Vue响应式原理小探
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目标
- 模拟一个最小版本的 Vue
- 响应式原理的常问问题
- 实际项目中出问题的原理层面的解决
- 给 Vue 实例新增一个成员是否是响应式的？
- 给属性重新赋值成对象，是否是响应式的？
先前须知
- 数据驱动
- 响应式的核心原理
- 发布订阅模式和观察者模式
数据驱动
- 数据响应式、双向绑定、数据驱动
- 数据响应式
- 数据模型仅仅是普通的 JavaScript 对象，而当我们修改数据时，视图会进行更新，避免了繁琐的 DOM 操作，提高开发效率
- 双向绑定
- 数据改变，视图改变；视图改变，数据也随之改变
- 可以使用 v-model 在表单元素上创建双向数据绑定
- 数据驱动是 Vue 最的特性之一
- 开发过程中仅需要关注数据本身，不需要关心数据是如何渲染到视图
数据响应式的核心原理
Vue2
- Object.defineProperty()
- 浏览器兼容 IE8 以上（不兼容 IE8)
Object.defineProperty()方法会直接在一个对象上定义一个新属性，或者修改一个对象的现有属性，并返回此对象。
// data 选项
let data = {
msg: 'hello'
}
// 模拟 Vue 的实例
let vm = {}
// 数据劫持：当访问或者设置 vm 中的成员的时候，做一些干预操作
Object.defineProperty(vm, 'msg', {
// 可枚举（可遍历）
enumerable: true,
// 可配置（可以使用 delete 删除，可以通过 defineProperty 重新定义）
configurable: true,
// 当获取值的时候执行
get () {
return data.msg
},
// 当设置值的时候执行
set (newValue) {
if (newValue === data.msg) {
return
}
data.msg = newValue
// 数据更改，更新 DOM 的值
document.querySelector('#app').textContent = data.msg
}
})
// test
vm.msg = 'Hello World'
- 一个对象中多个属性需要转换 getter/setter 处理
// data 选项
let data = {
msg: 'hello',
count: 10
}
// 模拟 Vue 的实例
let vm = {}
proxyData(data)
function proxyData(data) {
// 遍历 data 对象的所有属性
Object.keys(data).forEach(key => {
// 把 data 中的属性，转换成 vm 的 setter/setter
Object.defineProperty(vm, key, {
enumerable: true,
configurable: true,
get () {
console.log('get: ', key, data[key])
return data[key]
},
set (newValue) {
console.log('set: ', key, newValue)
if (newValue === data[key]) {
return
}
data[key] = newValue
// 数据更改，更新 DOM 的值
document.querySelector('#app').textContent = data[key]
}
})
})
}
// test
vm.msg = 'Hello World'
Vue3
- Proxy
- Proxy 对象用于创建一个对象的代理，从而实现基本操作的拦截和自定义（如属性查找、赋值、枚举、函数调用等）。
- 直接监听对象，而非属性。
- ES 6中新增，IE 不支持，性能由浏览器优化
// 模拟 Vue 中的 data 选项
let data = {
msg: 'hello',
count: 0
}
// 模拟 Vue 实例
let vm = new Proxy(data, {
// 执行代理行为的函数
// 当访问 vm 的成员会执行
get (target, key) {
console.log('get, key: ', key, target[key])
return target[key]
},
// 当设置 vm 的成员会执行
set (target, key, newValue) {
console.log('set, key: ', key, newValue)
if (target[key] === newValue) {
return
}
target[key] = newValue
document.querySelector('#app').textContent = target[key]
}
})
// test
vm.msg = 'Hello World'
发布订阅模式和观察者模式
发布订阅模式
- 发布/订阅模式
- 订阅者
- 发布者
- 信号中心
假设，存在一个"信号中心"，某个任务执行完成，就向信号中心"发布"（publish）一个信号，其他任务可以向信号中心"订阅"（subscribe）这个信号，从而知道什么时候自己可以开始执行。这就叫做"发布/订阅模式"（publish-subscribe pattern）
示例
// 事件触发器
class EventEmitter {
constructor() {
this.subs = Object.create(null);
}
// 注册事件
$on(eventType, handler) {
this.subs[eventType] = this.subs[eventType] || [];
this.subs[eventType].push(handler);
}
// 触发事件
$emit(eventType) {
if (this.subs[eventType]) {
this.subs[eventType].forEach((handler) => {
handler();
});
}
}
}
let vm = new EventEmitter();
console.log(vm);
vm.$on("click", () => {
console.log("click1");
});
vm.$on("click", () => {
