vue实战-深入响应式数据原理
本文将带大家快速过一遍Vue数据响应式原理,解析源码,学习设计思路,循序渐进。
数据初始化
_init
在我们执行new Vue
创建实例时,会调用如下构造函数,在该函数内部调用this._init(options)
。
import { initMixin } from "./init.js";
// 先创建一个Vue类,Vue就是一个构造函数(类) 通过new关键字进行实例化
function Vue(options) {
// 这里开始进行Vue初始化工作
this._init(options);
}
// _init方法是挂载在Vue原型的方法,每一个new 实例可以调用, 由initMixin方法挂载
// 将不同的操作拆分成不同的模块,导入后对Vue类做一些处理,此做法更利于维护
initMixin(Vue); // 定义原型方法_init
stateMixin(Vue) //定义 $set $get $delete $watch 等
eventsMixin(Vue) // 定义事件 $on $once $off $emit
lifecycleMixin(Vue) // 定义 _update $forceUpdate $destroy
renderMixin(Vue) // 定义 _render 返回虚拟dom
export default Vue;
initMixin
函数里面定义了原型方法_init
,_init
调用了initState(vm)
等方法,_init
里做了很多初始化工作,我们重点关注initState
import { initState } from "./state";
export function initMixin(Vue) {
Vue.prototype._init = function (options) {
const vm = this; // 这里的this指向调用_init方法的对象(即 new的实例)
// this.$options就是用户new Vue的时候传入的属性
vm.$options = options;
...
initLifecycle(vm);
initEvents(vm);
initRender(vm);
callHook(vm, 'beforeCreate');
initInjections(vm); // resolve injections before data/props
// 初始化状态,在beforeCreate之前,created之后
initState(vm);
initProvide(vm); // resolve provide after data/props
callHook(vm, 'created');
...
};
}
initState
initState函数按顺序初始化$options
的数据,顺序为 prop>methods>data>computed>watch
import { observe } from "./observer/index.js";
function initState (vm) {
vm._watchers = [];
const opts = vm.$options;
// 按顺序初始化 prop>methods>data>computed>watch
if (opts.props) { initProps(vm, opts.props); }
if (opts.methods) { initMethods(vm, opts.methods); }
if (opts.data) { // 初始化data
initData(vm);
} else {
observe(vm._data = {}, true /* asRootData */);
}
if (opts.computed) { initComputed(vm, opts.computed); }
if (opts.watch && opts.watch !== nativeWatch) {
initWatch(vm, opts.watch);
}
}
initData
initData做了什么事?
参考vue实战视频讲解:进入学习
-
将
vm.$options.data
赋值给vm._data
此处有个细节,vue组件data推荐使用函数,防止数据在组件之间共享,原因是如果你定义的data是个对象的话,那所有的组件实例的data都会引用这个对象,一个组件更改了data别的组件也会发生变化,他们的data指向同一个内存地址。
-
判断方法和属性是否重名,以及是否有保留属性
-
没有问题就通过
proxy()
把 data 里的每一个属性都代理到当前实例上,就可以通过this.xx
访问了 -
最后再调用
observe
监听整个 data,observe方法用于创建监听器
import { observe } from "./observer/index.js";
function initState (vm) {
...
initData(vm);
}
function initData (vm: Component) {
// 获取当前实例的 data
let data = vm.$options.data
// 判断 data 的类型
data = vm._data = typeof data === 'function'
? getData(data, vm)
: data || {}
if (!isPlainObject(data)) {
data = {}
process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(`数据函数应该返回一个对象`)
}
// 获取当前实例的 data 属性名集合
const keys = Object.keys(data)
// 获取当前实例的 props
const props = vm.$options.props
// 获取当前实例的 methods 对象
const methods = vm.$options.methods
let i = keys.length
while (i--) {
const key = keys[i]
// 非生产环境下判断 methods 里的方法是否存在于 props 中
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
if (methods && hasOwn(methods, key)) {
warn(`Method 方法不能重复声明`)
}
}
// 非生产环境下判断 data 里的属性是否存在于 props 中
if (props && hasOwn(props, key)) {
process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(`属性不能重复声明`)
} else if (!isReserved(key)) {
// 都不重名的情况下,代理到 vm 上,可以让 vm._data.xx 通过 vm.xx 访问
proxy(vm, `_data`, key)
}
}
// 监听 data
observe(data, true /* asRootData */)
}
proxy 数据代理
proxy函数中调用了Object.defineProperty
将_data
中的每个property代理到了vm身上,作用就是,可以vm._data.xx 通过 vm.xx 访问,当你访问vm.a的时候实际上是访问的vm._data.a。
