摘要：當某個屬性發生變化，觸發攔截函數，然后調用自身消息訂閱器的方法，遍歷當前中保存著所有訂閱者的數組，并逐個調用的方法，完成響應更新。

編者按：我們會不時邀請工程師談談有意思的技術細節，希望知其所以然能讓大家在面試有更出色表現。也給面試官提供更多思路。

雖然目前的技術棧已由 Vue 轉到了 React，但從之前使用 Vue 開發的多個項目實際經歷來看還是非常愉悅的，Vue 文檔清晰規范，api 設計簡潔高效，對前端開發人員友好，上手快，甚至個人認為在很多場景使用 Vue 比 React 開發效率更高，之前也有斷斷續續研讀過 Vue 的源碼，但一直沒有梳理總結，所以在此做一些技術歸納同時也加深自己對 Vue 的理解，那么今天要寫的便是 Vue 中最常用到的 API 之一 computed 的實現原理。

話不多說，一個最基本的例子如下：

    
{{fullName}}

new Vue({
    data: {
        firstName: "Xiao",
        lastName: "Ming"
    },
    computed: {
        fullName: function () {
            return this.firstName + " " + this.lastName
        }
    }
})

Vue 中我們不需要在 template 里面直接計算 {{this.firstName + " " + this.lastName}}，因為在模版中放入太多聲明式的邏輯會讓模板本身過重，尤其當在頁面中使用大量復雜的邏輯表達式處理數據時，會對頁面的可維護性造成很大的影響，而 computed 的設計初衷也正是用于解決此類問題。

當然很多時候我們使用 computed 時往往會與 Vue 中另一個 API 也就是偵聽器 watch 相比較，因為在某些方面它們是一致的，都是以 Vue 的依賴追蹤機制為基礎，當某個依賴數據發生變化時，所有依賴這個數據的相關數據或函數都會自動發生變化或調用。

雖然計算屬性在大多數情況下更合適，但有時也需要一個自定義的偵聽器。這就是為什么 Vue 通過 watch 選項提供了一個更通用的方法來響應數據的變化。當需要在數據變化時執行異步或開銷較大的操作時，這個方式是最有用的。

從 Vue 官方文檔對 watch 的解釋我們可以了解到，使用 watch 選項允許我們執行異步操作（訪問一個 API）或高消耗性能的操作，限制我們執行該操作的頻率，并在我們得到最終結果前，設置中間狀態，而這些都是計算屬性無法做到的。

下面還另外總結了幾點關于 computed 和 watch 的差異：

computed 是計算一個新的屬性，并將該屬性掛載到 vm（Vue 實例）上，而 watch 是監聽已經存在且已掛載到 vm 上的數據，所以用 watch 同樣可以監聽 computed 計算屬性的變化（其它還有 data、props）

computed 本質是一個惰性求值的觀察者，具有緩存性，只有當依賴變化后，第一次訪問 computed 屬性，才會計算新的值，而 watch 則是當數據發生變化便會調用執行函數

從使用場景上說，computed 適用一個數據被多個數據影響，而 watch 適用一個數據影響多個數據；

以上我們了解了 computed 和 watch 之間的一些差異和使用場景的區別，當然某些時候兩者并沒有那么明確嚴格的限制，最后還是要具體到不同的業務進行分析。

言歸正傳，回到文章的主題 computed 身上，為了更深層次地了解計算屬性的內在機制，接下來就讓我們一步步探索 Vue 源碼中關于它的實現原理吧。

在分析 computed 源碼之前我們先得對 Vue 的響應式系統有一個基本的了解，Vue 稱其為非侵入性的響應式系統，數據模型僅僅是普通的 JavaScript 對象，而當你修改它們時，視圖便會進行自動更新。

當你把一個普通的 JavaScript 對象傳給 Vue 實例的 data 選項時，Vue 將遍歷此對象所有的屬性，并使用 Object.defineProperty 把這些屬性全部轉為 getter/setter，這些 getter/setter 對用戶來說是不可見的，但是在內部它們讓 Vue 追蹤依賴，在屬性被訪問和修改時通知變化，每個組件實例都有相應的 watcher 實例對象，它會在組件渲染的過程中把屬性記錄為依賴，之后當依賴項的 setter 被調用時，會通知 watcher 重新計算，從而致使它關聯的組件得以更新。

Vue 響應系統，其核心有三點：observe、watcher、dep：

observe：遍歷 data 中的屬性，使用 Object.defineProperty 的 get/set 方法對其進行數據劫持；

dep：每個屬性擁有自己的消息訂閱器 dep，用于存放所有訂閱了該屬性的觀察者對象；

watcher：觀察者（對象），通過 dep 實現對響應屬性的監聽，監聽到結果后，主動觸發自己的回調進行響應。

對響應式系統有一個初步了解后，我們再來分析計算屬性。
首先我們找到計算屬性的初始化是在 src/core/instance/state.js 文件中的 initState 函數中完成的

export function initState (vm: Component) {
  vm._watchers = []
  const opts = vm.$options
  if (opts.props) initProps(vm, opts.props)
  if (opts.methods) initMethods(vm, opts.methods)
  if (opts.data) {
    initData(vm)
  } else {
    observe(vm._data = {}, true /* asRootData */)
  }
  // computed初始化
  if (opts.computed) initComputed(vm, opts.computed)
  if (opts.watch && opts.watch !== nativeWatch) {
    initWatch(vm, opts.watch)
  }
}

