深入理解vue响应式原理
【稿件】前言
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Vue 最独特的特性之一，是其非侵入性的响应式系统。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。这使得状态管理非常简单直接，不过理解其工作原理同样重要，这样你可以避开一些常见的问题。----官方文档 本文将针对响应式原理做一个详细介绍，并且带你实现一个基础版的响应式系统。本文的代码请猛戳Github博客
什么是响应式
我们先来看个例子：
-
-
Price :￥{{ price }}
-
Total:￥{{ price * quantity }}
-
Taxes: ￥{{ totalPriceWithTax }}
- 改变价格
- 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;
- }
- }
- })
上例中当price 发生变化的时候，Vue就知道自己需要做三件事情：
- 更新页面上price的值
- 计算表达式 price*quantity 的值，更新页面
- 调用totalPriceWithTax 函数，更新页面
发生变化后，会重新对页面渲染，这就是Vue响应式，那么这一切是怎么做到的呢?
想完成这个过程，我们需要：
- 侦测数据的变化
- 收集视图依赖了哪些数据
- 数据变化时，自动“通知”需要更新的视图部分，并进行更新
对应专业俗语分别是：
如何侦测数据的变化
首先有个问题，在Javascript中，如何侦测一个对象的变化? 其实有两种办法可以侦测到变化：使用Object.defineProperty和ES6的Proxy，这就是进行数据劫持或数据代理。这部分代码主要参考珠峰架构课。
方法1.Object.defineProperty实现
Vue通过设定对象属性的 setter/getter 方法来监听数据的变化，通过getter进行依赖收集，而每个setter方法就是一个观察者，在数据变更的时候通知订阅者更新视图。
- function render () {
- console.log('模拟视图渲染')
- }
- let data = {
- name: '浪里行舟',
- location: { x: 100, y: 100 }
- }
- observe(data)
- function observe (obj) {
- // 判断类型
- if (!obj || typeof obj !== 'object') {
- return
- }
- Object.keys(obj).forEach(key => {
- defineReactive(obj, key, obj[key])
- })
- function defineReactive (obj, key, value) {
- // 递归子属性
- observe(value)
- Object.defineProperty(obj, key, {
- enumerable: true, //可枚举(可以遍历)
- configurable: true, //可配置(比如可以删除)
- get: function reactiveGetter () {
- console.log('get', value) // 监听
- return value
- },
- set: function reactiveSetter (newVal) {
- observe(newVal) //如果赋值是一个对象，也要递归子属性
- if (newVal !== value) {
- console.log('set', newVal) // 监听
- render()
- value = newVal
- }
- }
- })
- }
- }
- data.location = {
- x: 1000,
- y: 1000
- } //set {x: 1000,y: 1000} 模拟视图渲染
- data.name // get 浪里行舟
几个注意点补充说明：
- 这种方式无法检测到对象属性的添加或删除(如data.location.a=1)。
这是因为 Vue 通过Object.defineProperty来将对象的key转换成getter/setter的形式来追踪变化，但getter/setter只能追踪一个数据是否被修改，无法追踪新增属性和删除属性。如果是删除属性，我们可以用vm.$delete实现，那如果是新增属性，该怎么办呢? 1)可以使用 Vue.set(location, a, 1) 方法向嵌套对象添加响应式属性; 2)也可以给这个对象重新赋值，比如data.location = {...data.location,a:1}
- Object.defineProperty 不能监听数组的变化，需要进行数组方法的重写
- function render() {
- console.log('模拟视图渲染')
- }
- let obj = [1, 2, 3]
- let methods = ['pop', 'shift', 'unshift', 'sort', 'reverse', 'splice', 'push']
- // 先获取到原来的原型上的方法
- let arrayProto = Array.prototype
- // 创建一个自己的原型 并且重写methods这些方法
- let proto = Object.create(arrayProto)
- methods.forEach(method => {
- proto[method] = function() {
- // AOP
- arrayProto[method].call(this, ...arguments)
- render()
- }
- })
- function observer(obj) {
- // 把所有的属性定义成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]
这种方法将数组的常用方法进行重写，进而覆盖掉原生的数组方法，重写之后的数组方法需要能够被拦截。但有些数组操作Vue时拦截不到的，当然也就没办法响应，比如：
- obj.length-- // 不支持数组的长度变化
-
- obj[0]=1 // 修改数组中***个元素，也无法侦测数组的变化
ES6提供了元编程的能力，所以有能力拦截，Vue3.0可能会用ES6中Proxy 作为实现数据代理的主要方式。
方法2.Proxy实现
Proxy 是 JavaScript 2015 的一个新特性。Proxy 的代理是针对整个对象的，而不是对象的某个属性，因此不同于 Object.defineProperty 的必须遍历对象每个属性，Proxy 只需要做一层代理就可以监听同级结构下的所有属性变化，当然对于深层结构，递归还是需要进行的。此外**Proxy支持代理数组的变化。**
- function render() {
- console.log('模拟视图的更新')
- }
- let obj = {
- name: '前端工匠',
- age: { age: 100 },
- arr: [1, 2, 3]
- }
- let handler = {
- get(target, key) {
- // 如果取的值是对象就在对这个对象进行数据劫持
- 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 = '浪里行舟' // 支持新增属性
- console.log(proxy.age.name) // 模拟视图的更新 浪里行舟
- proxy.arr[0] = '浪里行舟' //支持数组的内容发生变化
- console.log(proxy.arr) // 模拟视图的更新 ['浪里行舟', 2, 3 ]
- proxy.arr.length-- // 无效
以上代码不仅精简，而且还是实现一套代码对对象和数组的侦测都适用。不过Proxy兼容性不太好!