function proxy (target, sourceKey, key) {
sharedPropertyDefinition.get = function proxyGetter () {
return this[sourceKey][key]
};
sharedPropertyDefinition.set = function proxySetter (val) {
this[sourceKey][key] = val;
};
Object.defineProperty(target, key, sharedPropertyDefinition);
}
observe 数据劫持
observe
该方法用于创建监听器实例
export function observe (value: any, asRootData: ?boolean): Observer | void {
// 如果不是'object'类型 或者是 vnode 的对象类型就直接返回
if (!isObject(value) || value instanceof VNode) {
return
}
let ob: Observer | void
// __ob__是监听器对象,如果存在的话说明已经被监听过,避免重复监听
if (hasOwn(value, '__ob__') && value.__ob__ instanceof Observer) {
ob = value.__ob__
} else if (
shouldObserve &&
!isServerRendering() &&
(Array.isArray(value) || isPlainObject(value)) &&
Object.isExtensible(value) &&
!value._isVue
) {
// 创建监听器
ob = new Observer(value)
}
if (asRootData && ob) {
ob.vmCount++
}
return ob
}
Observer
监听器类,将数据转换为响应式数据
export class Observer {
value: any;
dep: Dep;
vmCount: number; // 根对象上的 vm 数量
constructor (value: any) {
this.value = value
this.dep = new Dep(); // 预先实例化一个dep,用于保存数组的依赖
this.vmCount = 0
// 给 value 添加 __ob__ 属性,值为为当前value 创建的 Observe 实例
// 表示已经变成响应式了,目的是对象遍历时就直接跳过,避免重复监听
def(value, '__ob__', this)
// 类型判断
if (Array.isArray(value)) {
// 判断数组是否有__proto__
if (hasProto) {
// 如果有就把它的原型设置为arrayMethods,arrayMethods对象拥有变异后的七个数组方法并且原型是原生数组Array的原型
protoAugment(value, arrayMethods); // 原型增强
} else {
// 没有就通过 def,也就是Object.defineProperty 去定义属性值
copyAugment(value, arrayMethods, arrayKeys)
}
this.observeArray(value)
} else {
this.walk(value)
}
}
// 如果是对象类型
walk (obj: Object) {
const keys = Object.keys(obj)
// 遍历对象所有属性,转为响应式对象,也是动态添加 getter 和 setter,实现双向绑定
for (let i = 0; i < keys.length; i++) {
defineReactive(obj, keys[i])
}
}
// 监听数组
observeArray (items: Array<any>) {
// 遍历数组,对每一个元素进行监听
for (let i = 0, l = items.length; i < l; i++) {
observe(items[i])
}
}
}
对于数组和对象有不同的处理,我们先来看处理对象响应式的方法,walk
。
walk
遍历对象所有属性,调用defineReactive
方法转为响应式对象,
walk (obj: Object) {
const keys = Object.keys(obj)
// 遍历对象所有属性,转为响应式对象,也是动态添加 getter 和 setter,实现双向绑定
for (let i = 0; i < keys.length; i++) {
defineReactive(obj, keys[i])
}
}
defineReactive
定义响应式对象,getter时收集依赖,setter时触发依赖
export function defineReactive (
obj: Object,
key: string,
val: any,
customSetter?: ?Function,
shallow?: boolean
) {
// 创建 dep 实例,保存属性的依赖,getter时添加依赖,setter时触发依赖
const dep = new Dep(); 这个是对象的依赖
// 拿到对象的属性描述符
const property = Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, key)
if (property && property.configurable === false) {
return
}
// 获取自定义的 getter 和 setter
const getter = property && property.get
const setter = property && property.set
if ((!getter || setter) && arguments.length === 2) {
val = obj[key]
}
// 如果 val 是对象的话就递归监听
// 递归监听子属性,如果value还是一个对象会继续走一遍defineReactive 层层遍历一直到value不是对象才停止,所以如果对象层级过深,对性能会有影响
let childOb = !shallow && observe(val) // data = {a: {b: 3}, c: [1, 2]} 属性值如果是对象或数组会返回Observer实例
// 截持对象属性的 getter 和 setter
Object.defineProperty(obj, key, { // 例如监听data.a,那val就是{b: 3}
enumerable: true,
configurable: true,
// 拦截 getter,当取值时会触发该函数
get: function reactiveGetter () {
const value = getter ? getter.call(obj) : val
// 开始依赖收集 (在get中会收集属性的依赖,以及其属性值的依赖)
// 初始化渲染 watcher 时访问到已经被添加响应式的对象,从而触发 get 函数
if (Dep.target) { // 如果现在处于依赖收集阶段
dep.depend(); // 添加当前属性的依赖
if (childOb) { // 数组会在此收集依赖,在数组被push等操作时调用保存的Observer实例触发依赖;对象会收集两次依赖,但是对象的第二次收集不会被setter触发
