MobX 核心机制探究

背景

在一些特殊业务场景中，前端页面可能需要承载和展示大规模数据（百万级数据），常见的问题包括：页面渲染卡顿、内存快速膨胀，以及潜在的内存泄露风险。

许多项目使用 MobX 作为状态管理方案，但如果对其机制理解不足，在处理大数据时就容易踩坑。本文将尝试分析其响应式系统在大数据场景下的表现，并给出相应的优化实践。

当我们谈 makeObservable 时我们谈些什么

class Person {
  name = "John";

  constructor(name) {
    this.name = name;

    makeObservable(this, {
      name: observable,
    });
  }
}

makeObservable 的作用，就是将普通对象的属性包装为响应式的 observable 属性，让它们能参与 MobX 的依赖收集和更新机制。

响应式系统的砖和瓦

核心概念

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MobX 内部有几个核心角色：

Atom：最基础的响应式单元。本身不存储值，只负责订阅关系。
- 读取值时触发 reportObserved
- 修改值时触发 reportChanged，广播给订阅者
Observable State：Atom 的子类，包装了实际的值，如 Primitive Values、Array、Object、Set 和 Map 等，不同数据结构会对应不同的实现。

接着，我们来看一看常用的 Observable State 是如何实现的。

export class ObservableValue<T> extends Atom {
  observers_: Set<IDerivation>
  value: T
  public enhancer: IEnhancer<T>
  public set(newValue: T) {
    const oldValue = this.value_
    this.value_ = newValue
    this.reportChanged()
  }
  public get(): T {
    this.reportObserved()
    return this.dehanceValue(this.value_)
  }
}

export class ObservableObjectAdministration {
  keysAtom_: IAtom
  public values_ = new Map<PropertyKey, ObservableValue<any> | ComputedValue<any>>(),
  private pendingKeys_: undefined | Map<PropertyKey, ObservableValue<boolean>>

  keys_(): PropertyKey[] {
    this.keysAtom_.reportObserved()
    return Object.keys(this.target_)
  }

  // 代理 has/delete/ownKeys 等方法
}

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export class ObservableArrayAdministration {
  atom_: IAtom;
  readonly values_: any[] = [];

  set_(index: number, newValue: any) {
    // ...
    this.atom_.reportChanged();
    // ...
  }
  // ...
  // 代理 length/map/push/splice 等方法
}

function mapLikeFunc(funcName) {
  return function (callback, thisArg) {
    const adm: ObservableArrayAdministration = this[$mobx];
    adm.atom_.reportObserved();
    const dehancedValues = adm.dehanceValues_(adm.values_);
    return dehancedValues[funcName]((element, index) => {
      return callback.call(thisArg, element, index, this);
    });
  };
}

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ObservableValue 可以看作一个 Box，它可以把任意类型的「值」包装为可观察的值。
ObservableObject 和 ObjectArray 更多扮演的是对「结构」的观察，核心的思想就是代理 + 拦截。

Derivation

Derivation 可以理解为：任何可以从其他可观察状态（Observable State）中派生出来的值。它分为两种：

ComputedValue ：即 computed ，是纯函数式的派生。
Reaction：即 autorun , reaction , when 以及 mobx-react-lite 中的 observer 方法。它们用来处理响应状态变化的副作用，例如状态变更同时向 LocalStorage 同步等。

Derivation 是订阅者，其中的 observing_ 是发布者，即这个派生状态依赖哪些数据源。

给 Derivation 举个 🌰

const disposer = autorun(() => {
  if (user.showProfile) {
    // 依赖: showProfile, name
    console.log(`Name: ${user.name}`);
  } else {
    // 依赖: showProfile, nickname
    console.log(`Nickname: ${user.nickname}`);
  }
});

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通过这种双向关联的方式，MobX 就可以实现精确、高效和无内存泄露的响应式系统。

computed 和 autorun 实现异同

computed 和 autorun 是最常用的两个方法，在依赖收集和变更触发阶段，两者的实现基本一致。

autorun 的主要目标是在状态变化时执行副作用，而 computed 的主要目标是基于已有状态派生出新状态，基于这个前提 computed 做了大量优化。

我们可以用电子表格的公式 C1 = A1 + B1 来类比：

惰性求值：只有真正访问 C1 时，才会触发计算
依赖追踪：明确知道 A1 和 B1 是 C1 结果的依赖
结果缓存：只要依赖没有发生变化，就不会执行计算，快速获取结果
自动更新：A1 或 B1 的值发生变化时会标脏，再次访问 C1 时触发计算，结果不变是不会通知订阅方

总的来说：

autorun 是响应式系统的“终点” ，它消费数据，并将其转化为外部世界的副作用。
computed 是响应式系统的“中间件” ，它消费数据，然后生产出新的、可被缓存的、可被其他消费者使用的新数据。

