Vue响应式原理

时间:2022-05-23 Zuckjet 人气:1

Vue 最独特的特性之一，是非侵入式的响应系统。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。聊到 Vue 响应式实现原理，众多开发者都知道实现的关键在于利用 Object.defineProperty , 但具体又是如何实现的呢，今天我们来一探究竟。

为了通俗易懂，我们还是从一个小的示例开始：

<body>
  <div id="app">
    {{ message }}
  </div>
  <script>
    var app = new Vue({
      el: '#app',
      data: {
        message: 'Hello Vue!'
      }
    })
</script>
</body>

我们已经成功创建了第一个 Vue 应用！看起来这跟渲染一个字符串模板非常类似，但是 Vue 在背后做了大量工作。现在数据和 DOM 已经被建立了关联，所有东西都是响应式的。我们要怎么确认呢？打开你的浏览器的 JavaScript 控制台 (就在这个页面打开)，并修改 app.message的值，你将看到上例相应地更新。修改数据便会自动更新，Vue 是如何做到的呢？

通过 Vue 构造函数创建一个实例时，会有执行一个初始化的操作：

function Vue (options) {
    this._init(options);
}

这个 _init初始化函数内部会初始化生命周期、事件、渲染函数、状态等等：

initLifecycle(vm);
      initEvents(vm);
      initRender(vm);
      callHook(vm, 'beforeCreate');
      initInjections(vm);
      initState(vm);
      initProvide(vm);
      callHook(vm, 'created');

因为本文的主题是响应式原理，因此我们只关注 initState(vm) 即可。它的关键调用步骤如下：

function initState (vm) {
  initData(vm);
}

function initData(vm) {
  // data就是我们创建 Vue实例传入的 {message: 'Hello Vue!'}
  observe(data, true /* asRootData */);
}

function observe (value, asRootData) {
  ob = new Observer(value);
}

var Observer = function Observer (value) {
  this.walk(value);
}

Observer.prototype.walk = function walk (obj) {
  var keys = Object.keys(obj);
  for (var i = 0; i < keys.length; i++) {
    // 实现响应式关键函数
    defineReactive$$1(obj, keys[i]);
  }
};
}

我们来总结一下上面 initState(vm)流程。初始化状态的时候会对应用的数据进行检测，即创建一个 Observer 实例，其构造函数内部会执行原型上的 walk方法。walk方法的主要作用便是遍历数据的所有属性，并把每个属性转换成响应式，而这转换的工作主要由 defineReactive$$1 函数完成。

function defineReactive$$1(obj, key, val) {
  var dep = new Dep();
  Object.defineProperty(obj, key, {
    enumerable: true,
    configurable: true,
    get: function reactiveGetter() {
      var 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) {
      var 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 (customSetter) {
        customSetter();
      }
      // #7981: for accessor properties without setter
      if (getter && !setter) { return }
      if (setter) {
        setter.call(obj, newVal);
      } else {
        val = newVal;
      }
      childOb = !shallow && observe(newVal);
      dep.notify();
    }
  });
}

defineReactive$$1函数内部使用Object.defineProperty 来监测数据的变化。每当从 obj 的 key 中读取数据时，get 函数被触发；每当往 obj 的 key 中设置数据时，set 函数被触发。我们说修改数据触发 set 函数，那么 set 函数是如何更新视图的呢？拿本文开头示例分析：

<div id="app">
    {{ message }}
</div>

该模板使用了数据 message, 当 message 的值发生改变的时候，应用中所有使用到 message 的视图都能触发更新。在 Vue 的内部实现中，先是收集依赖，即把用到数据 message 的地方收集起来，然后等数据发生改变的时候，把之前收集的依赖全部触发一遍就可以了。也就是说我们在上述的 get 函数中收集依赖，在 set 函数中触发视图更新。那接下来的重点就是分析 get 函数和 set 函数了。先看 get 函数，其关键调用如下：

get: function reactiveGetter () {
        if (Dep.target) {
          dep.depend();
        }
 }
 
Dep.prototype.depend = function depend () {
    if (Dep.target) {
      Dep.target.addDep(this);
    }
 };
 
