从零到一手写迷你版Vue

Vue响应式设计思路

Vue响应式主要包含：

数据响应式
监听数据变化，并在视图中更新
Vue2使用Object.defineProperty实现数据劫持
Vu3使用Proxy实现数据劫持
模板引擎
提供描述视图的模板语法
插值表达式{{}}
指令 v-bind, v-on, v-model, v-for,v-if
渲染
将模板转换为html
解析模板，生成vdom，把vdom渲染为普通dom

数据响应式原理

数据变化时能自动更新视图，就是数据响应式
Vue2使用Object.defineProperty实现数据变化的检测

原理解析

new Vue()⾸先执⾏初始化，对data执⾏响应化处理，这个过程发⽣在Observer中
同时对模板执⾏编译，找到其中动态绑定的数据，从data中获取并初始化视图，这个过程发⽣在 Compile中
同时定义⼀个更新函数和Watcher实例，将来对应数据变化时，Watcher会调⽤更新函数
由于data的某个key在⼀个视图中可能出现多次，所以每个key都需要⼀个管家Dep来管理多个 Watcher
将来data中数据⼀旦发⽣变化，会⾸先找到对应的Dep，通知所有Watcher执⾏更新函数

一些关键类说明

CVue：自定义Vue类 Observer：执⾏数据响应化（分辨数据是对象还是数组） Compile：编译模板，初始化视图，收集依赖（更新函数、 watcher创建） Watcher：执⾏更新函数（更新dom） Dep：管理多个Watcher实例，批量更新

涉及关键方法说明

observe: 遍历vm.data的所有属性，对其所有属性做响应式，会做简易判断，创建Observer实例进行真正响应式处理

html页面




  
  
  
  cvue
  


  
    {{ count }}

CVue

创建基本CVue构造函数：
执⾏初始化，对data执⾏响应化处理

// 自定义Vue类
class CVue {
  constructor(options) {
    this.$options = options
    this.$data = options.data

    // 响应化处理
    observe(this.$data)
  }
}

// 数据响应式, 修改对象的getter,setter
function defineReactive(obj, key, val) {
  // 递归处理，处理val是嵌套对象情况
  observe(val)
  Object.defineProperty(obj, key, {
    get() {
      return val
    },
    set(newVal) {
      if(val !== newVal) {
        console.log(`set ${key}:${newVal}, old is ${val}`)

        val = newVal
        // 继续进行响应式处理，处理newVal是对象情况
        observe(val)
      }
    }
  })
}

// 遍历obj，对其所有属性做响应式
function observe(obj) {
  // 只处理对象类型的
  if(typeof obj !== 'object' || obj == null) {
    return
  }
  // 实例化Observe实例
  new Observe(obj)
}

// 根据传入value的类型做相应的响应式处理
class Observe {
  constructor(obj) {
    if(Array.isArray(obj)) {
      // TODO
    } else {
      // 对象
      this.walk(obj)
    }
  }
  walk(obj) {
    // 遍历obj所有属性，调用defineReactive进行响应化
    Object.keys(obj).forEach(key => defineReactive(obj, key, obj[key]))
  }
}

为vm.$data做代理

方便实例上设置和获取数据

例如

原本应该是

vm.$data.count
vm.$data.count = 233

代理之后后，可以使用如下方式

vm.count
vm.count = 233

给vm.$data做代理

class CVue {
  constructor(options) {
    // 省略
    // 响应化处理
    observe(this.$data)

    // 代理data上属性到实例上
    proxy(this)
  }
}

// 把CVue实例上data对象的属性到代理到实例上
function proxy(vm) {
  Object.keys(vm.$data).forEach(key => {
    Object.defineProperty(vm, key, {
      get() {
        // 实现 vm.count 取值
        return vm.$data[key]
      },
      set(newVal) {
        // 实现 vm.count = 123赋值
        vm.$data[key] = newVal
      }
    })
  })
}

参考前端手写面试题详细解答

编译

初始化视图

根据节点类型进行编译

class CVue {
  constructor(options) {
    // 省略。。
    // 2 代理data上属性到实例上
    proxy(this)

    // 3 编译
    new Compile(this, this.$options.el)
  }
}

// 编译模板中vue语法，初始化视图，更新视图
class Compile {
  constructor(vm, el) {
    this.$vm = vm
    this.$el = document.querySelector(el)

    if(this.$el) {
      this.complie(this.$el)
    }
  }
  // 编译
  complie(el) {
    // 取出所有子节点
    const childNodes = el.childNodes
    // 遍历节点，进行初始化视图
    Array.from(childNodes).forEach(node => {
      if(this.isElement(node)) {
        // TODO
        console.log(`编译元素 ${node.nodeName}`)
      } else if(this.isInterpolation(node)) {
        console.log(`编译插值文本 ${node.nodeName}`)
      }
      // 递归编译，处理嵌套情况
      if(node.childNodes) {
        this.complie(node)
      }
    })
  }
  // 是元素节点
  isElement(node) {
    return node.nodeType === 1
  }
  // 是插值表达式
  isInterpolation(node) {
    return node.nodeType === 3
      && /\{\{(.*)\}\}/.test(node.textContent)
  }
}

