摘要: 搞懂Vue響應(yīng)式原理右蹦!
- 作者:浪里行舟
- 原文:深入淺出Vue響應(yīng)式原理
Fundebug經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載,版權(quán)歸原作者所有。
前言
Vue 最獨(dú)特的特性之一奴愉,是其非侵入性的響應(yīng)式系統(tǒng)。數(shù)據(jù)模型僅僅是普通的 JavaScript 對(duì)象铁孵。而當(dāng)你修改它們時(shí)锭硼,視圖會(huì)進(jìn)行更新。這使得狀態(tài)管理非常簡單直接蜕劝,不過理解其工作原理同樣重要檀头,這樣你可以避開一些常見的問題。----官方文檔
本文將針對(duì)響應(yīng)式原理做一個(gè)詳細(xì)介紹岖沛,并且?guī)銓?shí)現(xiàn)一個(gè)基礎(chǔ)版的響應(yīng)式系統(tǒng)暑始。本文的代碼請(qǐng)猛戳Github博客
什么是響應(yīng)式
我們先來看個(gè)例子:
<div id="app">
<div>Price :¥{{ price }}</div>
<div>Total:¥{{ price * quantity }}</div>
<div>Taxes: ¥{{ totalPriceWithTax }}</div>
<button @click="changePrice">改變價(jià)格</button>
</div>
var app = new Vue({
el: '#app',
data() {
return {
price: 5.0,
quantity: 2
};
},
computed: {
totalPriceWithTax() {
return this.price * this.quantity * 1.03;
}
},
methods: {
changePrice() {
this.price = 10;
}
}
})
上例中當(dāng)price 發(fā)生變化的時(shí)候,Vue就知道自己需要做三件事情:
- 更新頁面上price的值
- 計(jì)算表達(dá)式 price*quantity 的值婴削,更新頁面
- 調(diào)用totalPriceWithTax 函數(shù)廊镜,更新頁面
數(shù)據(jù)發(fā)生變化后,會(huì)重新對(duì)頁面渲染唉俗,這就是Vue響應(yīng)式嗤朴,那么這一切是怎么做到的呢配椭?
想完成這個(gè)過程,我們需要:
- 偵測數(shù)據(jù)的變化
- 收集視圖依賴了哪些數(shù)據(jù)
- 數(shù)據(jù)變化時(shí)雹姊,自動(dòng)“通知”需要更新的視圖部分股缸,并進(jìn)行更新
對(duì)應(yīng)專業(yè)俗語分別是:
- 數(shù)據(jù)劫持 / 數(shù)據(jù)代理
- 依賴收集
- 發(fā)布訂閱模式
如何偵測數(shù)據(jù)的變化
首先有個(gè)問題,在Javascript中吱雏,如何偵測一個(gè)對(duì)象的變化敦姻?
其實(shí)有兩種辦法可以偵測到變化:使用Object.defineProperty
和ES6的Proxy
,這就是進(jìn)行數(shù)據(jù)劫持或數(shù)據(jù)代理坎背。這部分代碼主要參考珠峰架構(gòu)課替劈。
方法1. Object.defineProperty實(shí)現(xiàn)
Vue通過設(shè)定對(duì)象屬性的 setter/getter 方法來監(jiān)聽數(shù)據(jù)的變化,通過getter進(jìn)行依賴收集得滤,而每個(gè)setter方法就是一個(gè)觀察者陨献,在數(shù)據(jù)變更的時(shí)候通知訂閱者更新視圖。
function render () {
console.log('模擬視圖渲染')
}
let data = {
name: '浪里行舟',
location: { x: 100, y: 100 }
}
observe(data)
function observe (obj) { // 我們來用它使對(duì)象變成可觀察的
// 判斷類型
if (!obj || typeof obj !== 'object') {
return
}
Object.keys(obj).forEach(key => {
defineReactive(obj, key, obj[key])
})
function defineReactive (obj, key, value) {
// 遞歸子屬性
observe(value)
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true, //可枚舉(可以遍歷)
configurable: true, //可配置(比如可以刪除)
get: function reactiveGetter () {
