模拟 Vue.js 响应式原理
一、数据驱动
准备工作
- 数据驱动
- 响应式的核心原理
- 发布订阅模式和观察者模式
数据驱动
- 数据响应式、双向绑定、数据驱动
- 数据响应式
- 数据模型仅仅是普通的JavaScript对象，而当我们修改数据时候，视图会进行更新，避免了繁琐的DOM操作，提高开发效率
- 双向绑定
- 数据改变，视图改变；视图改变，数据也随之改变
- 我们可以使用v-model在表单元素上创建数据绑定
- 数据驱动是Vue最独特的特性之一
- 开发过程中仅需要关注数据本身，不需要关心数据是如何渲染到视图的
二、数据响应式核心原理 -- Vue2 ------Object.defineProperty
Vue2.x
- Vue 2.x 深入响应式原理：
https://cn.vuejs.org/v2/guide/reactivity.html - MDN - Object.defineProperty
- 浏览器兼容IE8以上（不兼容IE8）
defineProperty
hello
- 如果有一个对象中多个属性需要转换getter/setter 改如何处理
defineProperty
hello
三、 数据响应式核心原理 -- Vue3 ----- Proxy
- MDN-Proxy:https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/Reference/Global_Objects/Proxy
- 直接监听对象，而非属性
- ES6 中新增，IE不支持，性能由浏览器优化
defineProperty
hello
四、发布订阅模式
发布订阅模式和观察者模式，是两种设计模式，在 Vue 中有各自的应用场景，本质相同，但存在一定的区别
- 发布/订阅模式
- 订阅者
- 发布者
- 信号中心
我们假定，存在一个“信号中心”，某个任务执行完成，就向信号中心“发布”（publish）一个信号，其他任务可以向信号中心“订阅”（subscribe）这个信号，从而知道什么时候自己可以开始执行。这就叫做“发布/订阅模式（publish-subscribe pattern）”
- Vue 的自定义事件
- https://v3.cn.vuejs.org/guide/component-custom-events.html
// Vue 自定义事件
let vm = new Vue()
// 注册事件（订阅消息）
vm.$on( 'dataChange', () => {
console.log( 'dataChange' )
} )
vm.$on( 'dataChange', () => {
console.log( 'dataChange1' )
} )
// 触发事件
vm.$emit('dataChange')
- 兄弟组件通信过程
//eventBus.js
// 事件中心
let eventHub = new Vue()
// ComponentA.vue
// 发布者
addTodo: function () {
eventHub.$emit( 'add-todo', { text: this.newTodoText } )
this.newTodoText = ''
}
// ComponentB.vue
// 订阅者
created: function() {
// 订阅消息（事件）
eventHub.$on( 'add-todo', this.addTodo )
}
- 发布订阅模式
// 事件触发器
class EventEmitter {
constructor() {
// {'click':[fn1,fn2],'change':[fn]}
this.subs = Object.create( null )
}
// 注册事件
$on( eventType, handler ) {
this.subs[ eventType ] = this.subs[ eventType ] || []
this.subs[ eventType ].push( handler )
}
// 触发事件
$emit( eventType ) {
if ( this.subs[ eventType ] ) {
this.subs[ eventType ].forEach( handler => {
handler()
} )
}
}
}
// 测试
let em = new EventEmitter()
em.$on('click',()=>{
console.log('click1');
})
em.$on('click',()=>{
console.log('click2');
})
em.$emit('click')
五、观察者模式
Vue 的响应式机制中使用了观察者模式，所以要了解观察者模式是如何实现的，观察者模式和发布订阅者模式的区别是没有事件中心，只有发布者和订阅者，并且发布者要知道订阅者的存在。
- 观察者（订阅者）-- Watcher
- update():当事件发生时，具体要做的事情，由发布者调用
- 目标（发布者） -- Dep 当事件发生的时候，由发布者通知订阅者
- subs数组：存储所有观察者
- addSub():添加观察者
- notify():当事件发生，调用所有观察者的update()方法
- 观察者模式没有事件中心
总结
- 观察者模式是由具体目标调度，比如当事件触发，Dep就会去调用观察者的方法，所以观察者模式的订阅者与发布者之间是存在依赖的
- 发布/订阅模式是由统一调度中心调用，因此发布者和订阅者不需要知道对方的存在
image.png
六、模拟Vue响应式原理 - 分析
整体分析：
- Vue基本结构
- 打印Vue 实例观察
- 整体结构
image.png
- Vue
- 把data中的成员注入到Vue实例，并且把data中的成员转换成getter和setter,Vue 内部会调用Observer和Compiler
- Observer
- 能够对数据对象的所有属性进行监听，如果有变动可拿到最新值并通知Dep
- Compiler
- 解析每个元素中的指令，以及插值表达式，并替换成相应的数据
