从Vue.js源码角度再看数据绑定

写在前面

由于对Vue.js很感兴趣，并且平时工做的技术栈也是Vue.js，这几个月花了些时间研究学习了一下Vue.js源码，并作了总结与输出。 文章的原地址：https://github.com/answershuto/learnVue。 在学习过程当中，为Vue加上了中文的注释https://github.com/answershuto/learnVue/tree/master/vue-src，但愿能够对其余想学习Vue源码的小伙伴有所帮助。 可能会有理解存在误差的地方，欢迎提issue指出，共同窗习，共同进步。

阅读数据绑定源码以前建议先了解一下《响应式原理》以及《依赖收集》，能够更好地理解Vue.js数据双向绑定的整个过程。

数据绑定原理

前面已经讲过Vue数据绑定的原理了，如今从源码来看一下数据绑定在Vue中是如何实现的。

首先看一下Vue.js官网介绍响应式原理的这张图。

这张图比较清晰地展现了整个流程，首先经过一次渲染操做触发Data的getter（这里保证只有视图中须要被用到的data才会触发getter）进行依赖收集，这时候其实Watcher与data能够当作一种被绑定的状态（其实是data的闭包中有一个Deps订阅着，在修改的时候会通知全部的Watcher观察者），在data发生变化的时候会触发它的setter，setter通知Watcher，Watcher进行回调通知组件从新渲染的函数，以后根据diff算法来决定是否发生视图的更新。

Vue在初始化组件数据时，在生命周期的beforeCreate与created钩子函数之间实现了对data、props、computed、methods、events以及watch的处理。

initData

这里来说一下initData，能够参考源码instance下的state.js文件，下面全部的中文注释都是我加的，英文注释是尤大加的，请不要忽略英文注释，英文注释都讲到了比较关键或者晦涩难懂的点。

加注释版的vue源码也能够直接经过传送门查看，这些是我在阅读Vue源码过程当中加的注释，持续更新中。

initData主要是初始化data中的数据，将数据进行Oberver，监听数据的变化，其余的监视原理一致，这里以data为例。

function initData (vm: Component) {

  /*获得data数据*/
  let data = vm.$options.data
  data = vm._data = typeof data === 'function'
    ? getData(data, vm)
    : data || {}

  /*判断是不是对象*/
  if (!isPlainObject(data)) {
    data = {}
    process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
      'data functions should return an object:\n' +
      'https://vuejs.org/v2/guide/components.html#data-Must-Be-a-Function',
      vm
    )
  }

  // proxy data on instance
  /*遍历data对象*/
  const keys = Object.keys(data)
  const props = vm.$options.props
  let i = keys.length

  //遍历data中的数据
  while (i--) {
    /*保证data中的key不与props中的key重复，props优先，若是有冲突会产生warning*/
    if (props && hasOwn(props, keys[i])) {
      process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
        `The data property "${keys[i]}" is already declared as a prop. ` +
        `Use prop default value instead.`,
        vm
      )
    } else if (!isReserved(keys[i])) {
      /*判断是不是保留字段*/

      /*这里是咱们前面讲过的代理，将data上面的属性代理到了vm实例上*/
      proxy(vm, `_data`, keys[i])
    }
  }

  // observe data
  /*从这里开始咱们要observe了，开始对数据进行绑定，这里有尤大大的注释asRootData，这步做为根数据，下面会进行递归observe进行对深层对象的绑定。*/
  observe(data, true /* asRootData */)
}

其实这段代码主要作了两件事，一是将_data上面的数据代理到vm上，另外一件事经过observe将全部数据变成observable。

proxy

接下来看一下proxy代理。

/*添加代理*/
export function proxy (target: Object, sourceKey: string, key: string) {
  sharedPropertyDefinition.get = function proxyGetter () {
    return this[sourceKey][key]
  }
  sharedPropertyDefinition.set = function proxySetter (val) {
    this[sourceKey][key] = val
  }
  Object.defineProperty(target, key, sharedPropertyDefinition)
}