console.log('get', value) // 監(jiān)聽
return value
},
set: function reactiveSetter (newVal) {
observe(newVal) //如果賦值是一個(gè)對(duì)象懂更,也要遞歸子屬性
if (newVal !== value) {
console.log('set', newVal) // 監(jiān)聽
render()
value = newVal
}
}
})
}
}
data.location = {
x: 1000,
y: 1000
} //set {x: 1000,y: 1000} 模擬視圖渲染
data.name // get 浪里行舟
上面這段代碼的主要作用在于:observe
這個(gè)函數(shù)傳入一個(gè) obj
(需要被追蹤變化的對(duì)象)眨业,通過遍歷所有屬性的方式對(duì)該對(duì)象的每一個(gè)屬性都通過 defineReactive
處理,以此來達(dá)到實(shí)現(xiàn)偵測對(duì)象變化。值得注意的是沮协,observe
會(huì)進(jìn)行遞歸調(diào)用龄捡。
那我們?nèi)绾蝹蓽yVue中data
中的數(shù)據(jù),其實(shí)也很簡單:
class Vue {
/* Vue構(gòu)造類 */
constructor(options) {
this._data = options.data;
observer(this._data);
}
}
這樣我們只要 new 一個(gè) Vue 對(duì)象慷暂,就會(huì)將 data
中的數(shù)據(jù)進(jìn)行追蹤變化聘殖。
不過這種方式有幾個(gè)注意點(diǎn)需補(bǔ)充說明:
-
無法檢測到對(duì)象屬性的添加或刪除(如
data.location.a=1
)。
這是因?yàn)?Vue 通過Object.defineProperty
來將對(duì)象的key轉(zhuǎn)換成getter/setter
的形式來追蹤變化行瑞,但getter/setter
只能追蹤一個(gè)數(shù)據(jù)是否被修改奸腺,無法追蹤新增屬性和刪除屬性。如果是刪除屬性血久,我們可以用vm.$delete
實(shí)現(xiàn)突照,那如果是新增屬性,該怎么辦呢氧吐?
1)可以使用 Vue.set(location, a, 1)
方法向嵌套對(duì)象添加響應(yīng)式屬性;
2)也可以給這個(gè)對(duì)象重新賦值讹蘑,比如data.location = {...data.location,a:1}
-
Object.defineProperty
不能監(jiān)聽數(shù)組的變化,需要進(jìn)行數(shù)組方法的重寫筑舅,具體代碼如下:
function render() {
console.log('模擬視圖渲染')
}
let obj = [1, 2, 3]
let methods = ['pop', 'shift', 'unshift', 'sort', 'reverse', 'splice', 'push']
// 先獲取到原來的原型上的方法
let arrayProto = Array.prototype
// 創(chuàng)建一個(gè)自己的原型 并且重寫methods這些方法
let proto = Object.create(arrayProto)
methods.forEach(method => {
proto[method] = function() {
// AOP
arrayProto[method].call(this, ...arguments)
render()
}
})
function observer(obj) {
// 把所有的屬性定義成set/get的方式
if (Array.isArray(obj)) {
obj.__proto__ = proto
return
}
if (typeof obj == 'object') {
for (let key in obj) {
defineReactive(obj, key, obj[key])
}
}
}
function defineReactive(data, key, value) {
observer(value)
Object.defineProperty(data, key, {
get() {
return value
},
set(newValue) {
observer(newValue)
if (newValue !== value) {
render()
value = newValue
}
}
})
}
observer(obj)
function $set(data, key, value) {
defineReactive(data, key, value)
}
obj.push(123, 55)
console.log(obj) //[1, 2, 3, 123, 55]
