深刻淺出Vue響應式原理
前言
Vue 最獨特的特性之一，是其非侵入性的響應式系統。數據模型僅僅是普通的 JavaScript 對象。而當你修改它們時，視圖會進行更新。這使得狀態管理很是簡單直接，不過理解其工做原理一樣重要，這樣你能夠避開一些常見的問題。----官方文檔
本文將針對響應式原理作一個詳細介紹，而且帶你實現一個基礎版的響應式系統。本文的代碼請猛戳Github博客javascript
什麼是響應式
咱們先來看個例子：html
<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>
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;
}
}
})
上例中當price 發生變化的時候，Vue就知道本身須要作三件事情：前端
- 更新頁面上price的值
- 計算表達式 price*quantity 的值，更新頁面
- 調用totalPriceWithTax 函數，更新頁面
數據發生變化後，會從新對頁面渲染，這就是Vue響應式，那麼這一切是怎麼作到的呢？vue
想完成這個過程，咱們須要：java
- 偵測數據的變化
- 收集視圖依賴了哪些數據
- 數據變化時，自動「通知」須要更新的視圖部分，並進行更新
對應專業俗語分別是：react
- 數據劫持 / 數據代理
- 依賴收集
- 發佈訂閱模式
如何偵測數據的變化
首先有個問題，在Javascript中，如何偵測一個對象的變化？
其實有兩種辦法能夠偵測到變化：使用Object.defineProperty和ES6的Proxy，這就是進行數據劫持或數據代理。這部分代碼主要參考珠峯架構課。git
方法1.Object.defineProperty實現
Vue經過設定對象屬性的 setter/getter 方法來監聽數據的變化，經過getter進行依賴收集，而每一個setter方法就是一個觀察者，在數據變動的時候通知訂閱者更新視圖。github
function render () {
console.log('模擬視圖渲染')
}
let data = {
name: '浪裏行舟',
location: { x: 100, y: 100 }
}
observe(data)
function observe (obj) { // 咱們來用它使對象變成可觀察的
// 判斷類型
if (!obj || typeof obj !== 'object') {
return
}
Object.keys(obj).forEach(key => {
defineReactive(obj, key, obj[key])
})
function defineReactive (obj, key, value) {
// 遞歸子屬性
observe(value)
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true, //可枚舉（能夠遍歷）
configurable: true, //可配置（好比能夠刪除）
get: function reactiveGetter () {
console.log('get', value) // 監聽
return value
},
set: function reactiveSetter (newVal) {
observe(newVal) //若是賦值是一個對象，也要遞歸子屬性
if (newVal !== value) {
console.log('set', newVal) // 監聽
render()
value = newVal
}
}
})
}
}
data.location = {
x: 1000,
y: 1000
} //set {x: 1000,y: 1000} 模擬視圖渲染
data.name // get 浪裏行舟
上面這段代碼的主要做用在於：observe這個函數傳入一個 obj（須要被追蹤變化的對象），經過遍歷全部屬性的方式對該對象的每個屬性都經過 defineReactive 處理,以此來達到實現偵測對象變化。值得注意的是，observe 會進行遞歸調用。
那咱們如何偵測Vue中data 中的數據，其實也很簡單：面試
class Vue {
/* Vue構造類 */
constructor(options) {
this._data = options.data;
observer(this._data);
}
}
這樣咱們只要 new 一個 Vue 對象，就會將 data 中的數據進行追蹤變化。
不過這種方式有幾個注意點需補充說明：vue-router
- 沒法檢測到對象屬性的添加或刪除(如
data.location.a=1)。
這是由於 Vue 經過Object.defineProperty來將對象的key轉換成getter/setter的形式來追蹤變化，但getter/setter只能追蹤一個數據是否被修改，沒法追蹤新增屬性和刪除屬性。若是是刪除屬性，咱們能夠用vm.$delete實現，那若是是新增屬性，該怎麼辦呢？
1）可使用 Vue.set(location, a, 1) 方法向嵌套對象添加響應式屬性;
2）也能夠給這個對象從新賦值，好比data.location = {...data.location,a:1}
-