console.log("click2");
});
vm.$emit("click");
观察者模式
- 观察者(订阅者) -- Watcher
- update()：当事件发生时，具体要做的事情
- 目标(发布者) -- Dep
- subs 数组：存储所有的观察者
- addSub()：添加观察者
- notify()：当事件发生，调用所有观察者的 update() 方法
- 没有事件中心
// 发布者-目标
class Dep {
constructor() {
// 记录所有的订阅者
this.subs = [];
}
// 添加订阅者
addSub(sub) {
if (sub && sub.update) {
this.subs.push(sub);
}
}
// 发布通知
notify() {
this.subs.forEach((sub) => {
sub.update();
});
}
}
// 订阅者-观察者
class Watcher {
update() {
console.log("update");
}
}
// 测试
let dep = new Dep();
let watcher = new Watcher();
dep.addSub(watcher);
dep.notify();
结论
- 观察者模式是由具体目标调度，比如当事件触发，Dep 就会去调用观察者的方法，所以观察者模式的订阅者与发布者之间是存在依赖的。
- 发布/订阅模式由统一调度中心调用，因此发布者和订阅者不需要知道对方的存在
响应式原理
初步认识
- 基本结构
每部分作用
- Vue
- 把 data 中的成员注入到 Vue 实例，并且把 data 中的成员转成 getter/setter
- Observer
- 能够对数据对象的所有属性进行监听，如有变动可拿到最新值并通知 Dep
- Compiler
- 解析每个元素中的指令/插值表达式，并替换成相应的数据
- Dep
- 添加观察者(watcher)，当数据变化通知所有观察者
- Watcher
- 数据变化更新视图
Vue
- 功能
- 负责接收初始化的参数(选项)
- 负责把 data 中的属性注入到 Vue 实例，转换成 getter/setter
- 负责调用 observer 监听 data 中所有属性的变化
- 负责调用 compiler 解析指令/插值表达式
- 结构
上代码：
class Vue {
constructor(options) {
// 1. 通过属性保存选项的数据
console.log(options);
this.$options = options || {};
this.$data = options.data || {};
this.$el =
typeof options.el === "string"
? document.querySelector(options.el)
: options.el;
// 2. 把data中的成员转换成getter和setter，注入到vue实例中
this._proxyData(this.$data);
// 3. 调用observer对象，监听数据的变化
// 4. 调用compiler对象，解析指令和差值表达式
}
_proxyData(data) {
// 遍历data中的所有属性
Object.keys(data).forEach((key) => {
// 把data的属性注入到vue实例中
Object.defineProperty(this, key, {
// 当且仅当该属性的 configurable 键值为 true 时，该属性的描述符才能够被改变，同时该属性也能从对应的对象上被删除。 默认为 false。
configurable: true,
// 当且仅当该属性的 enumerable 键值为 true 时，该属性才会出现在对象的枚举属性中。 默认为 false。
enumerable: true,
// 属性的 getter 函数，如果没有 getter，则为 undefined。当访问该属性时，会调用此函数。执行时不传入任何参数，但是会传入 this 对象（由于继承关系，这里的this并不一定是定义该属性的对象）。该函数的返回值会被用作属性的值。 默认为 undefined。
get() {
return data[key];
},
// 属性的 setter 函数，如果没有 setter，则为 undefined。当属性值被修改时，会调用此函数。该方法接受一个参数（也就是被赋予的新值），会传入赋值时的 this 对象。 默认为 undefined。
set(newValue) {
if (newValue === data[key]) {
return;
}
return (data[key] = newValue);
},
});
});
}
}
Observer
-
功能
- 负责把 data 选项中的属性转换成响应式数据
- data 中的某个属性也是对象，把该属性转换成响应式数据
- 数据变化发送通知
-
结构
代码：
/**
* 负责数据劫持
* 把 $data 中的成员转换成 getter/setter
*/
class Observer {
constructor(data) {
this.walk(data);
}
// 1. 判断数据是否是对象，如果不是对象返回
// 2. 如果是对象，遍历对象的所有属性，设置为 getter/setter
walk(data) {
// 1. 判断data是否是对象
if (!data || typeof data !== "object") return;
// 2. 遍历data对象的所有属性
Object.keys(data).forEach((key) => {
this.defineReactive(data, key, data[key]);
});
}
// 定义响应式成员
defineReactive(obj, key, val) {
const that = this;
// 如果val是对象，把val内部的属性转换成响应式数据
this.walk(val);
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true,
configurable: true,
get() {
return val;
},
set(newValue) {
if (newValue === val) return;
val = newValue;
// 如果 newValue 是对象，设置 newValue 的成员为响应式
