Vue 進階系列（一）之響應式原理及實現

時間 2019-11-07

標籤 vue 進階系列響應原理實現简体版

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Vue進階系列彙總以下，歡迎閱讀。github

Vue 進階系列（一）之響應式原理及實現面試

Vue 進階系列（二）之插件原理及實現前端工程師

Vue 進階系列（三）之Render函數原理及實現閉包

什麼是響應式Reactivity

Reactivity表示一個狀態改變以後，如何動態改變整個系統，在實際項目應用場景中即數據如何動態改變Dom。app

需求

如今有一個需求，有a和b兩個變量，要求b一直是a的10倍，怎麼作？函數

簡單嘗試1：

let a = 3;
let b = a * 10;
console.log(b); // 30
複製代碼

乍一看好像知足要求，但此時b的值是固定的，無論怎麼修改a，b並不會跟着一塊兒改變。也就是說b並無和a保持數據上的同步。只有在a變化以後從新定義b的值，b纔會變化。post

a = 4;
console.log(a); // 4
console.log(b); // 30
b = a * 10;
console.log(b); // 40
複製代碼

簡單嘗試2：

將a和b的關係定義在函數內，那麼在改變a以後執行這個函數，b的值就會改變。僞代碼以下。優化

onAChanged(() => {
    b = a * 10;
})
複製代碼

因此如今的問題就變成了如何實現onAChanged函數，當a改變以後自動執行onAChanged，請看後續。

結合view層

如今把a、b和view頁面相結合，此時a對應於數據，b對應於頁面。業務場景很簡單，改變數據a以後就改變頁面b。

<span class="cell b"></span>

document
    .querySelector('.cell.b')
    .textContent = state.a * 10
複製代碼

如今創建數據a和頁面b的關係，用函數包裹以後創建如下關係。

<span class="cell b"></span>

onStateChanged(() => {
    document
        .querySelector(‘.cell.b’)
        .textContent = state.a * 10
})
複製代碼

再次抽象以後以下所示。

<span class="cell b">
    {{ state.a * 10 }}
</span>

onStateChanged(() => {
    view = render(state)
})
複製代碼

view = render(state)是全部的頁面渲染的高級抽象。這裏暫不考慮view = render(state)的實現，由於須要涉及到DOM結構及其實現等一系列技術細節。這邊須要的是onStateChanged的實現。

實現

實現方式是經過Object.defineProperty中的getter和setter方法。具體使用方法參考以下連接。

MDN之Object.defineProperty

須要注意的是get和set函數是存取描述符，value和writable函數是數據描述符。描述符必須是這兩種形式之一，但兩者不能共存，否則會出現異常。

實例1：實現`convert()`函數

要求以下：

一、傳入對象obj做爲參數
二、使用Object.defineProperty轉換對象的全部屬性
三、轉換後的對象保留原始行爲，但在get或者set操做中輸出日誌

示例：

const obj = { foo: 123 }
convert(obj)


obj.foo // 輸出 getting key "foo": 123
obj.foo = 234 // 輸出 setting key "foo" to 234
obj.foo // 輸出 getting key "foo": 234
複製代碼

在瞭解Object.defineProperty中getter和setter的使用方法以後，經過修改get和set函數就能夠實現onAChanged和onStateChanged。

實現：

function convert (obj) {

  // 迭代對象的全部屬性
  // 並使用Object.defineProperty()轉換成getter/setters
  Object.keys(obj).forEach(key => {
  
    // 保存原始值
    let internalValue = obj[key]
    
    Object.defineProperty(obj, key, {
      get () {
        console.log(`getting key "${key}": ${internalValue}`)
        return internalValue
      },
      set (newValue) {
        console.log(`setting key "${key}" to: ${newValue}`)
        internalValue = newValue
      }
    })
  })
}
複製代碼