这里比较好理解，经过proxy函数将data上面的数据代理到vm上，这样就能够用app.text代替app._data.text了。

observe

接下来是observe，这个函数定义在core文件下oberver的index.js文件中。

/**
 * Attempt to create an observer instance for a value,
 * returns the new observer if successfully observed,
 * or the existing observer if the value already has one.
 */
 /*
 尝试建立一个Observer实例（__ob__），若是成功建立Observer实例则返回新的Observer实例，若是已有Observer实例则返回现有的Observer实例。
 */
export function observe (value: any, asRootData: ?boolean): Observer | void {
  /*判断是不是一个对象*/
  if (!isObject(value)) {
    return
  }
  let ob: Observer | void

  /*这里用__ob__这个属性来判断是否已经有Observer实例，若是没有Observer实例则会新建一个Observer实例并赋值给__ob__这个属性，若是已有Observer实例则直接返回该Observer实例*/
  if (hasOwn(value, '__ob__') && value.__ob__ instanceof Observer) {
    ob = value.__ob__
  } else if (

    /*这里的判断是为了确保value是单纯的对象，而不是函数或者是Regexp等状况。*/
    observerState.shouldConvert &&
    !isServerRendering() &&
    (Array.isArray(value) || isPlainObject(value)) &&
    Object.isExtensible(value) &&
    !value._isVue
  ) {
    ob = new Observer(value)
  }
  if (asRootData && ob) {

    /*若是是根数据则计数，后面Observer中的observe的asRootData非true*/
    ob.vmCount++
  }
  return ob
}

Vue的响应式数据都会有一个__ob__的属性做为标记，里面存放了该属性的观察器，也就是Observer的实例，防止重复绑定。

Observer

接下来看一下新建的Observer。Observer的做用就是遍历对象的全部属性将其进行双向绑定。

/**
 * Observer class that are attached to each observed
 * object. Once attached, the observer converts target
 * object's property keys into getter/setters that
 * collect dependencies and dispatches updates.
 */
export class  {
  value: any;
  dep: Dep;
  vmCount: number; // number of vms that has this object as root $data

  constructor (value: any) {
    this.value = value
    this.dep = new Dep()
    this.vmCount = 0

    /* 
    将Observer实例绑定到data的__ob__属性上面去，以前说过observe的时候会先检测是否已经有__ob__对象存放Observer实例了，def方法定义能够参考https://github.com/vuejs/vue/blob/dev/src/core/util/lang.js#L16 
    */
    def(value, '__ob__', this)
    if (Array.isArray(value)) {

      /*
          若是是数组，将修改后能够截获响应的数组方法替换掉该数组的原型中的原生方法，达到监听数组数据变化响应的效果。
          这里若是当前浏览器支持__proto__属性，则直接覆盖当前数组对象原型上的原生数组方法，若是不支持该属性，则直接覆盖数组对象的原型。
      */
      const augment = hasProto
        ? protoAugment  /*直接覆盖原型的方法来修改目标对象*/
        : copyAugment   /*定义（覆盖）目标对象或数组的某一个方法*/
      augment(value, arrayMethods, arrayKeys)

      /*若是是数组则须要遍历数组的每个成员进行observe*/
      this.observeArray(value)
    } else {

      /*若是是对象则直接walk进行绑定*/
      this.walk(value)
    }
  }

  /**
   * Walk through each property and convert them into
   * getter/setters. This method should only be called when
   * value type is Object.
   */
  walk (obj: Object) {
    const keys = Object.keys(obj)

    /*walk方法会遍历对象的每个属性进行defineReactive绑定*/
    for (let i = 0; i < keys.length; i++) {
      defineReactive(obj, keys[i], obj[keys[i]])
    }
  }

  /**
   * Observe a list of Array items.
   */
  observeArray (items: Array<any>) {

    /*数组须要便利每个成员进行observe*/
    for (let i = 0, l = items.length; i < l; i++) {
      observe(items[i])
    }
  }
}

Observer为数据加上响应式属性进行双向绑定。若是是对象则进行深度遍历，为每个子对象都绑定上方法，若是是数组则为每个成员都绑定上方法。

若是是修改一个数组的成员，该成员是一个对象，那只须要递归对数组的成员进行双向绑定便可。但这时候出现了一个问题，？若是咱们进行pop、push等操做的时候，push进去的对象根本没有进行过双向绑定，更别说pop了，那么咱们如何监听数组的这些变化呢？ Vue.js提供的方法是重写push、pop、shift、unshift、splice、sort、reverse这七个数组方法。修改数组原型方法的代码能够参考observer/array.js。

