Vue一些原理总结
Vue响应式原理
- vue.js 采用数据劫持结合发布-订阅模式,通过 Object.defineproperty 来劫持各个属性的 setter,getter,在数据变动时发布消息给订阅者,触发响应的监听回调
原理图分析
核心实现类
- Observer:给对象的属性添加 getter 和 setter，用于依赖收集和派发更新
- Dep:收集当前响应式对象的依赖关系,每个响应式对象包括子对象都拥有一个 Dep 实例（里面 subs 是 Watcher 实例数组）,当数据有变更时,会通过 dep.notify()通知各个 watcher
- Watcher: 观察者对象 , 实例分为渲染 watcher (render watcher),计算属性 watcher (computed watcher),侦听器 watcher（user watcher）三种
- Watcher 和 Dep 的关系:watcher 中实例化了 dep 并向 dep.subs 中添加了订阅者,dep 通过 notify 遍历了 dep.subs 通知每个 watcher 更新
收集依赖
- initState 时,对 computed 属性初始化时,触发 computed watcher 依赖收集
- initState 时,对侦听属性初始化时,触发 user watcher 依赖收集
- render()的过程,触发 render watcher 依赖收集
- re-render 时,vm.render()再次执行,会移除所有 subs 中的 watcer 的订阅,重新赋值。
派发更新
- 组件中对响应的数据进行了修改,触发 setter 的逻辑
- 调用 dep.notify()
- 遍历所有的 subs（Watcher 实例）,调用每一个 watcher 的 update 方法。
原理
-
当创建 Vue 实例时,vue 会遍历 data 选项的属性,利用 Object.defineProperty 为属性添加 getter 和 setter 对数据的读取进行劫持（getter 用来依赖收集,setter 用来派发更新）,并且在内部追踪依赖,在属性被访问和修改时通知变化。
-
每个组件实例会有相应的 watcher 实例,会在组件渲染的过程中记录依赖的所有数据属性（进行依赖收集,还有 computed watcher,user watcher 实例）,之后依赖项被改动时,setter 方法会通知依赖与此 data 的 watcher 实例重新计算（派发更新）,从而使它关联的组件重新渲染。
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computed 的实现原理
- 本质：一个惰性求值的观察者
- computed 内部实现了一个惰性的 watcher,也就是 computed watcher,computed watcher 不会立刻求值,同时持有一个 dep 实例
- 其内部通过 this.dirty 属性标记计算属性是否需要重新求值
- 当 computed 的依赖状态发生改变时,就会通知这个惰性的 watcher
- computed watcher 通过 this.dep.subs.length 判断有没有订阅者
- 有的话,会重新计算,然后对比新旧值,如果变化了,会重新渲染。 (Vue 想确保不仅仅是计算属性依赖的值发生变化，而是当计算属性最终计算的值发生变化时才会触发渲染 watcher 重新渲染，本质上是一种优化。)
- 没有的话,仅仅把 this.dirty = true。 (当计算属性依赖于其他数据时，属性并不会立即重新计算，只有之后其他地方需要读取属性的时候，它才会真正计算，即具备 lazy（懒计算）特性。)
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computed 和 watch 有什么区别及运用场景?
