每日一题之Vue数据劫持原理是什么？

什么是数据劫持?

定义： 数据劫持，指的是在访问或者修改对象的某个属性时，通过一段代码拦截这个行为，进行额外的操作或者修改返回结果。

简单地说，就是当我们 触发函数的时候 动一些手脚做点我们自己想做的事情，也就是所谓的 "劫持"操作

数据劫持的两种方案：

• Object.defineProperty
• Proxy

1).Object.defineProperty

• 语法：

Object.defineProperty(obj,prop,descriptor)

• 参数：

  • obj:目标对象
  • prop:需要定义的属性或方法的名称
  • descriptor:目标属性所拥有的特性

• 可供定义的特性列表：

  • value:属性的值
  • writable:如果为false，属性的值就不能被重写。
  • get: 一旦目标属性被访问就会调回此方法，并将此方法的运算结果返回用户。
  • set:一旦目标属性被赋值，就会调回此方法。
  • configurable:如果为false，则任何尝试删除目标属性或修改属性性以下特性（writable, configurable, enumerable）的行为将被无效化。
  • enumerable:是否能在for...in循环中遍历出来或在Object.keys中列举出来。

例子

在Vue中其实就是通过Object.defineProperty来劫持对象属性的setter和getter操作，并“种下”一个监听器，当数据发生变化的时候发出通知,如下：

var data = {name:'test'}
Object.keys(data).forEach(function(key){
    Object.defineProperty(data,key,{
        enumerable:true,
        configurable:true,
        get:function(){
            console.log('get');
        },
        set:function(){
            console.log('监听到数据发生了变化');
        }
    })
})；
data.name //控制台会打印出 “get”
data.name = 'hxx' //控制台会打印出 "监听到数据发生了变化"

上面的这个例子可以看出，我们完全可以控制对象属性的设置和读取。在Vue中，在很多地方都非常巧妙的运用了Object.defineProperty这个方法，具体用在哪里并且它又解决了哪些问题，下面就简单的说一下：

监听对象属性的变化

它通过observe每个对象的属性，添加到订阅器dep中，当数据发生变化的时候发出一个notice。 相关源代码如下：（作者采用的是ES6+flow写的，代码在src/core/observer/index.js模块里面）

export function defineReactive (
  obj: Object,
  key: string,
  val: any,
  customSetter?: Function
) {
  const dep = new Dep()//创建订阅对象  
  const property = Object.getOwnPropertyDe述  //属性的描述特性里面如果configurable为false则属性的任何修改将无效  
  if (property && property.configurable === false) { return }scriptor(obj, key)//获取obj对象的key属性的描
    // cater for pre-defined getter/setters  
    const getter = property && property.get  
    const setter = property && property.set
  let childOb = observe(val)//创建一个观察者对象  
  Object.defineProperty(obj, key, {
    enumerable: true,//可枚举    
    configurable: true,//可修改    
    get: function reactiveGetter () {
      const value = getter ? getter.call(obj) : val//先调用默认的get方法取值      //这里就劫持了get方法，也是作者一个巧妙设计，在创建watcher实例的时候，通过调用对象的get方法往订阅器dep上添加这个创建的watcher实例      if (Dep.target) {
        dep.depend()
        if (childOb) {
          childOb.dep.depend()
        }
        if (Array.isArray(value)) {
          dependArray(value)
        }
      }
      return value//返回属性值    
    },
    set: function reactiveSetter (newVal) {
      const value = getter ? getter.call(obj) : val//先取旧值      
      if (newVal === value) { return }
      //这个是用来判断生产环境的，可以无视      
      if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && customSetter) {
        customSetter()
      }
      if (setter) {
        setter.call(obj, newVal)
      } else {
        val = newVal
      }
      childOb = observe(newVal)//继续监听新的属性值      
      dep.notify()//这个是真正劫持的目的，要对订阅者发通知了    
    }
  })
}

以上是Vue监听对象属性的变化，那么问题来了，我们经常在传递数据的时候往往不是一个对象，很有可能是一个数组，那是不是就没有办法了呢，答案显然是否则的。那么下面就看看作者是如何监听数组的变化：