/*
 * not type checking this file because flow doesn't play well with
 * dynamically accessing methods on Array prototype
 */

import { def } from '../util/index'

/*取得原生数组的原型*/
const arrayProto = Array.prototype
/*建立一个新的数组对象，修改该对象上的数组的七个方法，防止污染原生数组方法*/
export const arrayMethods = Object.create(arrayProto)

/**
 * Intercept mutating methods and emit events
 */
 /*这里重写了数组的这些方法，在保证不污染原生数组原型的状况下重写数组的这些方法，截获数组的成员发生的变化，执行原生数组操做的同时dep通知关联的全部观察者进行响应式处理*/
;[
  'push',
  'pop',
  'shift',
  'unshift',
  'splice',
  'sort',
  'reverse'
]
.forEach(function (method) {
  // cache original method
  /*将数组的原生方法缓存起来，后面要调用*/
  const original = arrayProto[method]
  def(arrayMethods, method, function mutator () {
    // avoid leaking arguments:
    // http://jsperf.com/closure-with-arguments
    let i = arguments.length
    const args = new Array(i)
    while (i--) {
      args[i] = arguments[i]
    }
    /*调用原生的数组方法*/
    const result = original.apply(this, args)

    /*数组新插入的元素须要从新进行observe才能响应式*/
    const ob = this.__ob__
    let inserted
    switch (method) {
      case 'push':
        inserted = args
        break
      case 'unshift':
        inserted = args
        break
      case 'splice':
        inserted = args.slice(2)
        break
    }
    if (inserted) ob.observeArray(inserted)
      
    // notify change
    /*dep通知全部注册的观察者进行响应式处理*/
    ob.dep.notify()
    return result
  })
})

从数组的原型新建一个Object.create(arrayProto)对象，经过修改此原型能够保证原生数组方法不被污染。若是当前浏览器支持__proto__这个属性的话就能够直接覆盖该属性则使数组对象具备了重写后的数组方法。若是没有该属性的浏览器，则必须经过遍历def全部须要重写的数组方法，这种方法效率较低，因此优先使用第一种。 在保证不污染不覆盖数组原生方法添加监听，主要作了两个操做，第一是通知全部注册的观察者进行响应式处理，第二是若是是添加成员的操做，须要对新成员进行observe。 可是修改了数组的原生方法之后咱们仍是无法像原生数组同样直接经过数组的下标或者设置length来修改数组，Vue.js提供了$set()及$remove()方法。

Watcher

Watcher是一个观察者对象。依赖收集之后Watcher对象会被保存在Deps中，数据变更的时候会因为Deps通知Watcher实例，而后由Watcher实例回调cb进行实图的更新。

export default class Watcher {
  vm: Component;
  expression: string;
  cb: Function;
  id: number;
  deep: boolean;
  user: boolean;
  lazy: boolean;
  sync: boolean;
  dirty: boolean;
  active: boolean;
  deps: Array<Dep>;
  newDeps: Array<Dep>;
  depIds: ISet;
  newDepIds: ISet;
  getter: Function;
  value: any;

  constructor (
    vm: Component,
    expOrFn: string | Function,
    cb: Function,
    options?: Object
  ) {
    this.vm = vm
    /*_watchers存放订阅者实例*/
    vm._watchers.push(this)
    // options
    if (options) {
      this.deep = !!options.deep
      this.user = !!options.user
      this.lazy = !!options.lazy
      this.sync = !!options.sync
    } else {
      this.deep = this.user = this.lazy = this.sync = false
    }
    this.cb = cb
    this.id = ++uid // uid for batching
    this.active = true
    this.dirty = this.lazy // for lazy watchers
    this.deps = []
    this.newDeps = []
    this.depIds = new Set()
    this.newDepIds = new Set()
    this.expression = process.env.NODE_ENV !== 'production'
      ? expOrFn.toString()
      : ''
    // parse expression for getter
    /*把表达式expOrFn解析成getter*/
    if (typeof expOrFn === 'function') {
      this.getter = expOrFn
    } else {
      this.getter = parsePath(expOrFn)
      if (!this.getter) {
        this.getter = function () {}
        process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
          `Failed watching path: "${expOrFn}" ` +
          'Watcher only accepts simple dot-delimited paths. ' +
          'For full control, use a function instead.',
          vm
        )
      }
    }
    this.value = this.lazy
      ? undefined
      : this.get()
  }

