【浅谈Vue3 effect】

Vue3 中引入了 proxy进行数据劫持，而effect是响应式系统的核心，而响应式系统又是 vue3 中的核心，所以从 effect 开始讲起。
首先看下面 effect 的传参，fn 是回调函数，options 是传入的参数。

export function effect(
  fn: () => T,
  options: ReactiveEffectOptions = EMPTY_OBJ
): ReactiveEffect {
  if (isEffect(fn)) {
    fn = fn.raw
  }
  const effect = createReactiveEffect(fn, options)
  if (!options.lazy) {
    effect()
  }
  return effect
}

其中 option 的参数如下，都是属于可选的。

参数	含义
lazy	是否延迟触发 effect
computed	是否为计算属性
scheduler	调度函数
onTrack	追踪时触发
onTrigger	触发回调时触发
onStop	停止监听时触发

export interface ReactiveEffectOptions {
  lazy?: boolean
  computed?: boolean
  scheduler?: (job: ReactiveEffect) => void
  onTrack?: (event: DebuggerEvent) => void
  onTrigger?: (event: DebuggerEvent) => void
  onStop?: () => void
}

分析完参数之后，继续我们一开始的分析。当我们调用 effect 时，首先判断传入的 fn 是否是 effect，如果是，取出原始值，然后调用 createReactiveEffect 创建 新的effect， 如果传入的 option 中的 lazy 不为为 true，则立即调用我们刚刚创建的 effect, 最后返回刚刚创建的 effect。
那么 createReactiveEffect是怎样是创建 effect的呢？

function createReactiveEffect(
  fn: (...args: any[]) => T,
  options: ReactiveEffectOptions
): ReactiveEffect {
  const effect = function reactiveEffect(...args: unknown[]): unknown {
    if (!effect.active) {
      return options.scheduler ? undefined : fn(...args)
    }
    if (!effectStack.includes(effect)) {
      cleanup(effect)
      try {
        enableTracking()
        effectStack.push(effect)
        activeEffect = effect
        return fn(...args)
      } finally {
        effectStack.pop()
        resetTracking()
        activeEffect = effectStack[effectStack.length - 1]
      }
    }
  } as ReactiveEffect
  effect.id = uid++
  effect._isEffect = true
  effect.active = true
  effect.raw = fn
  effect.deps = []
  effect.options = options
  return effect
}

我们先忽略 reactiveEffect，继续看下面的挂载的属性。

effect 挂载属性	含义
id	自增id， 唯一标识effect
_isEffect	用于标识方法是否是effect
active	effect 是否激活
raw	创建effect是传入的fn
deps	持有当前 effect 的dep 数组
options	创建effect是传入的options

回到 reactiveEffect，如果 effect 不是激活状态，这种情况发生在我们调用了 effect 中的 stop 方法之后，那么先前没有传入调用 scheduler 函数的话，直接调用原始方法fn，否则直接返回。
那么处于激活状态的 effect 要怎么进行处理呢？首先判断是否当前 effect 是否在 effectStack 当中，如果在，则不进行调用，这个主要是为了避免死循环。拿下面测试用例来看

it('should avoid infinite loops with other effects', () => {
    const nums = reactive({ num1: 0, num2: 1 })

    const spy1 = jest.fn(() => (nums.num1 = nums.num2))
    const spy2 = jest.fn(() => (nums.num2 = nums.num1))
    effect(spy1)
    effect(spy2)
    expect(nums.num1).toBe(1)
    expect(nums.num2).toBe(1)
    expect(spy1).toHaveBeenCalledTimes(1)
    expect(spy2).toHaveBeenCalledTimes(1)
    nums.num2 = 4
    expect(nums.num1).toBe(4)
    expect(nums.num2).toBe(4)
    expect(spy1).toHaveBeenCalledTimes(2)
    expect(spy2).toHaveBeenCalledTimes(2)
    nums.num1 = 10
    expect(nums.num1).toBe(10)
    expect(nums.num2).toBe(10)
    expect(spy1).toHaveBeenCalledTimes(3)
    expect(spy2).toHaveBeenCalledTimes(3)
})

如果不加 effectStack，会导致 num2 改变，触发了 spy1, spy1 里面 num1 改变又触发了 spy2, spy2 又会改变 num2，从而触发了死循环。

