Vue3 计算属性computed的实现原理

computed 的函数签名

computed 的实现

ComputedRefImpl 类

总结

版本：3.2.31

computed 的函数签名

// packages/reactivity/src/computed.ts
// 只读的
export function computed<T>(
  getter: ComputedGetter<T>,
  debugOptions?: DebuggerOptions
): ComputedRef<T>
// 可写的 
export function computed<T>(
  options: WritableComputedOptions<T>,
  debugOptions?: DebuggerOptions
): WritableComputedRef<T>
export function computed<T>(
  getterOrOptions: ComputedGetter<T> | WritableComputedOptions<T>,
  debugOptions?: DebuggerOptions,
  isSSR = false
)

上面的代码为 computed 的函数重载。在第一个重载中，接受一个 getter 函数，并返回 ComputedRef 类型的值。也就是说，在这种情况下，computed 接受一个 getter 函数，并根据 getter 的返回值返回一个不可变的响应式 ref 对象。

如下面的代码所示：

const count = ref(1)
// computed 接受一个 getter 函数
const plusOne = computed(() => count.value + 1)
console.log(plusOne.value) // 2
plusOne.value++ // 错误

在第二个重载中，computed 函数接受一个具有 get 和 set 函数的 options 对象，并返回一个可写的 ref 对象。

如下面的代码所示：

const count = ref(1)
const plusOne = computed({
  // computed 函数接受一个具有 get 和 set 函数的 options 对象
  get: () => count.value + 1,
  set: val => {
    count.value = val - 1
  }
})
plusOne.value = 1
console.log(count.value) // 0

第三个重载是第一个重载和第二个重载的结合，此时 computed 函数既可以接受一个 getter 函数，又可以接受一个具有 get 和 set 函数的 options 对象。

computed 的实现

// packages/reactivity/src/computed.ts
export function computed<T>(
  getterOrOptions: ComputedGetter<T> | WritableComputedOptions<T>,
  debugOptions?: DebuggerOptions,
  isSSR = false
) {
  let getter: ComputedGetter<T>
  let setter: ComputedSetter<T>
  // 判断 getterOrOptions 参数 是否是一个函数
  const onlyGetter = isFunction(getterOrOptions)
  if (onlyGetter) {
    // getterOrOptions 是一个函数，则将函数赋值给取值函数getter 
    getter = getterOrOptions
    setter = __DEV__
      ? () => {
          console.warn('Write operation failed: computed value is readonly')
        }
      : NOOP
  } else {
    // getterOrOptions 是一个 options 选项对象，分别取 get/set 赋值给取值函数getter和赋值函数setter
    getter = getterOrOptions.get
    setter = getterOrOptions.set
  }
  // 实例化一个 computed 实例
  const cRef = new ComputedRefImpl(getter, setter, onlyGetter || !setter, isSSR)
  if (__DEV__ && debugOptions && !isSSR) {
    cRef.effect.onTrack = debugOptions.onTrack
    cRef.effect.onTrigger = debugOptions.onTrigger
  }
  return cRef as any
}

在 computed 函数的实现中，首先判断传入的 getterOrOptions 参数是 getter 函数还是 options 对象。

如果 getterOrOptions 是 getter 函数，则直接将传入的参数赋值给 computed 的 getter 函数。由于这种情况下的计算属性是只读的，因此不允许设置 setter 函数，并且在 DEV 环境中设置 setter 会报出警告。

如果 getterOrOptions 是 options 对象，则将该对象中的 get 、set 函数分别赋值给 computed 的 gettter 和 setter。

处理完 computed 的 getter 和 setter 后，则根据 getter 和 setter 创建一个 ComputedRefImpl 类的实例，该实例是一个 ref 对象，最后将该 ref 对象返回。

