vue：响应原理
vue生命周期图示：
html
Vue.js最显著的功能就是响应式系统，它是一个典型的MVVM框架，Model只是普通的Javascript对象，修改它则View会自动更新，这种设计让状态管理变得很是简单而直观。vue
如何追踪变化？咱们先看一个简单的例子：react
<div id="main">
<h1>count:{{times}}</h1>
</div>
<script src="vue.js"></script>
<script>
const vm=new Vue({
el:'main',
data(){
return {
times:1
}
},
created(){
let me=this;
setInterval(()=>{
me.times++;
},1000)
}
})
</script>
运行后，咱们能够从页面中看到，count后面的times每隔一秒递增1，视图一直在更新，在代码中仅仅是经过setInterval方法每隔一秒来修改vm.times的值，并无任何dom操做，那么vue是怎么实现这个过程呢，咱们经过一张图来看下：express
图中的Model就是data方法返回的{times:1},View是最终在浏览器中显示的DOM，模型经过Observer,Dep,Watcher,Directive等一系列对象的关联，最终和视图创建起关系。总的来讲，vue在些作了3件事：api
- 经过
Observer对data作监听，并提供了订阅某个数据项变化的能力。 - 把
template编译成一段document fragment,而后解析其中的Directive,获得每个Directive所依赖的数据项和update方法。 - 经过
Watcher把上述2部分结合起来，即把Directive中的数据依赖经过Watcher订阅在对应数据的Observer的Dep上，当数据变化时，就会触发Observer的Dep上的notify方法通知对应的Watcher的update,进而触发Directive的update方法来更新dom视图，最后达到模型和视图关联起来。
Observer
咱们来看下vue是如何给data对象添加Observer的，咱们知道，vue的实例建立的过程会有一个生命周期，其中有一个过程就是调用vm.initData方法处理data选项，代码以下：数组
src/core/instance/state.js
function initData (vm: Component) {
let data = vm.$options.data
data = vm._data = typeof data === 'function' ? getData(data, vm) : data || {}
if (!isPlainObject(data)) {
data = {}
process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
'data functions should return an object:\n' +
'https://vuejs.org/v2/guide/components.html#data-Must-Be-a-Function',
vm
)
}
// proxy data on instance
const keys = Object.keys(data)
const props = vm.$options.props
const methods = vm.$options.methods
let i = keys.length
while (i--) {
const key = keys[i]
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
if (methods && hasOwn(methods, key)) {
warn(
`Method "${key}" has already been defined as a data property.`,
vm
)
}
}
if (props && hasOwn(props, key)) {
process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
`The data property "${key}" is already declared as a prop. ` +
`Use prop default value instead.`,
vm
)
} else if (!isReserved(key)) {
proxy(vm, `_data`, key)
}
}
// observe data
observe(data, true /* asRootData */)
}
咱们要注意下proxy方法，它的功能是遍历data的key,把data上的属性代理到vm实例上，proxy源码以下：浏览器
const sharedPropertyDefinition = {
enumerable: true,
configurable: true,
get: noop,
set: noop
}
function proxy (target: Object, sourceKey: string, key: string) {
sharedPropertyDefinition.get = function proxyGetter () {
return this[sourceKey][key]
}
sharedPropertyDefinition.set = function proxySetter (val) {
this[sourceKey][key] = val
}
Object.defineProperty(target, key, sharedPropertyDefinition)
}
方法主要经过Object.defineProperty的getter和setter方法实现了代理，在 前面的例子中，咱们调用vm.times就至关于访问了vm._data.times.缓存
在initData的最后，咱们调用了observer(data,this)来对data作监听，observer的源码定义以下：框架