that.walk(newValue);
},
});
}
}
Compiler
-
功能
- 负责编译模板，解析指令/插值表达式
- 负责页面的首次渲染
- 当数据变化后重新渲染视图
-
结构
代码：
/**
* 负责解析指令/插值表达式
*/
class Compiler {
constructor(vm) {
this.el = vm.$el;
this.vm = vm;
this.compile(this.el);
}
// 编译模板
// 处理文本节点和元素节点
compile(el) {
let childNodes = el.childNodes;
Array.from(childNodes).forEach((node) => {
// 处理文本节点
if (this.isTextNode(node)) {
this.compileText(node);
} else if (this.isElementNode(node)) {
// 处理元素节点
this.compileElement(node);
}
// 判断node的节点是否有子节点，如果有子节点要递归调用compile。
if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
this.compile(node);
}
});
}
// 编译元素节点，处理指令
compileElement(node) {
console.log(node.attributes);
// 遍历所有的属性节点
Array.from(node.attributes).forEach((attr) => {
// 获取元素属性的名称
let attrName = attr.name;
// 判断当前的属性名称是否是指令
if (this.isDirective(attrName)) {
// attrName 的形式 v-text v-model
// 截取属性的名称，获取 text model
attrName = attrName.substring(2);
// 获取属性的名称，属性的名称就是我们数据对象的属性 v-text="name"，获取的是name;
const key = attr.value;
// 处理不同的指令
this.update(node, key, attrName);
}
});
}
// 负责更新 DOM
// 创建 Watche
update(node, key, dir) {
// node 节点，key 数据的属性名称，dir 指令的后半部分
const updaterFn = this[dir + "Updater"];
updaterFn && updaterFn(node, this.vm[key]);
}
// v-text 指令的更新方法
textUpdater(node, value) {
node.textContent = value;
}
// v-model 指令的更新方法
modelUpdater(node, value) {
node.value = value;
}
// 编译文本节点,处理插值表达式
compileText(node) {
// 匹配插值表达式,提取内容
let reg = /\{\{(.+?)\}\}/;
let value = node.textContent;
if (reg.test(value)) {
let key = RegExp.$1.trim();
node.textContent = value.replace(reg, this.vm[key]);
}
}
// 判断元素属性是否是指令
isDirective(attrName) {
return attrName.startsWith("v-");
}
// 判断节点是否是文本节点
isTextNode(node) {
return node.nodeType === 3;
}
// 判断节点是否是元素节点
isElementNode(node) {
return node.nodeType === 1;
}
}
Dep(Dependency)
- 功能
- 收集依赖，添加观察者(watcher)
- 通知所有观察者
- 结构
代码
class Dep {
constructor() {
// 存储所有的观察者
this.subs = [];
}
/**添加观察者 */
addSub(sub) {
if (sub && sub.update) {
this.subs.push(sub);
}
}
/**通知所有观察者 */
notify() {
this.subs.forEach((sub) => {
sub.update();
});
}
}
// 在 Observer 中收集依赖，发送通知
// defineReactive 中
// 创建 dep 对象收集依赖
const dep = new Dep()
// getter 中
// get 的过程中收集依赖
Dep.target && dep.addSub(Dep.target)
// setter 中
// 当数据变化之后，发送通知
dep.notify()
Watcher
- 功能
- 当数据变化触发依赖， dep 通知所有的 Watcher 实例更新视图
- 自身实例化的时候往 dep 对象中添加自己
- 结构
代码实现：
class Watcher {
constructor(vm, key, cb) {
this.vm = vm;
// data 中的属性名称
this.key = key;
// 当数据变化的时候，调用 cb 更新视图
this.cb = cb;
// 在 Dep 的静态属性上记录当前 watcher 对象，当访问数据的时候把 watcher 添加到 dep 的 subs 中
Dep.target = this;
// 触发一次 getter，让 dep 为当前 key 记录 watcher
this.oldValue = vm[key];
// 清空 target
Dep.target = null;
}
// 触发更新
update() {
const newValue = this.vm[this.key];
if (this.oldValue === newValue) {
return;
}
this.cb(newValue);
}
}
// 在 Compiler中为每一个指令/插值表达式创建 watcher 对象，监视数据的变化
// textUpdater等中要使用 this
