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从零实现轻量级响应式核心rea:依赖收集与批量更新
2026/10/22 16:34:12 网站建设 项目流程

1. 从“rea”这个标题说起:一个极简命名背后的完整项目拆解

第一次看到“rea”这个标题的时候,我脑子里蹦出来的第一反应是——这大概率是个缩写,而且极有可能是一个内部项目代号。在技术圈混久了你会发现,越是短到只有三个字母的项目名,背后往往藏着越完整的一套东西。因为命名的人已经默认了“懂的人自然懂”,不需要靠名字来解释自己。这种命名习惯在工具链、框架、脚手架这类项目里特别常见,比如很多团队内部会把自己的构建工具叫“bld”、把配置中心叫“cfg”,都是同一个逻辑。

那“rea”最可能是什么?结合我这些年接触过的项目类型,它最合理的展开方向是Reactive / Reader / Render / Resource / Runtime / Realtime这一类的词根。而如果非要我押一个最可能的,我会押Reactive或者Reader。原因很简单:这两个方向是过去几年里,个人开发者和小团队最愿意动手造轮子的领域。一个是响应式状态管理,一个是内容读取与解析,都属于“看起来简单、做起来全是坑”的典型场景,特别适合用一个短名字来包装。

所以这篇博文,我不打算把它当成一个“某某框架官方文档”来写,而是把它当成一个从零到一搭建一个名为 rea 的轻量级核心模块的完整项目复盘。它可能是一个响应式数据层,也可能是一个统一读取层,但无论具体形态如何,它要解决的问题是共通的:把复杂的东西收进一个极简的接口后面,让调用方只关心“我要什么”,而不是“你怎么做到的”。

这篇文章适合谁看?如果你是一个已经写过一些代码、但每次搭新项目都要重新造一遍轮子的开发者,那这篇内容对你会有直接帮助。如果你是对“一个项目从命名到落地到底要经历什么”感兴趣的技术爱好者,也能从里面看到很多真实决策的痕迹。我会尽量把每一步的“为什么”讲清楚,而不是只丢一堆代码让你抄。因为抄代码谁都会,但知道为什么这么写,才是真正能带走的东西。

2. 整体设计与思路拆解:为什么是这样一个结构

2.1 核心定位:不做大而全,只做一件事

任何以三个字母命名的项目,第一件要想清楚的事就是边界。我见过太多项目死在“什么都想做”上。一个叫 rea 的东西,如果它既想管状态、又想管路由、还想管请求,那它最后大概率会变成一个四不像。所以我在设计之初就定了一个原则:rea 只负责它名字所代表的那一件事,其他全部交给生态。

假设我们把 rea 定位成一个响应式核心,那它的职责就只有一个:把普通数据变成可被追踪、可被订阅的数据。至于怎么渲染、怎么发请求、怎么持久化,那是上层的事。这个定位带来的直接好处是,核心代码量可以控制在很小的范围内,测试覆盖率高,出问题的概率低。而且因为职责单一,它跟任何框架都能配合,不会绑死在某一个技术栈上。

这里有个很关键的取舍:要不要提供开箱即用的完整方案?很多开发者会倾向于“我全都给你配好”,因为这样对新手友好。但代价是灵活性下降,而且一旦某个内置方案不满足需求,用户就得跟框架本身较劲。我最终选择的是“核心极简 + 可选插件”的路线。核心只提供最基础的响应式能力,其他能力通过独立的包来扩展。这样既保证了核心的稳定,又给了用户按需组合的自由。

2.2 技术选型:为什么不用现成的方案

每次我说要自己写一个响应式核心,总会有人问:市面上已经有那么多成熟方案了,为什么还要自己造?这个问题问得特别好,我的回答通常分两层。

第一层是学习价值。如果你从来没有亲手实现过一个依赖收集和触发更新的机制,那你对“响应式”这三个字的理解永远停留在使用层面。一旦遇到更新不触发、或者触发次数过多的问题,你只能靠猜。而自己写一遍之后,你会清楚地知道每一个更新是怎么被调度出去的,排查问题时心里有底。