src/core/observer/index.js
/**
*尝试建立一个值的观察者实例，
*若是成功观察到新的观察者，
*或现有的观察者，若是该值已经有一个。
*/
export function observe (value: any, asRootData: ?boolean): Observer | void {
if (!isObject(value) || value instanceof VNode) {
return
}
let ob: Observer | void
if (hasOwn(value, '__ob__') && value.__ob__ instanceof Observer) {
ob = value.__ob__
} else if (
observerState.shouldConvert &&
!isServerRendering() &&
(Array.isArray(value) || isPlainObject(value)) &&
Object.isExtensible(value) &&
!value._isVue
) {
ob = new Observer(value)
}
if (asRootData && ob) {
ob.vmCount++
}
return ob
}
它会首先判断value是否已经添加了_ob_属性，它是一个Observer对象的实例，若是是就直接用，不然在value知足一些条件（数组或对象，可扩展，非vue组件等）的状况下建立一个Observer对象，下面看下Observer这个类的源码：dom
class Observer {
value: any;
dep: Dep;
vmCount: number; // 将这个对象做为根$data的vm的数量。
constructor (value: any) {
this.value = value
this.dep = new Dep()
this.vmCount = 0
def(value, '__ob__', this)
if (Array.isArray(value)) {
const augment = hasProto
? protoAugment
: copyAugment
augment(value, arrayMethods, arrayKeys)
this.observeArray(value)
} else {
this.walk(value)
}
}
/**
*遍历每一个属性并将其转换为拥有getter / setter。这个方法应该只在何时调用。当obj是对象。
*/
walk (obj: Object) {
const keys = Object.keys(obj)
for (let i = 0; i < keys.length; i++) {
defineReactive(obj, keys[i], obj[keys[i]])
}
}
/**
观察数组项的列表。
*/
observeArray (items: Array<any>) {
for (let i = 0, l = items.length; i < l; i++) {
observe(items[i])
}
}
}
这个构造函数主要作了这么几件事，首先建立了一个Dep对象实例，而后把自身this添加到value的_ob_属性上，最后对value的类型进行判断，若是是数组则观察数组，不然观察单个元素。obsersverArray方法就是对数组进行遍历，递归调用observer方法，最终都会调用walk方法观察单个元素。walk方法就是对obj的key进行遍历。而后调用了defineReactive，把要观察的data对象的每一个属性都赋予getter和setter方法，这样一旦属性被访问或者更新，咱们就能够追踪到这些变化。源码以下：
/**
* 在对象上定义一个反应性属性 setter,getter。
*/
export function defineReactive (
obj: Object,
key: string,
val: any,
customSetter?: ?Function,
shallow?: boolean
) {
const dep = new Dep()
const property = Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, key)
if (property && property.configurable === false) {
return
}
// 知足预约义的getter / setter
const getter = property && property.get
const setter = property && property.set
let childOb = !shallow && observe(val)
// 在这里添加setter,getter。
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true,
configurable: true,
get: function reactiveGetter () {
const value = getter ? getter.call(obj) : val
if (Dep.target) {
dep.depend()
if (childOb) {
childOb.dep.depend()
if (Array.isArray(value)) {
dependArray(value)
}
}
}
return value
},
set: function reactiveSetter (newVal) {
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) {
setter.call(obj, newVal)
} else {
val = newVal
}
childOb = !shallow && observe(newVal)
// 通知data某属性改变，遍历全部的订阅者，就是watcher实例，而后调用watcher实例的update方法
dep.notify()
}
})
}