這種方法將數(shù)組的常用方法進(jìn)行重寫座慰,進(jìn)而覆蓋掉原生的數(shù)組方法,重寫之后的數(shù)組方法需要能夠被攔截翠拣。但有些數(shù)組操作Vue時(shí)攔截不到的角骤,當(dāng)然也就沒辦法響應(yīng),比如:
obj.length-- // 不支持?jǐn)?shù)組的長度變化
obj[0]=1 // 修改數(shù)組中第一個(gè)元素,也無法偵測數(shù)組的變化
ES6提供了元編程的能力邦尊,所以有能力攔截背桐,Vue3.0可能會(huì)用ES6中Proxy 作為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)代理的主要方式。
方法2. Proxy實(shí)現(xiàn)
Proxy
是 JavaScript 2015 的一個(gè)新特性蝉揍。Proxy
的代理是針對(duì)整個(gè)對(duì)象的链峭,而不是對(duì)象的某個(gè)屬性,因此不同于 Object.defineProperty
的必須遍歷對(duì)象每個(gè)屬性又沾,Proxy
只需要做一層代理就可以監(jiān)聽同級(jí)結(jié)構(gòu)下的所有屬性變化弊仪,當(dāng)然對(duì)于深層結(jié)構(gòu),遞歸還是需要進(jìn)行的杖刷。此外Proxy
支持代理數(shù)組的變化励饵。
function render() {
console.log('模擬視圖的更新')
}
let obj = {
name: '前端工匠',
age: { age: 100 },
arr: [1, 2, 3]
}
let handler = {
get(target, key) {
// 如果取的值是對(duì)象就在對(duì)這個(gè)對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)劫持
if (typeof target[key] == 'object' && target[key] !== null) {
return new Proxy(target[key], handler)
}
return Reflect.get(target, key)
},
set(target, key, value) {
if (key === 'length') return true
render()
return Reflect.set(target, key, value)
}
}
let proxy = new Proxy(obj, handler)
proxy.age.name = '浪里行舟' // 支持新增屬性
console.log(proxy.age.name) // 模擬視圖的更新 浪里行舟
proxy.arr[0] = '浪里行舟' //支持?jǐn)?shù)組的內(nèi)容發(fā)生變化
console.log(proxy.arr) // 模擬視圖的更新 ['浪里行舟', 2, 3 ]
proxy.arr.length-- // 無效
以上代碼不僅精簡,而且還是實(shí)現(xiàn)一套代碼對(duì)對(duì)象和數(shù)組的偵測都適用滑燃。不過Proxy
兼容性不太好役听!
為什么要收集依賴
我們之所以要觀察數(shù)據(jù),其目的在于當(dāng)數(shù)據(jù)的屬性發(fā)生變化時(shí)表窘,可以通知那些曾經(jīng)使用了該數(shù)據(jù)的地方典予。比如第一例子中,模板中使用了price 數(shù)據(jù)乐严,當(dāng)它發(fā)生變化時(shí)瘤袖,要向使用了它的地方發(fā)送通知。那如果多個(gè)Vue實(shí)例中共用一個(gè)變量昂验,如下面這個(gè)例子:
let globalData = {
text: '浪里行舟'
};
let test1 = new Vue({
template:
`<div>
<span>{{text}}</span>
<div>`,
data: globalData
});
let test2 = new Vue({
template:
`<div>
<span>{{text}}</span>
<div>`,
data: globalData
});
如果我們執(zhí)行下面這條語句:
globalData.text = '前端工匠';
此時(shí)我們需要通知 test1 以及 test2 這兩個(gè)Vue實(shí)例進(jìn)行視圖的更新,我們只有通過收集依賴才能知道哪些地方依賴我的數(shù)據(jù)捂敌,以及數(shù)據(jù)更新時(shí)派發(fā)更新。那依賴收集是如何實(shí)現(xiàn)的既琴?其中的核心思想就是“事件發(fā)布訂閱模式”黍匾。接下來我們先介紹兩個(gè)重要角色-- 訂閱者 Dep和觀察者 Watcher ,然后闡述收集依賴的如何實(shí)現(xiàn)的呛梆。
