详解Vue响应式原理

时间 2019-11-13

标签详解 vue 响应原理繁體版

原文原文链接

摘要： 搞懂Vue响应式原理！javascript

做者：浪里行舟
原文：深刻浅出Vue响应式原理

Fundebug经受权转载，版权归原做者全部。html

前言

Vue 最独特的特性之一，是其非侵入性的响应式系统。数据模型仅仅是普通的 JavaScript 对象。而当你修改它们时，视图会进行更新。这使得状态管理很是简单直接，不过理解其工做原理一样重要，这样你能够避开一些常见的问题。----官方文档前端

本文将针对响应式原理作一个详细介绍，而且带你实现一个基础版的响应式系统。本文的代码请猛戳Github博客vue

什么是响应式

咱们先来看个例子：java

<div id="app">
    <div>Price :￥{{ price }}</div>
    <div>Total:￥{{ price * quantity }}</div>
    <div>Taxes: ￥{{ totalPriceWithTax }}</div>
    <button @click="changePrice">改变价格</button>
</div>

var app = new Vue({
  el: '#app',
  data() {
    return {
      price: 5.0,
      quantity: 2
    };
  },
  computed: {
    totalPriceWithTax() {
      return this.price * this.quantity * 1.03;
    }
  },
  methods: {
    changePrice() {
      this.price = 10;
    }
  }
})

上例中当price 发生变化的时候，Vue就知道本身须要作三件事情：react

更新页面上price的值
计算表达式 price*quantity 的值，更新页面
调用totalPriceWithTax 函数，更新页面

数据发生变化后，会从新对页面渲染，这就是Vue响应式，那么这一切是怎么作到的呢？git

想完成这个过程，咱们须要：github

侦测数据的变化
收集视图依赖了哪些数据
数据变化时，自动“通知”须要更新的视图部分，并进行更新

对应专业俗语分别是：编程

数据劫持 / 数据代理
依赖收集
发布订阅模式

如何侦测数据的变化

首先有个问题，在Javascript中，如何侦测一个对象的变化？小程序

其实有两种办法能够侦测到变化：使用Object.defineProperty和ES6的Proxy，这就是进行数据劫持或数据代理。这部分代码主要参考珠峰架构课。

方法1. Object.defineProperty实现

Vue经过设定对象属性的 setter/getter 方法来监听数据的变化，经过getter进行依赖收集，而每一个setter方法就是一个观察者，在数据变动的时候通知订阅者更新视图。

function render () {
  console.log('模拟视图渲染')
}
let data = {
  name: '浪里行舟',
  location: { x: 100, y: 100 }
}
observe(data)
function observe (obj) { // 咱们来用它使对象变成可观察的
  // 判断类型
  if (!obj || typeof obj !== 'object') {
    return
  }
  Object.keys(obj).forEach(key => {
    defineReactive(obj, key, obj[key])
  })
  function defineReactive (obj, key, value) {
    // 递归子属性
    observe(value)
    Object.defineProperty(obj, key, {
      enumerable: true, //可枚举（能够遍历）
      configurable: true, //可配置（好比能够删除）
      get: function reactiveGetter () {
        console.log('get', value) // 监听
        return value
      },
      set: function reactiveSetter (newVal) {
        observe(newVal) //若是赋值是一个对象，也要递归子属性
        if (newVal !== value) {
          console.log('set', newVal) // 监听
          render()
          value = newVal
        }
      }
    })
  }
}
data.location = {
  x: 1000,
  y: 1000
} //set {x: 1000,y: 1000} 模拟视图渲染
data.name // get 浪里行舟

上面这段代码的主要做用在于：observe这个函数传入一个 obj（须要被追踪变化的对象），经过遍历全部属性的方式对该对象的每个属性都经过 defineReactive 处理,以此来达到实现侦测对象变化。值得注意的是，observe 会进行递归调用。

那咱们如何侦测Vue中data 中的数据，其实也很简单：

class Vue {
    /* Vue构造类 */
    constructor(options) {
        this._data = options.data;
        observer(this._data);
    }
}

这样咱们只要 new 一个 Vue 对象，就会将 data 中的数据进行追踪变化。不过这种方式有几个注意点需补充说明：

没法检测到对象属性的添加或删除(如data.location.a=1)。

这是由于 Vue 经过Object.defineProperty来将对象的key转换成getter/setter的形式来追踪变化，但getter/setter只能追踪一个数据是否被修改，没法追踪新增属性和删除属性。若是是删除属性，咱们能够用vm.$delete实现，那若是是新增属性，该怎么办呢？ 1）可使用 Vue.set(location, a, 1) 方法向嵌套对象添加响应式属性; 2）也能够给这个对象从新赋值，好比data.location = {...data.location,a:1}