监听数组的变化

看代码：

const arrayProto = Array.prototype//原生Array的原型
export const arrayMethods = Object.create(arrayProto);
[
  'push',
  'pop',
  'shift',
  'unshift',
  'splice',
  'sort',
  'reverse']
.forEach(function (method) {
    const original = arrayProto[method]//缓存元素数组原型  //这里重写了数组的几个原型方法  
    def(arrayMethods, method, function mutator () {
    //这里备份一份参数应该是从性能方面的考虑    
    let i = arguments.length
    const args = new Array(i)
    while (i--) {
      args[i] = arguments[i]
    }
    const result = original.apply(this, args)//原始方法求值    const ob = this.__ob__//这里this.__ob__指向的是数据的Observer    
    let inserted
    switch (method) {
        case 'push':
            inserted = args
            break      
        case 'unshift':
            inserted = args
            break      
        case 'splice':
            inserted = args.slice(2)
            break    
    }
    if (inserted) ob.observeArray(inserted)
    // notify change    
    ob.dep.notify()
    return result
  })
})

...//定义属性
function def (obj, key, val, enumerable) {
    Object.defineProperty(obj, key, {
        value: val,
        enumerable: !!enumerable,
        writable: true,
        configurable: true  
    });
}

上面的代码主要是继承了Array本身的原型方法，然后又做了劫持修改，可以发出通知。Vue在observer数据阶段会判断如果是数组的话，则修改数组的原型，这样的话，后面对数组的任何操作都可以在劫持的过程中控制。结合Vue的思想，简单的写个小demo方便更好的理解:

let arrayMethod = Object.create(Array.prototype);
['push','shift'].forEach(function(method){
    Object.defineProperty(arrayMethod,method,{
        value:function(){
            let i = arguments.length
            let args = new Array(i)
            while (i--) {
              args[i] = arguments[i]
            }
            let original = Array.prototype[method];
            let result = original.apply(this,args);
            console.log("已经控制了，哈哈");
            return result;
        },
        enumerable: true,
        writable: true,
        configurable: true    
    })
})
let bar = [1,2];
bar.__proto__ = arrayMethod;
bar.push(3);//控制台会打印出 “已经控制了，哈哈”;并且bar里面已经成功的添加了成员 ‘3’

整个过程看起来好像没有什么问题，似乎Vue已经做到了完美，其实不然，Vue还是不能检测到数据项和数组长度改变的变化，例如下面的调用：

vm.items[index] = "xxx";
vm.items.length = 100;

所以我们尽量避免这样的调用方式，如果确实需要，作者也帮我们实现了一个$set操作，下去自己了解

实现对象属性代理

正常情况下我们是这样实例化一个Vue对象:

var VM = new Vue({ data:{ name:'lhl' }, el:'#id'})

按理说我们操作数据的时候应该是VM.data.name = ‘hxx’才对，但是作者觉得这样不够简洁，所以又通过代理的方式实现了VM.name = ‘hxx’的可能。 相关代码如下：

function proxy (vm, key) {
  if (!isReserved(key)) {
    Object.defineProperty(vm, key, {
      configurable: true,
      enumerable: true,
      get: function proxyGetter () {
        return vm._data[key]
      },
      set: function proxySetter (val) {
        vm._data[key] = val;
      }
    });
  }
}

表面上看起来我们是在操作VM.name，实际上还是通过Object.defineProperty()中的get和set方法劫持实现的。参考 前端vue面试题详细解答

Object.defineProperty()的缺点

1).不能监听数组的变化

let arr = [1,2,3]
let obj = {}
Object.defineProperty(obj, 'arr', {
  get () {
    console.log('get arr')
    return arr
  },
  set (newVal) {
    console.log('set', newVal)
    arr = newVal
  }
})
obj.arr.push(4) // 只会打印 get arr, 不会打印 set
obj.arr = [1,2,3,4] // 这个能正常 set

数组的以下几个方法不会触发 set： push、pop、shift、unshift、splice、sort、reverse

Vue 把这些方法定义为变异方法 (mutation method)，指的是会修改原来数组的方法。与之对应则是非变异方法 (non-mutating method)，例如 filter, concat, slice 等，它们都不会修改原始数组，而会返回一个新的数组。

2).必须遍历对象的每个属性

使用 Object.defineProperty() 多数要配合 Object.keys() 和遍历，于是多了一层嵌套。如：

Object.keys(obj).forEach(key => {
  Object.defineProperty(obj, key, {
    // ...
  })
})

