Vue3.0 响应式实现原理分析

我们知道Vue 2.0是利用Ojbect.defineProperty对对象的已有属性值的读取和修改进行劫持，但是这个API不能监听对象属性的新增和删除，此外为了深度劫持对象的内部属性，必须在初始化的时候对内部属性进行递归调用Ojbect.defineProperty，这就造成了一个性能上的消耗。为了解决这些问题，Vue 3.0利用Proxy重写了响应式逻辑并且优化了相关性能。

使用案例

我们先来个示例看下Vue 3.0的响应式API的写法：

changePerson能改变响应式数据person的值，person值的变化会触发组件重新渲染而更新DOM。

这里我们可以看到Vue 3.0的使用中，开发者利用reactive函数自己去确定哪些数据为响应式数据，这样就可以避免一些不必要的响应式的性能消耗。例如案例中我们就不需要让nowIndex成为响应式数据。(当然Vue 2.0也可以在data函数外定义数据，这样也是非响应式数据)

我们接下来看看reactive函数的实现原理！

reactive API相关的流程

reactive

代码说明:

1. 如果目标对象target是readonly对象，直接返回目标对象，因为readonly对象不能设置成响应式对象
2. 调用createReactiveObject函数继续流程。

createReactiveObject 创建响应式对象

代码说明:

1. 如果目标对象不是数据或者对象，则直接返回对象，在开发环境给出错误警告提示。
2. 如果target已经是一个Proxy对象，则直接返回target, (target['__v_raw']设计非常巧妙：如果target是Proxy对象，target['__v_raw']触发get方法，在缓存对象reactiveMap中查找是否target对象的Proxy对象是否等于target自身)。这里处理了一个例外，如果是给响应式对象执行readonly函数则需要继续。
3. 在reactiveMap中查找是否已经有了对应的Proxy对象，则直接返回对应的Proxy对象。
4. 确保只有特定的数据能变成响应式，否则直接返回target。响应式白名单如下所示：
   • target没有被执行过markRaw方法，或者说target对象没有__v_skip属性值或者__v_skip属性的值为false；
   • target不能是不可扩展对象，即target没有被执行过preventExtensions,seal和freeze这些方法；
   • target为Object或者Array;
   • target为Map,Set,WeakMap,WeakSet；
5. 通过使用Proxy函数劫持target对象，返回的结果即为响应式对象了。这里的处理函数会根据target对象不同而不同(这两个函数都是参数传入的)：
   • Object或者Array的处理函数是collectionHandlers;
   • Map,Set,WeakMap,WeakSet的处理函数是baseHandlers;
6. 将响应式对象存入reactiveMap中缓存起来，key是target, value是proxy。

mutableHandlers 处理函数

我们知道访问对象属性会触发get函数，设置对象属性会触发set函数，删除对象属性会触发deleteProperty函数，in操作符会触发has函数，getOwnPropertyNames会触发ownKeys函数。我们接下来看看你这几个函数的代码逻辑。

get函数

由于没有传参，isReadonly和shallow都是默认参数false。

代码逻辑：

1. 如果获取__v_isReactive属性，返回true, 表示target已经是一个响应式对象了；
2. 获取__v_isReadonly属性，返回false；(readonly是响应式的另外一个API，暂不解释)
3. 获取__v_raw属性，返回target本身,这个属性用来判断target是否已经是响应式对象；
4. 如果target是数组，且命中了一些属性，例如includes, indexOf, lastIndexOf等，则执行的是数组的这些函数方法，并对数组的每个元素执行收集依赖track(arr, TrackOpTypes.GET, i + '')，然后通过Reflect获取数组函数的值；
5. Reflect求值；
6. 判断是否是特殊的属性值：symbol, __proto__，__v_isRef，__isVue, 如果是直接返回前面得到的res，不做后续处理;
7. 执行收集依赖；
8. 如果是ref, 如果target不是数组或者key不是整数，就执行数据拆包，这里涉及到另外一个响应式APIref, 暂不解释；
9. 如果res是对象，递归执行reactive，把res变成响应式对象。这里是一个优化小技巧，只有属性值被访问后才会被被劫持，避免了初始化就全劫持的性能消耗。

get函数的的调用时机

回答这个问题前我们需要回到前面一篇关于setup的文章—揭开Vue3.0 setup函数的神秘面纱。

在setupStatefulComponent函数中会执行setup()函数，并得到执行结果：

handleSetupResult处理结果的逻辑是间隔setupResult赋值给instance.setupState:

这个instance.setupState被instance.ctx代理，所以访问和修改instance.ctx就能直接访问和修改instance.setupState：

我们以前提到过渲染生成子树VNode就是调用render函数，我们用模板编译看看我们例子中的render函数长啥样子？

很清晰了，当渲染模板的时候，会从ctx中取person属性对象，其实就是取setupState的person属性对象。当取setupState的person属性对象的name,age,address时都会触发get函数的调用，获取对应的值。

总结：组件实例对象执行render函数生成子树VNode时，会调用响应式对象的get函数。

track 收集依赖

我们上面的get函数的代码解释中两次提到了收集依赖，那什么是收集依赖呢？
要实现响应式，就是当数据变化后会自动实现一些功能，比如执行某些函数等。因为副作用渲染函数能触发组件的重新渲染而更新DOM，所以这里收集的依赖就是当数据变化后需要执行的副作用渲染函数。

也就是说，当执行get函数时就会收集对应组件的副作用渲染函数。

我们可以拿我们的例子说明最后的结果：

set函数

代码逻辑：

1. 如果值没有变化，直接返回；
2. 通过Reflect设置新值；
3. 不是原型链上的属性，如果是新增属性执行add类型的trigger,如果是修改属性执行set类型的trigger。(如果Reflect.set原型链上的属性会再次调用setter,所以不用两次执行trigger)。

trigger 分发依赖

trigger 代码逻辑很清晰，就是从get函数中收集来的依赖targetMap中找到对应的函数，然后执行这些副作用渲染函数，更新DOM。

get和副作用渲染函数关联

我们回过头来再解答一个疑问：就是从get函数中收集来的副作用渲染函数是怎么确定的，即访问person.name时如何确定关联哪个副作用渲染函数呢？

我们接下来一步步梳理其中的逻辑：

• 组件挂载mountComponent最后一步是执行带副作用的渲染函数：

• setupRenderEffect先定义了一个componentUpdateFn组件渲染函数，然后将这个componentUpdateFn封装在了ReactiveEffect中，并将ReactiveEffect对象的run方法赋值给组件对象的update属性，然后执行update方法，其实就是执行ReactiveEffect对象的run方法。

• ReactiveEffect的run方法持有了传入的函数，当前场景为componentUpdateFn组件渲染函数，并且利用了两个全局的变量effectStack和activeEffect。
  在执行run方法时先将componentUpdateFn赋值给activeEffect，并且压入effectStack栈中，然后执行componentUpdateFn方法。当执行完成后componentUpdateFn出栈，并且赋值activeEffect为新的栈顶的函数。

• componentUpdateFn执行的时候会调用renderComponentRoot，本质是执行组件实例对象的render方法。

• 目前为止就到了本文的内容了，render方法中如果访问相应式数据就会触发get函数，get中收集的就是

这里设计一个栈的结构，主要是为了解决effect嵌套的问题。

副作用渲染函数的执行过滤

如果仔细思考下可能会有一个疑问？name,age,address都修改了，然后他们都关联了同一个渲染函数，理论上同时修改这三个值会触发三次组件重新渲染呢，这明显是不合理的。那Vue是如何控制只执行一次呢？

• 我们需要再次回到ReactiveEffect封装componentUpdateFn渲染函数的地方，我们先看一眼第二个参数scheduler：

• 派发依赖的时候如果有scheduler则会执行scheduler：

• queueJob的执行逻辑是如果任务在队列中就过滤掉不执行。

结尾

本文详细介绍了Vue3.0的相应式原理：利用Proxy劫持对象，访问对象的时候会触发get方法，此时会进行依赖的收集；当修改对象数据的时候会触发set方法，此时会派发依赖，即调用组件的副作用渲染函数(其实不限于), 这样组件就能重新渲染，DOM更新。

本文介绍了响应式原理，接下来我将介绍一些常用的响应式API(例如readonly, ref等)的实现逻辑。