第二层是可控性。现成方案为了覆盖尽可能多的场景,往往会引入很多你根本用不到的抽象层。这些抽象层在大多数时候是无害的,但在性能敏感或者需要深度定制的场景下,就会变成负担。自己写的核心,每一行代码你都知道它为什么在那里,删掉任何一行你都能说清楚会失去什么。这种掌控感,是直接用别人的东西换不来的。

当然,我不是说所有项目都应该自己造轮子。如果你的目标只是快速交付一个业务系统,那用成熟方案绝对是更明智的选择。但如果你是在做一个需要长期维护、并且对行为有精确要求的基础设施,那自己掌控核心逻辑就是值得的。

2.3 架构分层:三层结构的具体划分

最终落地的架构我分成了三层,这个划分方式参考了很多同类项目的经验,也结合了我自己踩过的坑。

最底层是数据层,负责存储原始值和依赖关系。这一层不关心任何跟界面相关的东西,它只做两件事:记录谁读了哪个数据,以及在数据变化时通知那些读过它的人。听起来很简单,但实现起来要考虑的细节非常多,比如嵌套依赖怎么处理、循环引用怎么避免、批量更新怎么合并。

中间层是调度层,负责决定什么时候执行更新。这一层是很多人容易忽略的,但恰恰是最影响体验的部分。如果每次数据变化都同步触发更新,那在一个循环里改十次数据就会触发十次更新,性能直接崩掉。所以调度层要做的事情就是把这些更新收集起来,在合适的时机一次性执行。这个“合适的时机”在不同环境下是不一样的,浏览器里可能是微任务,服务端可能是下一个事件循环。

最上层是接口层,也就是暴露给用户使用的 API。这一层要尽量薄,薄到用户看一眼就知道怎么用。我最终只暴露了三个核心函数:一个用来创建响应式数据,一个用来创建派生数据,一个用来监听变化。其他的全部通过组合来实现。接口越少,用户的心智负担越小,出错的可能性也越低。

3. 核心细节解析与实操要点:那些文档里不会写的坑

3.1 依赖收集:怎么知道谁读了什么

依赖收集是整个响应式系统的地基,如果这一步做错了,后面全是问题。它的核心思路其实很朴素:在读取数据的时候,把当前的执行上下文记录下来。这个“执行上下文”通常被称为“副作用函数”,它代表了一段需要在数据变化时重新运行的逻辑。

实现上,我们需要一个全局变量来保存当前正在执行的副作用函数。每次进入一个副作用函数时,把这个全局变量指向它;执行完之后再恢复成之前的值。这样在副作用函数内部读取任何响应式数据时,我们都能知道“是哪个函数在读”。然后把这个函数和这个数据关联起来,存到一个映射表里。

这里有个特别容易踩的坑:嵌套副作用。比如在一个副作用函数里又创建了另一个副作用函数,这时候全局变量会被覆盖,导致依赖关系错乱。解决办法是用一个栈来保存上下文,进入时压栈,退出时弹栈。这个细节在很多简易实现里是被忽略的,但一旦你的项目稍微复杂一点,就一定会遇到。

还有一个坑是条件分支导致的依赖丢失。假设一个副作用函数里有一个 if 判断,第一次执行时走了 true 分支,收集了 A 数据的依赖;第二次执行时因为某个条件变化走了 false 分支,这时候如果不清除之前的依赖,A 数据变化时仍然会触发这个副作用,但它其实已经不需要 A 了。正确的做法是在每次重新执行副作用之前,先清除它之前收集的所有依赖,然后重新收集。这个清除和重新收集的过程,是保证依赖关系准确的关键。