- Dep 发布者
- 添加观察者，当数据发生变化的时候，通知所有观察者
- Watcher 观察者
- Watcher 内部有update方法负责更新视图
七、Vue
- 功能
- 负责接收初始化的参数（选项）
- 负责把data中的属性注入到Vue实例，转换成getter/setter
- 负责调用observer监听所有属性的变化
- 负责调用compiler 解析指令、插值表达式
-
结构
类名：Vue
属性：options 、el、data
方法：_proxyData()
image.png
vue.js
class Vue {
constructor(options) {
// 1、通过属性保存选项的数据
this.$options = options || {}
this.$data = options.data || {}
this.$el =
typeof options.el === 'string'
? document.querySelector(options.el)
: options.el
// 2、把data中的成员转换成getter和setter，注入到vue实例中
this._proxyData(this.$data)
// 3、调用observer对象，监听数据的变化
// 4、调用compiler对象，解析指令和插值表达式
}
_proxyData(data) {
// 遍历data中的data属性
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
},
})
})
// 把data的属性注入到vue实例中
}
}
八、Observer
- 功能
- 负责把data选项中的属性转换成响应式数据
- data中的某个属性也是对象，把该属性转换成响应式数据
- 数据变化发送通知（结合观察者模式实现）
- 结构
- walk(data) 用来遍历所有属性
-
defineEeactive(data,key,value) 定义响应式数据，通过调用此方法把属性转换成getter和setter
image.png
class Observer {
constructor(data) {
this.walk(data)
}
walk(data) {
// 1、判断data是否为对象
if (!data || typeof data !== 'object') {
return
}
// 2、遍历data对象所有属性
Object.keys(data).forEach((key) => {
this.defineReactive(data, key, data[key])
})
}
defineReactive(obj, key, val) {
let that = this
// 如果val 是对象，把val内部的属性转换成响应式数据
this.walk(val)
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true,
configurable: true,
get() {
return val
},
set(newValue) {
if (newValue === val) {
return
}
val = newValue
// 将新的值也转换成响应式数据
that.walk(newValue)
},
})
}
}
九、compiler
- 功能
- 负责编译模板，解析指令和插值表达式
- 负责页面的首次渲染
- 当数据变化后重新渲染视图
- 结构
- el
- vm
- compile(el) 遍历dom对象的所有节点，并且判断这些节点，如果是文本节点解析插值表达式，如果是元素节点解析指令
- compileElement(node) 如果是元素节点，解析指令
- compileText(node) 如果是文本节点，解析插值表达式
- isDirective(attrName) 判断当前属性是否是指令
- isTextNode(node) 判断是文本节点
- isElementNode(node) 判断是元素节点
image.png
class Compiler {
constructor(vm) {
this.el = vm.$el
this.vm = vm
this.compile(this.el)
}
// 编译模板，处理文本节点和元素节点
compile(el) {
let childNodes = el.childNodes
Array.from(childNodes).forEach((node) => {
if (this.isTextNode(node)) {
//判断是否为文本节点
this.compileText(node) //处理文本节点
} else if (this.isElementNode(node)) {
//判断是否为元素节点
this.compileElement(node) //处理元素节点
}
// 判断node节点是否有子节点，如果有子节点，要递归调用compiler
if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
this.compile(node)
}
})
}
// 编译元素节点，处理指令
compileElement(node) {
console.log(node.attributes)
// 遍历所有的属性节点
Array.from(node.attributes).forEach((attr) => {
// 判断是否为指令
let attrName = attr.name
if (this.isDirective(attrName)) {
// v-text ---> text
attrName = attrName.substr(2)
let key = attr.value
this.update(node, key, attrName)
}
})
}
// 调用指令所对应的方法
update(node, key, attrName) {
let updateFn = this[attrName + 'Updater']