實例2：實現`Dep`類

要求以下：

一、建立一個Dep類，包含兩個方法：depend和notify
二、建立一個autorun函數，傳入一個update函數做爲參數
三、在update函數中調用dep.depend()，顯式依賴於Dep實例
四、調用dep.notify()觸發update函數從新運行

示例：

const dep = new Dep()

autorun(() => {
  dep.depend()
  console.log('updated')
})
// 註冊訂閱者，輸出 updated

dep.notify()
// 通知改變，輸出 updated
複製代碼

首先須要定義autorun函數，接收update函數做爲參數。由於調用autorun時要在Dep中註冊訂閱者，同時調用dep.notify()時要從新執行update函數，因此Dep中必須持有update引用，這裏使用變量activeUpdate表示包裹update的函數。

實現代碼以下。

let activeUpdate = null 

function autorun (update) {
  const wrappedUpdate = () => {
    activeUpdate = wrappedUpdate    // 引用賦值給activeUpdate
    update()                        // 調用update，即調用內部的dep.depend
    activeUpdate = null             // 綁定成功以後清除引用
  }
  wrappedUpdate()                   // 調用
}
複製代碼

wrappedUpdate本質是一個閉包，update函數內部能夠獲取到activeUpdate變量，同理dep.depend()內部也能夠獲取到activeUpdate變量，因此Dep的實現就很簡單了。

實現代碼以下。

class Dep {

  // 初始化
  constructor () {          
    this.subscribers = new Set()
  }

  // 訂閱update函數列表
  depend () {
    if (activeUpdate) {     
      this.subscribers.add(activeUpdate)
    }
  }

  // 全部update函數從新運行
  notify () {              
    this.subscribers.forEach(sub => sub())
  }
}
複製代碼

結合上面兩部分就是完整實現。

實例3：實現響應式系統

要求以下：

一、結合上述兩個實例，convert()重命名爲觀察者observe()
二、observe()轉換對象的屬性使之響應式，對於每一個轉換後的屬性，它會被分配一個Dep實例，該實例跟蹤訂閱update函數列表，並在調用setter時觸發它們從新運行
三、autorun()接收update函數做爲參數，並在update函數訂閱的屬性發生變化時從新運行。

示例：

const state = {
  count: 0
}

observe(state)

autorun(() => {
  console.log(state.count)
})
// 輸出 count is: 0

state.count++
// 輸出 count is: 1
複製代碼

結合實例1和實例2以後就能夠實現上述要求，observe中修改obj屬性的同時分配Dep的實例，並在get中註冊訂閱者，在set中通知改變。autorun函數保存不變。實現以下：

class Dep {

  // 初始化
  constructor () {          
    this.subscribers = new Set()
  }

  // 訂閱update函數列表
  depend () {
    if (activeUpdate) {     
      this.subscribers.add(activeUpdate)
    }
  }

  // 全部update函數從新運行
  notify () {              
    this.subscribers.forEach(sub => sub())
  }
}

function observe (obj) {

  // 迭代對象的全部屬性
  // 並使用Object.defineProperty()轉換成getter/setters
  Object.keys(obj).forEach(key => {
    let internalValue = obj[key]

    // 每一個屬性分配一個Dep實例
    const dep = new Dep()

    Object.defineProperty(obj, key, {
    
      // getter負責註冊訂閱者
      get () {
        dep.depend()
        return internalValue
      },

      // setter負責通知改變
      set (newVal) {
        const changed = internalValue !== newVal
        internalValue = newVal
        
        // 觸發後從新計算
        if (changed) {
          dep.notify()
        }
      }
    })
  })
  return obj
}

let activeUpdate = null

function autorun (update) {

  // 包裹update函數到"wrappedUpdate"函數中，
  // "wrappedUpdate"函數執行時註冊和註銷自身
  const wrappedUpdate = () => {
    activeUpdate = wrappedUpdate
    update()
    activeUpdate = null
  }
  wrappedUpdate()
}
複製代碼