Object.defineProperty 不能监听数组的变化，须要进行数组方法的重写，具体代码以下：

function render() {
  console.log('模拟视图渲染')
}
let obj = [1, 2, 3]
let methods = ['pop', 'shift', 'unshift', 'sort', 'reverse', 'splice', 'push']
// 先获取到原来的原型上的方法
let arrayProto = Array.prototype
// 建立一个本身的原型 而且重写methods这些方法
let proto = Object.create(arrayProto)
methods.forEach(method => {
  proto[method] = function() {
    // AOP
    arrayProto[method].call(this, ...arguments)
    render()
  }
})
function observer(obj) {
  // 把全部的属性定义成set/get的方式
  if (Array.isArray(obj)) {
    obj.__proto__ = proto
    return
  }
  if (typeof obj == 'object') {
    for (let key in obj) {
      defineReactive(obj, key, obj[key])
    }
  }
}
function defineReactive(data, key, value) {
  observer(value)
  Object.defineProperty(data, key, {
    get() {
      return value
    },
    set(newValue) {
      observer(newValue)
      if (newValue !== value) {
        render()
        value = newValue
      }
    }
  })
}
observer(obj)
function $set(data, key, value) {
  defineReactive(data, key, value)
}
obj.push(123, 55)
console.log(obj) //[1, 2, 3, 123,  55]

这种方法将数组的经常使用方法进行重写，进而覆盖掉原生的数组方法，重写以后的数组方法须要可以被拦截。但有些数组操做Vue时拦截不到的，固然也就没办法响应，好比：

obj.length-- // 不支持数组的长度变化
obj[0]=1  // 修改数组中第一个元素，也没法侦测数组的变化

ES6提供了元编程的能力，因此有能力拦截，Vue3.0可能会用ES6中Proxy 做为实现数据代理的主要方式。

方法2. Proxy实现

Proxy 是 JavaScript 2015 的一个新特性。Proxy 的代理是针对整个对象的，而不是对象的某个属性，所以不一样于 Object.defineProperty 的必须遍历对象每一个属性，Proxy 只须要作一层代理就能够监听同级结构下的全部属性变化，固然对于深层结构，递归仍是须要进行的。此外**Proxy支持代理数组的变化。**

function render() {
  console.log('模拟视图的更新')
}
let obj = {
  name: '前端工匠',
  age: { age: 100 },
  arr: [1, 2, 3]
}
let handler = {
  get(target, key) {
    // 若是取的值是对象就在对这个对象进行数据劫持
    if (typeof target[key] == 'object' && target[key] !== null) {
      return new Proxy(target[key], handler)
    }
    return Reflect.get(target, key)
  },
  set(target, key, value) {
    if (key === 'length') return true
    render()
    return Reflect.set(target, key, value)
  }
}

let proxy = new Proxy(obj, handler)
proxy.age.name = '浪里行舟' // 支持新增属性
console.log(proxy.age.name) // 模拟视图的更新 浪里行舟
proxy.arr[0] = '浪里行舟' //支持数组的内容发生变化
console.log(proxy.arr) // 模拟视图的更新 ['浪里行舟', 2, 3 ]
proxy.arr.length-- // 无效

以上代码不只精简，并且仍是实现一套代码对对象和数组的侦测都适用。不过Proxy兼容性不太好！

为何要收集依赖

咱们之因此要观察数据，其目的在于当数据的属性发生变化时，能够通知那些曾经使用了该数据的地方。好比第一例子中，模板中使用了price 数据，当它发生变化时，要向使用了它的地方发送通知。那若是多个Vue实例中共用一个变量，以下面这个例子：

let globalData = {
    text: '浪里行舟'
};
let test1 = new Vue({
    template:
        `<div>
            <span>{{text}}</span> 
        <div>`,
    data: globalData
});
let test2 = new Vue({
    template:
        `<div>
            <span>{{text}}</span> 
        <div>`,
    data: globalData
});

若是咱们执行下面这条语句：

globalData.text = '前端工匠';

此时咱们须要通知 test1 以及 test2 这两个Vue实例进行视图的更新,咱们只有经过收集依赖才能知道哪些地方依赖个人数据，以及数据更新时派发更新。那依赖收集是如何实现的？其中的核心思想就是“事件发布订阅模式”。接下来咱们先介绍两个重要角色-- 订阅者 Dep和观察者 Watcher ，而后阐述收集依赖的如何实现的。

订阅者 Dep

1.为何引入 Dep

收集依赖须要为依赖找一个存储依赖的地方，为此咱们建立了Dep,它用来收集依赖、删除依赖和向依赖发送消息等。

因而咱们先来实现一个订阅者 Dep 类，用于解耦属性的依赖收集和派发更新操做，说得具体点，它的主要做用是用来存放 Watcher 观察者对象。咱们能够把Watcher理解成一个中介的角色，数据发生变化时通知它，而后它再通知其余地方。

2. Dep的简单实现

class Dep {
    constructor () {
        /* 用来存放Watcher对象的数组 */
        this.subs = [];
    }
    /* 在subs中添加一个Watcher对象 */
    addSub (sub) {
        this.subs.push(sub);
    }
    /* 通知全部Watcher对象更新视图 */
    notify () {
        this.subs.forEach((sub) => {
            sub.update();
        })
    }
}

