详解Vue响应式原理

什么是响应式

我们先来看个例子：

    
Price :￥{{ price }}
    
Total:￥{{ price * quantity }}
    
Taxes: ￥{{ totalPriceWithTax }}
    改变价格

var app = new Vue({
  el: '#app',
  data() {
    return {
      price: 5.0,
      quantity: 2
    };
  },
  computed: {
    totalPriceWithTax() {
      return this.price * this.quantity * 1.03;
    }
  },
  methods: {
    changePrice() {
      this.price = 10;
    }
  }
})

上例中当price 发生变化的时候，Vue就知道自己需要做三件事情：

• 更新页面上price的值
• 计算表达式 price*quantity 的值，更新页面
• 调用totalPriceWithTax 函数，更新页面

数据发生变化后，会重新对页面渲染，这就是Vue响应式，那么这一切是怎么做到的呢？

想完成这个过程，我们需要：

• 侦测数据的变化
• 收集视图依赖了哪些数据
• 数据变化时，自动“通知”需要更新的视图部分，并进行更新

如何侦测数据的变化

方法1. Object.defineProperty实现

Vue通过设定对象属性的 setter/getter 方法来监听数据的变化，通过getter进行依赖收集，而每个setter方法就是一个观察者，在数据变更的时候通知订阅者更新视图。

function render () {
  console.log('模拟视图渲染')
}
let data = {
  name: '浪里行舟',
  location: { x: 100, y: 100 }
}
observe(data)
function observe (obj) { // 我们来用它使对象变成可观察的
  // 判断类型
  if (!obj || typeof obj !== 'object') {
    return
  }
  Object.keys(obj).forEach(key => {
    defineReactive(obj, key, obj[key])
  })
  function defineReactive (obj, key, value) {
    // 递归子属性
    observe(value)
    Object.defineProperty(obj, key, {
      enumerable: true, //可枚举（可以遍历）
      configurable: true, //可配置（比如可以删除）
      get: function reactiveGetter () {
        console.log('get', value) // 监听
        return value
      },
      set: function reactiveSetter (newVal) {
        observe(newVal) //如果赋值是一个对象，也要递归子属性
        if (newVal !== value) {
          console.log('set', newVal) // 监听
          render()
          value = newVal
        }
      }
    })
  }
}
data.location = {
  x: 1000,
  y: 1000
} //set {x: 1000,y: 1000} 模拟视图渲染
data.name // get 浪里行舟

上面这段代码的主要作用在于：observe这个函数传入一个 obj（需要被追踪变化的对象），通过遍历所有属性的方式对该对象的每一个属性都通过 defineReactive 处理,以此来达到实现侦测对象变化。值得注意的是，observe 会进行递归调用。

那我们如何侦测Vue中data 中的数据，其实也很简单：

class Vue {
    /* Vue构造类 */
    constructor(options) {
        this._data = options.data;
        observer(this._data);
    }
}

这样我们只要 new 一个 Vue 对象，就会将 data 中的数据进行追踪变化。 不过这种方式有几个注意点需补充说明：

无法检测到对象属性的添加或删除(如data.location.a=1)。

这是因为 Vue 通过Object.defineProperty来将对象的key转换成getter/setter的形式来追踪变化，但getter/setter只能追踪一个数据是否被修改，无法追踪新增属性和删除属性。如果是删除属性，我们可以用vm.$delete实现，那如果是新增属性，该怎么办呢？ 1）可以使用 Vue.set(location, a, 1) 方法向嵌套对象添加响应式属性; 2）也可以给这个对象重新赋值，比如data.location = {…data.location,a:1}