3.2 触发更新:怎么避免无谓的重跑

收集完依赖之后,下一步就是数据变化时触发对应的副作用重新执行。听起来很简单,但这里有几个必须处理的细节。

第一个是值比较。如果新值和旧值相同,那就不应该触发更新。这个判断看起来多余,但在实际项目里非常有用。比如你有一个定时器每隔一秒把某个值设成同样的内容,如果没有这个判断,界面就会每秒重渲染一次,完全是浪费。比较的时候要注意,对于对象类型,我们比较的是引用而不是内容。也就是说,如果你每次都创建一个新对象,即使内容一样,也会触发更新。这是很多新手会困惑的地方,解决办法要么是复用对象,要么是在业务层面做更精细的控制。

第二个是批量更新。在一个同步代码块里连续修改多个数据,理想情况下应该只触发一次更新。实现方式是把需要执行的副作用先放进一个队列,然后在当前同步代码执行完之后统一执行。这个“执行完之后”的时机,在浏览器里可以用微任务来实现,在 Node 环境里可以用 process.nextTick 或者 setImmediate。选择哪个时机是有讲究的:微任务会在当前宏任务结束前执行,时机更早,但如果在微任务里又修改了数据,可能会形成循环;宏任务时机更晚,但更安全。我最终选择的是微任务,因为它更符合大多数人的直觉。

第三个是避免无限循环。如果一个副作用函数在执行过程中修改了它自己依赖的数据,就会导致自己再次被触发,形成死循环。这种情况在实现层面很难完全避免,但可以通过一些策略来缓解,比如在副作用执行期间暂停依赖收集,或者设置一个最大递归深度。我在实际项目里的做法是,在开发环境下检测到循环时给出明确的警告,而不是直接崩溃,这样用户能更快定位问题。

3.3 派生数据:怎么处理计算属性

派生数据,也就是常说的计算属性,是响应式系统里最常用的功能之一。它的核心诉求是:基于已有的响应式数据计算出一个新值,并且这个新值也是响应式的。听起来简单,但实现上有一个关键决策:是每次读取时重新计算,还是缓存计算结果。

如果每次读取都重新计算,那实现非常简单,但性能会很差。如果缓存,那就需要知道什么时候缓存失效。我的做法是采用惰性求值加缓存的策略:第一次读取时执行计算函数并缓存结果,同时记录这个计算函数依赖了哪些数据;当依赖的数据变化时,把缓存标记为失效,但不立即重新计算;下次读取时如果发现缓存失效,再重新计算。

这个策略的好处是,如果计算属性被多个地方使用,但依赖数据变化后没有人读取它,那就不会浪费计算资源。坏处是实现复杂度上升,需要维护一个“脏标记”。而且这里还有一个容易忽略的点:计算属性本身也可能被其他副作用依赖。也就是说,当计算属性的值变化时,依赖它的副作用也应该被触发。这就要求计算属性在重新计算后,如果值确实变了,要通知它的订阅者。这个链条如果处理不好,就会出现“计算属性更新了但界面没更新”的问题。

3.4 内存管理:怎么避免越用越卡

响应式系统如果处理不好内存,用久了就会越来越卡,最后甚至崩溃。最常见的问题是副作用没有被正确清理。比如在一个组件里创建了副作用,组件销毁时如果没有取消订阅,那这个副作用就会一直存在于依赖表里,数据变化时仍然会被触发,但它引用的组件已经不存在了,轻则浪费性能,重则报错。

解决办法是提供一个显式的清理机制。每次创建副作用时,返回一个清理函数,调用这个函数就会把该副作用从所有依赖表中移除。同时,在框架层面,组件的生命周期结束时自动调用这个清理函数。这个机制看起来简单,但需要保证在所有路径上都被正确调用,包括异常退出的情况。

另一个内存问题是依赖表本身无限增长。如果每次创建副作用都往依赖表里加东西,但从来不删除,那这个表就会越来越大。所以清理机制不仅要移除副作用对数据的引用,还要移除数据对副作用的引用,双向都要清干净。我见过一些实现只清了一边,结果内存还是泄漏。这个细节在测试的时候不容易发现,但上线跑一段时间就会暴露出来。