Object.defineProperty不能監聽數組的變化，須要進行數組方法的重寫，具體代碼以下：
function render() {
console.log('模擬視圖渲染')
}
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
// 建立一個本身的原型 而且重寫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) {
// 把全部的屬性定義成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]
這種方法將數組的經常使用方法進行重寫，進而覆蓋掉原生的數組方法，重寫以後的數組方法須要可以被攔截。但有些數組操做Vue時攔截不到的，固然也就沒辦法響應，好比：
obj.length-- // 不支持數組的長度變化 obj[0]=1 // 修改數組中第一個元素，也沒法偵測數組的變化
ES6提供了元編程的能力，因此有能力攔截，Vue3.0可能會用ES6中Proxy 做爲實現數據代理的主要方式。
方法2.Proxy實現
Proxy 是 JavaScript 2015 的一個新特性。Proxy 的代理是針對整個對象的，而不是對象的某個屬性，所以不一樣於 Object.defineProperty 的必須遍歷對象每一個屬性，Proxy 只須要作一層代理就能夠監聽同級結構下的全部屬性變化，固然對於深層結構，遞歸仍是須要進行的。此外Proxy支持代理數組的變化。
function render() {
console.log('模擬視圖的更新')
}
let obj = {
name: '前端工匠',
age: { age: 100 },
arr: [1, 2, 3]
}
let handler = {
get(target, key) {
// 若是取的值是對象就在對這個對象進行數據劫持
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 = '浪裏行舟' // 支持新增屬性
console.log(proxy.age.name) // 模擬視圖的更新 浪裏行舟
proxy.arr[0] = '浪裏行舟' //支持數組的內容發生變化
console.log(proxy.arr) // 模擬視圖的更新 ['浪裏行舟', 2, 3 ]
proxy.arr.length-- // 無效
以上代碼不只精簡，並且仍是實現一套代碼對對象和數組的偵測都適用。不過Proxy兼容性不太好！
爲何要收集依賴
咱們之因此要觀察數據，其目的在於當數據的屬性發生變化時，能夠通知那些曾經使用了該數據的地方。好比第一例子中，模板中使用了price 數據，當它發生變化時，要向使用了它的地方發送通知。那若是多個Vue實例中共用一個變量，以下面這個例子：
let globalData = {
text: '浪裏行舟'
};
let test1 = new Vue({
template:
`<div>
<span>{{text}}</span>
<div>`,
data: globalData
});
let test2 = new Vue({
template:
`<div>
<span>{{text}}</span>
<div>`,
data: globalData
});
若是咱們執行下面這條語句：
globalData.text = '前端工匠';
此時咱們須要通知 test1 以及 test2 這兩個Vue實例進行視圖的更新,咱們只有經過收集依賴才能知道哪些地方依賴個人數據，以及數據更新時派發更新。那依賴收集是如何實現的？其中的核心思想就是「事件發佈訂閱模式」。接下來咱們先介紹兩個重要角色-- 訂閱者 Dep和觀察者 Watcher ，而後闡述收集依賴的如何實現的。
訂閱者 Dep
1.爲何引入 Dep
收集依賴須要爲依賴找一個存儲依賴的地方，爲此咱們建立了Dep,它用來收集依賴、刪除依賴和向依賴發送消息等。
因而咱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做，說得具體點，它的主要做用是用來存放 Watcher 觀察者對象。咱們能夠把Watcher理解成一箇中介的角色，數據發生變化時通知它，而後它再通知其餘地方。
2. Dep的簡單實現
class Dep {
constructor () {
/* 用來存放Watcher對象的數組 */
this.subs = [];
}
/* 在subs中添加一個Watcher對象 */
addSub (sub) {
this.subs.push(sub);
}
/* 通知全部Watcher對象更新視圖 */
notify () {
this.subs.forEach((sub) => {
sub.update();
})
}
}
以上代碼主要作兩件事情：
- 用 addSub 方法能夠在目前的 Dep 對象中增長一個 Watcher 的訂閱操做；
- 用 notify 方法通知目前 Dep 對象的 subs 中的全部 Watcher 對象觸發更新操做。
因此當須要依賴收集的時候調用 addSub，當須要派發更新的時候調用 notify。調用也很簡單：
let dp = new Dep()
dp.addSub(() => {
console.log('emit here')
})