编译插值表达式

// 编译模板中vue语法，初始化视图，更新视图
class Compile {
  complie(el) {
    Array.from(childNodes).forEach(node => {
      if(this.isElement(node)) {
        console.log(`编译元素 ${node.nodeName}`)
      } else if(this.isInterpolation(node)) {
        // console.log(`编译插值文本 ${node.textContent}`)
        this.complieText(node)
      }
      // 省略
    })
  }
  // 是插值表达式
  isInterpolation(node) {
    return node.nodeType === 3
      && /\{\{(.*)\}\}/.test(node.textContent)
  }
  // 编译插值
  complieText(node) {
    // RegExp.$1是isInterpolation()中/\{\{(.*)\}\}/匹配出来的组内容
    // 相等于{{ count }}中的count
    const exp = String(RegExp.$1).trim()
    node.textContent = this.$vm[exp]
  }
}

编译元素节点和指令

需要取出指令和指令绑定值
使用数据更新视图

// 编译模板中vue语法，初始化视图，更新视图
class Compile {
  complie(el) {
    Array.from(childNodes).forEach(node => {
      if(this.isElement(node)) {
        console.log(`编译元素 ${node.nodeName}`)
        this.complieElement(node)
      }
      // 省略
    })
  }
  // 是元素节点
  isElement(node) {
    return node.nodeType === 1
  }
  // 编译元素
  complieElement(node) {
    // 取出元素上属性
    const attrs = node.attributes
    Array.from(attrs).forEach(attr => {
      // c-text="count"中c-text是attr.name，count是attr.value
      const { name: attrName, value: exp } = attr
      if(this.isDirective(attrName)) {
        // 取出指令
        const dir = attrName.substring(2)
        this[dir] && this[dir](node, exp)
      }
    })
  }
  // 是指令
  isDirective(attrName) {
    return attrName.startsWith('c-')
  }
  // 处理c-text文本指令 
  text(node, exp) {
    node.textContent = this.$vm[exp]
  }
  // 处理c-html指令
  html(node, exp) {
    node.innerHTML = this.$vm[exp]
  }
}

以上完成初次渲染，但是数据变化后，不会触发页面更新

依赖收集

视图中会⽤到data中某key，这称为依赖。
同⼀个key可能出现多次，每次出现都需要收集(⽤⼀个Watcher来维护维护他们的关系)，此过程称为依赖收集。
多个Watcher需要⼀个Dep来管理，需要更新时由Dep统⼀通知。

data中的key和dep是一对一关系
视图中key出现和Watcher关系，key出现一次就对应一个Watcher
dep和Watcher是一对多关系

实现思路

在defineReactive中为每个key定义一个Dep实例
编译阶段，初始化视图时读取key, 会创建Watcher实例
由于读取过程中会触发key的getter方法，便可以把Watcher实例存储到key对应的Dep实例中
当key更新时，触发setter方法，取出对应的Dep实例，Dep实例调用notiy方法通知所有Watcher更新

定义Watcher类

监听器，数据变化更新对应节点视图

// 创建Watcher监听器，负责更新视图
class Watcher {
  // vm vue实例，依赖key，updateFn更新函数(编译阶段传递进来)
  constructor(vm, key, updateFn) {
    this.$vm = vm
    this.$key = key
    this.$updateFn = updateFn
  }
  update() {
    // 调用更新函数，获取最新值传递进去
    this.$updateFn.call(this.$vm, this.$vm[this.$key])
  }
}

修改Compile类中的更新函数，创建Watcher实例

class Complie {
  // 省略。。。
  // 编译插值
  complieText(node) {
    // RegExp.$1是isInterpolation()中/\{\{(.*)\}\}/匹配出来的组内容
    // 相等于{{ count }}中的count
    const exp = String(RegExp.$1).trim()
    // node.textContent = this.$vm[exp]
    this.update(node, exp, 'text')
  }
  // 处理c-text文本指令 
  text(node, exp) {
    // node.textContent = this.$vm[exp]
    this.update(node, exp, 'text')
  }
  // 处理c-html指令
  html(node, exp) {
    // node.innerHTML = this.$vm[exp]
    this.update(node, exp, 'html')
  }
  // 更新函数
  update(node, exp, dir) {
    const fn = this[`${dir}Updater`]
    fn && fn(node, this.$vm[exp])

    // 创建监听器
    new Watcher(this.$vm, exp, function(newVal) {
      fn && fn(node, newVal)
    })
  }
  // 文本更新器
  textUpdater(node, value) {
    node.textContent = value
  }
  // html更新器
  htmlUpdater(node, value) {
    node.innerHTML = value
  }
}

