【前端词典】Vue 响应式原理其实很好懂

前言

这是十篇 Vue 系列文章的第三篇，这篇文章我们讲讲 Vue 最核心的功能之一：响应式原理。

如何理解响应式

可以这样理解：当一个状态改变之后，与这个状态相关的事务也立即随之改变，从前端来看就是数据状态改变后相关 DOM 也随之改变。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。

抛个问题

我们先看看我们在 Vue 中常见的写法：

<div id="app" @click="changeNum">

{{ num }}

</div>

var app = new Vue({

el: '#app',

data: {

num: 1

},

methods: {

changeNum() {

this.num = 2

}

}

})

这种写法很常见，不过你考虑过当为什么执行 this.num=2 后视图为什么会更新呢？通过这篇文章我力争把这个点讲清楚。

如果不使用 Vue，我们应该怎么实现？

我的第一想法是像下面这样实现：

let data = {

num: 1

};

Object.defineProperty(data, 'num',{

value: value,

set: function( newVal ){

document.getElementById('app').value = newVal;

}

});

input.addEventListener('input', function(){

data.num = 2;

});

这样可以粗略的实现点击元素，自动更新视图。

这里我们需要通过 Object.defineProperty 来操作对象的访问器属性。监听到数据变化的时候，操作相关 DOM。

而这里用到了一个常见模式 —— 发布/订阅模式。

我画了一个大概的流程图，用来说明观察者模式和发布/订阅模式。如下：

仔细的同学会发现，我这个粗略的过程和使用 Vue 的不同的地方就是需要我自己操作 DOM 重新渲染。

如果我们使用 Vue 的话，这一步就是 Vue 内部的代码来处理的。这也是我们为什么在使用 Vue 的时候无需手动操作 DOM 的原因。

关于 Object.defineProperty 我在上一篇文章已经提及，这里就不再复述。

Vue 是如何实现响应式的

我们知道对象可以通过 Object.defineProperty 操作其访问器属性，即对象拥有了 getter 和 setter 方法。这就是实现响应式的基石。

先看一张很直观的流程图：

initData 方法

在 Vue 的初始化的时候，其 _init() 方法会调用执行 initState(vm) 方法。 initState 方法主要是对 props、 methods、 data、 computed 和 wathcer 等属性做了初始化操作。

这里我们就对 data 初始化的过程做一个比较详细的分析。

function initData (vm: Component) {

let data = vm.$options.data

data = vm._data = typeof data === 'function'

? getData(data, vm)

: data || {}

if (!isPlainObject(data)) {

......

}

// proxy data on instance

const keys = Object.keys(data)

const props = vm.$options.props

const methods = vm.$options.methods

let i = keys.length

while (i--) {

const key = keys[i]

...... // 省略部分兼容代码，但不影响理解

if (props && hasOwn(props, key)) {

......

} else if (!isReserved(key)) {

proxy(vm, `_data`, key)

}

}

// observe data

observe(data, true /* asRootData */)

}

initData初始化 data 的主要过程也是做两件事:

1. 通过 proxy 把每一个值 vm._data.[key] 都代理到 vm.[key] 上；

2. 调用 observe 方法观测整个 data 的变化，把 data 也变成响应式（可观察），可以通过 vm._data.[key] 访问到定义 data 返回函数中对应的属性。

数据劫持 — Observe

通过这个方法将 data 下面的所有属性变成响应式（可观察）。

// 给对象的属性添加 getter 和 setter，用于依赖收集和发布更新

export class Observer {

value: any;

dep: Dep;

vmCount: number;

constructor (value: any) {

this.value = value

// 实例化 Dep 对象

this.dep = new Dep()

this.vmCount = 0

// 把自身实例添加到数据对象 value 的 __ob__ 属性上

def(value, '__ob__', this)

// value 是否为数组的不同调用

if (Array.isArray(value)) {

const augment = hasProto ? protoAugment : copyAugment

augment(value, arrayMethods, arrayKeys)

this.observeArray(value)

} else {

this.walk(value)

}

}

// 取出所有属性遍历

walk (obj: Object) {

const keys = Object.keys(obj)

for (let i = 0; i < keys.length; i++) {

defineReactive(obj, keys[i])