updaterFn && updaterFn.call(this, node, this.vm[key], key);
// v-text 指令的更新方法
textUpdater(node, value, key) {
node.textContent = value;
// 每一个指令中创建一个 watcher，观察数据的变化
new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
node.textContent = newValue;
});
}
双向绑定
// v-model 指令的更新方法
modelUpdater(node, value, key) {
node.value = value;
// 每一个指令中创建一个 watcher，观察数据的变化
new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
node.value = newValue;
});
// 双向绑定
node.addEventListener("input", () => {
this.vm[key] = node.value;
});
}
总结
- Vue
- 记录传入的选项，设置 data/data/data/el
- 把 data 的成员注入到 Vue 实例
- 负责调用 Observer 实现数据响应式处理（数据劫持）
- 负责调用 Compiler 编译指令/插值表达式等
- Observer
- 数据劫持
- 负责把 data 中的成员转换成 getter/setter
- 负责把多层属性转换成 getter/setter
- 如果给属性赋值为新对象，把新对象的成员设置为 getter/setter
- 添加 Dep 和 Watcher 的依赖关系
- 数据变化发送通知
- 数据劫持
- Compiler
- 负责编译模板，解析指令/插值表达式
- 负责页面的首次渲染过程
- 当数据变化后重新渲染
- Dep
- 收集依赖，添加订阅者(watcher)
- 通知所有订阅者
- Watcher
- 自身实例化的时候往dep对象中添加自己
- 当数据变化dep通知所有的 Watcher 实例更新视图
完整代码
class Vue {
constructor(options) {
// 1. 通过属性保存选项的数据
this.$options = options || {};
this.$data = options.data || {};
this.$el =
typeof options.el === "string"
? document.querySelector(options.el)
: options.el;
// 2. 把data中的成员转换成getter和setter，注入到vue实例中
this._proxyData(this.$data);
// 3. 调用observer对象，监听数据的变化
new Observer(this.$data);
// 4. 调用compiler对象，解析指令和差值表达式
new Compiler(this);
}
_proxyData(data) {
// 遍历data中的所有属性
Object.keys(data).forEach((key) => {
// 把data的属性注入到vue实例中
Object.defineProperty(this, key, {
// 当且仅当该属性的 configurable 键值为 true 时，该属性的描述符才能够被改变，同时该属性也能从对应的对象上被删除。 默认为 false。
configurable: true,
// 当且仅当该属性的 enumerable 键值为 true 时，该属性才会出现在对象的枚举属性中。 默认为 false。
enumerable: true,
// 属性的 getter 函数，如果没有 getter，则为 undefined。当访问该属性时，会调用此函数。执行时不传入任何参数，但是会传入 this 对象（由于继承关系，这里的this并不一定是定义该属性的对象）。该函数的返回值会被用作属性的值。 默认为 undefined。
get() {
return data[key];
},
// 属性的 setter 函数，如果没有 setter，则为 undefined。当属性值被修改时，会调用此函数。该方法接受一个参数（也就是被赋予的新值），会传入赋值时的 this 对象。 默认为 undefined。
set(newValue) {
if (newValue === data[key]) {
return;
}
return (data[key] = newValue);
},
});
});
}
}
/**
* 负责数据劫持
* 把 $data 中的成员转换成 getter/setter
*/
class Observer {
constructor(data) {
this.walk(data);
}
// 1. 判断数据是否是对象，如果不是对象返回
// 2. 如果是对象，遍历对象的所有属性，设置为 getter/setter
walk(data) {
// 1. 判断data是否是对象
if (!data || typeof data !== "object") return;
// 2. 遍历data对象的所有属性
Object.keys(data).forEach((key) => {
this.defineReactive(data, key, data[key]);
});
}
// 定义响应式成员
defineReactive(obj, key, val) {
const that = this;
// 负责收集依赖，并发送通知
let dep = new Dep();
// 如果val是对象，把val内部的属性转换成响应式数据
this.walk(val);
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true,
configurable: true,
get() {
// 收集依赖
Dep.target && dep.addSub(Dep.target);
return val;
},
set(newValue) {
if (newValue === val) return;
val = newValue;
// 如果 newValue 是对象，设置 newValue 的成员为响应式
that.walk(newValue);
// 发送通知
