深入vue2.x源码系列:手写代码来模拟Vue2.x的响应式数据实现

前言

Vue响应式原理由以下三个部分组成：

1. 数据劫持：Vue通过Object.defineProperty()方法对data中的每个属性进行拦截，当属性值发生变化时，会触发setter方法，通知依赖更新。
2. 发布-订阅模式：Vue使用发布-订阅模式来实现数据的响应式更新。当数据发生变化时，会通知依赖进行更新。
3. 依赖收集：Vue在渲染组件时，会对模板中使用到的数据进行依赖收集，将组件中使用到的数据和对应的Watcher对象建立关联，当数据发生变化时，会通知相关的Watcher对象进行更新。

实现流程

手写Vue响应式原理可以分为以下几个步骤：

1. 实现Observer类：通过Object.defineProperty()方法对data中的每个属性进行拦截，当属性值发生变化时，会触发setter方法，通知依赖更新。
2. 实现Dep类：用于管理Watcher对象，包括添加和删除Watcher对象，以及通知Watcher对象进行更新。
3. 实现Watcher类：用于建立视图与数据之间的联系，当数据发生变化时，会通知Watcher对象进行更新。
4. 实现Compile类：用于解析模板指令，将指令对应的数据渲染到视图中，并建立视图与数据的联系。
5. 实现Vue类：将Observer、Watcher、Compile类进行整合，实现Vue的响应式更新机制。

总的来说，手写Vue响应式原理主要由Observer、Dep、Watcher、Compile、Vue这几个组成部分构成。其中Observer用于拦截数据变化，Dep用于管理Watcher对象，Watcher用于建立视图与数据之间的联系，Compile用于解析模板指令，Vue将这些类进行整合，实现了Vue的响应式更新机制。

创建一个Dep类

我们使用递归来遍历数据对象中的所有属性，对每个属性使用Object.defineProperty()方法进行定义。在defineReactive()方法中，我们还创建了一个Dep类，Dep类用于管理所有订阅者（Watcher）和通知它们更新。

class Dep {
  constructor() {
    this.subs = []; // 存储依赖的数组
  }

  // 添加依赖
  addSub(sub) {
    if (sub && sub.update) {
      this.subs.push(sub);
    }
  }

  // 通知依赖更新
  notify() {
    this.subs.forEach(sub => {
      sub.update();
    });
  }
}

Dep.target = null; // 静态属性 target，用于保存当前的 Watcher 对象

上面的代码定义了一个名为Dep的类，它有以下几个方法：

1. constructor()：构造函数，初始化订阅者数组subs为空数组。
2. addSub(sub)：添加订阅者的方法，将传入的订阅者对象sub添加到subs数组中。
3. notify()：通知所有订阅者更新的方法，遍历subs数组，对每个订阅者调用其update()方法。
4. target：定义一个全局变量target，用于存储当前的订阅者对象。

在Vue中，每个响应式数据（如data中的属性）都会对应一个Dep对象。当这个属性被读取时，会将当前的订阅者对象存储到Dep.target中，然后在属性的getter方法中，将Dep.target添加到当前属性的Dep对象的订阅者数组中；当属性的值被修改时，会调用该属性的Dep对象的notify()方法，通知所有订阅者更新。

创建一个Watcher类

接下来，我们需要创建一个Watcher类，它的主要作用是在数据发生变化时，触发视图的更新操作。在Watcher类中，我们首先需要保存更新视图所需的回调函数，并将Watcher实例添加到数据的订阅列表中。在数据发生变化时，我们遍历订阅列表，并依次调用回调函数来更新视图。

// 创建一个Watcher类，用于管理依赖与视图的更新
class Watcher {
  constructor(vm, key, cb) { 
      this.vm = vm; 
      this.key = key; 
      this.cb = cb;
      // 将当前Watcher实例指定为Dep.target 
      Dep.target = this; 
      // 获取数据的值，触发数据的get方法，从而将当前Watcher实例添加到Dep中 
      this.oldValue = vm[key]; 
      Dep.target = null;
  }

 
// 更新视图 
update() {
    const newValue = this.vm[this.key]; 
    if (this.oldValue === newValue) { 
        return; 
    } 
    this.cb(newValue); 
    this.oldValue = newValue; 
    }
}

创建一个Observer类

Observer 类：该类用于对数据进行监听和响应式处理，主要实现了 walk 和 defineReactive 两个方法。walk 方法遍历对象中所有属性，对每个属性调用 defineReactive 方法进行响应式处理；defineReactive 方法利用 Object.defineProperty 给每个属性添加 getter 和 setter，当属性被访问或修改时，会触发相应的依赖更新。

class Observer {
  constructor(data) {
    this.walk(data);
  }

  // 对数据对象进行递归遍历，为每个属性添加getter和setter
  walk(data) {
    Object.keys(data).forEach(key => {
      this.defineReactive(data, key, data[key]);
    });
  }

  defineReactive(obj, key, val) {
    const dep = new Dep(); // 创建一个依赖收集器
    Object.defineProperty(obj, key, {
      enumerable: true, // 可枚举
      configurable: true, // 可配置
      get() {
        // 添加依赖
        if (Dep.target) {
          dep.depend();
        }
        return val;
      },
      set(newVal) {
        if (val === newVal) {
          return;
        }
        val = newVal;
        // 触发依赖更新
        dep.notify();
      }
    });
  }
}