定义Dep类

data的一个属性对应一个Dep实例
管理多个Watcher实例，通知所有Watcher实例更新

// 创建订阅器，每个Dep实例对应data中的一个属性
class Dep {
  constructor() {
    this.deps = []
  }
  // 添加Watcher实例
  addDep(dep) {
    this.deps.push(dep)
  }
  notify() {
    // 通知所有Wather更新视图
    this.deps.forEach(dep => dep.update())
  }
}

创建Watcher时触发getter

class Watcher {
  // vm vue实例，依赖key，updateFn更新函数(编译阶段传递进来)
  constructor(vm, key, updateFn) {
    // 省略
    // 把Wather实例临时挂载在Dep.target上
    Dep.target = this
    // 获取一次属性，触发getter, 从Dep.target上获取Wather实例存放到Dep实例中
    this.$vm[key]
    // 添加后，重置Dep.target
    Dep.target = null
  }
}

defineReactive中作依赖收集，创建Dep实例

function defineReactive(obj, key, val) {
  // 递归处理，处理val是嵌套对象情况
  observe(val)

  const dep = new Dep()
  Object.defineProperty(obj, key, {
    get() {
      Dep.target && dep.addDep(Dep.target)
      return val
    },
    set(newVal) {
      if(val !== newVal) {
        val = newVal
        // 继续进行响应式处理，处理newVal是对象情况
        observe(val)
        // 更新视图
        dep.notify()
      }
    }
  })
}

监听事件指令`@xxx`

在创建vue实例时，需要缓存methods到vue实例上
编译阶段取出methods挂载到Compile实例上
编译元素时
识别出v-on指令时，进行事件的绑定
识别出@属性时，进行事件绑定
事件绑定：通过指令或者属性获取对应的函数，给元素新增事件监听，使用bind修改监听函数的this指向为组件实例

// 自定义Vue类
class CVue {
  constructor(options) {
    this.$methods = options.methods
  }
}

// 编译模板中vue语法，初始化视图，更新视图
class Compile {
  constructor(vm, el) {
    this.$vm = vm
    this.$el = document.querySelector(el)
    this.$methods = vm.$methods
  }

  // 编译元素
  complieElement(node) {
    // 取出元素上属性
    const attrs = node.attributes
    Array.from(attrs).forEach(attr => {
      // c-text="count"中c-text是attr.name，count是attr.value
      const { name: attrName, value: exp } = attr
      if(this.isDirective(attrName)) {
        // 省略。。。
        if(this.isEventListener(attrName)) {
          // v-on:click, subStr(5)即可截取到click
          const eventType = attrName.substring(5)
          this.bindEvent(eventType, node, exp)
        }
      } else if(this.isEventListener(attrName)) {
        // @click, subStr(1)即可截取到click
        const eventType = attrName.substring(1)
        this.bindEvent(eventType, node, exp)
      }
    })
  }
  // 是事件监听
  isEventListener(attrName) {
    return attrName.startsWith('@') || attrName.startsWith('c-on')
  }
  // 绑定事件
  bindEvent(eventType, node, exp) {
    // 取出表达式对应函数
    const method = this.$methods[exp]
    // 增加监听并修改this指向当前组件实例
    node.addEventListener(eventType, method.bind(this.$vm))
  }
}

v-model双向绑定

实现v-model绑定input元素时的双向绑定功能

// 编译模板中vue语法，初始化视图，更新视图
class Compile {
  // 省略...
  // 处理c-model指令
  model(node, exp) {
    // 渲染视图
    this.update(node, exp, 'model')
    // 监听input变化
    node.addEventListener('input', (e) => {
      const { value } = e.target
      // 更新数据，相当于this.username = 'mio'
      this.$vm[exp] = value
    })
  }
  // model更新器
  modelUpdater(node, value) {
    node.value = value
  }
}

数组响应式

获取数组原型
数组原型创建对象作为数组拦截器
重写数组的7个方法

// 数组响应式
// 获取数组原型, 后面修改7个方法
const originProto  = Array.prototype
// 创建对象做备份，修改响应式都是在备份的上进行，不影响原始数组方法
const arrayProto = Object.create(originProto)
// 拦截数组方法，在变更时发出通知
;['push', 'pop', 'shift', 'unshift', 'splice', 'sort', 'reverse'].forEach(method => {
  // 在备份的原型上做修改
  arrayProto[method] = function() {
    // 调用原始操作
    originProto[method].apply(this, arguments)
    // 发出变更通知
    console.log(`method:${method} value:${Array.from(arguments)}`)
  }
})

class Observe {
  constructor(obj) {
    if(Array.isArray(obj)) {
      // 修改数组原型为自定义的
      obj.__proto__ = arrayProto
      this.observeArray(obj)
    } else {
      // 对象
      this.walk(obj)
    }
  }
  observeArray(items) {
    // 如果数组内部元素时对象，继续做响应化处理
    items.forEach(item => observe(item))
  }
}