深刻源码学习Vue响应式原理
最近一段时间在阅读Vue源码，从它的核心原理入手，开始了源码的学习，而其核心原理就是其数据的响应式。而且结合设计模式进行学习html
观察者模式&&发布订阅者模式
这里简短的介绍这两种模式的联系和差别，react
观察者模式
观察者模式定义了对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，全部依赖于它的对象都将获得通知，并自动更新。观察者模式属于行为型模式，行为型模式关注的是对象之间的通信，观察者模式就是观察者和被观察者之间的通信。git
观察者模式有一个别名叫“发布-订阅模式”，或者说是“订阅-发布模式”，订阅者和订阅目标是联系在一块儿的，当订阅目标发生改变时，逐个通知订阅者。咱们能够用报纸期刊的订阅来形象的说明，当你订阅了一份报纸，天天都会有一份最新的报纸送到你手上，有多少人订阅报纸，报社就会发多少份报纸，报社和订报纸的客户就是上面文章开头所说的“一对多”的依赖关系。github
发布订阅者模式
其实24种基本的设计模式中并无发布订阅模式，上面也说了，他只是观察者模式的一个别称。设计模式
可是通过时间的沉淀，彷佛他已经强大了起来，已经独立于观察者模式，成为另一种不一样的设计模式。数组
在如今的发布订阅模式中，称为发布者的消息发送者不会将消息直接发送给订阅者，这意味着发布者和订阅者不知道彼此的存在。在发布者和订阅者之间存在第三个组件，称为调度中心或事件通道，它维持着发布者和订阅者之间的联系，过滤全部发布者传入的消息并相应地分发它们给订阅者。闭包
举一个例子，你在微博上关注了A，同时其余不少人也关注了A，那么当A发布动态的时候，微博就会为大家推送这条动态。A就是发布者，你是订阅者，微博就是调度中心，你和A是没有直接的消息往来的，全是经过微博来协调的（你的关注，A的发布动态）。异步
差别
能够看出，发布订阅模式相比观察者模式多了个事件通道，事件通道做为调度中心，管理事件的订阅和发布工做，完全隔绝了订阅者和发布者的依赖关系。即订阅者在订阅事件的时候，只关注事件自己，而不关心谁会发布这个事件；发布者在发布事件的时候，只关注事件自己，而不关心谁订阅了这个事件。函数
观察者模式有两个重要的角色，即目标和观察者。在目标和观察者之间是没有事件通道的。一方面，观察者要想订阅目标事件，因为没有事件通道，所以必须将本身添加到目标(Subject) 中进行管理；另外一方面，目标在触发事件的时候，也没法将通知操做(notify) 委托给事件通道，所以只能亲自去通知全部的观察者。oop
响应式原理
当咱们在data中定义一个值的时候，以下:
const vm = new Vue({
data() {
return {
message: ''
}
},
template: '<div>{{message}}</div>'
})
vm.message = 'hello';
此时Vue内部发生了什么，下面列出须要解决的问题以下：
- 如何进行依赖收集的
- 当
data中的值发生改变时，是如何更新视图的
上面是表示定义一个data值的时候，内部这个流程是如何的，结合讲解相信你对响应式原理有更深刻的理解。为了让结构更加清晰，这里只考虑一个视图，而且不会有computed的状况。
在讲解原理以前，首先对几个单词进行定义:
- Watcher: 订阅者
- Observer: 观察者
- Dep: 发布者
- Data: 实例中的数据项
Observer
首先看看当实例化Vue的时候，对data是如何进行处理的
_init
=> mount
=> this._watcher = new Watcher(vm, updateComponent, noop)
=> Dep.target = this._watcher
=> observe(data, true)
=> new Observer(data)
- 首先
new Vue会调用_init函数 -
mount把须要渲染的模板挂载到元素上 - 建立一个
Watcher实例 - 将上面建立的
Watcher实例赋值给Dep.target - 对
data返回的数据进行observe - 调用
new Observer遍历data进行setter和getter绑定
下面来看看observe函数的实现：
function observe(value, asRootData) {
let ob;
// 检测当前数据是否被observe过，若是是则没必要重复绑定
if(hasOwn(value, '__ob__') && value.__ob__ instanceof Observer) {
ob = value.__ob__
} else {
ob = new Observer(value);
}
if (asRootData && ob) {
ob.vmCount++;
}
return ob;
}
首先调用的就是上面这个函数，__ob__用户判断是否有Observer实例，若是有就使用原来的，若是没有就建立一个新的Observer实例。vmCount表示该Vue实例使用的次数，asRootData表示是不是data的跟，例如在一个template中一个相同的组件使用了两次:
<div> <my-component /> <my-component /> </div>
这个时候vmCount就为2。接下来看Observer的实现:
class Observer {
constructor(value) {
this.value = value;
this.dep = new Dep();
this.vmCount = 0;
def(value, '__ob__', this)
if (Array.isArray(value)) {
// 若是是数组则须要遍历数组的每一个成员进行observe
// 这里会对数组原有的方法进行从新定义
this.observeArray(value)
} else {
// 若是对象则调用下面的程序
this.walk(value)
}
}
walk(obj) {
const keys = Object.keys(obj);
for (let i = 0; i < keys.length; i++) {
defineReactive(obj, keys[i], obj[keys[i]])