接着是清除依赖，每次 effect 运行都会重新收集依赖, deps 是持有 effect 的依赖数组，其中里面的每个 dep 是对应对象某个 key 的 全部依赖，我们在这里需要做的就是首先把 effect 从 dep 中删除，最后把 deps 数组清空。

function cleanup(effect: ReactiveEffect) {
  const { deps } = effect
  if (deps.length) {
    for (let i = 0; i < deps.length; i++) {
      deps[i].delete(effect)
    }
    deps.length = 0
  }
}

清除完依赖，就开始重新收集依赖。首先开启依赖收集，把当前 effect 放入 effectStack 中，然后讲 activeEffect 设置为当前的 effect，activeEffect 主要为了在收集依赖的时候使用（在下面会很快讲到），然后调用 fn 并且返回值，当这一切完成的时候，finally 阶段，会把当前 effect 弹出，恢复原来的收集依赖的状态，还有恢复原来的 activeEffect。

 try {
    enableTracking()
    effectStack.push(effect)
    activeEffect = effect
    return fn(...args)
  } finally {
    effectStack.pop()
    resetTracking()
    activeEffect = effectStack[effectStack.length - 1]
  }

那 effect 是怎么收集依赖的呢？vue3 利用 proxy 劫持对象，在上面运行 effect 中读取对象的时候，当前对象的 key 的依赖 set集合 会把 effect 收集进去。

export function track(target: object, type: TrackOpTypes, key: unknown) {
  ...
}

vue3 在 reactive 中触发 track 函数，reactive 会在单独的章节讲。触发 track 的参数中，object 表示触发 track 的对象， type 代表触发 track 类型，而 key 则是 触发 track 的 object 的 key。在下面可以看到三种类型的读取对象会触发 track，分别是 get、 has、 iterate。

export const enum TrackOpTypes {
  GET = 'get',
  HAS = 'has',
  ITERATE = 'iterate'
}

回到 track 内部，如果 shouldTrack 为 false 或者 activeEffect 为空，则不进行依赖收集。接着 targetMap 里面有没有该对象，没有新建 map，然后再看这个 map 有没有这个对象的对应 key 的 依赖 set 集合，没有则新建一个。 如果对象对应的 key 的 依赖 set 集合也没有当前 activeEffect， 则把 activeEffect 加到 set 里面，同时把 当前 set 塞到 activeEffect 的 deps 数组。最后如果是开发环境而且传入了 onTrack 函数，则触发 onTrack。
所以 deps 就是 effect 中所依赖的 key 对应的 set 集合数组， 毕竟一般来说，effect 中不止依赖一个对象或者不止依赖一个对象的一个key，而且 一个对象可以能不止被一个 effect 使用，所以是 set 集合数组。

if (!shouldTrack || activeEffect === undefined) {
    return
  }
  let depsMap = targetMap.get(target)
  if (!depsMap) {
    targetMap.set(target, (depsMap = new Map()))
  }
  let dep = depsMap.get(key)
  if (!dep) {
    depsMap.set(key, (dep = new Set()))
  }
  if (!dep.has(activeEffect)) {
    dep.add(activeEffect)
    activeEffect.deps.push(dep)
    if (__DEV__ && activeEffect.options.onTrack) {
      activeEffect.options.onTrack({
        effect: activeEffect,
        target,
        type,
        key
      })
    }
  }

依赖都收集完毕了，接下来就是触发依赖。如果 targetMap 为空，说明这个对象没有被追踪，直接return。

export function trigger(
  target: object,
  type: TriggerOpTypes,
  key?: unknown,
  newValue?: unknown,
  oldValue?: unknown,
  oldTarget?: Map | Set
) {
  const depsMap = targetMap.get(target)
  if (!depsMap) {
    // never been tracked
    return
  }
  ...
}

其中触发的 type, 包括了 set、add、delete 和 clear。

export const enum TriggerOpTypes {
  SET = 'set',
  ADD = 'add',
  DELETE = 'delete',
  CLEAR = 'clear'
}

