Vue 的双向绑定和响应式系统原理

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2024年03月18日 13:58 · 阅读数 4

本文旨在深入探讨 Vue 的双向绑定和响应式系统是如何工作的，并通过原生 JavaScript 代码实现一个简单的响应式系统。

Vue 的双向绑定原理

Vue 的双向绑定允许在 JavaScript 对象和 UI 元素之间建立一个自动的数据同步。这意味着，当更新 JavaScript 对象的属性值时，绑定的 UI 元素也会相应更新；反之亦然。Vue 通过使用 v-model 指令在表单输入和应用状态之间创建双向绑定。

如何工作？

Vue 实现双向绑定的核心是响应式系统。在初始化组件时，Vue 会遍历组件的 data 函数返回的对象，使用 Object.defineProperty() 方法把这些属性全部转为 getter/setter。Vue 内部追踪依赖，在属性被访问和修改时通知变化。

当数据发生变化时，Vue 会自动找到依赖这个数据的地方，并自动执行更新。这个过程是通过依赖收集和触发更新实现的。

Vue 的响应式系统原理

Vue 的响应式系统基于发布-订阅模式。每个组件实例有一个 watcher 实例，它会在组件渲染过程中记录所有被访问的响应式数据。这些数据通过 getter/setter 来拦截数据的读取和修改操作。

响应式系统的关键步骤：

依赖收集：在 getter 中收集依赖，即记录当前组件的 watcher。
派发更新：在 setter 中触发更新，即通知依赖的 watcher 更新视图。

实现一个简单的响应式系统

下面使用原生 JavaScript 实现一个简化版的响应式系统，来深入理解 Vue 响应式原理的精髓。

function defineReactive(obj, key, val) {
    const dep = new Dep();

    Object.defineProperty(obj, key, {
        enumerable: true,
        configurable: true,
        get: function reactiveGetter() {
            dep.depend();
            return val;
        },
        set: function reactiveSetter(newVal) {
            if (newVal === val) return;
            val = newVal;
            dep.notify();
        }
    });
}

class Dep {
    constructor() {
        this.subscribers = new Set();
    }

    depend() {
        if (Dep.target) {
            this.subscribers.add(Dep.target);
        }
    }

    notify() {
        this.subscribers.forEach(sub => sub());
    }
}

Dep.target = null;

function watcher(myFunc) {
    Dep.target = myFunc;
    myFunc();
    Dep.target = null;
}

// 使用示例
const data = { price: 5, quantity: 2 };
defineReactive(data, 'price', data.price);
defineReactive(data, 'quantity', data.quantity);

let total = 0;

watcher(() => {
    total = data.price * data.quantity;
});

console.log(total); // 输出：10
data.price = 20;
console.log(total); // 输出：40

在这个简单的响应式系统的代码实现过程中，首先定义了 defineReactive 函数，用于把对象的属性转换成可观测的响应式属性。Dep 类用来收集依赖（订阅者）和派发更新（通知订阅者）。watcher 函数模拟了 Vue 中 watcher 的工作原理，它将一个函数转换成响应式的执行环境。

defineReactive 将 data 对象的属性转换成响应式属性时，每个属性都关联了一个 Dep 实例。这个 Dep 实例负责收集所有依赖于该属性的 watcher，并在属性值发生变化时通知这些 watcher。

然后，通过 watcher 函数创建了一个简单的 watcher，这个 watcher 函数计算 data.price 和 data.quantity 的乘积，并将结果赋值给 total。在 watcher 函数执行的过程中，它读取了 data.price 和 data.quantity 的值，这两个操作触发了它们各自的 getter。在 getter 中，通过 dep.depend() 调用将当前的 watcher（即 Dep.target 指向的函数）添加到了相应属性的 Dep 实例的订阅者列表中。这样，当之后修改 data.price 或 data.quantity 的值时，setter 会被触发，进而调用 dep.notify()，通知所有订阅者（watcher）重新执行，导致 total 被更新。

这个过程演示了 Vue 响应式系统的核心原理：通过依赖收集和派发更新，Vue 能够确保当数据变化时，所有依赖于这些数据的视图都能被自动更新。这种自动追踪变化并响应的机制，极大地简化了动态数据绑定和视图更新的处理，使得开发者可以专注于业务逻辑，而不是繁琐的 DOM 操作和数据同步问题。

总结

Vue 的双向绑定和响应式系统是其最吸引人的特性之一，它们极大地提高了开发效率和应用性能。通过深入理解这些特性的工作原理，开发者可以更好地利用 Vue 提供的强大功能，构建出响应迅速、用户体验优秀的 Web 应用。同时，通过学习并尝试实现简化版的响应式系统，开发者可以加深对这些原理的理解，为解决复杂的开发问题和优化应用性能奠定坚实的基础。

P.S

所谓双向，可以理解成：
第一向：数据驱动视图，通过getter/setter提前设置数据改变之后的回调来完成
第二向：视图到数据，通过事件驱动，通常涉及的是用户交互