調用了 initComputed 函數（其前后也分別初始化了 initData 和 initWatch ）并傳入兩個參數 vm 實例和 opt.computed 開發者定義的 computed 選項，轉到 initComputed 函數：

const computedWatcherOptions = { computed: true }

function initComputed (vm: Component, computed: Object) {
  // $flow-disable-line
  const watchers = vm._computedWatchers = Object.create(null)
  // computed properties are just getters during SSR
  const isSSR = isServerRendering()

  for (const key in computed) {
    const userDef = computed[key]
    const getter = typeof userDef === "function" ? userDef : userDef.get
    if (process.env.NODE_ENV !== "production" && getter == null) {
      warn(
        "Getter is missing for computed property "${key}".",
        vm
      )
    }

    if (!isSSR) {
      // create internal watcher for the computed property.
      watchers[key] = new Watcher(
        vm,
        getter || noop,
        noop,
        computedWatcherOptions
      )
    }

    // component-defined computed properties are already defined on the
    // component prototype. We only need to define computed properties defined
    // at instantiation here.
    if (!(key in vm)) {
      defineComputed(vm, key, userDef)
    } else if (process.env.NODE_ENV !== "production") {
      if (key in vm.$data) {
        warn("The computed property "${key}" is already defined in data.", vm)
      } else if (vm.$options.props && key in vm.$options.props) {
        warn("The computed property "${key}" is already defined as a prop.", vm)
      }
    }
  }
}

從這段代碼開始我們觀察這幾部分：

獲取計算屬性的定義 userDef 和 getter 求值函數

const userDef = computed[key]
const getter = typeof userDef === "function" ? userDef : userDef.get

定義一個計算屬性有兩種寫法，一種是直接跟一個函數，另一種是添加 set 和 get 方法的對象形式，所以這里首先獲取計算屬性的定義 userDef，再根據 userDef 的類型獲取相應的 getter 求值函數。

計算屬性的觀察者 watcher 和消息訂閱器 dep

watchers[key] = new Watcher(
    vm,
    getter || noop,
    noop,
    computedWatcherOptions
)

這里的 watchers 也就是 vm._computedWatchers 對象的引用，存放了每個計算屬性的觀察者 watcher 實例（注：后文中提到的“計算屬性的觀察者”、“訂閱者”和 watcher 均指代同一個意思但注意和 Watcher 構造函數區分），Watcher 構造函數在實例化時傳入了 4 個參數：vm 實例、getter 求值函數、noop 空函數、computedWatcherOptions 常量對象（在這里提供給 Watcher 一個標識 {computed:true} 項，表明這是一個計算屬性而不是非計算屬性的觀察者，我們來到 Watcher 構造函數的定義：

class Watcher {
  constructor (
    vm: Component,
    expOrFn: string | Function,
    cb: Function,
    options?: ?Object,
    isRenderWatcher?: boolean
  ) {
    if (options) {
      this.computed = !!options.computed
    } 

    if (this.computed) {
      this.value = undefined
      this.dep = new Dep()
    } else {
      this.value = this.get()
    }
  }
  
  get () {
    pushTarget(this)
    let value
    const vm = this.vm
    try {
      value = this.getter.call(vm, vm)
    } catch (e) {
      
    } finally {
      popTarget()
    }
    return value
  }
  
  update () {
    if (this.computed) {
      if (this.dep.subs.length === 0) {
        this.dirty = true
      } else {
        this.getAndInvoke(() => {
          this.dep.notify()
        })
      }
    } else if (this.sync) {
      this.run()
    } else {
      queueWatcher(this)
    }
  }

  evaluate () {
    if (this.dirty) {
      this.value = this.get()
      this.dirty = false
    }
    return this.value
  }

  depend () {
    if (this.dep && Dep.target) {
      this.dep.depend()
    }
  }
}

為了簡潔突出重點，這里我手動去掉了我們暫時不需要關心的代碼片段。
觀察 Watcher 的 constructor ，結合剛才講到的 new Watcher 傳入的第四個參數 {computed:true} 知道，對于計算屬性而言 watcher 會執行 if 條件成立的代碼 this.dep = new Dep()，而 dep 也就是創建了該屬性的消息訂閱器。

export default class Dep {
  static target: ?Watcher;
  subs: Array;

  constructor () {
    this.id = uid++
    this.subs = []
  }

  addSub (sub: Watcher) {
    this.subs.push(sub)
  }

  depend () {
    if (Dep.target) {
      Dep.target.addDep(this)
    }
  }

  notify () {
    const subs = this.subs.slice()
    for (let i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {
      subs[i].update()
    }
  }
}