updateFn && updateFn(node, this.vm[key])
}
// 处理v-text指令
textUpdater(node, value) {
node.textContent = value
}
// 处理v-model
modelUpdater(node, value) {
node.value = value
}
// 编译文本节点，处理插值表达式
compileText(node) {
// console.dir(node)
// {{ msg }}
let reg = /\{\{(.+?)\}\}/
let value = node.textContent
if (reg.test(value)) {
let key = RegExp.$1.trim()
node.textContent = value.replace(reg, this.vm[key])
}
}
// 判断元素属性是否为指令 判断是否为v- 开头
isDirective(attrName) {
return attrName.startsWith('v-')
}
// 判断节点是否为文本节点
isTextNode(node) {
return node.nodeType === 3
}
// 判断节点是否为元素节点
isElementNode(node) {
return node.nodeType === 1
}
}
十、Dep
-
Dep(Dependency)
image.png - 功能
- 收集依赖，添加观察者
- 通知所有观察者
- 结构
- subs 是一个数组，用来存储Dep中的所有的watcher
- addSub(sub) 添加watcher
-
notify() 发布通知
image.png
class Dep{
constructor(){
// 存储所有的观察者
this.subs = []
}
// 添加观察者
addSub(sub){
if(sub && sub.update){
this.subs.push(sub)
}
}
// 发送通知
notify(){
this.subs.forEach(sub =>{
sub.update()
})
}
}
十一、Watcher
image.png
- 功能
- 当数据变化触发依赖，dep通知所有的Watcher实例更新视图
- 自身实例化的时候往dep对象中添加自己
- 结构
- vm 实例
- key data中的属性名称
- cb 回调函数
- oldValue 数据变化之前的值
-
update()
image.png
class Watcher {
constructor(vm, key, cb) {
this.vm = vm
// data中的属性名称
this.key = key
// 回调函数负责更新视图
this.cb = cb
// 要把watcher对象记录到Dep类的静态属性target上
Dep.target = this
// 触发get方法，在get方法中会调用addSub
this.oldValue = vm[key]
Dep.target = null // 防止重复添加
}
// 当数据发生变化的时候更新视图
update() {
let newValue = this.vm[this.key]
if (this.oldValue === newValue) {
return
}
this.cb(newValue)
}
}
十二、问题总结
-
问题
- 给属性重新赋值成对象，是否是响应式的（是）
-
给Vue实例新增一个成员是否是响应式的（不是）
image.png
-
回顾整体流程
image.png
十三、完整案例
index.html
Mini Vue
差值表达式
{{ msg }}
{{ count }}
v-text
v-model
vue.js
class Vue {
constructor(options) {
// 1、通过属性保存选项的数据
this.$options = options || {}
this.$data = options.data || {}
this.$el =
typeof options.el === 'string'
? document.querySelector(options.el)
: options.el
// 2、把data中的成员转换成getter和setter，注入到vue实例中
this._proxyData(this.$data)
// 3、调用observer对象，监听数据的变化
new Observer(this.$data)
// 4、调用compiler对象，解析指令和插值表达式
new Compiler(this)
}
_proxyData(data) {
// 遍历data中的data属性
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
},
})
})
// 把data的属性注入到vue实例中
}
}
observer.js
class Observer {
constructor(data) {
this.walk(data)
}
walk(data) {
// 1、判断data是否为对象
if (!data || typeof data !== 'object') {
return
}
// 2、遍历data对象所有属性
Object.keys(data).forEach((key) => {
this.defineReactive(data, key, data[key])
})
}
defineReactive(obj, key, val) {
let that = this
// 收集依赖并且发送通知
let dep = new Dep()
// 如果val 是对象，把val内部的属性转换成响应式数据
this.walk(val)
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true,
configurable: true,
get() {
