【Vue3】源码解析-响应式原理

系列文章

【Vue3】源码解析-前置
【Vue3】源码解析-响应式原理
【Vue3】源码解析-虚拟DOM
【前端】Typescript入门

Proxy API

见上

Proxy和响应式对象reactive

在Vue 3中，使用响应式对象方法如下代码所示：

import {ref,reactive} from 'vue'
...
setup(){
  const name = ref('test')
  const state = reactive({
    list: []
  })
  return {name,state}
}
...

在Vue 3中，Composition API中会经常使用创建响应式对象的方法ref/reactive，其内部就是利用了Proxy API来实现的，特别是借助handler的set方法，可以实现双向数据绑定相关的逻辑，这对于Vue 2中的Object.defineProperty()是很大的改变，主要提升如下：

• Object.defineProperty()只能单一的监听已有属性的修改或者变化，无法检测到对象属性的新增或删除（Vue
  2中是采用$set()方法来解决），而Proxy则可以轻松实现。
• Object.defineProperty()无法监听响应式数据类型是数组的变化（主要是数组长度变化，Vue
  2中采用重写数组相关方法并添加钩子来解决），而Proxy则可以轻松实现。

正是由于Proxy的特性，在原本使用Object.defineProperty()需要很复杂的方式才能实现的上面两种能力，在Proxy无需任何配置，利用其原生的特性就可以轻松实现。

ref()方法运行原理

在Vue 3的源码中，所有关于响应式的代码都在vue-next/package/reactivity下面，其中reactivity/src/index.ts里暴露了所有可以使用的方法。我们以常用的ref()方法举例，来看看Vue 3是如何利用Proxy的。 ref()方法的主要逻辑在reactivity/src/ref.ts中，其代码如下：

...
// 入口方法
export function ref(value?: unknown) {
  return createRef(value, false)
}
function createRef(rawValue: unknown, shallow: boolean) {
  // rawValue表示原始对象，shallow表示是否递归
  // 如果本身已经是ref对象，则直接返回
  if (isRef(rawValue)) {
    return rawValue
  }
  // 创建一个新的RefImpl对象
  return new RefImpl(rawValue, shallow)
}
...

createRef这个方法接收的第二个参数是shallow，表示是否是递归监听响应式，这个和另外一个响应式方法shallowRef()是对应的。在RefImpl构造函数中，有一个value属性，这个属性是由toReactive()方法所返回，toReactive()方法则在reactivity/src/reactive.ts文件中，如下代码所示：

class RefImpl<T> {
  ...
  constructor(value: T, public readonly _shallow: boolean) {
    this._rawValue = _shallow ? value : toRaw(value)
    // 如果是非递归，调用toReactive
    this._value = _shallow ? value : toReactive(value)
  }
  ...
}

在reactive.ts中，则开始真正创建一个响应式对象，如下代码所示：

export function reactive(target: object) {
  // 如果是readonly，则直接返回，就不添加响应式了
  if (target && (target as Target)[ReactiveFlags.IS_READONLY]) {
    return target
  }
  return createReactiveObject(
    target,// 原始对象
    false,// 是否readonly
    mutableHandlers,// proxy的handler对象baseHandlers
    mutableCollectionHandlers,// proxy的handler对象collectionHandlers
    reactiveMap// proxy对象映射
  )
}

其中，createReactiveObject()方法传递了两种handler，分别是baseHandlers和collectionHandlers，如果target的类型是Map，Set，WeakMap，WeakSet则会使用collectionHandlers，类型是Object，Array则会是baseHandlers，如果是一个基础对象，也不会创建Proxy对象，reactiveMap则存储所有响应式对象的映射关系，用来避免同一个对象的重复创建响应式。我们在来看看createReactiveObject()方法的实现，如下代码所示：

function createReactiveObject(...) {
  // 如果target不满足typeof val === 'object'，则直接返回target
  if (!isObject(target)) {
    if (__DEV__) {
      console.warn(`value cannot be made reactive: ${String(target)}`)
    }
    return target
  }
  // 如果target已经是proxy对象或者只读,则直接返回
  // exception: calling readonly() on a reactive object
  if (
    target[ReactiveFlags.RAW] &&
    !(isReadonly && target[ReactiveFlags.IS_REACTIVE])
  ) {
    return target
  }
  // 如果target已经被创建过Proxy对象，则直接返回这个对象
  const existingProxy = proxyMap.get(target)
  if (existingProxy) {
    return existingProxy
  }
  // 只有符合类型的target才能被创建响应式
  const targetType = getTargetType(target)
  if (targetType === TargetType.INVALID) {
    return target
  }
  // 调用Proxy API创建响应式
  const proxy = new Proxy(
    target,
    targetType === TargetType.COLLECTION ? collectionHandlers : baseHandlers
  )
  // 标记该对象已经创建过响应式
  proxyMap.set(target, proxy)
  return proxy
}

可以看到在createReactiveObject()方法中，主要做了以下事情：

• 防止只读和重复创建响应式。
• 根据不同的target类型选择不同的handler。
• 创建Proxy对象。

最终会调用new Proxy来创建响应式对象，我们以baseHandlers为例，看看这个handler是怎么实现的，在reactivity/src/baseHandlers.ts可以看到这部分代码，主要实现了这几个handler，如下代码所示：

const get = /*#__PURE__*/ createGetter()
...
export const mutableHandlers: ProxyHandler<object> = {
  get,
  set,
  deleteProperty,
  has,
  ownKeys
}