// childOb.dep 就是Observer 中 this.dep = new Dep()
childOb.dep.depend(); // 父属性包含子属性,即访问了this.a,实际上也访问了this.a.b,this.a.b变了,this.a就变了,所以子属性也要收集依赖
if (Array.isArray(value)) {
dependArray(value)
}
}
}
return value
},
// 拦截 setter,当值改变时会触发该函数
set: function reactiveSetter (newVal) {
const value = getter ? getter.call(obj) : val
// 判断是否发生变化
if (newVal === value || (newVal !== newVal && value !== value)) {
return
}
if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && customSetter) {
customSetter()
}
// 没有 setter 的访问器属性
if (getter && !setter) return
if (setter) {
setter.call(obj, newVal)
} else {
val = newVal
}
// 如果新值是对象的话递归监听
childOb = !shallow && observe(newVal)
// 遍历通知储存在Dep实例中的所有依赖
dep.notify()
}
})
}
Object.defineProperty定义响应式对象的缺点
- 监听嵌套层级过深的对象会影响性能
- 对象新增或者删除的属性无法被
set
监听到 只有对象本身存在的属性修改才会被劫持,所以Vue设计了$set
和$delete
方法,更新数据的同时手动触发通知依赖 - 如果用其来监听数组的话,无法监听数组长度动态变化,并且只能监听通过对已有元素下标的访问进行的修改,即
arr[已有元素下标] = val
我们自己手写一个递归设置响应式的方法来试一下:
function defineProperty(obj, key, val){
observer(val);
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true,
configurable: true,
get() {
// 读取方法
console.log('读取', key, '成功')
return val
},
set(newval) {
// 赋值监听方法
if (newval === val) return
observer(newval)
console.log('监听赋值成功', newval)
val = newval
}
})
}
function observer(obj) {
if (typeof obj !== 'object' || obj == null) {
return
}
for (const key of Object.keys(obj)) {
// 给对象中的每一个方法都设置响应式
defineProperty(obj, key, obj[key])
}
}
const arr = [{a:3}, 66, [4,5]];
const obj = {a:1, b: [2]};
arr.length = 33; // 无法监听数组长度动态变化
arr[2].push(22) // 只能监听通过对已有元素下标的访问进行的修改
arr[2][0] = 5; // 访问已有元素的下标可以监听修改
obj.c = 6; // 无法监听新添加的属性
delete obj.b // 无法监听属性被删除
obj.b = 66; // 被删除后就失去响应式了
虽然defineProperty
可以监听通过对已有元素下标访问的修改,但是出于性能考虑,vue并没有使用这一功能来使数组实现响应式,因为数组元素太多时耗费一定性能,要挨个遍历监听一遍数组的每一个属性,属性可能还会包含自己的嵌套属性,所以vue
的做法是修改原生操作数组的方法,并且跟用户约定修改数组要用这些方法去操作。
尤大也做出了官方的解释:
数组的观测
数组元素添加或删除操作的观测通过创建一个以原生Array的原型为原型的新对象,为新对象添加数组的变异方法,将观察的对象的原型设置为这个新对象,被观察的对象调用数组方法时就会使用被重写后的方法。
记得我们在讲寄生式继承时说的么,寄生式继承的核心:使用原型式继承
Object.create(parent)
可以获得一份目标对象的浅拷贝,在这个浅拷贝对象上进行增强,添加一些方法属性。 vue对重写数组方法的设计与寄生式继承类似,都是面向切面编程的思想(AOP),即不破坏原有功能封装的前提下,动态的扩展功能
import { TriggerOpTypes } from '../../v3'
import { def } from '../util/index'
const arrayProto = Array.prototype // 用Array的原型创建一个新对象,arrayMethods.__proto__ === arrayProto,免得污染原生Array
export const arrayMethods = Object.create(arrayProto);
// 需要重写的方法
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]
// 给arrayMethods对象定义上述方法,使该对象拥有原生方法能力的同时添加响应式行为
def(arrayMethods, method, function mutator(...args) {
const result = original.apply(this, args) // 先调用原生方法
const ob = this.__ob__
let inserted; // 新添加的元素
switch (method) {
case 'push':
case 'unshift':
inserted = args
break
case 'splice': // 可以监测数组长度变化
//splice格式是splice(下标,数量,插入的新项)
inserted = args.slice(2); // 获取插入的新项
break
}
if (inserted) ob.observeArray(inserted)
// notify change
if (__DEV__) {
ob.dep.notify({
type: TriggerOpTypes.ARRAY_MUTATION,
target: this,
key: method
})
} else {
ob.dep.notify()
}
return result
})
})
因为出于性能考虑,vue没有使用
defineProperty
劫持数组,所以要通过索引修改数组,我们需要使用$set
。
总结
以上就是Vue2
的响应式数据原理,讲述了如何对数据进行响应式观测,核心就是通过Object.defineProperty
对数据进行劫持,在getter
中收集依赖,setter
中派发依赖,完整的响应式原理,如修改数据后视图是如何更新视图的还需要结合Dep和Watcher来看,这段后续接着说,一点点地来消化。
转载自:https://juejin.cn/post/7166064421113069598