前言
Vue 最獨特的特性之一，是其非侵入性的響應式系統。資料模型僅僅是普通的 JavaScript 物件。而當你修改它們時，檢視會進行更新。這使得狀態管理非常簡單直接，不過理解其工作原理同樣重要，這樣你可以避開一些常見的問題。----官方文件 本文將針對響應式原理做一個詳細介紹，並且帶你實現一個基礎版的響應式系統。本文的程式碼請猛戳Github部落格
什麼是響應式
我們先來看個例子：
<div id="app">
<div>Price :￥{{ price }}</div>
<div>Total:￥{{ price * quantity }}</div>
<div>Taxes: ￥{{ totalPriceWithTax }}</div>
<button @click="changePrice">改變價格</button>
</div>
複製程式碼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;
}
}
})
複製程式碼上例中當price 發生變化的時候，Vue就知道自己需要做三件事情：
- 更新頁面上price的值
- 計算表示式 price*quantity 的值，更新頁面
- 呼叫totalPriceWithTax 函式，更新頁面
資料發生變化後，會重新對頁面渲染，這就是Vue響應式，那麼這一切是怎麼做到的呢？
想完成這個過程，我們需要：
- 偵測資料的變化
- 收集檢視依賴了哪些資料
- 資料變化時，自動“通知”需要更新的檢視部分，並進行更新
對應專業俗語分別是：
- 資料劫持 / 資料代理
- 依賴收集
- 釋出訂閱模式
如何偵測資料的變化
首先有個問題，在Javascript中，如何偵測一個物件的變化？
其實有兩種辦法可以偵測到變化：使用Object.defineProperty和ES6的Proxy，這就是進行資料劫持或資料代理。這部分程式碼主要參考珠峰架構課。
方法1.Object.defineProperty實現
Vue通過設定物件屬性的 setter/getter 方法來監聽資料的變化，通過getter進行依賴收集，而每個setter方法就是一個觀察者，在資料變更的時候通知訂閱者更新檢視。
function render () {
console.log('模擬檢視渲染')
}
let data = {
name: '浪裡行舟',
location: { x: 100, y: 100 }
}
observe(data)
function observe (obj) { // 我們來用它使物件變成可觀察的
// 判斷型別
if (!obj || typeof obj !== 'object') {
return
}
Object.keys(obj).forEach(key => {
defineReactive(obj, key, obj[key])
})
function defineReactive (obj, key, value) {
// 遞迴子屬性
observe(value)
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true, //可列舉（可以遍歷）
configurable: true, //可配置（比如可以刪除）
get: function reactiveGetter () {
console.log('get', value) // 監聽
return value
},
set: function reactiveSetter (newVal) {
observe(newVal) //如果賦值是一個物件，也要遞迴子屬性
if (newVal !== value) {
console.log('set', newVal) // 監聽
render()
value = newVal
}
}
})
}
}
data.location = {
x: 1000,
y: 1000
} //set {x: 1000,y: 1000} 模擬檢視渲染
data.name // get 浪裡行舟
複製程式碼上面這段程式碼的主要作用在於：observe這個函式傳入一個 obj（需要被追蹤變化的物件），通過遍歷所有屬性的方式對該物件的每一個屬性都通過 defineReactive 處理,以此來達到實現偵測物件變化。值得注意的是，observe 會進行遞迴呼叫。
那我們如何偵測Vue中data 中的資料，其實也很簡單：
class Vue {
/* Vue構造類 */
constructor(options) {
this._data = options.data;
observer(this._data);
}
}
複製程式碼這樣我們只要 new 一個 Vue 物件，就會將 data 中的資料進行追蹤變化。
不過這種方式有幾個注意點需補充說明：
- 無法檢測到物件屬性的新增或刪除(如
data.location.a=1)。
這是因為 Vue 通過Object.defineProperty來將物件的key轉換成getter/setter的形式來追蹤變化，但getter/setter只能追蹤一個資料是否被修改，無法追蹤新增屬性和刪除屬性。如果是刪除屬性，我們可以用vm.$delete實現，那如果是新增屬性，該怎麼辦呢？
1）可以使用 Vue.set(location, a, 1) 方法向巢狀物件新增響應式屬性;
2）也可以給這個物件重新賦值，比如data.location = {...data.location,a:1}
Object.defineProperty不能監聽陣列的變化，需要進行陣列方法的重寫，具體程式碼如下：
function render() {
console.log('模擬檢視渲染')
}
let obj = [1, 2, 3]
