vue3的数据响应原理和实现

时间  2019-11-06
标签 vue3 vue 数据 响应 原理 实现 繁體版
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话说vue3已经发布，就引发了大量前端人员的关注，木得办法，学不动也得硬着头皮学呀，本篇文章就简单介绍一下「vue3的数据响应原理」，以及简单实现其reactive、effect、computed函数，但愿能对你们理解vue3响应式有一点点的帮助。话很少说，看下面栗子的代码和其运行的结果。html

<div id="root"></div>
<button id="btn">年龄+1</button>
const root = document.querySelector('#root')
const btn = document.querySelector('#btn')
const ob = reactive({
  name: '张三',
  age: 10
})

let cAge = computed(() => ob.age * 2)
effect(() => {
  root.innerHTML = `<h1>${ob.name}---${ob.age}---${cAge.value}</h1>`
})
btn.onclick = function () {
  ob.age += 1
}

上面带代码，是每点击一次按钮，就会给obj.age + 1 而后执行effect，计算属性也会相应的 ob.age * 2 执行，以下图：前端

vue3-project

因此，针对上面的栗子，制定一些小目标，而后一一实现，以下：vue

  • 一、实现reactive函数
  • 二、实现effect函数
  • 三、把reactive 和 effect 串联起来
  • 四、实现computed函数

实现reactive函数

reactive其实数据响应式函数，其内部经过es6的proxy api 来实现，
下面面其实经过简单几行代码，就能够对一个对象进行代理拦截了。react

const handlers = {
  get (target, key, receiver) {
    return Reflect.get(target, key, receiver)
  },
  set (target, key, value, receiver) {
    return Reflect.set(target, key, value, receiver)
  }
}
function reactive (target) {
  observed = new Proxy(target, handlers)
  return observed
}
let person = {
  name: '张三',
  age: 10
}

let ob = reactive(person)

可是这么作的话有缺点，一、重复屡次写ob = reactive(person)就会一直执行new Proxy，这不是咱们想要的。理想状况应该是，代理过的对象缓存下来，下次访问直接返回缓存对象就能够了；二、同理屡次这么写ob = reactive(person); ob = reactive(ob) 那也要缓存下来。下面咱们改造一下上面的reactive函数代码。git

const toProxy = new WeakMap() // 缓存代理过的对象
const toRaw = new WeakMap() // 缓存被代理过的对象
// handlers 跟上面的同样，为了篇幅这里省略
function reactive (target) {
  let observed = toProxy.get(target)
  // 若是是缓存代理过的
  if (observed) {
    return observed
  }
  if (toRaw.has(target)) {
    return target
  }
  observed = new Proxy(target, handlers)
  toProxy.set(target, observed) // 缓存observed
  toRaw.set(observed, target) // 缓存target
  return observed
}

let person = {
  name: '张三',
  age: 10
}

let ob = reactive(person)
ob = reactive(person) // 返回都是缓存的
ob = reactive(ob) // 返回都是缓存的

console.log(ob.age) // 10
ob.age = 20
console.log(ob.age) // 20

这样子调用reactive()返回都是咱们第一次的代理对象啦（ps：WeakMap是弱引用）。缓存作好了，可是还有新的问题，若是代理target对象层级嵌套比较深的话，上面的proxy是作不到深层代理的。例如es6

let person = {
  name: '张三',
  age: 10,
  hobby: {
    paly: ['basketball', 'football']
  }
}
let ob = reactive(person)
console.log(ob)

vue3-proxy

从上面的打印结果能够看出hobby 对象没有咱们上面的handlers 代理，也就是说当咱们对hobby作一些依赖收集的时候是没有办法的，因此咱们改写一下handlers对象。github

