一张图理清 Vue 3.0 的响应式系统

随着 Vue 3.0 Pre Alpha 版本的公布，我们得以一窥其源码的实现。Vue 最巧妙的特性之一是其响应式系统，而我们也能够在仓库的 packages/reactivity 模块下找到对应的实现。虽然源码的代码量不多，网上的分析文章也有一堆，但是要想清晰地理解响应式原理的具体实现过程，还是挺费脑筋的事情。经过一天的研究和整理，我把其响应式系统的原理总结成了一张图，而本文也将围绕这张图去讲述具体的实现过程。

 

 

文章涉及到的代码我也已经上传到仓库，结合代码阅读本文会更为流畅哦！

一个基本的例子

Vue 3.0 的响应式系统是独立的模块，可以完全脱离 Vue 而使用，所以我们在 clone 了源码下来以后，可以直接在 packages/reactivity 模块下调试。

1. 在项目根目录运行 

   yarn dev reactivity

   ，然后进入  

   packages/reactivity

    目录找到产出的 

   dist/reactivity.global.js

    文件。

2. 新建一个 

   index.html

   ，写入如下代码：

[code]<script src="./dist/reactivity.global.js"></script>

<script>

const { reactive, effect } = VueObserver

const origin = {

count: 0

}

const state = reactive(origin)

const fn = () => {

const count = state.count

console.log(`set count to ${count}`)

}

effect(fn)

</script>

1. 在浏览器打开该文件，于控制台执行 

   state.count++

   ，便可看到输出 

   set count to 1

   。

在上述的例子中，我们使用 

reactive()

 函数把 

origin

 对象转化成了 Proxy 对象 

state

；使用 

effect()

 函数把 

fn()

 作为响应式回调。当 

state.count

 发生变化时，便触发了 

fn()

。接下来我们将以这个例子结合上文的流程图，来讲解这套响应式系统是怎么运行的。

 

初始化阶段

 

 

在初始化阶段，主要做了两件事。

1. 把 

   origin

    对象转化成响应式的 Proxy 对象 

   state

   。

2. 把函数 

   fn()

    作为一个响应式的 effect 函数。

首先我们来分析第一件事。

大家都知道，Vue 3.0 使用了 Proxy 来代替之前的 

Object.defineProperty()

，改写了对象的 getter/setter，完成依赖收集和响应触发。但是在这一阶段中，我们暂时先不管它是如何改写对象的 getter/setter 的，这个在后续的”依赖收集阶段“会详细说明。为了简单起见，我们可以把这部分的内容浓缩成一个只有两行代码的 

reactive()

 函数：

[code]export function reactive(target) {

const observed = new Proxy(target, handler)

return observed

}

完整代码在 reactive.js。这里的 

handler

 就是改造 getter/setter 的关键，我们放到后文讲解。

接下来我们分析第二件事。

当一个普通的函数 

fn()

 被 

effect()

 包裹之后，就会变成一个响应式的 effect 函数，而 

fn()

 也会被立即执行一次。

由于在 

fn()

 里面有引用到 Proxy 对象的属性，所以这一步会触发对象的 getter，从而启动依赖收集。

除此之外，这个 effect 函数也会被压入一个名为”activeReactiveEffectStack“（此处为 effectStack）的栈中，供后续依赖收集的时候使用。

来看看代码（完成代码请看 effect.js）：​​​​​​​

[code]export function effect (fn) {

// 构造一个 effect

const effect = function effect(...args) {

return run(effect, fn, args)

}

// 立即执行一次

effect()

return effect

}

export function run(effect, fn, args) {

if (effectStack.indexOf(effect) === -1) {

try {

// 往池子里放入当前 effect

effectStack.push(effect)

// 立即执行一遍 fn()

// fn() 执行过程会完成依赖收集，会用到 effect

return fn(...args)

} finally {

// 完成依赖收集后从池子中扔掉这个 effect

effectStack.pop()