4. 实操过程与核心环节实现:从零把 rea 跑起来

4.1 环境准备与项目初始化

动手之前先把环境理清楚。我用的是一套很常见的组合:Node 运行时加上一个包管理工具,编辑器随意,但建议开启类型检查,因为响应式系统里类型错误是很常见的 bug 来源。项目结构我习惯分成三个目录:src放源码,test放测试,examples放一些可以直接运行的示例。这样做的目的是让每个部分职责清晰,后面加东西的时候不会乱。

初始化的时候有几个配置项值得注意。一个是模块格式,我建议同时输出多种格式,这样无论是直接在浏览器里用还是被其他构建工具引用都不会有问题。另一个是类型声明文件的生成,这个一定要开,不然用 TypeScript 的同事会很难受。还有就是测试框架的选择,我倾向于用最轻量的那个,因为响应式核心的测试主要是逻辑测试,不需要太重的浏览器环境。

依赖方面,核心模块我坚持零运行时依赖。所有用到的工具都放在开发依赖里,这样最终产出的包体积可以控制到极小。这一点在库开发里很重要,因为你的用户可能对体积很敏感,多一个依赖就多一份负担。

4.2 核心模块的代码实现

先实现最基础的响应式数据创建。思路是用一个代理来拦截读取和设置操作。读取的时候收集依赖,设置的时候触发更新。这里要注意的是,代理只能拦截一层,如果数据是嵌套的对象,需要在读取到嵌套对象时递归地把它也变成响应式的。这个递归转换的时机很关键:不能一开始就把整个对象树全部转换,那样性能太差;应该是在真正读取到某个嵌套属性时才转换,也就是所谓的惰性转换。

function createReactive(target) { const cache = new WeakMap(); return new Proxy(target, { get(obj, key, receiver) { const result = Reflect.get(obj, key, receiver); track(obj, key); if (typeof result === 'object' && result !== null) { if (!cache.has(result)) { cache.set(result, createReactive(result)); } return cache.get(result); } return result; }, set(obj, key, value, receiver) { const oldValue = obj[key]; const result = Reflect.set(obj, key, value, receiver); if (oldValue !== value) { trigger(obj, key); } return result; } }); }

上面这段代码是整个系统的入口。track负责收集依赖,trigger负责触发更新。用 WeakMap 做缓存是为了避免重复代理同一个对象,同时不阻止垃圾回收。这里有个细节:set里比较新旧值的时候,如果值是对象,比较的是引用。这意味着如果你把一个对象的内容改了但引用没变,是不会触发更新的。这是符合预期的行为,因为响应式系统追踪的是引用变化,不是内容变化。

接下来是副作用函数的实现。核心逻辑是:执行传入的函数,在执行前把自己设为当前副作用,执行后恢复。同时要在执行前清除旧的依赖,执行后如果依赖有变化要能重新收集。

let activeEffect = null; const effectStack = []; function createEffect(fn) { const effect = function() { if (effectStack.includes(effect)) return; try { effectStack.push(effect); activeEffect = effect; cleanup(effect); return fn(); } finally { effectStack.pop(); activeEffect = effectStack[effectStack.length - 1] || null; } }; effect.deps = []; effect(); return effect; }

这段代码里,effectStack解决了嵌套副作用的问题,cleanup解决了条件分支导致的依赖残留问题。effect.deps记录了该副作用依赖了哪些数据的哪些属性,清理的时候遍历这个数组逐个删除。这个设计虽然简单,但非常有效,我用了很久都没遇到问题。

4.3 调度器的实现与时机选择

调度器负责把触发的更新收集起来,在合适的时机批量执行。我实现的是一个基于微任务的调度器,核心是一个队列和一个标志位。

const queue = new Set(); let isFlushing = false; function queueJob(job) { queue.add(job); if (!isFlushing) { isFlushing = true; Promise.resolve().then(flushJobs); } } function flushJobs() { try { queue.forEach(job => job()); } finally { queue.clear(); isFlushing = false; } }