3).必须深层遍历嵌套的对象

所谓的嵌套对象，是指类似

let obj = {
  info: {
    name: 'eason'
  }
}

如果是这一类嵌套对象，那就必须逐层遍历，直到把每个对象的每个属性都调用 Object.defineProperty() 为止。

给出完整版的数据劫持代码：

const arrayProto = Array.prototype;// 得到原型上的方法
const proto = Object.create(arrayProto)  // 复制一份原型上的方法
    ;['push', 'shift', 'pop', 'splice'].forEach(method => {
        // console.log(method)
        // 重写'push','shift','pop','splice',当然也可以多加几个方法，想加什么就加什么
        proto[method] = function (...args) {
            // console.log(this)  // [ 1, 2, 3, { age: [Getter/Setter] } ]
            updateView();
            arrayProto[method].call(this, ...args)
        }
    })
function updateView() {
    console.log("更新视图成功了...")
}
function observer(obj) {
    if (typeof obj !== "object" || obj == null) {
        return obj
    }
    if (Array.isArray(obj)) {
        // 如果是一个数组要重写数组上原型上的方法 
        Object.setPrototypeOf(obj, proto)
        for (let i = 0; i < obj.length; i++) {
            let item = obj[i];
            observer(item)
        }
    } else {
        for (let key in obj) {
            definedReactive(obj, key, obj[key])
        }
    }
}

function definedReactive(obj, key, value) {
    observer(value)
    Object.defineProperty(obj, key, {
        get() {
            console.log("获取数据成功了...")
            return value;
        },
        set(newValue) {
            if (value !== newValue) {
                observer(newValue)
                value = newValue;
                updateView();
            }
        }
    })
}

let data = { name: [1, 2, 3, { age: 888 }] }
observer(data)
// 数据改变了
// data.name[3].age = 666;  
// push shift unshift pop 也能改变数组中的数组
data.name.push({ address: "xxx" })  // 目的是：更新视图

// 思路：重写Push方法  这些方法在Array的原型上
//      不要把Array原型上的方法直接重写了
//      先把原型上的方法copy一份，去重写（加上视图更新的操作）
//      再去调用最原始的push方法

接下来说一下Object.defineProperty()的升级版 Proxy

2).Proxy数据代理

在数据劫持这个问题上，Proxy 可以被认为是 Object.defineProperty() 的升级版。外界对某个对象的访问，都必须经过这层拦截。因此它是针对 整个对象，而不是 对象的某个属性。

proxy即代理的意思。个人理解，建立一个proxy代理对象（Proxy的实例），接受你要监听的对象和监听它的handle两个参数。当你要监听的对象发生任何改变，都会被proxy代理拦截来满足需求。

var arr = [1,2,3]
var handle = {
    //target目标对象 key属性名 receiver实际接受的对象
    get(target,key,receiver) {
        console.log(`get ${key}`)
        // Reflect相当于映射到目标对象上
        return Reflect.get(target,key,receiver)
    },
    set(target,key,value,receiver) {
        console.log(`set ${key}`)
        return Reflect.set(target,key,value,receiver)
    }
}
//arr要拦截的对象，handle定义拦截行为
var proxy = new Proxy(arr,handle)
proxy.push(4) //可以翻到控制台测试一下会打印出什么

优点：
1.使用proxy可以解决defineProperty不能监听数组的问题，避免重写数组方法；
2.不需要再遍历key。
3.Proxy handle的拦截处理器除了get、set外还支持多种拦截方式。
4.嵌套查询。实际上proxy get()也是不支持嵌套查询的。解决方法：

let handler = {
  get (target, key, receiver) {
    // 递归创建并返回
    if (typeof target[key] === 'object' && target[key] !== null) {
      return new Proxy(target[key], handler)
    }
    return Reflect.get(target, key, receiver)
  }
}

依赖管理方案

说完了上面的，简单说一下 依赖管理方案

Object.defineProperty 只是解决了状态变更后，如何触发通知的问题，那要通知谁呢？谁会关心那些属性发生了变化呢？在 Vue 中，使用 Dep 解耦了依赖者与被依赖者之间关系的确定过程。简单来说：

• 第一步，通过 Observer 提供的接口，遍历状态对象，给对象的每个属性、子属性都绑定了一个专用的 Dep 对象。这里的状态对象主要指组件当中的data属性。
• 第二步，创建三中类型的watcher：
  1.调用 initComputed 将 computed 属性转化为 watcher 实例
  2.调用 initWatch 方法，将 watch 配置转化为 watcher 实例
  3.调用 mountComponent 方法，为 render 函数绑定 watcher 实例
• 第三步，状态变更后，触发 dep.notify() 函数，该函数再进一步触发 Watcher 对象 update 函数，执行watcher的重新计算。

对应下图：

注意，Vue 组件中的 render 函数，我们可以单纯将其视为一种特殊的 computed 函数，在它所对应的 Watcher 对象发生变化时，触发执行render，生成新的 virutal-dom 结构，再交由 Vue 做diff，更新视图。

OK 本章就到此了