剩下了什么?

在设计过程中,我不断地问自己: "如果把 Flower 一层层剥开,删到不能再删,它还剩下什么?"

最后留下的,其实只有三个核心概念,它们构成了 Flower 的骨架:

  1. Signal (信号源) :负责定义数据和权限。
  2. Derive (计算属性) :负责数据的转换与派生。
  3. Effect (副作用) :负责与外部世界(如 DOM、日志)交互。

没有复杂的 Class,没有难以理解的配置对象,没有黑魔法。

这让我再次确认了一个架构真理:框架的价值,不在于提供了多少能力,而在于它限制了多少可能性。

Flower 限制了你随意修改状态的权力,限制了你隐式建立依赖的自由,但它给予了你**"系统无论怎么变,依然尽在掌握"**的安全感。


七、 结语:从"术"到"道"

回顾《前端向架构突围》的第二章,我们从面向对象的"类与继承",一路走到设计原则的"SOLID",最后落地到 Flower 框架的设计。

如果你仔细回味,会发现 Flower 的每一个设计决策,都是前面那些枯燥原则的投影

  • createSignal单一职责原则 的体现。
  • 显式依赖依赖倒置原则 的落地。
  • 不可变接口接口隔离原则 的实践。

架构设计并不是在追求"更聪明的算法"或"更短的代码",而是在复杂的业务洪流面前,你是否愿意为系统设下清晰而坚定的边界。

反应式编程只是一个切入口。真正重要的,是你如何面对"变化"本身。

至此,框架设计篇章暂告一段落。但我们的突围之路才刚刚开始。在接下来的章节中,我们将走出代码的微观世界,去挑战更为宏大的工程化体系

互动思考: 在你的项目中,是否遇到过"不知道为什么这个组件又重新渲染了"的崩溃时刻?如果让你重新设计,你会更倾向于 Vue 的"自动收集"还是 React 的"显式依赖"?为什么?

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