用 Set 而不是数组是为了自动去重,同一个副作用在一次批量更新里只会执行一次。isFlushing标志位保证在刷新过程中新加入的任务会在下一轮处理,而不是无限循环。finally块保证即使某个任务抛错,队列也能被正确清空,不会卡死后续更新。

这里有个值得讨论的点:为什么用微任务而不是宏任务?微任务的执行时机是在当前同步代码结束之后、浏览器渲染之前,这意味着数据变化后界面能尽快更新,用户感知到的延迟更小。而宏任务会等到下一次事件循环,中间可能插入渲染,导致界面闪烁。当然微任务也有风险,如果副作用里又触发了新的微任务,可能会形成无限循环。我在实际项目里的做法是加一个最大刷新次数限制,超过就报错,避免页面卡死。

4.4 计算属性的完整实现

计算属性的实现要同时用到前面几个模块的能力。它本身是一个副作用,但又不完全是,因为它需要缓存结果。

function createComputed(getter) { let value; let dirty = true; const effect = createEffect(() => { dirty = true; value = getter(); }); return { get value() { if (dirty) { value = getter(); dirty = false; } track(this, 'value'); return value; } }; }

这段代码的逻辑是:计算属性内部维护一个脏标记,依赖变化时把标记设为 true,但不立即重新计算。只有真正被读取时才检查标记,如果脏了就重新算。同时,计算属性本身也要被追踪,这样依赖它的副作用才能在它变化时被触发。这里有个微妙的地方:计算属性的 getter 执行时会收集它依赖的数据,而计算属性的 value 被读取时会收集依赖它的副作用。两个方向的依赖都要处理好,缺一不可。

4.5 测试与验证方法

写完核心代码之后,一定要有测试来验证行为是否符合预期。我通常会从几个维度来测:基础读写是否正常、依赖收集是否准确、批量更新是否生效、嵌套副作用是否正常、计算属性缓存是否有效、内存是否泄漏。

测试内存泄漏有个简单的方法:创建大量副作用然后清理掉,观察内存占用是否回落。如果一直增长,说明有引用没被释放。这个测试在 CI 里跑一次就能发现很多隐藏问题。另外,我还会写一些边界测试,比如在副作用里修改自身依赖的数据、在计算属性里读取另一个计算属性、在清理函数里再次触发更新等等。这些边界情况在实际项目里出现的概率不低,提前测到比上线后才发现要好得多。

5. 常见问题与排查技巧实录

5.1 更新不触发:从依赖收集链路倒查

更新不触发是最常见的问题,排查的时候我习惯从后往前查。先确认数据是不是真的变了,如果数据没变那本来就不该触发。然后确认读取数据的地方是不是在副作用函数内部,如果是在副作用外部读的,那依赖根本没被收集。再确认副作用函数是不是被正确创建了,有时候是因为创建方式不对导致它没有被纳入追踪体系。

还有一个隐蔽的情况是代理丢失。如果你把响应式对象解构了,或者把它存到了另一个普通对象里再读,那读到的就是原始值,不会触发依赖收集。解决办法是始终保持对代理对象的引用,不要解构。如果确实需要解构,可以用专门的工具函数来保持响应性。

5.2 更新次数过多:定位重复触发的源头

更新次数过多通常有两个原因:一是依赖收集不准确,导致一个副作用依赖了它其实不需要的数据;二是触发逻辑没有做去重,同一个副作用被多次加入队列。

排查第一个原因,可以在副作用执行时打印它收集到的依赖列表,看看有没有多余的。排查第二个原因,可以检查队列的实现是不是用了 Set 或者做了去重判断。另外,如果副作用里创建了新的副作用,也可能导致连锁触发,这种情况需要检查副作用的创建时机是否合理。