创建一个Compile类

Compile类的代码。在Compile类中，我们首先需要遍历模板中的节点，并根据节点的类型来处理它们。对于普通节点，我们将对它们的文本内容进行处理，对于包含指令的节点，我们将创建Watcher实例，并将它们添加到订阅列表中。

class Compile {
  constructor(el, vm) {
    this.el = document.querySelector(el); // 获取根节点
    this.vm = vm; // 保存 Vue 实例
    this.compile(this.el); // 编译模板
  }

  compile(el) {
    const childNodes = el.childNodes; // 获取根节点的子节点列表

    Array.from(childNodes).forEach(node => {
      if (node.nodeType === 1) { // 元素节点
        this.compileElement(node);
      } else if (this.isInterpolation(node)) { // 文本节点且包含插值语法
        this.compileText(node);
      }

      // 递归编译子节点
      if (node.childNodes && node.childNodes.length > 0) {
        this.compile(node);
      }
    });
  }

  compileElement(node) {
    const attrs = node.attributes; // 获取元素节点的属性列表

    Array.from(attrs).forEach(attr => {
      const attrName = attr.name;
      const exp = attr.value;

      if (attrName.startsWith("v-")) { // 匹配指令
        const dir = attrName.substring(2); // 获取指令名称
        this[dir] && this[dir](node, exp); // 调用对应的指令函数
      }
    });
  }

  compileText(node) {
    const exp = node.textContent; // 获取插值语法中的表达式
    node.textContent = this.getVMValue(exp); // 将插值语法替换为表达式的值
  }

  isInterpolation(node) {
    return node.nodeType === 3 && /\{\{(.*)\}\}/.test(node.textContent); // 文本节点且包含插值语法
  }

  getVMValue(exp) {
    let value = this.vm;
    exp.split(".").forEach(key => {
      value = value[key];
    });
    return value;
  }

  // v-model 指令
  model(node, exp) {
    this.bind(node, exp, "model");

    node.addEventListener("input", e => {
      const newValue = e.target.value;
      this.setVMValue(exp, newValue);
    });
  }

  // v-bind 指令
  bind(node, exp, dir) {
    const updaterFn = this[dir + "Updater"];
    updaterFn && updaterFn(node, this.getVMValue(exp));

    new Watcher(this.vm, exp, value => {
      updaterFn && updaterFn(node, value);
    });
  }

  // model 指令更新视图
  modelUpdater(node, value) {
    node.value = value;
  }

  // v-text 指令
  text(node, exp) {
    this.bind(node, exp, "text");
  }

  // text 指令更新视图
  textUpdater(node, value) {
    node.textContent = value;
  }

  setVMValue(exp, value) {
    let vm = this.vm;
    const keys = exp.split(".");
    keys.forEach((key, index) => {
      if (index < keys.length - 1) {
        vm = vm[key];
      } else {
        vm[key] = value;
      }
    });
  }
}

Compile 类的实例化需要传入两个参数：el 和 vm。其中，el 是根节点的选择器，vm 是 Vue 实例。

Compile 类主要实现了以下功能：

1. 遍历根节点及其子节点，对每个元素节点和包含插值语法的文本节点进行编译。
2. 对于元素节点，遍历其属性列表，匹配指令并调用对应的指令函数进行处理。
3. 对于包含插值语法的文本节点，替换为表达式的值。
4. 实现了 v-model、v-bind 和 v-text 指令的处理。
5. 实现了响应式数据的处理，通过 Watcher 对数据进行监听，数据发生变化时自动更新视图。

创建一个完整的Vue实例

创建一个Vue类，将Observer、Watcher和Compile类组合在一起，以创建一个完整的Vue实例。

class Vue {
  constructor(options) {
    this.$options = options;
    this.$data = options.data;
    this.$el = typeof options.el === 'string' ? document.querySelector(options.el) : options.el;
    // 将 Vue 实例的属性代理到 $data 对象上
    this._proxyData(this.$data);
    // 创建Observer实例，监听数据变化
    new Observer(this.$data);
    // 创建Compile实例，解析模板指令
    new Compile(this.$el, this);
  }
  //使用_proxyData()方法来将数据代理到Vue实例中,就可以在Vue实例中通过this.key的方式来访问数据
  _proxyData(data) {
    Object.keys(data).forEach((key) => {
      Object.defineProperty(this, key, {
        enumerable: true,
        configurable: true,
        get() {
          return data[key];
        },
        set(newValue) {
          if (newValue === data[key]) {
            return;
          }
          data[key] = newValue;
        },
      });
    });
  }
}

到此为止，我们已经完成了手写代码来模拟Vue2.0的响应式数据实现的过程。我们可以通过这个过程来深入理解Vue2.0的响应式数据原理，从而更好地应用Vue2.0开发应用程序。

后续会继续更新vue2.0其他源码系列，包括目前在学习vue3.0源码也会后续更新出来，喜欢的点点关注。