些方法最核心的部分就是经过调用Object.defineProperty给data的每一个属性添加getter和setter方法。当data的某个属性被访问时，则会调用getter方法，判断当Dep.target不为空时调用dep.depend和childOb.dep.depend方法作依赖收集，若是访问的属性是一个数组则会遍历这个数组收集数组元素的依赖，当改变data的属性时，则会调用setter方法，这时调用dep.notify方法进行通知。其中用到的Dep类是一个简单的观察者模式的实现，而后咱们看下源码：
src/core/observer/dep.js
class Dep {
static target: ?Watcher;
id: number;
subs: Array<Watcher>;
constructor () {
this.id = uid++
this.subs = [] // 用来存储全部订阅它的watcher
}
addSub (sub: Watcher) {
this.subs.push(sub)
}
removeSub (sub: Watcher) {
remove(this.subs, sub)
}
depend () {
if (Dep.target) { // Dep.target表示当前正在计算的watcher,是全局惟一的，同一时间只能有一个watcher被计算
// 把当前Dep的实例添加到当前正在计算的watcher依赖中
Dep.target.addDep(this)
}
}
// 遍历全部的的订阅watcher，调用它们的update方法。
notify () {
// 首先稳定用户列表。
const subs = this.subs.slice()
for (let i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {
subs[i].update()
}
}
}
watcher
src/core/observer/watcher.js
let uid = 0
/**
* 观察者解析表达式，收集依赖项，
*当表达式值发生变化时触发回调。
这用于$watch() api和指令。
*/
export default class Watcher {
constructor (
vm: Component,
expOrFn: string | Function,
cb: Function,
options?: Object
) {
this.vm = vm
vm._watchers.push(this)
// options
if (options) {
this.deep = !!options.deep
this.user = !!options.user
this.lazy = !!options.lazy
this.sync = !!options.sync
} else {
this.deep = this.user = this.lazy = this.sync = false
}
this.cb = cb
this.id = ++uid // uid 为批处理
this.active = true
this.dirty = this.lazy // for lazy watchers
this.deps = []
this.newDeps = []
this.depIds = new Set()
this.newDepIds = new Set()
this.expression = process.env.NODE_ENV !== 'production'
? expOrFn.toString()
: ''
// parse expression for getter
if (typeof expOrFn === 'function') {
this.getter = expOrFn
} else {
this.getter = parsePath(expOrFn)
if (!this.getter) {
this.getter = function () {}
process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
`Failed watching path: "${expOrFn}" ` +
'Watcher only accepts simple dot-delimited paths. ' +
'For full control, use a function instead.',
vm
)
}
}
this.value = this.lazy ? undefined : this.get()
}
/**
* 评估getter并从新收集依赖项。
*/
get () {
pushTarget(this)
let value
const vm = this.vm
try {
value = this.getter.call(vm, vm)
} catch (e) {
if (this.user) {
handleError(e, vm, `getter for watcher "${this.expression}"`)
} else {
throw e
}
} finally {
// “触摸”每一个属性，因此它们都被跟踪。
// 对深度观察的依赖。
if (this.deep) {
traverse(value)
}
popTarget()
this.cleanupDeps()
}
return value
}
/**
* Add a dependency to this directive.把dep添加到watcher实例的依赖中，同时经过 dep.addsup(this)把watcher实例添加到dep的订阅者中。
*/
addDep (dep: Dep) {
const id = dep.id
if (!this.newDepIds.has(id)) {
this.newDepIds.add(id)
this.newDeps.push(dep)
if (!this.depIds.has(id)) {
dep.addSub(this)
}
}
}
/**
* Clean up for dependency collection.