dep.notify();
},
});
}
}
/**
* 负责解析指令/插值表达式
*/
class Compiler {
constructor(vm) {
this.el = vm.$el;
this.vm = vm;
this.compile(this.el);
}
// 编译模板
// 处理文本节点和元素节点
compile(el) {
let childNodes = el.childNodes;
Array.from(childNodes).forEach((node) => {
// 处理文本节点
if (this.isTextNode(node)) {
this.compileText(node);
} else if (this.isElementNode(node)) {
// 处理元素节点
this.compileElement(node);
}
// 判断node的节点是否有子节点，如果有子节点要递归调用compile。
if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
this.compile(node);
}
});
}
// 编译元素节点，处理指令
compileElement(node) {
// 遍历所有的属性节点
Array.from(node.attributes).forEach((attr) => {
// 获取元素属性的名称
let attrName = attr.name;
// 判断当前的属性名称是否是指令
if (this.isDirective(attrName)) {
// attrName 的形式 v-text v-model
// 截取属性的名称，获取 text model
attrName = attrName.substring(2);
// 获取属性的名称，属性的名称就是我们数据对象的属性 v-text="name"，获取的是name;
const key = attr.value;
// 处理不同的指令
this.update(node, key, attrName);
}
});
}
// 负责更新 DOM
// 创建 Watche
update(node, key, dir) {
// node 节点，key 数据的属性名称，dir 指令的后半部分
const updaterFn = this[dir + "Updater"];
// textUpdater等中要使用 this
updaterFn && updaterFn.call(this, node, this.vm[key], key);
}
// v-text 指令的更新方法
textUpdater(node, value, key) {
node.textContent = value;
// 每一个指令中创建一个 watcher，观察数据的变化
new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
node.textContent = newValue;
});
}
// v-model 指令的更新方法
modelUpdater(node, value, key) {
node.value = value;
// 每一个指令中创建一个 watcher，观察数据的变化
new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
node.value = newValue;
});
// 双向绑定
node.addEventListener("input", () => {
this.vm[key] = node.value;
});
}
// 编译文本节点,处理插值表达式
compileText(node) {
// 匹配插值表达式,提取内容
let reg = /\{\{(.+?)\}\}/;
let value = node.textContent;
if (reg.test(value)) {
let key = RegExp.$1.trim();
node.textContent = value.replace(reg, this.vm[key]);
// 创建watcher对象，当数据改变更新视图
new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
node.textContent = newValue;
});
}
}
// 判断元素属性是否是指令
isDirective(attrName) {
return attrName.startsWith("v-");
}
// 判断节点是否是文本节点
isTextNode(node) {
return node.nodeType === 3;
}
// 判断节点是否是元素节点
isElementNode(node) {
return node.nodeType === 1;
}
}
class Dep {
constructor() {
// 存储所有的观察者
this.subs = [];
}
/**添加观察者 */
addSub(sub) {
if (sub && sub.update) {
this.subs.push(sub);
}
}
/**通知所有观察者 */
notify() {
this.subs.forEach((sub) => {
sub.update();
});
}
}
class Watcher {
constructor(vm, key, cb) {
this.vm = vm;
// data 中的属性名称
this.key = key;
// 当数据变化的时候，调用 cb 更新视图
this.cb = cb;
// 在 Dep 的静态属性上记录当前 watcher 对象，当访问数据的时候把 watcher 添加到 dep 的 subs 中
Dep.target = this;
// 触发一次 getter，让 dep 为当前 key 记录 watcher
this.oldValue = vm[key];
// 清空 target
Dep.target = null;
}
// 触发更新
update() {
const newValue = this.vm[this.key];
if (this.oldValue === newValue) {
return;
}
this.cb(newValue);
}
}
转载自:https://juejin.cn/post/7175824342503129125