}

}

observeArray (items: Array<any>) {

for (let i = 0, l = items.length; i < l; i++) {

observe(items[i])

}

}

}

def 函数内封装了 Object.defineProperty ，所以你 console.log(data) ，会发现多了一个 ob 的属性。

defineReactive 方法遍历所有属性

// 定义一个响应式对象的具体实现

export function defineReactive (

obj: Object,

key: string,

val: any,

customSetter?: ?Function,

shallow?: boolean

) {

const dep = new Dep()

..... // 省略部分兼容代码，但不影响理解

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) {

// 进行依赖收集

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

..... // 省略部分兼容代码，但不影响理解

if (setter) {

setter.call(obj, newVal)

} else {

val = newVal

}

// 对新的值进行监听

childOb = !shallow && observe(newVal)

// 通知所有订阅者，内部调用 watcher 的 update 方法

dep.notify()

}

})

}

defineReactive 方法最开始初始化 Dep 对象的实例，然后通过对子对象递归调用 observe 方法，使所有子属性也能变成响应式的对象。并且在 Object.defineProperty 的 getter 和 setter方法中调用 dep 的相关方法。

即：

1. getter 方法完成的工作就是依赖收集 —— dep.depend()

2. setter 方法完成的工作就是发布更新 —— dep.notify()

我们发现这里都和 Dep 对象有着不可忽略的关系。接下来我们就看看 Dep 对象。这个 Dep

调度中心作用的 Dep

前文中我们提到发布/订阅模式，在发布者和订阅者之前有一个调度中心。这里的 Dep 扮演的角色就是调度中心，主要的作用就是:

1. 收集订阅者 Watcher 并添加到观察者列表 subs

2. 接收发布者的事件

3. 通知订阅者目标更新，让订阅者执行自己的 update 方法

详细代码如下：

// Dep 构造函数

export default class Dep {

static target: ?Watcher;

id: number;

subs: Array<Watcher>;

constructor () {

this.id = uid++

this.subs = []

}

// 向 dep 的观察者列表 subs 添加 Watcher

addSub (sub: Watcher) {

this.subs.push(sub)

}

// 从 dep 的观察者列表 subs 移除 Watcher

removeSub (sub: Watcher) {

remove(this.subs, sub)

}

// 进行依赖收集

depend () {

if (Dep.target) {

Dep.target.addDep(this)

}

}

// 通知所有订阅者，内部调用 watcher 的 update 方法

notify () {

const subs = this.subs.slice()

for (let i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {

subs[i].update()

}

}

}

// Dep.target 是全局唯一的观察者，因为在任何时候只有一个观察者被处理。

Dep.target = null

// 待处理的观察者队列

const targetStack = []

export function pushTarget (_target: ?Watcher) {

if (Dep.target) targetStack.push(Dep.target)

Dep.target = _target

}

export function popTarget () {

Dep.target = targetStack.pop()

}

Dep 可以理解成是对 Watcher 的一种管理，Dep 和 Watcher 是紧密相关的。所以我们必须看一看 Watcher 的实现。

订阅者 —— Watcher

Watcher 中定义了许多原型方法，这里我只粗略的讲 update 和 get 这三个方法。

// 为了方便理解，部分兼容代码已被我省去

get () {

// 设置需要处理的观察者

pushTarget(this)

const vm = this.vm

let value = this.getter.call(vm, vm)

// deep 是否为 true 的处理逻辑

if (this.deep) {

traverse(value)

}

// 将 Dep.target 指向栈顶的观察者，并将他从待处理的观察者队列中移除

popTarget()

// 执行依赖清空动作

this.cleanupDeps()

return value

}

update () {

if (this.computed) {

...

} else if (this.sync) {

// 标记为同步

this.run()

} else {

// 一般都是走这里，即异步批量更新：nextTick

queueWatcher(this)

}

}

Vue 的响应式过程大概就是这样了。感兴趣的可以看看源码。

最后我们在通过这个流程图来复习一遍：

Vue 相关文章输出计划

最近总有朋友问我 Vue 相关的问题，因此接下来我会输出 9 篇 Vue 相关的文章，希望对大家有一定的帮助。我会保持在 7 到 10 天更新一篇。

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