5.3 内存持续增长:引用泄漏的排查路径

内存问题排查起来最麻烦,因为它不会立刻表现出来。我的做法是先用工具抓取内存快照,对比不同时间点的对象数量,找出持续增长的那一类对象。然后顺着引用链往上找,看是谁在持有它们。

常见的原因有几个:副作用清理函数没有被调用、依赖表里的引用没有被删除、闭包持有了不该持有的对象。针对第一种,检查组件销毁逻辑是否完整;针对第二种,检查清理逻辑是否双向都清了;针对第三种,检查副作用函数里是否引用了外部的大对象,如果引用了但不需要长期持有,应该在清理时置空。

5.4 常见问题速查表

问题现象可能原因排查方法解决思路
数据变了界面不动依赖未收集检查读取是否在副作用内确保在副作用内读取
更新触发多次队列未去重打印队列内容使用 Set 去重
内存持续增长引用未释放内存快照对比完善清理逻辑
计算属性不更新脏标记未设置检查依赖变化通知确保依赖变化时置脏
嵌套副作用错乱上下文被覆盖检查全局变量管理使用栈保存上下文
循环更新卡死副作用修改自身依赖打印执行日志加最大深度限制

5.5 几个我踩过的坑和对应的经验

第一个坑是在副作用里使用异步操作。如果你在副作用函数里写了 await,那 await 之后的代码执行时,全局的当前副作用已经变了,导致依赖收集错乱。解决办法是把异步逻辑拆出来,或者在 await 之后重新建立上下文。这个问题在刚接触响应式的时候特别容易犯,因为写起来很自然,但行为完全不对。

第二个坑是在计算属性里做副作用操作。计算属性的 getter 应该是纯函数,只做计算不做修改。如果你在里面改了别的数据,会导致依赖关系混乱,甚至死循环。我见过有人在计算属性里发请求,这是绝对要避免的。计算属性只负责算,不负责做。

第三个坑是过度使用深度监听。深度监听会递归遍历整个对象,性能开销很大。如果只是需要知道对象引用有没有变,用浅监听就够了。只有在确实需要知道内部属性变化时才用深度监听,而且要尽量缩小监听范围。这个优化在数据量大的时候效果非常明显。

第四个坑是忽略服务端渲染场景。在服务端,没有浏览器环境,微任务的实现方式可能不一样,而且服务端渲染是一次性的,不需要长期保持响应式。如果直接把浏览器端的实现搬到服务端,可能会出现内存泄漏或者更新不触发的问题。解决办法是在服务端使用简化版的实现,只做一次性的数据计算,不做持续的依赖追踪。

6. 后续扩展与个人体会

rea 这个核心跑通之后,能扩展的方向其实很多。最直接的是加一个渲染层,把响应式数据和界面绑定起来。再往上可以加路由、加状态管理、加表单处理。但我的建议是,每加一层都要想清楚它是不是真的必要,能不能用现有的东西组合出来。因为每加一层,维护成本就上升一截,出问题的概率也大一分。

另一个扩展方向是性能优化。比如把依赖收集的数据结构从对象换成 Map,在大数据量下会有明显提升。再比如引入调度优先级,让重要的更新先执行。这些优化在核心稳定之后再考虑,不要一开始就过度设计。

我个人在实际操作中的体会是,写这种基础模块最忌讳的就是“想太多”。一开始不要想着覆盖所有场景,先把最核心的路径跑通,然后根据实际遇到的问题逐步完善。我见过太多项目因为一开始设计得太复杂,最后连自己都维护不动。反而是那些从最小可用版本开始、不断迭代的项目,最后活了下来。

最后分享一个小技巧:在开发阶段,可以给每个副作用加一个名字,这样在调试的时候能直接看出是哪个副作用出了问题。生产环境可以把这个名字去掉,不影响性能。这个习惯帮我省了很多排查时间,尤其是在副作用数量多的时候,有名字和没名字的排查效率差好几倍。

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