内存都被谁用了？

我们来做个实验，看看一个真实的案例中，内存到底被谁占用了。

import React from "react";
import { makeObservable, observable, action } from "mobx";
import { observer } from "mobx-react-lite";

class AppStore {
  plainJsArray = [];
  mobxObservableArray = [];

  constructor() {
    makeObservable(this, {
      mobxObservableArray: observable,
      createMobxArray: action,
    });
  }

  generateLogData = (count) => {
    const data = [];
    for (let i = 0; i < count; i++) {
      data.push({
        Host: "www.google.com",
        count: "279",
        time: "2025-07-23 15:35:00.000",
      });
    }
    return data;
  };

  createPlainArray = () => {
    console.log("Creating plain JS array...");
    this.plainJsArray = this.generateLogData(100000);
    console.log("Plain JS array created.", this.plainJsArray);
  };

  createMobxArray = () => {
    console.log("Creating MobX observable array...");
    const data = this.generateLogData(100000);
    this.mobxObservableArray = observable(data);
    console.log("MobX observable array created.", this.mobxObservableArray);
  };
}

const store = new AppStore();

const App = observer(() => {
  return (
    <div>
      <h1>MobX Memory Experiment</h1>
      <button onClick={store.createPlainArray}>Create Plain JS Array</button>
      <button onClick={store.createMobxArray}>
        Create MobX Observable Array
      </button>
    </div>
  );
});

export default App;

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我们先创建 Plain Object，发现内存增加了约 3MB。

我们再创建相同内容的 Observable Object，内存增加了近 100MB。

这里先解释一个概念：Alloc. Size 是 Allocation Size 的缩写，表示的是：在快照 1 和快照 2 之间，新创建的该类型（Constructor）所有对象的 Shallow Size (自身大小) 的总和。Shallow Size 是实际占用的内存大小。

我们先把不太重要的内容厘清：

{Host, count, time} 是新创建的 Plain Object
{annotationType*, options*, make*, extend*, decorate20223} 是 Annotation 的实例
(concatenated string) 是在 dev 模式下给每个 ObservableValue 生成的 name

真正的重点在：

ObservableObjectAdministration：每一个 ObservableObject 都需要一个 adm 来管理，负责“结构”
<symbol mobx administration>：ObservableObjectAdministration 的“钥匙”，用来快速访问到对应的 adm
ObservableValue：来源于每一个属性的 deep Observable，负责“值”
Atom：响应式的最小单元，每一个 ObservableValue 都需要
Map：ObservableObject 中 _values 的容器，内容是 ObservableValue 的引用
Set：ObservableValue 中的 observers_ 订阅者列表（Derivation ），在这个 case 中，是经过 observer 包装的 render 函数，每一个 ObservableValue 都会订阅一次

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总的来说， Derivation 观察一个大数组的内存开销可以概括为：

一个 Derivation 对象的固定开销。
一个与被访问元素数量成正比的 observing_ 数组的开销。
一个与被访问元素数量成正比的 observers_ 反向链接开销。

如果 10 万个对象 + 每个属性都有响应式双向关联开销，内存自然暴涨。

在这种情况下，如果 Derivation 内存没有被正确释放，就非常容易导致内存泄露。

因此，对于 Array<Object> 结构的数据，一定要谨慎。使用 makeAutoObservable 或者是 autorun 较多时，就非常容易中招。

讲到这里，还是有点抽象，那么我们来看一个真实的 case：

class DemoStore {
  rawData = [];
  dataAfterTransform = [];

  constructor() {
    makeAutoObservable(this);

    autorun(() => {
      const rawDataSlice = this.rawData.map(e => {
        return {
          ...e,
          name: e.name,
        };
      });

      const output = this.transformData(rawDataSlice);

      this.dataAfterTransform = output;
      this.onDataAfterTransformChange(output);
    });
  }
}

让我们假设 rawData 会有 10W 条数据，并且结构会比示例更复杂。

以上的实现有哪些问题？

数据派生和副作用都在 autorun 中实现
map 操作实际读取了数组项的所有属性，会极大的增加内存开销
autorun 不会缓存，任意数组项的任意属性变动都会导致 autorun 重新触发
autorun 没有处理 disposer，会导致内存泄露
dataAfterTransform 是外界实际消费的数据，可能会内存开销翻倍

最佳实践

class DemoStore {
  rawData = [];

  constructor() {
    makeObservable(this, {
      rawData: observable.ref,
    });

    // 如果一定要用...
    autorun(() => {
      if (this.dataAfterTransform.length > 0) {
        // ...
      }
    });
  }

  @computed
  get dataAfterTransform() {
    const rawDataSlice = this.rawData.map(e => {
      return {
        ...e,
        name: e.name,
      };
    });
    return this.transformData(rawDataFrame);
  }
}

核心思路：最小化数据访问，避免无谓的响应式依赖关系。

复杂结构 → observable.ref
派生数据 → computed
副作用 → autorun（必须手动释放）

总结

为了降低使用 MobX 的复杂度，可以遵循以下基本原则，这些实践足以覆盖大多数场景：

保持单一数据源：通过依赖注入来实现不同模块之间的引用，避免冗余状态。
复杂数据结构 → 优先使用 observable.ref
- 若确实需要追踪其中的属性，应为其单独创建 Model，只让必要的属性参与依赖收集。
派生状态 → 优先使用 computed：确保结果可缓存、可复用。
副作用 → 谨慎使用 autorun 等方法：仅在无法避免时使用，并显式释放内存，避免泄露。

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