// 对象类型判断
const isObject = val => val !== null && typeof val === 'object'
const toProxy = new WeakMap() // 缓存代理过的对象
const toRaw = new WeakMap() // 缓存被代理过的对象
const handlers = {
  get (target, key, receiver) {
    const res = Reflect.get(target, key, receiver)
    // TODO: effect 收集
    return isObject(res) ? reactive(res) : res
  },
  set (target, key, value, receiver) {
    const result = Reflect.set(target, key, value, receiver)
    // TODO: trigger effect
    return result
  }
}
function reactive (target) {
  let observed = toProxy.get(target)
  // 若是是缓存代理过的
  if (observed) {
    return observed
  }
  if (toRaw.has(target)) {
    return target
  }
  observed = new Proxy(target, handlers)
  toProxy.set(target, observed) // 缓存observed
  toRaw.set(observed, target) // 缓存target
  return observed
}

上面的代码经过在get里面添加 return isObject(res) ? reactive(res) : res，意思是当访问到某一个对象时候，若是判断类型是「object」，那么就继续调用reactive代理。上面也是咱们的reactive函数的完整代码。api

实现effect函数

到了这里离咱们的目标又近了一步，这里来实现effect函数，首先咱们先看看effect的用法。数组

effect(() => {
  root.innerHTML = `<h1>${ob.name}---${ob.age}---${cAge.value}</h1>`
})

第一感受看起来很简单嘛，就是函数当作参数传进去，而后调用传进来函数，完事。下面代码最简单实现缓存

function effect(fn) {
  fn()
}

可是到这里，全部人都看出来缺点了，这只是执行一次呀？怎么跟响应式联系起来呀？还有后面computed怎么基于这个实现呀？等等。带着一大堆问题，经过改写effect和增长effect功能去解决这一系列问题。

function effect (fn, options = {}) {
  const effect = createReactiveEffect(fn, options)
  // 不是理解计算的，不须要调用此时调用effect
  if (!options.lazy) {
    effect()
  }
  return effect
}
function createReactiveEffect(fn, options) {
  const effect = function effect(...args) {
    return run(effect, fn, args) // 里面执行fn
  }
  // 给effect挂在一些属性
  effect.lazy = options.lazy
  effect.computed = options.computed
  effect.deps = []
  return effect
}

在createReactiveEffect函数中：建立一个新的effect函数，而且给这个effect函数挂在一些属性，为后面作computed准备，这个effect函数里面调用run函数（此时尚未实现）, 最后在返回出新的effect。

在effect函数中：若是判断options.lazy是false就调用上面建立一个新的effect函数，里面会调用run函数。

把reactive 和 effect 串联起来

其实上面尚未写好的这个run函数的做用，就是把reactive 和 effect 的逻辑串联起来，下面去实现它，目标又近了一步。

const activeEffectStack = [] // 声明一个数组，来存储当前的effect，订阅时候须要
function run (effect, fn, args) {
  if (activeEffectStack.indexOf(effect) === -1) {
    try {
      // 把effect push到数组中
      activeEffectStack.push(effect)
      return fn(...args)
    }
    finally {
      // 清除已经收集过得effect，为下个effect作准备
      activeEffectStack.pop()
    }
  }
}

上面的代码，把传进来的effect推送到一个activeEffectStack数组中，而后执行传进来的fn(...args)，这里的fn就是

fn = () => {
  root.innerHTML = `<h1>${ob.name}---${ob.age}---${cAge.value}</h1>`
}

执行上面的fn访问到ob.name、ob.age、cAge.value(这是computed得来的)，这样子就会触发到proxy的getter，就是执行到下面的handlers.get函数

const handlers = {
  get (target, key, receiver) {
    const res = Reflect.get(target, key, receiver)
    // effect 收集
    track(target, key)
    return isObject(res) ? reactive(res) : res
  },
  set (target, key, value, receiver) {
    const result = Reflect.set(target, key, value, receiver)
    const extraInfo = { oldValue: target[key], newValue: value }
    // trigger effect
    trigger(target, key, extraInfo)
    return result
  }
}

聪明的小伙伴看到这里已经看出来，上面handlers.get函数里面track的做用是依赖收集，而handlers.set里面trigger是作派发更新的。
下面补全track函数代码