-
区别
- computed 计算属性 : 依赖其它属性值,并且 computed 的值有缓存,只有它依赖的属性值发生改变,下一次获取 computed 的值时才会重新计算 computed 的值
- watch 侦听器 : 更多的是「观察」的作用,无缓存性,类似于某些数据的监听回调,每当监听的数据变化时都会执行回调进行后续操作
-
运用场景
- 当我们需要进行数值计算,并且依赖于其它数据时,应该使用 computed,因为可以利用 computed 的缓存特性,避免每次获取值时,都要重新计算
- 当我们需要在数据变化时执行异步或开销较大的操作时,应该使用 watch,使用 watch 选项允许我们执行异步操作 ( 访问一个 API ),限制我们执行该操作的频率,并在我们得到最终结果前,设置中间状态。这些都是计算属性无法做到的
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为什么在 Vue3.0 采用了 Proxy,抛弃了 Object.defineProperty
- Object.defineProperty 本身有一定的监控到数组下标变化的能力
- Vue为了从性能/体验上考虑，弃用了该特性
- vue内部实现了以下几种方法进行数据监听,针对下列方法进行了处理，因此监听数据具有一定的局限性
push()
pop()
shift()
unshift()
splice()
sort()
reverse()
- Object.defineProperty 只能劫持对象的属性,因此我们需要对每个对象的每个属性进行遍历。Vue 2.x 里,是通过 递归 + 遍历 data 对象来实现对数据的监控的,如果属性值也是对象那么需要深度遍历,显然如果能劫持一个完整的对象是才是更好的选择
- Proxy 可以劫持整个对象,并返回一个新的对象
- Proxy 不仅可以代理对象,还可以代理数组，还可以代理动态增加的属性
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Vue中的key的作用
- key 是给每一个 vnode 的唯一 id
- 依靠 key,我们的 diff 操作可以更准确、更快速 (对于简单列表页渲染来说 diff 节点也更快,但会产生一些隐藏的副作用,比如可能不会产生过渡效果,或者在某些节点有绑定数据（表单）状态，会出现状态错位。)
- diff 算法的过程中,先会进行新旧节点的首尾交叉对比,当无法匹配的时候会用新节点的 key 与旧节点进行比对,从而找到相应旧节点
- 更准确 : 因为带 key 就不是就地复用了,在 sameNode 函数 a.key === b.key 对比中可以避免就地复用的情况。所以会更加准确,如果不加 key,会导致之前节点的状态被保留下来,会产生一系列的 bug
- 更快速 : key 的唯一性可以被 Map 数据结构充分利用,相比于遍历查找的时间复杂度 O(n),Map 的时间复杂度仅仅为 O(1),源码如下:
function createKeyToOldIdx(children, beginIdx, endIdx) {
let i, key;
const map = {
};
for (i = beginIdx; i <= endIdx; ++i) {
key = children[i].key;
if (isDef(key)) map[key] = i;
}
return map;
}
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谈一谈 nextTick 的原理
JS的运行机制
- JS 执行是单线程的，它是基于事件循环的。事件循环大致分为以下几个步骤:
1. 所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈（execution context stack）。
2. 主线程之外，还存在一个"任务队列"（task queue）。只要异步任务有了运行结果，就在"任务队列"之中放置一个事件。
3. 一旦"执行栈"中的所有同步任务执行完毕，系统就会读取"任务队列"，看看里面有哪些事件。那些对应的异步任务，于是结束等待状态，进入执行栈，开始执行。
4. 主线程不断重复上面的第三步
- 主线程的执行过程就是一个 tick，而所有的异步结果都是通过 “任务队列” 来调度。 消息队列中存放的是一个个的任务（task）。 规范中规定 task 分为两大类，分别是 macro task 和 micro task，并且每个 macro task 结束后，都要清空所有的 micro task
for (macroTask of macroTaskQueue) {
// 1. Handle current MACRO-TASK
handleMacroTask();
// 2. Handle all MICRO-TASK
for (microTask of microTaskQueue) {
handleMicroTask(microTask);
}
}
浏览器环境
- 常见的 macro task 有 setTimeout、MessageChannel、postMessage、setImmediate
- 常见的 micro task 有 MutationObsever 和 Promise.then
异步更新队列
- Vue 在更新 DOM 时是异步执行的。只要侦听到数据变化，Vue 将开启一个队列，并缓冲在同一事件循环中发生的所有数据变更
- 如果同一个 watcher 被多次触发，只会被推入到队列中一次。这种在缓冲时去除重复数据对于避免不必要的计算和 DOM 操作是非常重要的
- 然后，在下一个的事件循环“tick”中，Vue 刷新队列并执行实际 (已去重的) 工作
- Vue 在内部对异步队列尝试使用原生的 Promise.then、MutationObserver 和 setImmediate，如果执行环境不支持，则会采用 setTimeout(fn, 0) 代替
vue 的 nextTick 方法的实现原理
- vue 用异步队列的方式来控制 DOM 更新和 nextTick 回调先后执行
- microtask 因为其高优先级特性，能确保队列中的微任务在一次事件循环前被执行完毕
- 考虑兼容问题,vue 做了 microtask 向 macrotask 的降级方案
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vue 是如何对数组方法进行变异的
const arrayProto = Array.prototype;
export const arrayMethods = Object.create(arrayProto);
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];
def(arrayMethods, method, function mutator(...args) {
const result = original.apply(this, args);
const ob = this.__ob__;
let inserted;
switch (method) {
case "push":
case "unshift":
inserted = args;
break;
case "splice":
inserted = args.slice(2);
break;
}
if (inserted) ob.observeArray(inserted);
// notify change
ob.dep.notify();
return result;
});
});
/**
* Observe a list of Array items.