以handler.get为例看看在其内部做了什么操作，当我们尝试读取对象的属性时，便会进入get方法，其核心代码如下所示：

function createGetter(isReadonly = false, shallow = false) {
  return function get(target: Target, key: string | symbol, receiver: object) {
    if (key === ReactiveFlags.IS_REACTIVE) { // 如果访问对象的key是__v_isReactive，则直接返回常量
      return !isReadonly
    } else if (key === ReactiveFlags.IS_READONLY) {// 如果访问对象的key是__v_isReadonly，则直接返回常量
      return isReadonly
    } else if (// 如果访问对象的key是__v_raw，或者原始对象只读对象等等直接返回target
      key === ReactiveFlags.RAW &&
      receiver ===
        (isReadonly
          ? shallow
            ? shallowReadonlyMap
            : readonlyMap
          : shallow
          ? shallowReactiveMap
          : reactiveMap
        ).get(target)
    ) {
      return target
    }
    // 如果target是数组类型
    const targetIsArray = isArray(target)
    // 并且访问的key值是数组的原生方法，那么直接返回调用结果
    if (!isReadonly && targetIsArray && hasOwn(arrayInstrumentations, key)) {
      return Reflect.get(arrayInstrumentations, key, receiver)
    }
    // 求值
    const res = Reflect.get(target, key, receiver)
    // 判断访问的key是否是Symbol或者不需要响应式的key例如__proto__,__v_isRef,__isVue
    if (isSymbol(key) ? builtInSymbols.has(key) : isNonTrackableKeys(key)) {
      return res
    }
    // 收集响应式，为了后面的effect方法可以检测到
    if (!isReadonly) {
      track(target, TrackOpTypes.GET, key)
    }
    // 如果是非递归绑定，直接返回结果
    if (shallow) {
      return res
    }

    // 如果结果已经是响应式的，先判断类型，再返回
    if (isRef(res)) {
      const shouldUnwrap = !targetIsArray || !isIntegerKey(key)
      return shouldUnwrap ? res.value : res
    }

    // 如果当前key的结果也是一个对象，那么就要递归调用reactive方法对改对象再次执行响应式绑定逻辑
    if (isObject(res)) {
      return isReadonly ? readonly(res) : reactive(res)
    }
    // 返回结果
    return res
  }
}

上面这段代码是Vue 3响应式的核心代码之一，其逻辑相对比较复杂，读者可以根据注释来理解，总结下来，这段代码主要做了以下事情：

• 对于handler.get方法来说，最终都会返回当前对象对应key的结果即obj[key]，所以该段代码最终会return结果。
• 对非响应式key，只读key等直接返回对应的结果。
• 对于数组类型的target，key值如果是原型上的方法，例如includes，push，pop等，采用Reflect.get直接返回。
• 在effect添加收集监听track，为响应式监听服务。
• 当当前key对应的结果是一个对象时，为了保证set方法能够触发，需要循环递归的对这个对象进行响应式绑定即递归调用reactive()方法。

handler.get方法主要功能是对结果value的返回，那么我们看看handler.set主要做了什么，其代码如下所示：

function createSetter(shallow = false) {
  return function set(
    target: object,
    key: string | symbol,
    value: unknown,// 即将被设置的新值
    receiver: object
  ): boolean {
    // 缓存旧值
    let oldValue = (target as any)[key]
    if (!shallow) {
      // 新旧值转换原始对象
      value = toRaw(value)
      oldValue = toRaw(oldValue)
      // 如果旧值已经是一个RefImpl对象且新值不是RefImpl对象
      // 例如var v = Vue.reactive({a:1,b:Vue.ref({c:3})})场景的set
if (!isArray(target) && isRef(oldValue) && !isRef(value)) {
        oldValue.value = value // 直接将新值赋给旧址的响应式对象里
        return true
      }
    }
    // 用来判断是否是新增key还是更新key的值
    const hadKey =
      isArray(target) && isIntegerKey(key)
        ? Number(key) < target.length
        : hasOwn(target, key)
    // 设置set结果，并添加监听effect逻辑
    const result = Reflect.set(target, key, value, receiver)
    // 判断target没有动过，包括在原型上添加或者删除某些项
    if (target === toRaw(receiver)) {
      if (!hadKey) {
        trigger(target, TriggerOpTypes.ADD, key, value)// 新增key的触发监听
      } else if (hasChanged(value, oldValue)) {
        trigger(target, TriggerOpTypes.SET, key, value, oldValue)// 更新key的触发监听
      }
    }
    // 返回set结果 true/false
    return result
  }
}

handler.set方法核心功能是设置key对应的值即obj[key] = value，同时对新旧值进行逻辑判断和处理，最后添加上trigger触发监听track逻辑，便于触发effect。 如果读者感觉上述源码理解比较困难，笔者剔除一些边界和兼容判断，将整个流程进行梳理和简化，可以参考下面这段便于理解的代码：

let foo = {a:{c:3,d:{e:4}},b:2}
const isObject = (val)=>{
    return val !== null && typeof val === 'object'
}
const createProxy = (target)=>{
    let p = new Proxy(target,{
        get:(obj,key)=>{
            let res = obj[key] ? obj[key] : undefined

            // 添加监听
            track(target)
            // 判断类型，避免死循环
            if (isObject(res)) {
                return createProxy(res)// 循环递归调用
            } else {
                return res
            }
        },
        set: (obj, key, value)=> {
          console.log('set')
          
          obj[key] = value;
          // 触发监听
          trigger(target)
          return true
        }
    })

    return p
}

let result = createProxy(foo)

result.a.d.e = 6 // 打印出set

当尝试去修改一个多层嵌套的对象的属性时，会触发该属性的上一级对象的get方法，利用这个就可以对每个层级的对象添加Proxy代理，这样就实现了多层嵌套对象的属性修改问题，在此基础上同时添加track和trigger逻辑，就完成了基本的响应式流程。

来源

Vue 3源码解析–响应式原理
Vue3源码