vue原理探索--响应式系统

Vue.js 是一款 MVVM 框架，数据模型仅仅是普通的 JavaScript 对象，但是对这些对象进行操作时，却能影响对应视图，它的核心实现就是「响应式系统」。

首先看一下 Object.defineProperty,Vue.js就是基于它实现「响应式系统」的。

主要涉及属性：

• enumerable

  ，属性是否可枚举，默认 false。

• configurable

  ，属性是否可以被修改或者删除，默认 false。

• get

  ，获取属性的方法。

• set

  ，设置属性的方法。

响应式基本原理就是，在 Vue 的构造函数中，对 

options

 的 

data

 进行处理。即在初始化vue实例的时候，对data、props等对象的每一个属性都通过Object.defineProperty定义一次，在数据被set的时候，做一些操作，改变相应的视图。

class Vue {
/* Vue构造类 */
constructor(options) {
this._data = options.data;
observer(this._data);
}
}
function observer (value) {
if (!value || (typeof value !== 'object')) {
return;
}

Object.keys(value).forEach((key) => {
defineReactive(value, key, value[key]);
});
}
function defineReactive (obj, key, val) {
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true,       /* 属性可枚举 */
configurable: true,     /* 属性可被修改或删除 */
get: function reactiveGetter () {
return val;
},
set: function reactiveSetter (newVal) {
if (newVal === val) return;
cb(newVal);
}
});
}

实际应用中，各种系统复杂无比。假设我们现在有一个全局的对象，我们可能会在多个 Vue 对象中用到它进行展示。又或者写在data中的数据并没有应用到视图中呢，这个时候去更新视图就是多余的了。这就需要依赖收集的过程。

依赖收集

 所谓依赖收集，就是把一个数据用到的地方收集起来，在这个数据发生改变的时候，统一去通知各个地方做对应的操作。“订阅者”在VUE中基本模式如下：

export default class Dep {
static target: ?Watcher;
id: number;
subs: Array<Watcher>;

constructor () {
this.id = uid++
this.subs = []
}

addSub (sub: Watcher) {
this.subs.push(sub)
}

removeSub (sub: Watcher) {
remove(this.subs, sub)
}
　//依赖收集，有需要才添加订阅
depend () {
if (Dep.target) {
Dep.target.addDep(this)
}
}

notify () {
// stabilize the subscriber list first
const subs = this.subs.slice()
for (let i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {
subs[i].update()
}
}
}

有了订阅者，再来看看Watcher的实现。源码Watcher比较多逻辑，简化后的模型如下

class Watcher{
constructor(vm,expOrFn,cb,options){
//传进来的对象 例如Vue
this.vm = vm
//在Vue中cb是更新视图的核心，调用diff并更新视图的过程
this.cb = cb
//收集Deps，用于移除监听
this.newDeps = []
this.getter = expOrFn
//设置Dep.target的值，依赖收集时的watcher对象
this.value =this.get()
}

get(){
//设置Dep.target值，用以依赖收集
pushTarget(this)
const vm = this.vm
let value = this.getter.call(vm, vm)
return value
}

//添加依赖
addDep (dep) {
// 这里简单处理，在Vue中做了重复筛选，即依赖只收集一次，不重复收集依赖
this.newDeps.push(dep)
dep.addSub(this)
}

//更新
update () {
this.run()
}

//更新视图
run(){
//这里只做简单的console.log 处理，在Vue中会调用diff过程从而更新视图
console.log(`这里会去执行Vue的diff相关方法，进而更新数据`)
}
}

defineReactive：

export function defineReactive (
obj: Object,
key: string,
val: any,
customSetter?: ?Function,
shallow?: boolean
) {
const dep = new Dep()

const property = Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, key)
if (property && property.configurable === false) {
return
}

// cater for pre-defined getter/setters
const getter = property && property.get
const setter = property && property.set
if ((!getter || setter) && arguments.length === 2) {
val = obj[key]
}

let childOb = !shallow && observe(val)
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true,
configurable: true,
get: function reactiveGetter () {
const 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) {
const 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 (process.env.NODE_ENV !== 'production' && customSetter) {
customSetter()
}
if (setter) {
setter.call(obj, newVal)
} else {
val = newVal
}
childOb = !shallow && observe(newVal)
dep.notify()
}
})
}