Object.defineProperty 不能监听数组的变化，需要进行数组方法的重写，具体代码如下：

function render() {
  console.log('模拟视图渲染')
}
let obj = [1, 2, 3]
let methods = ['pop', 'shift', 'unshift', 'sort', 'reverse', 'splice', 'push']
// 先获取到原来的原型上的方法
let arrayProto = Array.prototype
// 创建一个自己的原型 并且重写methods这些方法
let proto = Object.create(arrayProto)
methods.forEach(method => {
  proto[method] = function() {
    // AOP
    arrayProto[method].call(this, ...arguments)
    render()
  }
})
function observer(obj) {
  // 把所有的属性定义成set/get的方式
  if (Array.isArray(obj)) {
    obj.__proto__ = proto
    return
  }
  if (typeof obj == 'object') {
    for (let key in obj) {
      defineReactive(obj, key, obj[key])
    }
  }
}
function defineReactive(data, key, value) {
  observer(value)
  Object.defineProperty(data, key, {
    get() {
      return value
    },
    set(newValue) {
      observer(newValue)
      if (newValue !== value) {
        render()
        value = newValue
      }
    }
  })
}
observer(obj)
function $set(data, key, value) {
  defineReactive(data, key, value)
}
obj.push(123, 55)
console.log(obj) //[1, 2, 3, 123,  55]

方法2. Proxy实现

function render() {
  console.log('模拟视图的更新')
}
let obj = {
  name: '前端工匠',
  age: { age: 100 },
  arr: [1, 2, 3]
}
let handler = {
  get(target, key) {
    // 如果取的值是对象就在对这个对象进行数据劫持
    if (typeof target[key] == 'object' && target[key] !== null) {
      return new Proxy(target[key], handler)
    }
    return Reflect.get(target, key)
  },
  set(target, key, value) {
    if (key === 'length') return true
    render()
    return Reflect.set(target, key, value)
  }
}
​
let proxy = new Proxy(obj, handler)
proxy.age.name = '浪里行舟' // 支持新增属性
console.log(proxy.age.name) // 模拟视图的更新 浪里行舟
proxy.arr[0] = '浪里行舟' //支持数组的内容发生变化
console.log(proxy.arr) // 模拟视图的更新 ['浪里行舟', 2, 3 ]
proxy.arr.length-- // 无效

订阅者 Dep

class Dep {
    constructor () {
        /* 用来存放Watcher对象的数组 */
        this.subs = [];
    }
    /* 在subs中添加一个Watcher对象 */
    addSub (sub) {
        this.subs.push(sub);
    }
    /* 通知所有Watcher对象更新视图 */
    notify () {
        this.subs.forEach((sub) => {
            sub.update();
        })
    }
}

以上代码主要做两件事情：
用 addSub 方法可以在目前的 Dep 对象中增加一个 Watcher 的订阅操作；
用 notify 方法通知目前 Dep 对象的 subs 中的所有 Watcher 对象触发更新操作。

观察者 Watcher

依赖收集的目的是将观察者 Watcher 对象存放到当前闭包中的订阅者 Dep 的 subs 中。

.Watcher的简单实现

class Watcher {
  constructor(obj, key, cb) {
    // 将 Dep.target 指向自己
    // 然后触发属性的 getter 添加监听
    // 最后将 Dep.target 置空
    Dep.target = this
    this.cb = cb
    this.obj = obj
    this.key = key
    this.value = obj[key]
    Dep.target = null
  }
  update() {
    // 获得新值
    this.value = this.obj[this.key]
   // 我们定义一个 cb 函数，这个函数用来模拟视图更新，调用它即代表更新视图
    this.cb(this.value)
  }
}

收集依赖

function observe (obj) {
  // 判断类型
  if (!obj || typeof obj !== 'object') {
    return
  }
  Object.keys(obj).forEach(key => {
    defineReactive(obj, key, obj[key])
  })
  function defineReactive (obj, key, value) {
    observe(value)  // 递归子属性
    let dp = new Dep() //新增
    Object.defineProperty(obj, key, {
      enumerable: true, //可枚举（可以遍历）
      configurable: true, //可配置（比如可以删除）
      get: function reactiveGetter () {
        console.log('get', value) // 监听
     // 将 Watcher 添加到订阅
       if (Dep.target) {
         dp.addSub(Dep.target) // 新增
       }
        return value
      },
      set: function reactiveSetter (newVal) {
        observe(newVal) //如果赋值是一个对象，也要递归子属性
        if (newVal !== value) {
          console.log('set', newVal) // 监听
          render()
          value = newVal
     // 执行 watcher 的 update 方法
          dp.notify() //新增
        }
      }
    })
  }
}
​
class Vue {
    constructor(options) {
        this._data = options.data;
        observer(this._data);
        /* 新建一个Watcher观察者对象，这时候Dep.target会指向这个Watcher对象 */
        new Watcher();
        console.log('模拟视图渲染');
    }
}