}
}
}
下图是Observer类的结构 
这里主要就是遍历data中定义的值，而后在每一个遍历的属性下面添加__ob__，而后在__ob__定义Dep，根据数据类型的不一样调用不一样的方法，若是是数组则使用observeArray，该方法会重写数数组的7种方法，对数组的每一个成员调用observe函数，若是是普通对象，则遍历他的属性调用defineReactive，进行getter/setter绑定。 defineReactive是Vue最核心的内容，使用方法如: defineReactive(obj, keys[i], obj[keys[i]])。当在data中定义一个属性的时候，当咱们更改该值的时候，视图是如何知道，这个值发生了改变来更新视图的。
function defineReactive(obj, key, val) {
// 在闭包中定义一个dep对象
const dep = new Dep();
// 对象的子对象递归进行observe并返回子节点的Observer对象
let childOb = observe(val);
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true,
configurable: true,
get: function reactiveGetter() {
const value = getter ? getter.call(obj) : val;
if (Dep.target) {
// 进行依赖收集，dep.depend就是将dep和watcher进行互相绑定
// Dep.target表示须要绑定的watcher
dep.depend();
if (childOb) {
// 子对象进行依赖收集，其实就是将同一个watcher观察者实例放进两个depend中
// 一个是正在自己闭包中的depend，另外一个是子元素的depend
childOb.dep.depend();
}
if (Array.isArray(value)) {
// 若是是数组，须要对数组的每一个成员都进行依赖收集
dependArray(value)
}
}
return value;
},
set: function reactiveSetter(newVal) {
// 经过getter方法获取当前值，与新值发生比较，一致则不须要执行下面的操做
const value = getter ? getter.call(obj) : val;
if (newVal === value || (newVal !== newVal && value !== value)) {
return false;
}
if (setter) {
setter.call(obj, newVal)
} else {
val = newVal
}
// 新的值须要从新observe，保证数据响应式
childOb = observe(newVal)
// 通知全部观察者
dep.notify()
}
})
}
经过Object.defineProperty把数据进行了getter和setter绑定。getter用于依赖收集，setter用于经过dep去通知watcher, watcher进行执行变化。
如何进行依赖收集的，能够经过一个例子进行解释:
data() {
return {
message: [1, 2]
}
}
结合一个流程图进行分析上面例子:
observe(data) => data.__ob__ = new Observer(data) => walk(data) => childOb = observe(message) => message.__ob__ = new Observer(data) => message.__ob__.dep = new Dep; => childOb ? childOb.dep.depend();
分析其过程就是:
- 先对
data函数返回的对象添加__ob__，返回具体的内容以下:
const res = {
message: [1, 2]
__ob___: new Observer(data)
}
- 遍历
res, 由于res为对象，因此执行walk - 执行到
observe(message) - 给
message添加__ob__，__ob__上存在一个dep用于依赖收集 -
childOb = message.__ob__，此时同一个watcher放入子对象中，也就是message.__ob__.dep中
回顾上面的分析，就可以区分出Observer和defineReactive中两个dep的区别了，这两个地方都声明了new Dep，Observer的dep用于收集对象和数组的订阅者，挂载在对象的属性上。当对象或者数组增删元素时调用$set，获取到__ob__进行依赖收集，而后调用ob.dep.notifyj进行更新。在defineReactive中，这个dep是存在一个闭包中，这是对对象属性服务的，在获取属性值的时候进行依赖收集，设置属性值的时候发布更新。
Dep
下面来介绍一下dep，源码以下：
let uid = 0;
class Dep {
constructor() {
this.id = uid++;
this.subs = []
}
// 添加一个订阅者
addSub(sub) {
this.subs.push(sub)
}
// 移除一个观察者对象
removeSub(sub) {
remove(this.subs, sub)
}
// 依赖收集，当存在Dep.target的时候添加观察者对象
depend() {
if (Dep.target) {
Dep.target.addDep(this)
}
}
// 通知全部订阅者
notify() {
const subs = this.subs.slice();
for(let i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {
subs[i].update();
}
}
}
结构以下:
当对象中的属性触发get的时候，先前defineReactive中const dep = new Dep()闭包中，就会把当前的Watcher订阅者加入到subs中。Dep是发布订阅者模型中的发布者，Watcher是订阅者，一个Dep实例对应一个对象属性或一个被观察的对象，用于收集和数据改变时，发布更新。好比说有这个一个data
data() {
return {
message: 'a'
}
}
触发视图有两种方法:
- 利用
getter/setter，从新设置message的值，设置的过程当中会触发dep.notify进行发布更新, 好比this.message = 'b' - 使用
$set函数:this.$set(this.message, 'fpx', 'number-one')，这会获取到message的__ob__上的dep进行发布更新
Watcher
Watcher是一个订阅者。依赖收集后watcher会被存放在Dep的subs中，数据变更的时候经过dep发布者发布信息，相关的订阅者watcher收到信息后经过cb进行视图更新。Watcher内容不少，咱们只关注最重要的一些部分：
class Watcher {
constructor(vm, expOrFn, cb, options) {
this.vm = vm;
// 存放订阅者实例
vm._watchers.push(this)
this.deps = [];
this.newDeps = []
this.depsIds= new Set();
this.newDepIds new Set();
if (typeof expOrFn === 'function') {
this.getter = expOrFn
} else {
this.getter = parsePath(expOrFn)
}
this.value = this.get();
}
get() {
pushTarget(this)
const vm = this.vm;
value = this.getter.call(vm, vm);
popTarget();
this.cleanupDeps();
return value
}
// 添加一个依赖关系到Deps集合中
addDep(dep) {
const id = dep.id;
if (!this.newDepsIds.has(id)) {
this.newDepsIds.add(id)
this.newDeps.push(dep);
// 这里作一个去重，若是depIds里包含这个id，那么以前给depId添加这个id的时候
// 已经调用过dep.addSub(this)，避免了重复添加
if (!this.depIds.has(id)) {
dep.addSub(this)
}
}
}
// 用于更新模板
update() {
if (this.sync) {
// 同步则执行run直接渲染视图
this.run();
} else {
// 异步推送到观察者队列中，下一个tick时调用，最后会调用run方法
queueWatcher(this)
}
}
// 收集该watcher的全部deps原理
depend() {
let i = this.deps.length;
while(i--) {
this.deps[i].depend();
}
}
}
Watcher结构以下:
首先仍是理清Watcher构造函数作的事情:
Dep.target = new Watcher(vm, updateComponent, noop = {})
=> 初始化变量
=> 获取getter函数
=> 调用get函数，get函数会调用getter函数，从而收集依赖
在建立Vue实例的时候，触发getter就会进行依赖收集，下面是这几种状况:Watcher有四个使用的场景，只有在这四种场景中，Watcher才会收集依赖，更新模板或表达式
- 观察模板中的数据
- 建立
Vue实例时watch选项里的数据 -
computed选型里的数据所依赖的数据 - 使用
$watch观察的数据或者表达式
在前面代码中声明了Dep.target，这个是干吗用的呢。在前面提到依赖收集的时机，是当咱们获取元素属性值的时候，可是此时不知道哪一个是正确的watcher，因此定义一个全局变量记录当前的Watcher，方便添加当前正在执行的Watcher。Watcher对象中有两个属性: deps和newDeps。他们用来记录上一次Watcher收集的依赖和新一轮Watcher收集的依赖，每一次数据的更新都须要从新收集依赖, 流程以下:
setter => notify => run => get
当数据发布更新后，会调用notify方法，notify会调用run方法，run方法会调用get方法，从新获取值，从新进行依赖收集。举一个上面的例子，若是咱们更改了message的值，而且模板依赖了新更改的值，this.message = {key: 'val'}，由于上一轮没有对新值进行依赖，因此这一轮须要从新收集依赖。
总结
在Vue初始化的时候，会生成一个watcher，依赖收集就是经过属性的getter完成的。结合文章开头给出的图片，Observer和Dep是一对一的关系，Dep和Watcher是多对多的关系，Dep则是Observer和Watcher之间的纽带。依赖收集完成偶，当属性变化会执行被Observer对象的dep.notify()方法，这个方法会遍历订阅者Watcher列表向其发送消息，Watcher会执行run方法去更新视图。
原本还想讲点computed的，可是估计您看着也累，我写着也累，computed将由另一篇文章进行讲解。
一篇文章写下来，很有些难度。下面有三点:
- 代码太多: 由于源码考虑的状况不少，当咱们对单个点进行分析的时候，咱们须要摒弃其余没有必要的代码
- 流水帐：记录每行代码的做用，没有对更深层次的进行探索
- 有机结合：分析了之后，不能和之前学习的知识进行结合
因此给出一些措施来弥补这些问题:
- 尽可能少些代码，把整个流程图画出来，图比代码更加直观
- 从点上，扩展到线，在扩展到面进行思考
- 结合之前学过的知识，好比说这里的设计模式，结合起来学习
第一次写这种源码分析文章，诸多不足，欢迎你们提出宝贵的建议，也请多多关注个人GitHub~~
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