*/
cleanupDeps () {
let i = this.deps.length
while (i--) {
const dep = this.deps[i]
if (!this.newDepIds.has(dep.id)) {
dep.removeSub(this)
}
}
let tmp = this.depIds
this.depIds = this.newDepIds
this.newDepIds = tmp
this.newDepIds.clear()
tmp = this.deps
this.deps = this.newDeps
this.newDeps = tmp
this.newDeps.length = 0
}
/**
*用户界面。时将调用一个依赖的变化。
*/
update () {
/* istanbul ignore else */
if (this.lazy) {
this.dirty = true
} else if (this.sync) {
this.run()
} else { // 调用，把watcher实例推入队列中，延迟this.run调用的时机。
queueWatcher(this)
}
}
/**
* 调度器的工做界面。会被调度器调用。
* 再次对watcher进行求值，从新收集依赖，接下来判断求值结果和以前value的关系，若是不变，则什么也不作
* 此方法是directive实例建立watcher时传入的，它对应相关指令的update方法来真实更新dom。这样就完成了数据更新到对应视图的变化过程。
* watcher把observer和directive关联起来，实现了数据一旦更新，视图就自动变化的效果。利用object.defineProperty实现了数据和视图的绑定
*/
run () {
if (this.active) {
const value = this.get()
if (
value !== this.value ||
// 深刻观察和观察对象/阵列甚至应该开火。当值相等时，由于值能够。有突变。
isObject(value) ||
this.deep
) {
// set new value
const oldValue = this.value
this.value = value
if (this.user) {
try {
this.cb.call(this.vm, value, oldValue)
} catch (e) {
handleError(e, this.vm, `callback for watcher "${this.expression}"`)
}
} else {
this.cb.call(this.vm, value, oldValue)
}
}
}
}
/**
* 评估观察者的价值。
这只会被称为懒惰的观察者。
*/
evaluate () {
this.value = this.get() // 对watcher进行求值，同时收集依赖
this.dirty = false // 不会再对watcher求值，也不会再访问计算属性的getter方法了
}
/**
* 要看这个观察者收集的全部数据。
*/
depend () {
let i = this.deps.length
while (i--) {
this.deps[i].depend()
}
}
/**
* Remove self from all dependencies' subscriber list.
*/
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.
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实例在初始化watcher时，会传入指令的expression.在前面的例子中expression是times.get方法的功能是对当前watcher进行求值，收集依赖关系，设置Dep.target为当前watcher的实例，this.getter.call(vm,vm),这个方法至关于获取vm.times,这样就触发了对象的getter.咱们以前给data添加Observer时，经过上面defineReactive/Object.defineProperty给data对象的每个属性添加getter和setter了.
src/core/observer/index.js
function defineReactive (obj，key,val,customSetter,shallow) {
// 在这里添加setter,getter。
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true,
configurable: true,
get: function reactiveGetter () {
const value = getter ? getter.call(obj) : val
if (Dep.target) {
dep.depend()
if (childOb) {
childOb.dep.depend()
if (Array.isArray(value)) {
dependArray(value)
}
}
}
return value
}
}
当获取vm.times时，会执行到get方法体内，因为咱们在以前已经设置了Dep.target为当前Watcher实例，因此接下来就调用dep.depend()完成收集，它其实是执行了Dep.target.addDep(this),至关于执行了Watcher实例的addDep方法，把Dep添加到Watcher实例的依赖中。
src/observer/watcher.js
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)
}
}
}
addDep是把dep添加到Watcher实例的依赖中，同时又经过dep.addSup(this)把Watcher实例添加到dep的订阅者中
src/observer/dep.js
addSub (sub: Watcher) {
this.subs.push(sub)
}
至此，指令完成了依赖收集，而且经过Watcher完成了对数据变化的订阅。
咱们再看下，当data发生变化时，视图是如何自动更新的，在前面的例子中，咱们setInterval每隔一秒执行一次vm.times++，数据改变会触发对象的setter，执行set方法体的代码。
src/core/observer/index.js
function defineReactive (obj，key,val,customSetter,shallow) {
// 在这里添加setter,getter。
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true,
configurable: true,
set: function reactiveSetter (newVal) {
const value = getter ? getter.call(obj) : val