下面我们来看看 ComputedRefImpl 这个类。

ComputedRefImpl 类

// packages/reactivity/src/computed.ts
export class ComputedRefImpl<T> {
  public dep?: Dep = undefined
  // value 用来缓存上一次计算的值
  private _value!: T
  public readonly effect: ReactiveEffect<T>
  public readonly __v_isRef = true
  public readonly [ReactiveFlags.IS_READONLY]: boolean
  // dirty标志，用来表示是否需要重新计算值，为true 则意味着 脏， 需要计算
  public _dirty = true
  public _cacheable: boolean
  constructor(
    getter: ComputedGetter<T>,
    private readonly _setter: ComputedSetter<T>,
    isReadonly: boolean,
    isSSR: boolean
  ) {
    this.effect = new ReactiveEffect(getter, () => {
      // getter的时候，不派发通知
      if (!this._dirty) {
        this._dirty = true
        // 当计算属性依赖响应式数据变化时，手动调用 triggerRefValue 函数 触发响应式
        triggerRefValue(this)
      }
    })
    this.effect.computed = this
    this.effect.active = this._cacheable = !isSSR
    this[ReactiveFlags.IS_READONLY] = isReadonly
  }
  get value() {
    // the computed ref may get wrapped by other proxies e.g. readonly() #3376
    // 获取原始对象
    const self = toRaw(this)
    // 当读取 value 时，手动调用 trackRefValue 函数进行追踪
    trackRefValue(self)
    // 只有脏 才计算值，并将得到的值缓存到value中
    if (self._dirty || !self._cacheable) {
      // 将dirty设置为 false， 下一次访问直接使用缓存的 value中的值
      self._dirty = false
      self._value = self.effect.run()!
    }
    // 返回最新的值
    return self._value
  }
  set value(newValue: T) {
    this._setter(newValue)
  }
}

缓存计算属性，避免多次计算：

为了避免多次访问计算属性时导致副作用函数多次执行，在 ComputedRefImpl 类中定义了一个私有变量 _value 和一个公共变量 _dirty。其中 _value 用来缓存上一次计算的值，_dirty 用来表示是否需要重新计算值，值为 true 时意味着「脏」，则计算属性需要重新计算。在读取计算属性时，会触发 getter 函数，在 getter 函数中，判断 _dirty 的值是否为 true，如果是，才重新执行副作用，将执行结果缓存到 _value 变量中，并返回最新的值。如果_dirty 的值为 false，说明计算属性不需要重新计算，返回上一次计算的结果即可。

数据变化，计算属性需重新计算：

当计算属性的依赖数据发生变化时，为了使得计算属性是最新的，Vue 在 ComputedRefImpl 类的构造函数中为 getter 创建了一个副作用函数。在该副作用函数中，判断 this._dirty 标记是否为 false，如果是，则将 this._dirty 置为 true，当下一次访问计算属性时，就会重新执行副作用函数计算值。

计算属性中的 effect 嵌套：

当我们在另一个 effect 中读取计算属性的值时，如下面代码所示：

const sumResult = computed(() => obj.foo + obj.bar)
effect(() => {
  // 在该副作用函数中读取 sumResult.value
  console.log(sumResult.value)
})
// 修改 obj.bar 的值
obj.bar++

如上面的代码所示，sumResult 是一个计算属性，并且在另一个 effect 的副作用函数中读取了 sumResult.value 的值。如果此时修改了 obj.bar 的值，期望的结果是副作用函数重新执行，但实际上并未重新触发副作用函数执行。

在一个 effect 中读取计算属性的值，其本质上就是一个典型的 effect 嵌套。一个计算属性内部拥有自己的 effect ，并且它是懒执行的，只有当真正读取计算属性的值时才会执行。当把计算属性用于另外一个 effect 时，就会发生 effect 嵌套，外层的 effect 不会被内层 effect 中的响应式数据收集。因此，当读取计算属性的值时，需要手动调用 trackRefValue 函数进行追踪，当计算属性依赖的响应式数据发生变化时，手动调用 triggerRefValue 函数触发响应。

总结

computed 的实现，它实际上就是一个懒执行的副作用函数，通过 _dirty 标志使得副作用函数可以懒执行。dirty 标志用来表示是否需要重新计算值，当值为 true 时意味着「脏」，则计算属性需要重新计算，即重新执行副作用。

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