*/
Observer.prototype.observeArray = function observeArray(items) {
for (var i = 0, l = items.length; i < l; i++) {
observe(items[i]);
}
};
- Vue 通过原型拦截的方式重写了数组的 7 个方法,首先获取到这个数组的ob,也就是它的 Observer 对象,如果有新的值,就调用 observeArray 对新的值进行监听,然后手动调用 notify,通知 render watcher,执行 update
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谈谈 Vue 事件机制,手写 o n , on, on,off, e m i t , emit, emit,once
- Vue 事件机制 本质上就是 一个 发布-订阅 模式的实现
class Vue {
constructor() {
// 事件通道调度中心
this._events = Object.create(null);
}
$on(event, fn) {
if (Array.isArray(event)) {
event.map(item => {
this.$on(item, fn);
});
} else {
(this._events[event] || (this._events[event] = [])).push(fn);
}
return this;
}
$once(event, fn) {
function on() {
this.$off(event, on);
fn.apply(this, arguments);
}
on.fn = fn;
this.$on(event, on);
return this;
}
$off(event, fn) {
if (!arguments.length) {
this._events = Object.create(null);
return this;
}
if (Array.isArray(event)) {
event.map(item => {
this.$off(item, fn);
});
return this;
}
const cbs = this._events[event];
if (!cbs) {
return this;
}
if (!fn) {
this._events[event] = null;
return this;
}
let cb;
let i = cbs.length;
while (i--) {
cb = cbs[i];
if (cb === fn || cb.fn === fn) {
cbs.splice(i, 1);
break;
}
}
return this;
}
$emit(event) {
let cbs = this._events[event];
if (cbs) {
const args = [].slice.call(arguments, 1);
cbs.map(item => {
args ? item.apply(this, args) : item.call(this);
});
}
return this;
}
}
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说说 Vue 的渲染过程
- 调用 compile 函数,生成 render 函数字符串 ,编译过程如下
- parse 函数解析 template,生成 ast(抽象语法树)
- optimize 函数优化静态节点 (标记不需要每次都更新的内容,diff 算法会直接跳过静态节点,从而减少比较的过程,优化了 patch 的性能)
- generate 函数生成 render 函数字符串
- 调用 new Watcher 函数,监听数据的变化,当数据发生变化时，Render 函数执行生成 vnode 对象
- 调用 patch 方法,对比新旧 vnode 对象,通过 DOM diff 算法,添加、修改、删除真正的 DOM 元素
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聊聊 keep-alive 的实现原理和缓存策略
export default {
name: "keep-alive",
abstract: true, // 抽象组件属性 ,它在组件实例建立父子关系的时候会被忽略,发生在 initLifecycle 的过程中
props: {
include: patternTypes, // 被缓存组件
exclude: patternTypes, // 不被缓存组件
max: [String, Number] // 指定缓存大小
},
created() {
this.cache = Object.create(null); // 缓存
this.keys = []; // 缓存的VNode的键
},
destroyed() {
for (const key in this.cache) {
// 删除所有缓存
pruneCacheEntry(this.cache, key, this.keys);
}
},
mounted() {
// 监听缓存/不缓存组件
this.$watch("include", val => {
pruneCache(this, name => matches(val, name));
});
this.$watch("exclude", val => {
pruneCache(this, name => !matches(val, name));
});
},
render() {
// 获取第一个子元素的 vnode
const slot = this.$slots.default;
const vnode: VNode = getFirstComponentChild(slot);
const componentOptions: ?VNodeComponentOptions =
vnode && vnode.componentOptions;
if (componentOptions) {
// name不在inlcude中或者在exlude中 直接返回vnode
// check pattern
const name: ?string = getComponentName(componentOptions);