以上代码主要作两件事情：

用 addSub 方法能够在目前的 Dep 对象中增长一个 Watcher 的订阅操做；
用 notify 方法通知目前 Dep 对象的 subs 中的全部 Watcher 对象触发更新操做。

因此当须要依赖收集的时候调用 addSub，当须要派发更新的时候调用 notify。调用也很简单：

let dp = new Dep()
dp.addSub(() => {
    console.log('emit here')
})
dp.notify()

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观察者 Watcher

1.为何引入Watcher

Vue 中定义一个 Watcher 类来表示观察订阅依赖。至于为啥引入Watcher，《深刻浅出vue.js》给出了很好的解释:

当属性发生变化后，咱们要通知用到数据的地方，而使用这个数据的地方有不少，并且类型还不同，既有多是模板，也有多是用户写的一个watch,这时须要抽象出一个能集中处理这些状况的类。而后，咱们在依赖收集阶段只收集这个封装好的类的实例进来，通知也只通知它一个，再由它负责通知其余地方。

依赖收集的目的是将观察者 Watcher 对象存放到当前闭包中的订阅者 Dep 的 subs 中。造成以下所示的这样一个关系（图参考《剖析 Vue.js 内部运行机制》）。

2. Watcher的简单实现

class Watcher {
  constructor(obj, key, cb) {
    // 将 Dep.target 指向本身
    // 而后触发属性的 getter 添加监听
    // 最后将 Dep.target 置空
    Dep.target = this
    this.cb = cb
    this.obj = obj
    this.key = key
    this.value = obj[key]
    Dep.target = null
  }
  update() {
    // 得到新值
    this.value = this.obj[this.key]
   // 咱们定义一个 cb 函数，这个函数用来模拟视图更新，调用它即表明更新视图
    this.cb(this.value)
  }
}

以上就是 Watcher 的简单实现，在执行构造函数的时候将 Dep.target 指向自身，从而使得收集到了对应的 Watcher，在派发更新的时候取出对应的 Watcher ,而后执行 update 函数。

收集依赖

所谓的依赖，其实就是Watcher。至于如何收集依赖，总结起来就一句话，**在getter中收集依赖，在setter中触发依赖。**先收集依赖，即把用到该数据的地方收集起来，而后等属性发生变化时，把以前收集好的依赖循环触发一遍就好了。

具体来讲，当外界经过Watcher读取数据时，便会触发getter从而将Watcher添加到依赖中，哪一个Watcher触发了getter，就把哪一个Watcher收集到Dep中。当数据发生变化时，会循环依赖列表，把全部的Watcher都通知一遍。

最后咱们对 defineReactive 函数进行改造，在自定义函数中添加依赖收集和派发更新相关的代码,实现了一个简易的数据响应式。

function observe (obj) {
  // 判断类型
  if (!obj || typeof obj !== 'object') {
    return
  }
  Object.keys(obj).forEach(key => {
    defineReactive(obj, key, obj[key])
  })
  function defineReactive (obj, key, value) {
    observe(value)  // 递归子属性
    let dp = new Dep() //新增
    Object.defineProperty(obj, key, {
      enumerable: true, //可枚举（能够遍历）
      configurable: true, //可配置（好比能够删除）
      get: function reactiveGetter () {
        console.log('get', value) // 监听
     // 将 Watcher 添加到订阅
       if (Dep.target) {
         dp.addSub(Dep.target) // 新增
       }
        return value
      },
      set: function reactiveSetter (newVal) {
        observe(newVal) //若是赋值是一个对象，也要递归子属性
        if (newVal !== value) {
          console.log('set', newVal) // 监听
          render()
          value = newVal
     // 执行 watcher 的 update 方法
          dp.notify() //新增
        }
      }
    })
  }
}

class Vue {
    constructor(options) {
        this._data = options.data;
        observer(this._data);
        /* 新建一个Watcher观察者对象，这时候Dep.target会指向这个Watcher对象 */
        new Watcher();
        console.log('模拟视图渲染');
    }
}

当 render function 被渲染的时候,读取所需对象的值，会触发 reactiveGetter 函数把当前的 Watcher 对象（存放在 Dep.target 中）收集到 Dep 类中去。以后若是修改对象的值，则会触发 reactiveSetter 方法，通知 Dep 类调用 notify 来触发全部 Watcher 对象的 update 方法更新对应视图。

总结

最后咱们依照下图（参考《深刻浅出vue.js》），再来回顾下整个过程：

在 new Vue() 后， Vue 会调用 _init 函数进行初始化，也就是init 过程，在这个过程Data经过Observer转换成了getter/setter的形式，来对数据追踪变化，当被设置的对象被读取的时候会执行getter 函数，而在当被赋值的时候会执行 setter函数。
当外界经过Watcher读取数据时，会触发getter从而将Watcher添加到依赖中。
在修改对象的值的时候，会触发对应的setter， setter通知以前依赖收集获得的 Dep 中的每个 Watcher，告诉它们本身的值改变了，须要从新渲染视图。这时候这些 Watcher就会开始调用 update 来更新视图。

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参考

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