接下来对 key 收集的依赖进行分组，computedRunners 具有更高的优先级，会触发下游的 effects 重新收集依赖，

const effects = new Set()
const computedRunners = new Set()

add 方法是将 effect 添加进不同分组的函数，其中 effect !== activeEffect 这个是为了避免死循环，在下面的注释也写的很清楚，避免出现 foo.value++ 这种情况。至于为什么是 set 呢，要避免 effect 多次运行。就好像循环中，set 触发了 trigger ，那么 ITERATE 和 当前 key 可能都属于同个 effect，这样就可以避免多次运行了。

const add = (effectsToAdd: Set | undefined) => {
if (effectsToAdd) {
  effectsToAdd.forEach(effect => {
    if (effect !== activeEffect || !shouldTrack) {
      if (effect.options.computed) {
        computedRunners.add(effect)
      } else {
        effects.add(effect)
      }
    } else {
      // the effect mutated its own dependency during its execution.
      // this can be caused by operations like foo.value++
      // do not trigger or we end in an infinite loop
    }
  })
}
}

下面根据触发 key 类型的不同进行 effect 的处理。如果是 clear 类型，则触发这个对象所有的 effect。如果 key 是 length , 而且 target 是数组，则会触发 key 为 length 的 effects ，以及 key 大于等于新 length的 effects， 因为这些此时数组长度变化了。

if (type === TriggerOpTypes.CLEAR) {
    // collection being cleared
    // trigger all effects for target
    depsMap.forEach(add)
} else if (key === 'length' && isArray(target)) {
    depsMap.forEach((dep, key) => {
      if (key === 'length' || key >= (newValue as number)) {
        add(dep)
      }
    })
} 

下面则是对正常的新增、修改、删除进行 effect 的分组, isAddOrDelete 表示新增 或者不是数组的删除，这为了对迭代 key的 effect 进行触发，如果 isAddOrDelete 为 true 或者是 map 对象的设值，则触发 isArray(target) ? 'length' : ITERATE_KEY 的 effect ，如果 isAddOrDelete 为 true 且 对象为 map， 则触发 MAP_KEY_ITERATE_KEY 的 effect

else {
    // schedule runs for SET | ADD | DELETE
    if (key !== void 0) {
      add(depsMap.get(key))
    }
    // also run for iteration key on ADD | DELETE | Map.SET
    const isAddOrDelete =
      type === TriggerOpTypes.ADD ||
      (type === TriggerOpTypes.DELETE && !isArray(target))
    if (
      isAddOrDelete ||
      (type === TriggerOpTypes.SET && target instanceof Map)
    ) {
      add(depsMap.get(isArray(target) ? 'length' : ITERATE_KEY))
    }
    if (isAddOrDelete && target instanceof Map) {
      add(depsMap.get(MAP_KEY_ITERATE_KEY))
    }
}

最后是运行 effect， 像上面所说的，computed effects 会优先运行，因为 computed effects 在运行过程中，第一次会触发上游把cumputed effect收集进去，再把下游 effect 收集起来。

还有一点，就是 effect.options.scheduler，如果传入了调度函数，则通过 scheduler 函数去运行 effect， 但是 scheduler 里面可能不一定使用了 effect，例如 computed 里面，因为 computed 是延迟运行 effect， 这个会在讲 computed 的时候再讲。

const run = (effect: ReactiveEffect) => {
    if (__DEV__ && effect.options.onTrigger) {
      effect.options.onTrigger({
        effect,
        target,
        key,
        type,
        newValue,
        oldValue,
        oldTarget
      })
    }
    if (effect.options.scheduler) {
      effect.options.scheduler(effect)
    } else {
      effect()
    }
}

// Important: computed effects must be run first so that computed getters
// can be invalidated before any normal effects that depend on them are run.
computedRunners.forEach(run)
effects.forEach(run)

可以发现，不管是 track 还是 trigger， 都会导致 effect 重新运行去收集依赖。

最后再讲一个 stop 方法，当我们调用 stop 方法后，会清空其他对象对 effect 的依赖，同时调用 onStop 回调，最后将 effect 的激活状态设置为 false

export function stop(effect: ReactiveEffect) {
  if (effect.active) {
    cleanup(effect)
    if (effect.options.onStop) {
      effect.options.onStop()
    }
    effect.active = false
  }
}

这样当再一次调用 effect 的时候，不会进行依赖的重新收集，而且没有调度函数，就直接返回原始的 fn 的运行结果，否则直接返回 undefined。

if (!effect.active) {
  return options.scheduler ? undefined : fn(...args)
}