const {
include, exclude } = this;
if (
// not included
(include && (!name || !matches(include, name))) ||
// excluded
(exclude && name && matches(exclude, name))
) {
return vnode;
}
const {
cache, keys } = this;
// 获取键，优先获取组件的name字段，否则是组件的tag
const key: ?string =
vnode.key == null
? // same constructor may get registered as different local components
// so cid alone is not enough (#3269)
componentOptions.Ctor.cid +
(componentOptions.tag ? `::${
componentOptions.tag}` : "")
: vnode.key;
// 命中缓存,直接从缓存拿vnode 的组件实例,并且重新调整了 key 的顺序放在了最后一个
if (cache[key]) {
vnode.componentInstance = cache[key].componentInstance;
// make current key freshest
remove(keys, key);
keys.push(key);
}
// 不命中缓存,把 vnode 设置进缓存
else {
cache[key] = vnode;
keys.push(key);
// prune oldest entry
// 如果配置了 max 并且缓存的长度超过了 this.max，还要从缓存中删除第一个
if (this.max && keys.length > parseInt(this.max)) {
pruneCacheEntry(cache, keys[0], keys, this._vnode);
}
}
// keepAlive标记位
vnode.data.keepAlive = true;
}
return vnode || (slot && slot[0]);
}
};
原理
- 获取 keep-alive 包裹着的第一个子组件对象及其组件名
- 根据设定的 include/exclude（如果有）进行条件匹配,决定是否缓存。不匹配,直接返回组件实例
- 根据组件 ID 和 tag 生成缓存 Key,并在缓存对象中查找是否已缓存过该组件实例。如果存在,直接取出缓存值并更新该 key 在 this.keys 中的位置(更新 key 的位置是实现 LRU 置换策略的关键)
- 在 this.cache 对象中存储该组件实例并保存 key 值,之后检查缓存的实例数量是否超过 max 的设置值,超过则根据 LRU 置换策略删除最近最久未使用的实例（即是下标为 0 的那个 key）
- 最后组件实例的 keepAlive 属性设置为 true,这个在渲染和执行被包裹组件的钩子函数会用到,这里不细说
LRU 缓存淘汰算法
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LRU（Least recently used）算法根据数据的历史访问记录来进行淘汰数据,其核心思想是“如果数据最近被访问过,那么将来被访问的几率也更高”
-
推演图
-
keep-alive 的实现正是用到了 LRU 策略,将最近访问的组件 push 到 this.keys 最后面,this.keys[0]也就是最久没被访问的组件,当缓存实例超过 max 设置值,删除 this.keys[0]
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vm.$set()实现原理是什么
- 受现代 JavaScript 的限制 (而且 Object.observe 也已经被废弃)，Vue 无法检测到对象属性的添加或删除
- 由于 Vue 会在初始化实例时对属性执行 getter/setter 转化，所以属性必须在 data 对象上存在才能让 Vue 将它转换为响应式的
- 对于已经创建的实例，Vue 不允许动态添加根级别的响应式属性。但是，可以使用 Vue.set(object, propertyName, value) 方法向嵌套对象添加响应式属性
export function set(target: Array<any> | Object, key: any, val: any): any {
// target 为数组
if (Array.isArray(target) && isValidArrayIndex(key)) {
// 修改数组的长度, 避免索引>数组长度导致splice()执行有误
target.length = Math.max(target.length, key);
// 利用数组的splice变异方法触发响应式
target.splice(key, 1, val);
return val;
}
// target为对象, key在target或者target.prototype上 且必须不能在 Object.prototype 上,直接赋值
if (key in target && !(key in Object.prototype)) {
target[key] = val;
return val;
}
// 以上都不成立, 即开始给target创建一个全新的属性
// 获取Observer实例
const ob = (target: any).__ob__;
// target 本身就不是响应式数据, 直接赋值
if (!ob) {
target[key] = val;
return val;
}
// 进行响应式处理
defineReactive(ob.value, key, val);
ob.dep.notify();
return val;
}
- 如果目标是数组,使用 vue 实现的变异方法 splice 实现响应式
- 如果目标是对象,判断属性存在,即为响应式,直接赋值
- 如果 target 本身就不是响应式,直接赋值
- 如果属性不是响应式,则调用 defineReactive 方法进行响应式处理