最简单的代码实现Vue响应式原理

Vue 内部使用了 Object.defineProperty() 来实现数据响应式，通过这个函数可以监听到 set 和 get 的事件。

var data = { name: 'yck' }
observe(data)
let name = data.name // -> get value
data.name = 'yyy' // -> change value

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, val) {
  // 递归子属性
  observe(val)
  Object.defineProperty(obj, key, {
    // 可枚举
    enumerable: true,
    // 可配置
    configurable: true,
    // 自定义函数
    get: function reactiveGetter() {
      console.log('get value')
      return val
    },
    set: function reactiveSetter(newVal) {
      console.log('change value')
      val = newVal
    }
  })
}

以上代码简单的实现了如何监听数据的 set 和 get 的事件，但是仅仅如此是不够的，因为自定义的函数一开始是不会执行的。只有先执行了依赖收集，才能在属性更新的时候派发更新，所以接下来我们需要先触发依赖收集。

<div>
    {{name}}
</div>

在解析如上模板代码时，遇到 {{name}} 就会进行依赖收集。
接下来我们先来实现一个 Dep 类，用于解耦属性的依赖收集和派发更新操作。

// 通过 Dep 解耦属性的依赖和更新操作
class Dep {
  constructor() {
    this.subs = []
  }
  // 添加依赖
  addSub(sub) {
    this.subs.push(sub)
  }
  // 更新
  notify() {
    this.subs.forEach(sub => {
      sub.update()
    })
  }
}
// 全局属性，通过该属性配置 Watcher
Dep.target = null

以上的代码实现很简单，当需要依赖收集的时候调用 addSub，当需要派发更新的时候调用 notify。
接下来我们先来简单的了解下 Vue 组件挂载时添加响应式的过程。在组件挂载时，会先对所有需要的属性调用 Object.defineProperty()，然后实例化 Watcher，传入组件更新的回调。在实例化过程中，会对模板中的属性进行求值，触发依赖收集。
因为这一小节主要目的是学习响应式原理的细节，所以接下来的代码会简略的表达触发依赖收集时的操作。

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]
    // 调用 update 方法更新 Dom
    this.cb(this.value)
  }
}

以上就是 Watcher 的简单实现，在执行构造函数的时候将 Dep.target 指向自身，从而使得收集到了对应的 Watcher，在派发更新的时候取出对应的 Watcher 然后执行 update 函数。
接下来，需要对 defineReactive 函数进行改造，在自定义函数中添加依赖收集和派发更新相关的代码。

function defineReactive(obj, key, val) {
  // 递归子属性
  observe(val)
  let dp = new Dep()
  Object.defineProperty(obj, key, {
    enumerable: true,
    configurable: true,
    get: function reactiveGetter() {
      console.log('get value')
      // 将 Watcher 添加到订阅
      if (Dep.target) {
        dp.addSub(Dep.target)
      }
      return val
    },
    set: function reactiveSetter(newVal) {
      console.log('change value')
      val = newVal
      // 执行 watcher 的 update 方法
      dp.notify()
    }
  })
}

以上所有代码实现了一个简易的数据响应式，核心思路就是手动触发一次属性的 getter 来实现依赖收集。
现在我们就来测试下代码的效果，只需要把所有的代码复制到浏览器中执行，就会发现页面的内容全部被替换了。

var data = { name: 'yck' }
observe(data)
function update(value) {
  document.querySelector('div').innerText = value
}
// 模拟解析到 `{{name}}` 触发的操作
new Watcher(data, 'name', update)
// update Dom innerText
data.name = 'yyy' 

Object.defineProperty 的缺陷

以上已经分析完了 Vue 的响应式原理，接下来说一点 Object.defineProperty 中的缺陷。
如果通过下标方式修改数组数据或者给对象新增属性并不会触发组件的重新渲染，因为 Object.defineProperty 不能拦截到这些操作，更精确的来说，对于数组而言，大部分操作都是拦截不到的，只是 Vue 内部通过重写函数的方式解决了这个问题。
对于第一个问题，Vue 提供了一个 API 解决:

export function set (target: Array<any> | Object, key: any, val: any): any {
  // 判断是否为数组且下标是否有效
  if (Array.isArray(target) && isValidArrayIndex(key)) {
    // 调用 splice 函数触发派发更新
    // 该函数已被重写
    target.length = Math.max(target.length, key)
    target.splice(key, 1, val)
    return val
  }
  // 判断 key 是否已经存在
  if (key in target && !(key in Object.prototype)) {
    target[key] = val
    return val
  }
  const ob = (target: any).__ob__
  // 如果对象不是响应式对象，就赋值返回
  if (!ob) {
    target[key] = val
    return val
  }
  // 进行双向绑定
  defineReactive(ob.value, key, val)
  // 手动派发更新
  ob.dep.notify()
  return val
}

对于数组而言，Vue 内部重写了以下函数实现派发更新:

// 获得数组原型
const arrayProto = Array.prototype
export const arrayMethods = Object.create(arrayProto)
// 重写以下函数
const methodsToPatch = [
  'push',
  'pop',
  'shift',
  'unshift',
  'splice',
  'sort',
  'reverse'
]
methodsToPatch.forEach(function (method) {
  // 缓存原生函数
  const original = arrayProto[method]
  // 重写函数
  def(arrayMethods, method, function mutator (...args) {
  // 先调用原生函数获得结果
    const result = original.apply(this, args)
    const ob = this.__ob__
    let inserted
    // 调用以下几个函数时，监听新数据
    switch (method) {
      case 'push':
      case 'unshift':
        inserted = args
        break
      case 'splice':
        inserted = args.slice(2)
        break
    }
    if (inserted) ob.observeArray(inserted)
    // 手动派发更新
    ob.dep.notify()
    return result
  })
})