}

}

}

至此，初始化阶段已经完成。接下来就是整个系统最关键的一步——依赖收集阶段。

 

依赖收集阶段

这个阶段的触发时机，就是在 effect 被立即执行，其内部的 

fn()

 触发了 Proxy 对象的 getter 的时候。简单来说，只要执行到类似 

state.count

 的语句，就会触发 state 的 getter。

依赖收集阶段最重要的目的，就是建立一份”依赖收集表“，也就是图示的”targetMap"。targetMap 是一个 WeakMap，其 key 值是~~当前的 Proxy 对象 

state

~~代理前的对象

origin

，而 value 则是该对象所对应的 depsMap。

depsMap 是一个 Map，key 值为触发 getter 时的属性值（此处为 

count

），而 value 则是触发过该属性值所对应的各个 effect。

还是有点绕？那么我们再举个例子。假设有个 Proxy 对象和 effect 如下：​​​​​​​

[code]const state = reactive({

count: 0,

age: 18

})

const effect1 = effect(() => {

console.log('effect1: ' + state.count)

})

const effect2 = effect(() => {

console.log('effect2: ' + state.age)

})

const effect3 = effect(() => {

console.log('effect3: ' + state.count, state.age)

})

那么这里的 targetMap 应该为这个样子：

这样，

{ target -> key -> dep }

 的对应关系就建立起来了，依赖收集也就完成了。代码如下：​​​​​​​

[code]export function track (target, operationType, key) {

const effect = effectStack[effectStack.length - 1]

if (effect) {

let depsMap = targetMap.get(target)

if (depsMap === void 0) {

targetMap.set(target, (depsMap = new Map()))

}

let dep = depsMap.get(key)

if (dep === void 0) {

depsMap.set(key, (dep = new Set()))

}

if (!dep.has(effect)) {

dep.add(effect)

}

}

}

弄明白依赖收集表 targetMap 是非常重要的，因为这是整个响应式系统核心中的核心。

 

响应阶段

回顾上一章节的例子，我们得到了一个 

{ count: 0, age: 18 }

 的 Proxy，并构造了三个 effect。在控制台上看看效果：

效果符合预期，那么它是怎么实现的呢？首先来看看这个阶段的原理图：

 

当修改对象的某个属性值的时候，会触发对应的 setter。

setter 里面的 trigger() 函数会从依赖收集表里找到当前属性对应的各个 dep，然后把它们推入到 

effects

 和 

computedEffects（计算属性）

 队列中，最后通过 

scheduleRun()

 挨个执行里面的 effect。

由于已经建立了依赖收集表，所以要找到属性所对应的 dep 也就轻而易举了，可以看看具体的代码实现：​​​​​​​

[code]export function trigger (target, operationType, key) {

// 取得对应的 depsMap

const depsMap = targetMap.get(target)

if (depsMap === void 0) {

return

}

// 取得对应的各个 dep

const effects = new Set()

if (key !== void 0) {

const dep = depsMap.get(key)

dep && dep.forEach(effect => {

effects.add(effect)

})

}

// 简化版 scheduleRun，挨个执行 effect

effects.forEach(effect => {

  effect()

})

}

这里的代码没有处理诸如数组的 length 被修改的一些特殊情况，感兴趣的读者可以查看 vue-next 对应的源码，或者这篇文章，看看这些情况都是怎么处理的。

至此，响应式阶段完成。

 

总结

阅读源码的过程充满了挑战性，但同时也常常被 Vue 的一些实现思路给惊艳到，收获良多。本文按照响应式系统的运行过程，划分了”初始化“，”依赖收集“和”响应式“三个阶段，分别阐述了各个阶段所做的事情，应该能够较好地帮助读者理解其核心思路。最后附上文章实例代码的仓库地址，有兴趣的读者可以自行把玩：

tiny-reactive（https://github.com/jrainlau/tiny-reactive）

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