let methods = ['pop', 'shift', 'unshift', 'sort', 'reverse', 'splice', 'push']
// 先獲取到原來的原型上的方法
let arrayProto = Array.prototype
// 建立一個自己的原型 並且重寫methods這些方法
let proto = Object.create(arrayProto)
methods.forEach(method => {
proto[method] = function() {
// AOP
arrayProto[method].call(this, ...arguments)
render()
}
})
function observer(obj) {
// 把所有的屬性定義成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]
複製程式碼這種方法將陣列的常用方法進行重寫，進而覆蓋掉原生的陣列方法，重寫之後的陣列方法需要能夠被攔截。但有些陣列操作Vue時攔截不到的，當然也就沒辦法響應，比如：
obj.length-- // 不支援陣列的長度變化
obj[0]=1 // 修改陣列中第一個元素，也無法偵測陣列的變化
複製程式碼ES6提供了超程式設計的能力，所以有能力攔截，Vue3.0可能會用ES6中Proxy 作為實現資料代理的主要方式。
方法2.Proxy實現
Proxy 是 JavaScript 2015 的一個新特性。Proxy 的代理是針對整個物件的，而不是物件的某個屬性，因此不同於 Object.defineProperty 的必須遍歷物件每個屬性，Proxy 只需要做一層代理就可以監聽同級結構下的所有屬性變化，當然對於深層結構，遞迴還是需要進行的。此外**Proxy支援代理陣列的變化。**
function render() {
console.log('模擬檢視的更新')
}
let obj = {
name: '前端工匠',
age: { age: 100 },
arr: [1, 2, 3]
}
let handler = {
get(target, key) {
// 如果取的值是物件就在對這個物件進行資料劫持
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 = '浪裡行舟' // 支援新增屬性
console.log(proxy.age.name) // 模擬檢視的更新 浪裡行舟
proxy.arr[0] = '浪裡行舟' //支援陣列的內容發生變化
console.log(proxy.arr) // 模擬檢視的更新 ['浪裡行舟', 2, 3 ]
proxy.arr.length-- // 無效
複製程式碼以上程式碼不僅精簡，而且還是實現一套程式碼對物件和陣列的偵測都適用。不過Proxy相容性不太好！
為什麼要收集依賴
我們之所以要觀察資料，其目的在於當資料的屬性發生變化時，可以通知那些曾經使用了該資料的地方。比如第一例子中，模板中使用了price 資料，當它發生變化時，要向使用了它的地方傳送通知。那如果多個Vue例項中共用一個變數，如下面這個例子：
let globalData = {
text: '浪裡行舟'
};
let test1 = new Vue({
template:
`<div>
<span>{{text}}</span>
<div>`,
data: globalData
});
let test2 = new Vue({
template:
`<div>
<span>{{text}}</span>
<div>`,
data: globalData
});
複製程式碼如果我們執行下面這條語句：
globalData.text = '前端工匠';
複製程式碼此時我們需要通知 test1 以及 test2 這兩個Vue例項進行檢視的更新,我們只有通過收集依賴才能知道哪些地方依賴我的資料，以及資料更新時派發更新。那依賴收集是如何實現的？其中的核心思想就是“事件釋出訂閱模式”。接下來我們先介紹兩個重要角色-- 訂閱者 Dep和觀察者 Watcher ，然後闡述收集依賴的如何實現的。
訂閱者 Dep
1.為什麼引入 Dep
收集依賴需要為依賴找一個儲存依賴的地方，為此我們建立了Dep,它用來收集依賴、刪除依賴和向依賴傳送訊息等。
於是我們先來實現一個訂閱者 Dep 類，用於解耦屬性的依賴收集和派發更新操作，說得具體點，它的主要作用是用來存放 Watcher 觀察者物件。我們可以把Watcher理解成一箇中介的角色，資料發生變化時通知它，然後它再通知其他地方。
2. Dep的簡單實現
class Dep {
constructor () {
/* 用來存放Watcher物件的陣列 */
this.subs = [];
}
/* 在subs中新增一個Watcher物件 */
addSub (sub) {
this.subs.push(sub);
}
/* 通知所有Watcher物件更新檢視 */
notify () {
this.subs.forEach((sub) => {
sub.update();
})
}
}
複製程式碼以上程式碼主要做兩件事情：
- 用 addSub 方法可以在目前的 Dep 物件中增加一個 Watcher 的訂閱操作；
- 用 notify 方法通知目前 Dep 物件的 subs 中的所有 Watcher 物件觸發更新操作。
所以當需要依賴收集的時候呼叫 addSub，當需要派發更新的時候呼叫 notify。呼叫也很簡單：
let dp = new Dep()
dp.addSub(() => {
console.log('emit here')
})
dp.notify()
複製程式碼觀察者 Watcher
1.為什麼引入Watcher
Vue 中定義一個 Watcher 類來表示觀察訂閱依賴。至於為啥引入Watcher，《深入淺出vue.js》給出了很好的解釋:
當屬性發生變化後，我們要通知用到資料的地方，而使用這個資料的地方有很多，而且型別還不一樣，既有可能是模板，也有可能是使用者寫的一個watch,這時需要抽象出一個能集中處理這些情況的類。然後，我們在依賴收集階段只收集這個封裝好的類的例項進來，通知也只通知它一個，再由它負責通知其他地方。
依賴收集的目的是將觀察者 Watcher 物件存放到當前閉包中的訂閱者 Dep 的 subs 中。形成如下所示的這樣一個關係（圖參考《剖析 Vue.js 內部執行機制》）。
2.Watcher的簡單實現
class Watcher {
constructor(obj, key, cb) {
// 將 Dep.target 指向自己
// 然後觸發屬性的 getter 新增監聽
// 最後將 Dep.target 置空
Dep.target = this
this.cb = cb
this.obj = obj
this.key = key
this.value = obj[key]
Dep.target = null
}
update() {
// 獲得新值
this.value = this.obj[this.key]
// 我們定義一個 cb 函式，這個函式用來模擬檢視更新，呼叫它即代表更新檢視
this.cb(this.value)
}
}
複製程式碼以上就是 Watcher 的簡單實現，在執行建構函式的時候將 Dep.target 指向自身，從而使得收集到了對應的 Watcher，在派發更新的時候取出對應的 Watcher ,然後執行 update 函式。
收集依賴
所謂的依賴，其實就是Watcher。至於如何收集依賴，總結起來就一句話，**在getter中收集依賴，在setter中觸發依賴。**先收集依賴，即把用到該資料的地方收集起來，然後等屬性發生變化時，把之前收集好的依賴迴圈觸發一遍就行了。
具體來說，當外界通過Watcher讀取資料時，便會觸發getter從而將Watcher新增到依賴中，哪個Watcher觸發了getter，就把哪個Watcher收集到Dep中。當資料發生變化時，會迴圈依賴列表，把所有的Watcher都通知一遍。
最後我們對 defineReactive 函式進行改造，在自定義函式中新增依賴收集和派發更新相關的程式碼,實現了一個簡易的資料響應式。
function observe (obj) {
// 判斷型別
if (!obj || typeof obj !== 'object') {
return
}
Object.keys(obj).forEach(key => {
defineReactive(obj, key, obj[key])
})
function defineReactive (obj, key, value) {
observe(value) // 遞迴子屬性
let dp = new Dep() //新增
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true, //可列舉（可以遍歷）
configurable: true, //可配置（比如可以刪除）
get: function reactiveGetter () {
console.log('get', value) // 監聽
// 將 Watcher 新增到訂閱
if (Dep.target) {
dp.addSub(Dep.target) // 新增
}
return value
},
set: function reactiveSetter (newVal) {
observe(newVal) //如果賦值是一個物件，也要遞迴子屬性
if (newVal !== value) {
console.log('set', newVal) // 監聽
render()
value = newVal
// 執行 watcher 的 update 方法
dp.notify() //新增
}
}
})
}
}
class Vue {
constructor(options) {
this._data = options.data;
observer(this._data);
/* 新建一個Watcher觀察者物件，這時候Dep.target會指向這個Watcher物件 */
new Watcher();
console.log('模擬檢視渲染');
}
}
複製程式碼當 render function 被渲染的時候,讀取所需物件的值，會觸發 reactiveGetter 函式把當前的 Watcher 物件（存放在 Dep.target 中）收集到 Dep 類中去。之後如果修改物件的值，則會觸發 reactiveSetter 方法，通知 Dep 類呼叫 notify 來觸發所有 Watcher 物件的 update 方法更新對應檢視。
總結
最後我們依照下圖（參考《深入淺出vue.js》），再來回顧下整個過程：
- 在
new Vue()後， Vue 會呼叫_init函式進行初始化，也就是init 過程，在 這個過程Data通過Observer轉換成了getter/setter的形式，來對資料追蹤變化，當被設定的物件被讀取的時候會執行getter函式，而在當被賦值的時候會執行setter函式。 - 當render function 執行的時候，因為會讀取所需物件的值，所以會觸發getter函式從而將Watcher新增到依賴中進行依賴收集。
- 在修改物件的值的時候，會觸發對應的
setter，setter通知之前依賴收集得到的 Dep 中的每一個 Watcher，告訴它們自己的值改變了，需要重新渲染檢視。這時候這些 Watcher就會開始呼叫update來更新檢視。
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