  /**
   * Evaluate the getter, and re-collect dependencies.
   */
   /*得到getter的值而且从新进行依赖收集*/
  get () {
    /*将自身watcher观察者实例设置给Dep.target，用以依赖收集。*/
    pushTarget(this)
    let value
    const vm = this.vm

    /*
      执行了getter操做，看似执行了渲染操做，实际上是执行了依赖收集。
      在将Dep.target设置为自生观察者实例之后，执行getter操做。
      譬如说如今的的data中可能有a、b、c三个数据，getter渲染须要依赖a跟c，
      那么在执行getter的时候就会触发a跟c两个数据的getter函数，
      在getter函数中便可判断Dep.target是否存在而后完成依赖收集，
      将该观察者对象放入闭包中的Dep的subs中去。
    */
    if (this.user) {
      try {
        value = this.getter.call(vm, vm)
      } catch (e) {
        handleError(e, vm, `getter for watcher "${this.expression}"`)
      }
    } else {
      value = this.getter.call(vm, vm)
    }
    // "touch" every property so they are all tracked as
    // dependencies for deep watching
    /*若是存在deep，则触发每一个深层对象的依赖，追踪其变化*/
    if (this.deep) {
      /*递归每个对象或者数组，触发它们的getter，使得对象或数组的每个成员都被依赖收集，造成一个“深（deep）”依赖关系*/
      traverse(value)
    }

    /*将观察者实例从target栈中取出并设置给Dep.target*/
    popTarget()
    this.cleanupDeps()
    return value
  }

  /**
   * Add a dependency to this directive.
   */
   /*添加一个依赖关系到Deps集合中*/
  addDep (dep: Dep) {
    const id = dep.id
    if (!this.newDepIds.has(id)) {
      this.newDepIds.add(id)
      this.newDeps.push(dep)
      if (!this.depIds.has(id)) {
        dep.addSub(this)
      }
    }
  }

  /**
   * Clean up for dependency collection.
   */
   /*清理依赖收集*/
  cleanupDeps () {
    /*移除全部观察者对象*/
    let i = this.deps.length
    while (i--) {
      const dep = this.deps[i]
      if (!this.newDepIds.has(dep.id)) {
        dep.removeSub(this)
      }
    }
    let tmp = this.depIds
    this.depIds = this.newDepIds
    this.newDepIds = tmp
    this.newDepIds.clear()
    tmp = this.deps
    this.deps = this.newDeps
    this.newDeps = tmp
    this.newDeps.length = 0
  }

  /**
   * Subscriber interface.
   * Will be called when a dependency changes.
   */
   /*
      调度者接口，当依赖发生改变的时候进行回调。
   */
  update () {
    /* istanbul ignore else */
    if (this.lazy) {
      this.dirty = true
    } else 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，由调度者调用。*/
      queueWatcher(this)
    }
  }

  /**
   * Scheduler job interface.
   * Will be called by the scheduler.
   */
   /*
      调度者工做接口，将被调度者回调。
    */
  run () {
    if (this.active) {
      const value = this.get()
      if (
        value !== this.value ||
        // Deep watchers and watchers on Object/Arrays should fire even
        // when the value is the same, because the value may
        // have mutated.
        /*
            即使值相同，拥有Deep属性的观察者以及在对象／数组上的观察者应该被触发更新，由于它们的值可能发生改变。
        */
        isObject(value) ||
        this.deep
      ) {
        // set new value
        const oldValue = this.value
        /*设置新的值*/
        this.value = value

        /*触发回调渲染视图*/
        if (this.user) {
          try {
            this.cb.call(this.vm, value, oldValue)
          } catch (e) {
            handleError(e, this.vm, `callback for watcher "${this.expression}"`)
          }
        } else {
          this.cb.call(this.vm, value, oldValue)
        }
      }
    }
  }

  /**
   * Evaluate the value of the watcher.
   * This only gets called for lazy watchers.
   */
   /*获取观察者的值*/
  evaluate () {
    this.value = this.get()
    this.dirty = false
  }