dp.notify()
觀察者 Watcher
1.爲何引入Watcher
Vue 中定義一個 Watcher 類來表示觀察訂閱依賴。至於爲啥引入Watcher，《深刻淺出vue.js》給出了很好的解釋:
當屬性發生變化後，咱們要通知用到數據的地方，而使用這個數據的地方有不少，並且類型還不同，既有多是模板，也有多是用戶寫的一個watch,這時須要抽象出一個能集中處理這些狀況的類。而後，咱們在依賴收集階段只收集這個封裝好的類的實例進來，通知也只通知它一個，再由它負責通知其餘地方。
依賴收集的目的是將觀察者 Watcher 對象存放到當前閉包中的訂閱者 Dep 的 subs 中。造成以下所示的這樣一個關係（圖參考《剖析 Vue.js 內部運行機制》）。
2.Watcher的簡單實現
class Watcher {
constructor(obj, key, cb) {
// 將 Dep.target 指向本身
// 而後觸發屬性的 getter 添加監聽
// 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() {
// 得到新值
this.value = this.obj[this.key]
// 咱們定義一個 cb 函數，這個函數用來模擬視圖更新，調用它即表明更新視圖
this.cb(this.value)
}
}
以上就是 Watcher 的簡單實現，在執行構造函數的時候將 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 ,而後執行 update 函數。
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，即把用到該數據的地方收集起來，而後等屬性發生變化時，把以前收集好的依賴循環觸發一遍就好了。
具體來講，當外界經過Watcher讀取數據時，便會觸發getter從而將Watcher添加到依賴中，哪一個Watcher觸發了getter，就把哪一個Watcher收集到Dep中。當數據發生變化時，會循環依賴列表，把全部的Watcher都通知一遍。
最後咱們對 defineReactive 函數進行改造，在自定義函數中添加依賴收集和派發更新相關的代碼,實現了一個簡易的數據響應式。
function observe (obj) {
// 判斷類型
if (!obj || typeof obj !== 'object') {
return
}
Object.keys(obj).forEach(key => {
defineReactive(obj, key, obj[key])
})
function defineReactive (obj, key, value) {
observe(value) // 遞歸子屬性
let dp = new Dep() //新增
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true, //可枚舉（能夠遍歷）
configurable: true, //可配置（好比能夠刪除）
get: function reactiveGetter () {
console.log('get', value) // 監聽
// 將 Watcher 添加到訂閱
if (Dep.target) {
dp.addSub(Dep.target) // 新增
}
return value
},
set: function reactiveSetter (newVal) {
observe(newVal) //若是賦值是一個對象，也要遞歸子屬性
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觀察者對象，這時候Dep.target會指向這個Watcher對象 */
new Watcher();
console.log('模擬視圖渲染');
}
}
當 render function 被渲染的時候,讀取所需對象的值，會觸發 reactiveGetter 函數把當前的 Watcher 對象（存放在 Dep.target 中）收集到 Dep 類中去。以後若是修改對象的值，則會觸發 reactiveSetter 方法，通知 Dep 類調用 notify 來觸發全部 Watcher 對象的 update 方法更新對應視圖。
總結
最後咱們依照下圖（參考《深刻淺出vue.js》），再來回顧下整個過程：
- 在
new Vue()後， Vue 會調用_init函數進行初始化，也就是init 過程，在 這個過程Data經過Observer轉換成了getter/setter的形式，來對數據追蹤變化，當被設置的對象被讀取的時候會執行getter函數，而在當被賦值的時候會執行setter函數。 - 當render function 執行的時候，由於會讀取所需對象的值，因此會觸發getter函數從而將Watcher添加到依賴中進行依賴收集。
- 在修改對象的值的時候，會觸發對應的
setter，setter通知以前依賴收集獲得的 Dep 中的每個 Watcher，告訴它們本身的值改變了，須要從新渲染視圖。這時候這些 Watcher就會開始調用update來更新視圖。
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