Dep.target = null
  

Dep 同樣精簡了部分代碼，我們觀察 Watcher 和 Dep 的關系，用一句話總結

watcher 中實例化了 dep 并向 dep.subs 中添加了訂閱者，dep 通過 notify 遍歷了 dep.subs 通知每個 watcher 更新。

defineComputed 定義計算屬性

if (!(key in vm)) {
  defineComputed(vm, key, userDef)
} else if (process.env.NODE_ENV !== "production") {
  if (key in vm.$data) {
    warn("The computed property "${key}" is already defined in data.", vm)
  } else if (vm.$options.props && key in vm.$options.props) {
    warn("The computed property "${key}" is already defined as a prop.", vm)
  }
}

因為 computed 屬性是直接掛載到實例對象中的，所以在定義之前需要判斷對象中是否已經存在重名的屬性，defineComputed 傳入了三個參數：vm 實例、計算屬性的 key 以及 userDef 計算屬性的定義（對象或函數）。
然后繼續找到 defineComputed 定義處：

export function defineComputed (
  target: any,
  key: string,
  userDef: Object | Function
) {
  const shouldCache = !isServerRendering()
  if (typeof userDef === "function") {
    sharedPropertyDefinition.get = shouldCache
      ? createComputedGetter(key)
      : userDef
    sharedPropertyDefinition.set = noop
  } else {
    sharedPropertyDefinition.get = userDef.get
      ? shouldCache && userDef.cache !== false
        ? createComputedGetter(key)
        : userDef.get
      : noop
    sharedPropertyDefinition.set = userDef.set
      ? userDef.set
      : noop
  }
  if (process.env.NODE_ENV !== "production" &&
      sharedPropertyDefinition.set === noop) {
    sharedPropertyDefinition.set = function () {
      warn(
        "Computed property "${key}" was assigned to but it has no setter.",
        this
      )
    }
  }
  Object.defineProperty(target, key, sharedPropertyDefinition)
}

在這段代碼的最后調用了原生 Object.defineProperty 方法，其中傳入的第三個參數是屬性描述符sharedPropertyDefinition，初始化為：

const sharedPropertyDefinition = {
  enumerable: true,
  configurable: true,
  get: noop,
  set: noop
}

隨后根據 Object.defineProperty 前面的代碼可以看到 sharedPropertyDefinition 的 get/set 方法在經過 userDef 和 shouldCache 等多重判斷后被重寫，當非服務端渲染時，sharedPropertyDefinition 的 get 函數也就是 createComputedGetter(key) 的結果，我們找到 createComputedGetter 函數調用結果并最終改寫 sharedPropertyDefinition 大致呈現如下：

sharedPropertyDefinition = {
    enumerable: true,
    configurable: true,
    get: function computedGetter () {
        const watcher = this._computedWatchers && this._computedWatchers[key]
        if (watcher) {
            watcher.depend()
            return watcher.evaluate()
        }
    },
    set: userDef.set || noop
}

當計算屬性被調用時便會執行 get 訪問函數，從而關聯上觀察者對象 watcher 然后執行 wather.depend() 收集依賴和 watcher.evaluate() 計算求值。

當組件初始化的時候，computed 和 data 會分別建立各自的響應系統，Observer 遍歷 data 中每個屬性設置 get/set 數據攔截

初始化 computed 會調用 initComputed 函數

注冊一個 watcher 實例，并在內實例化一個 Dep 消息訂閱器用作后續收集依賴（比如渲染函數的 watcher 或者其他觀察該計算屬性變化的 watcher ）

調用計算屬性時會觸發其Object.defineProperty的get訪問器函數

調用 watcher.depend() 方法向自身的消息訂閱器 dep 的 subs 中添加其他屬性的 watcher

調用 watcher 的 evaluate 方法（進而調用 watcher 的 get 方法）讓自身成為其他 watcher 的消息訂閱器的訂閱者，首先將 watcher 賦給 Dep.target，然后執行 getter 求值函數，當訪問求值函數里面的屬性（比如來自 data、props 或其他 computed）時，會同樣觸發它們的 get 訪問器函數從而將該計算屬性的 watcher 添加到求值函數中屬性的 watcher 的消息訂閱器 dep 中，當這些操作完成，最后關閉 Dep.target 賦為 null 并返回求值函數結果。

當某個屬性發生變化，觸發 set 攔截函數，然后調用自身消息訂閱器 dep 的 notify 方法，遍歷當前 dep 中保存著所有訂閱者 wathcer 的 subs 數組，并逐個調用 watcher 的 update 方法，完成響應更新。

文 / 亦然
一枚向往詩與遠方的 coder
編 / 熒聲

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