我们之所以要观察数据，其目的在于当数据的属性发生变化时，可以通知那些曾经使用了该数据的地方。比如***例子中，模板中使用了price 数据，当它发生变化时，要向使用了它的地方发送通知。那如何收集依赖呢?
收集依赖与发布订阅模式
如何收集依赖，总结起来就一句话，在getter中收集依赖，在setter中触发依赖 我们先来实现一个 Dep 类，用于解耦属性的依赖收集和派发更新操作。
- // 通过 Dep 解耦属性的依赖和更新操作
- class Dep {
- constructor() {
- this.subs = []
- }
- // 添加依赖
- addSub(sub) {
- this.subs.push(sub)
- }
- // 更新
- notify() {
- this.subs.forEach(sub => {
- sub.update()
- })
- }
- }
- // 全局属性，通过该属性配置 Watcher
- Dep.target = null
当需要依赖收集的时候调用 addSub，当需要派发更新的时候调用 notify。具体如何调用呢?
- let dp = new Dep()
- dp.addSub(() => {
- console.log('emit here')
- })
- dp.notify()
这就是一个简单实现的“事件发布订阅模式”，当然代码只是启发思路，真实应用还比较“粗糙”，没有进行事件名设置，APIs 也并不丰富，但完全能够说明问题了。
接下来我们先来简单的了解下 Vue 组件挂载时添加响应式的过程。在组件挂载时，会先对所有需要的属性调用 Object.defineProperty()，然后实例化 Watcher，传入组件更新的回调。在实例化过程中，会对模板中的属性进行求值，触发依赖收集。我们可以把Watcher理解成一个中介的角色，数据发生变化时通知它，然后它再通知其他地方。
***需要对 defineReactive 函数进行改造，在自定义函数中添加依赖收集和派发更新相关的代码。
- function render () {
- console.log('模拟视图渲染')
- }
- let data = {
- name: '浪里行舟',
- location: { x: 100, y: 100 }
- }
- observe(data)
- let dp = new Dep()
- function observe (obj) {
- // 判断类型
- if (!obj || typeof obj !== 'object') {
- return
- }
- Object.keys(obj).forEach(key => {
- defineReactive(obj, key, obj[key])
- })
- function defineReactive (obj, key, value) {
- // 递归子属性
- observe(value)
- Object.defineProperty(obj, key, {
- enumerable: true, //可枚举（可以遍历）
- configurable: true, //可配置（比如可以删除）
- get: function reactiveGetter () {
- console.log('get', value) // 监听
- // 将 Watcher 添加到订阅
- if (Dep.target) {
- dp.addSub(Dep.target)
- }
- return value
- },
- set: function reactiveSetter (newVal) {
- observe(newVal) //如果赋值是一个对象，也要递归子属性
- if (newVal !== value) {
- console.log('set', newVal) // 监听
- render()
- value = newVal
- // 执行 watcher 的 update 方法
- dp.notify()
- }
- }
- })
- }
- }
以上所有代码实现了一个简易的数据响应式，核心思路就是手动触发一次属性的 getter 来实现依赖收集。
总结
我们再来回顾下整个过程：
- 在 Vue 中模板编译过程中的指令或者数据绑定都会实例化一个 Watcher 实例，实例化过程中会触发 get() 将自身指向 Dep.target;
- data在 Observer 时执行 getter 会触发 dep.depend() 进行依赖收集;依赖收集的结果：
- data在 Observer 时闭包的dep实例的subs添加观察它的 Watcher 实例;
- Watcher 的deps中添加观察对象 Observer 时的闭包dep;
- 当data中被 Observer 的某个对象值变化后，触发subs中观察它的watcher执行 update() 方法，***实际上是调用watcher的回调函数cb，进而更新视图。
参考文章和书籍
- 珠峰架构课(强烈推荐)
- 剖析 Vue.js 内部运行机制
- 深入浅出Vue.js
- Vue官方文档
- 前端面试之道
- 前端开发核心知识进阶
- Javascript响应式的最通俗易懂的解释(译)
作者介绍
浪里行舟：硕士研究生，专注于前端。个人公众号：「前端工匠」，致力于打造适合初中级工程师能够快速吸收的一系列优质文章!
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网页标题：深入理解vue响应式原理
文章地址：
http://www.scanyue.cn/article/djochec.html