所以响应式原理就是，我们通过递归遍历，把vue实例中data里面定义的数据，用defineReactive（Object.defineProperty）重新定义。每个数据内新建一个Dep实例，闭包中包含了这个 Dep 类的实例，用来收集 Watcher 对象。在对象被「读」的时候，会触发 reactiveGetter 函数把当前的 Watcher 对象（存放在 Dep.target 中）收集到 Dep 类中去。之后如果当该对象被「写」的时候，则会触发 reactiveSetter 方法，通知 Dep 类调用 notify 来触发所有 Watcher 对象的 update 方法更新对应视图。

在vue中，共有4种情况会产生Watcher：

1、Vue实例对象上的watcher,观测根数据，发生变化时重新渲染组件
updateComponent = () => {  vm._update(vm._render(), hydrating)}
vm._watcher = new Watcher(vm, updateComponent, noop)
2、用户在vue对象内用watch属性创建的watcher
3、用户在vue对象内创建的计算属性，本质上也是watcher
4、用户使用vm.$watch创建的watcher

Wathcer会增减，也可能在render的时候新增。所以，必须有一个Schedule来进行Watcher的调度。部分主要代码如下：

queue.sort((a, b) => a.id - b.id)

// do not cache length because more watchers might be pushed
// as we run existing watchers
for (index = 0; index < queue.length; index++) {
watcher = queue[index]
if (watcher.before) {
watcher.before()
}
id = watcher.id
has[id] = null
watcher.run()
// in dev build, check and stop circular updates.
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && has[id] != null) {
circular[id] = (circular[id] || 0) + 1
if (circular[id] > MAX_UPDATE_COUNT) {
warn(
'You may have an infinite update loop ' + (
watcher.user
? `in watcher with expression "${watcher.expression}"`
: `in a component render function.`
),
watcher.vm
)
break
}
}
}

调度的作用：

1、去重，每个Watcher有一个唯一的id。首先，如果id已经在队列里了，跳过，没必要重复执行，如果id不在队列里，要看队列是否正在执行中。如果不在执行中，则在下一个时间片执行队列，因此队列永远是异步执行的。

2、排序，按解析渲染的先后顺序执行，即Watcher小的先执行。Watcher里面的id是自增的，先创键的比后创建的id小。所以会有如下规律：

　　2.1、组件是允许嵌套的，而且解析必然是先解析了父组件再到子组件。所以父组件的id比子组件小。

　　2.2、用户创建的Watcher会比render时候创建的先解析。所以用户创建的Watcher的id比render时候创建的小。

3、删除Watcher，如果一个组件的Watcher在队列中，而他的父组件被删除了，这个时候也要删掉这个Watcher。

4、队列执行过程中，存一个对象circular，里面有每个watcher的执行次数，如果哪个watcher执行超过MAX_UPDATE_COUNT定义的次数就认为是死循环，不再执行，默认是100次。

总之，调用的作用就是管理Watcher。

补充：

 VUE中是如何用Object.defineProperty给数组对象重新定义的呢，为什么我们直接修改数据中某项（arr[3] = 4）的时候，视图并没有响应式地变化呢。

答案是数组的响应式是不够完全的，VUE只重写了有限的方法。重写逻辑如下：

const arrayProto = Array.prototype
export const arrayMethods = Object.create(arrayProto)

const methodsToPatch = [
'push',
'pop',
'shift',
'unshift',
'splice',
'sort',
'reverse'
]

/**
* Intercept mutating methods and emit events
*/
methodsToPatch.forEach(function (method) {
// cache original method
const original = arrayProto[method]
def(arrayMethods, method, function mutator (...args) {
const result = original.apply(this, args)
const ob = this.__ob__
let inserted
switch (method) {
case 'push':
case 'unshift':
inserted = args
break
case 'splice':
inserted = args.slice(2)
break
}
if (inserted) ob.observeArray(inserted)
// notify change
ob.dep.notify()
return result
})
})