if (newVal === value || (newVal !== newVal && value !== value)) {
return
}
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && customSetter) {
customSetter()
}
if (setter) {
setter.call(obj, newVal)
} else {
val = newVal
}
childOb = !shallow && observe(newVal)
// 通知data某属性改变，遍历全部的订阅者，就是watcher实例，而后调用watcher实例的update方法
dep.notify()
}
}
src/observer/watcher.js
update () {
/* istanbul ignore else */
if (this.lazy) {
this.dirty = true
} else if (this.sync) {
this.run()
} else {
queueWatcher(this)// 调用，把watcher实例推入队列中，延迟this.run调用的时机。
}
}
src/core/observer/scheduler.js
/**
* 把一个观察者watcher推入观察者队列。
*将跳过具备重复id的做业，除非它是。
*当队列被刷新时被推。
* 经过nextTick在下一个事件循环周期处理watcher队列，是一种优化手段。由于若是同时观察的数据屡次变化，好比同步执行3次vm.time++,同时调用就会触发3次dom操做
* 而推入队列中等待下一个事件循环周期再操做队列里的watcher，由于是同一个watcher，它只会调用一次watcher.run，从而只触发一次dom操做。
*/
export function queueWatcher (watcher: Watcher) {
const id = watcher.id
if (has[id] == null) {
has[id] = true
if (!flushing) {
queue.push(watcher)
} else {
// 若是已经刷新，则根据其id将监视器拼接起来。
// 若是已经超过了它的id，它将会当即运行。
let i = queue.length - 1
while (i > index && queue[i].id > watcher.id) {
i--
}
queue.splice(i + 1, 0, watcher)
}
// 队列的冲
if (!waiting) {
waiting = true
nextTick(flushSchedulerQueue)
}
}
}
function flushSchedulerQueue () {
flushing = true
let watcher, id
// 在刷新前排序队列。
// 这确保:
// 1。组件由父元素更新为子元素。(由于父母老是在孩子面前建立)
// 2。组件的用户观察者在它的呈现观察者以前运行(由于用户观察者是在渲染观察者以前建立的
// 3。若是组件在父组件的监视程序运行期间被销毁， 它的观察者能够跳过。
queue.sort((a, b) => a.id - b.id)
// 不要缓存长度，由于可能会有更多的观察者被推。
// 当咱们运行现有的观察者时。遍历queue中watcher的run方法
for (index = 0; index < queue.length; index++) {
watcher = queue[index]
id = watcher.id
has[id] = null
watcher.run()
// in dev build, check and stop circular updates.
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && has[id] != null) {
circular[id] = (circular[id] || 0) + 1
if (circular[id] > MAX_UPDATE_COUNT) {
warn(
'You may have an infinite update loop ' + (
watcher.user
? `in watcher with expression "${watcher.expression}"`
: `in a component render function.`
),
watcher.vm
)
break
}
}
}
// keep copies of post queues before resetting state
const activatedQueue = activatedChildren.slice()
const updatedQueue = queue.slice()
resetSchedulerState()
// call component updated and activated hooks
callActivatedHooks(activatedQueue)
callUpdatedHooks(updatedQueue)
// devtool hook
/* istanbul ignore if */
if (devtools && config.devtools) {
devtools.emit('flush')
}
}
遍历queue中Watcher的run方法，
src/core/observer/watcher.js
run () {
if (this.active) {
const value = this.get()
if (
value !== this.value ||
// 深刻观察和观察对象/阵列甚至应该开火。当值相等时，由于值能够。有突变。
isObject(value) ||
this.deep
) {
// set new value
const oldValue = this.value
this.value = value
if (this.user) {
try {
this.cb.call(this.vm, value, oldValue)
} catch (e) {
handleError(e, this.vm, `callback for watcher "${this.expression}"`)
}
} else {
this.cb.call(this.vm, value, oldValue)
}
}
}
}
run方法再次对Watcher求值，从新收集依赖，接下来判断求值结果和以前value的关系，若是不变则什么也不作，若是变了则调用this.cb.call(this.vm,value,oldValue)方法，这个方法是Directive实例建立watcher时传入的，它对应相关指令的update方法来真实更新 DOM，这样就完成了数据更新到对应视图的变化过程。Watcher巧妙的把Observer和Directive关联起来，实现了数据一旦更新，视图就会自动变化的效果，vue利用了Object.defineProperty这个核心技术实现了数据和视图的绑定。