  /**
   * Depend on all deps collected by this watcher.
   */
   /*收集该watcher的全部deps依赖*/
  depend () {
    let i = this.deps.length
    while (i--) {
      this.deps[i].depend()
    }
  }

  /**
   * Remove self from all dependencies' subscriber list.
   */
   /*将自身从全部依赖收集订阅列表删除*/
  teardown () {
    if (this.active) {
      // remove self from vm's watcher list
      // this is a somewhat expensive operation so we skip it
      // if the vm is being destroyed.
      /*从vm实例的观察者列表中将自身移除，因为该操做比较耗费资源，因此若是vm实例正在被销毁则跳过该步骤。*/
      if (!this.vm._isBeingDestroyed) {
        remove(this.vm._watchers, this)
      }
      let i = this.deps.length
      while (i--) {
        this.deps[i].removeSub(this)
      }
      this.active = false
    }
  }
}

Dep

来看看Dep类。其实Dep就是一个发布者，能够订阅多个观察者，依赖收集以后Deps中会存在一个或多个Watcher对象，在数据变动的时候通知全部的Watcher。

/**
 * A dep is an observable that can have multiple
 * directives subscribing to it.
 */
export default class Dep {
  static target: ?Watcher;
  id: number;
  subs: Array<Watcher>;

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

  /*添加一个观察者对象*/
  addSub (sub: Watcher) {
    this.subs.push(sub)
  }

  /*移除一个观察者对象*/
  removeSub (sub: Watcher) {
    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 () {
    // stabilize the subscriber list first
    const subs = this.subs.slice()
    for (let i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {
      subs[i].update()
    }
  }
}

// the current target watcher being evaluated.
// this is globally unique because there could be only one
// watcher being evaluated at any time.
Dep.target = null
/*依赖收集完须要将Dep.target设为null，防止后面重复添加依赖。*/

defineReactive

接下来是defineReactive。defineReactive的做用是经过Object.defineProperty为数据定义上getter\setter方法，进行依赖收集后闭包中的Deps会存放Watcher对象。触发setter改变数据的时候会通知Deps订阅者通知全部的Watcher观察者对象进行试图的更新。

/**
 * Define a reactive property on an Object.
 */
export function defineReactive (
  obj: Object,
  key: string,
  val: any,
  customSetter?: Function
) {
  /*在闭包中定义一个dep对象*/
  const dep = new Dep()

  const property = Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, key)
  if (property && property.configurable === false) {
    return
  }

  /*若是以前该对象已经预设了getter以及setter函数则将其取出来，新定义的getter/setter中会将其执行，保证不会覆盖以前已经定义的getter/setter。*/
  // cater for pre-defined getter/setters
  const getter = property && property.get
  const setter = property && property.set

  /*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 () {

      /*若是本来对象拥有getter方法则执行*/
      const value = getter ? getter.call(obj) : val
      if (Dep.target) {

        /*进行依赖收集*/
        dep.depend()
        if (childOb) {

          /*子对象进行依赖收集，其实就是将同一个watcher观察者实例放进了两个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)) {

          /*是数组则须要对每个成员都进行依赖收集，若是数组的成员仍是数组，则递归。*/
          dependArray(value)
        }
      }
      return value
    },
    set: function reactiveSetter (newVal) {

      /*经过getter方法获取当前值，与新值进行比较，一致则不须要执行下面的操做*/
      const value = getter ? getter.call(obj) : val
      /* eslint-disable no-self-compare */
      if (newVal === value || (newVal !== newVal && value !== value)) {
        return
      }
      /* eslint-enable no-self-compare */
      if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && customSetter) {
        customSetter()
      }
      if (setter) {

        /*若是本来对象拥有setter方法则执行setter*/
        setter.call(obj, newVal)
      } else {
        val = newVal
      }

      /*新的值须要从新进行observe，保证数据响应式*/
      childOb = observe(newVal)

      /*dep对象通知全部的观察者*/
      dep.notify()
    }
  })
}

如今再来看这张图是否是更清晰了呢？

关于

做者：染陌

Email：answershuto@gmail.com or answershuto@126.com

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Blog：http://answershuto.github.io/

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掘金： https://juejin.im/user/58f87ae844d9040069ca7507

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