Watcher.prototype.addDep = function addDep (dep) {
  dep.addSub(this);
}

 Dep.prototype.addSub = function addSub (sub) {
    this.subs.push(sub);
 };
 其中 Dep 构造函数如下：
 var Dep = function Dep () {
   this.id = uid++;
   this.subs = [];
 };

上述代码中Dep.target的值是一个Watcher实例，稍后我们再分析它是何时被赋值的。我们用一句话总结 get 函数所做的工作：把当前 Watcher 实例（也就是Dep.target）添加到 Dep 实例的 subs 数组中。在继续分析 get 函数前，我们需要弄清楚 Dep.target 的值何时被赋值为 Watcher 实例，这里我们需要从 mountComponent这个函数开始分析：

function mountComponent (vm, el, hydrating) {
  updateComponent = function () {
    vm._update(vm._render(), hydrating);
  };
  new Watcher(vm, updateComponent, noop, xxx);
}
// Wather构造函数下
var Watcher = function Watcher (vm, expOrFn, cb) {
  if (typeof expOrFn === 'function') {
    this.getter = expOrFn;
  } else {
    this.getter = parsePath(expOrFn);
  }
   this.value = this.get();
}

Watcher.prototype.get = function get () {
   pushTarget(this);
   value = this.getter.call(vm, vm);
}

function pushTarget (target) {
    targetStack.push(target);
    Dep.target = target;
}

由上述代码我们知道mountComponent函数会创建一个 Watcher 实例，在其构造函数中最终会调用 pushTarget函数，把当前 Watcher 实例赋值给 Dep.target。另外我们注意到，创建 Watcher 实例这个动作是发生在函数mountComponent内部，也就是说 Watcher 实例是组件级别的粒度，而不是说任何用到数据的地方都新建一个 Watcher 实例。现在我们再来看看 set 函数的主要调用过程：

set: function reactiveSetter (newVal) {
  dep.notify();
}

Dep.prototype.notify = function notify () {
   var subs = this.subs.slice();
   for (var i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {
      subs[i].update();
    }
}

Watcher.prototype.update = function update () {
  queueWatcher(this);
}

 Watcher.prototype.update = function update () {
   // queue是一个全局数组
   queue.push(watcher);
   nextTick(flushSchedulerQueue);
 }
 
 // flushSchedulerQueue是一个全局函数
 function flushSchedulerQueue () {
    for (index = 0; index < queue.length; index++) {
      watcher = queue[index];
      watcher.run();
    }
 }
 
Watcher.prototype.run = function run () {
   var value = this.get();
}

set 函数内容有点长，但上述代码都是精简过的，应该不难理解。当改变应用数据的时候，触发 set 函数执行。它会调用 Dep 实例的 notify()方法，而 notify 方法又会把当前 Dep 实例收集的所有 Watcher 实例的 update 方法调用一遍，以达到更新所有用到该数据的视图部分。我们继续看 Watcher 实例的 update 方法做了什么。update 方法会把当前的 watcher 添加到数组 queue 中，然后把 queue 中每个 watcher 的 run 方法执行一遍。run 方法内部会执行 Wather 原型上的 get 方法，后续的调用在前文分析 mountComponent 函数中都有描述，在此就不再赘述。总结来说，最终 update 方法会触发 updateComponent函数：

updateComponent = function () {
  vm._update(vm._render(), hydrating);
};

Vue.prototype._update = function (vnode, hydrating) {
  vm.$el = vm.__patch__(prevVnode, vnode);
}

这里我们注意到 _update 函数的第一个参数是 vnode 。vnode 顾名思义是虚拟节点的意思，它是一个普通对象，该对象的属性上保存了生成 DOM 节点所需要数据。说到虚拟节点你是不是很容易就联想到虚拟 DOM 了呢，没错 Vue 中也使用了虚拟 DOM。前文说到 Wather 是和组件相关的，组件内部的更新就用虚拟 DOM 进行对比和渲染。_update 函数内部调用了 patch 函数，通过该函数对比新旧两个 vnode 之间的不同，然后根据对比结果找出需要更新的节点进行更新。

注：本文分析示例基于 Vue v2.6.14 版本。

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