// 存储effect
const targetMap = new WeakMap()
function track (target, key) {
  // 拿到上面push进来的effect
  const effect = activeEffectStack[activeEffectStack.length - 1]
  if (effect) {
    let depsMap = targetMap.get(target)
    if (depsMap === void 0) {
      depsMap = new Map()
      // targetMap若是不存在target 的 Map 就设置一个
      targetMap.set(target, depsMap)
    }
    let dep = depsMap.get(key)
    if (dep === void 0) {
      dep = new Set()
      // 若是depsMap里面不存在key 的 Set 就设置一个
      depsMap.set(key, dep)
    }
    if (!dep.has(effect)) {
      // 收集当前的effect
      dep.add(effect)
      // effect 收集当前的dep
      effect.deps.push(dep)
    }
  }
}

看到这里呀，你们别方，上面的代码意思就是，从run函数里面的activeEffectStack拿到当前的effect，若是有effect，就从targetMap里面拿depsMap，targetMap若是不存在target 的 Map 就设置一个targetMap.set(target, depsMap)，再从depsMap 里面拿 key 的 Set ，若是depsMap里面不存在 key 的 Set 就设置一个depsMap.set(key, dep)，下面就是收集前的effect和effect 收集当前的dep了。收集完毕后，targetMap的数据结构就相似下面的样子的了。

// track的做用就是完成下面的数据结构
targetMap = {
  target: {
    name: [effect]，
    age: [effect]
  }
}
// ps: targetMap 是WeakMap 数据结构，为了直观和理解就用对象表示
//     [effect] 是 Set数据结构，为了直观和理解就用数组表示

track执行完毕以后，handlers.get就会返回 res，进行一系列收集以后，fn执行完毕，run函数最后就执行finally {activeEffectStack.pop()}，由于effect已经收集结束了，清空为了下一个effect收集作处理。

依赖收集已经完毕了，可是当咱们更新数据的时候，例如ob.age += 1，更改数据会触发proxy的getter，也就是会调用handlers.set函数，里面就执行了trigger(target, key, extraInfo)，trigger函数以下

// effect 的触发
function trigger(target, key, extraInfo) {
  // 拿到全部target的订阅
  const depsMap = targetMap.get(target)
  // 没有被订阅到
  if (depsMap === void 0) {
    return;
  }
  const effects = new Set() // 普通的effect
  const computedRunners = new Set() // computed 的 effect
  if (key !== void 0) {
    let deps = depsMap.get(key)
    // 拿到deps订阅的每一个effect，而后放到对应的Set里面
    deps.forEach(effect => {
      if (effect.computed) {
        computedRunners.add(effect)
      } else {
        effects.add(effect)
      }
    })
  }
  const run = effect => {
    effect()
  }
  // 循环调用effect
  computedRunners.forEach(run)
  effects.forEach(run)
}

上面的代码的意思是，拿到对应key的effect，而后执行effect，而后执行run，而后执行fn，而后就是get上面那一套流程了，最后拿到数据是更改后新的数据，而后更改视图。

下面简单弄一个帮助理解的流程图，实在不能理解，你们把仓库代码拉下来，debuger执行一遍

targetMap = {
  name: [effect]，
  age: [effect]
}
ob.age += 1 -> set() -> trigger() -> age: [effect] -> effect() -> run() -> fn() -> getget() -> 渲染视图

实现computed函数

仍是先看用法，let cAge = computed(() => ob.age * 2)，上面写effect的时候，有不少次提到为computed作准备，其实computed就是基于effect来实现的，下面咱们看代码

function computed(fn) {
  const getter = fn
  // 手动生成一个effect，设置参数
  const runner = effect(getter, { computed: true, lazy: true })
  // 返回一个对象
  return {
    effect: runner,
    get value() {
      value = runner()
      return value
    }
  }
}

值得注意的是，咱们上面 effet函数里面有个判断

if (!options.lazy) {
  effect()
}

若是options.lazy为true就不会马上执行，就至关于let cAge = computed(() => ob.age * 2)不会马上执行runner函数，当cAge.value才真正的执行。

最后，全部的函数画成一张流程图。

若是文章有哪些不对，请各位大佬指出来，我有摸鱼时间必定会修正过来的。

vue3-reactive

至此，全部的的小目标咱们都已经完成了，撒花✿✿ヽ(°▽°)ノ✿

ps：

源码地址(你们能够clone下来执行一遍)

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