Dep.target && dep.addSub(Dep.target)
return val
},
set(newValue) {
if (newValue === val) {
return
}
val = newValue
// 将新的值也转换成响应式数据
that.walk(newValue)
// 发送通知
dep.notify()
},
})
}
}
compiler.js
class Compiler {
constructor(vm) {
this.el = vm.$el
this.vm = vm
this.compile(this.el)
}
// 编译模板，处理文本节点和元素节点
compile(el) {
let childNodes = el.childNodes
Array.from(childNodes).forEach((node) => {
if (this.isTextNode(node)) {
//判断是否为文本节点
this.compileText(node) //处理文本节点
} else if (this.isElementNode(node)) {
//判断是否为元素节点
this.compileElement(node) //处理元素节点
}
// 判断node节点是否有子节点，如果有子节点，要递归调用compiler
if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
this.compile(node)
}
})
}
// 编译元素节点，处理指令
compileElement(node) {
console.log(node.attributes)
// 遍历所有的属性节点
Array.from(node.attributes).forEach((attr) => {
// 判断是否为指令
let attrName = attr.name
if (this.isDirective(attrName)) {
// v-text ---> text
attrName = attrName.substr(2)
let key = attr.value
this.update(node, key, attrName)
}
})
}
// 调用指令所对应的方法
update(node, key, attrName) {
let updateFn = this[attrName + 'Updater']
updateFn && updateFn.call(this, node, this.vm[key], key)
}
// 处理v-text指令
textUpdater(node, value, key) {
node.textContent = value
new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
node.textContent = newValue
})
}
// 处理v-model
modelUpdater(node, value, key) {
node.value = value
new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
node.value = newValue
})
// 双向绑定
node.addEventListener('input',()=>{
this.vm[key] = node.value
})
}
// 编译文本节点，处理插值表达式
compileText(node) {
// console.dir(node)
// {{ msg }}
let reg = /\{\{(.+?)\}\}/
let value = node.textContent
if (reg.test(value)) {
let key = RegExp.$1.trim()
node.textContent = value.replace(reg, this.vm[key])
// 创建watcher对象,当数据改变更新视图
new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
node.textContent = newValue
})
}
}
// 判断元素属性是否为指令 判断是否为v- 开头
isDirective(attrName) {
return attrName.startsWith('v-')
}
// 判断节点是否为文本节点
isTextNode(node) {
return node.nodeType === 3
}
// 判断节点是否为元素节点
isElementNode(node) {
return node.nodeType === 1
}
}
dep.js
class Dep{
constructor(){
// 存储所有的观察者
this.subs = []
}
// 添加观察者
addSub(sub){
if(sub && sub.update){
this.subs.push(sub)
}
}
// 发送通知
notify(){
this.subs.forEach(sub =>{
sub.update()
})
}
}
watcher.js
class Watcher {
constructor(vm, key, cb) {
this.vm = vm
// data中的属性名称
this.key = key
// 回调函数负责更新视图
this.cb = cb
// 要把watcher对象记录到Dep类的静态属性target上
Dep.target = this
// 触发get方法，在get方法中会调用addSub
this.oldValue = vm[key]
Dep.target = null // 防止重复添加
}
// 当数据发生变化的时候更新视图
update() {
let newValue = this.vm[this.key]
if (this.oldValue === newValue) {
return
}
this.cb(newValue)
}
}