訂閱者 Dep
1.為什么引入 Dep
收集依賴需要為依賴找一個(gè)存儲(chǔ)依賴的地方,為此我們創(chuàng)建了Dep,它用來收集依賴磕诊、刪除依賴和向依賴發(fā)送消息等填物。
于是我們先來實(shí)現(xiàn)一個(gè)訂閱者 Dep 類,用于解耦屬性的依賴收集和派發(fā)更新操作霎终,說得具體點(diǎn)滞磺,它的主要作用是用來存放 Watcher 觀察者對(duì)象。我們可以把Watcher理解成一個(gè)中介的角色莱褒,數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)通知它击困,然后它再通知其他地方。
2. Dep的簡單實(shí)現(xiàn)
class Dep {
constructor () {
/* 用來存放Watcher對(duì)象的數(shù)組 */
this.subs = [];
}
/* 在subs中添加一個(gè)Watcher對(duì)象 */
addSub (sub) {
this.subs.push(sub);
}
/* 通知所有Watcher對(duì)象更新視圖 */
notify () {
this.subs.forEach((sub) => {
sub.update();
})
}
}
以上代碼主要做兩件事情:
- 用 addSub 方法可以在目前的 Dep 對(duì)象中增加一個(gè) Watcher 的訂閱操作;
- 用 notify 方法通知目前 Dep 對(duì)象的 subs 中的所有 Watcher 對(duì)象觸發(fā)更新操作阅茶。
所以當(dāng)需要依賴收集的時(shí)候調(diào)用 addSub蛛枚,當(dāng)需要派發(fā)更新的時(shí)候調(diào)用 notify。調(diào)用也很簡單:
let dp = new Dep()
dp.addSub(() => {
console.log('emit here')
})
dp.notify()
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觀察者 Watcher
1.為什么引入Watcher
Vue 中定義一個(gè) Watcher 類來表示觀察訂閱依賴。至于為啥引入Watcher撞蜂,《深入淺出vue.js》給出了很好的解釋:
當(dāng)屬性發(fā)生變化后盲镶,我們要通知用到數(shù)據(jù)的地方,而使用這個(gè)數(shù)據(jù)的地方有很多蝌诡,而且類型還不一樣溉贿,既有可能是模板,也有可能是用戶寫的一個(gè)watch,這時(shí)需要抽象出一個(gè)能集中處理這些情況的類浦旱。然后宇色,我們?cè)谝蕾囀占A段只收集這個(gè)封裝好的類的實(shí)例進(jìn)來,通知也只通知它一個(gè)闽寡,再由它負(fù)責(zé)通知其他地方代兵。
依賴收集的目的是將觀察者 Watcher 對(duì)象存放到當(dāng)前閉包中的訂閱者 Dep 的 subs 中。形成如下所示的這樣一個(gè)關(guān)系(圖參考《剖析 Vue.js 內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制》)爷狈。
2. Watcher的簡單實(shí)現(xiàn)
class Watcher {
constructor(obj, key, cb) {
// 將 Dep.target 指向自己
// 然后觸發(fā)屬性的 getter 添加監(jiān)聽
// 最后將 Dep.target 置空
Dep.target = this
this.cb = cb
this.obj = obj
this.key = key
this.value = obj[key]
Dep.target = null
}
update() {
// 獲得新值
this.value = this.obj[this.key]
// 我們定義一個(gè) cb 函數(shù)植影,這個(gè)函數(shù)用來模擬視圖更新,調(diào)用它即代表更新視圖
this.cb(this.value)
}
}
以上就是 Watcher 的簡單實(shí)現(xiàn)涎永,在執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)的時(shí)候?qū)?Dep.target
指向自身思币,從而使得收集到了對(duì)應(yīng)的 Watcher,在派發(fā)更新的時(shí)候取出對(duì)應(yīng)的 Watcher ,然后執(zhí)行 update
函數(shù)羡微。
收集依賴
所謂的依賴谷饿,其實(shí)就是Watcher。至于如何收集依賴妈倔,總結(jié)起來就一句話博投,在getter中收集依賴,在setter中觸發(fā)依賴盯蝴。先收集依賴毅哗,即把用到該數(shù)據(jù)的地方收集起來,然后等屬性發(fā)生變化時(shí)捧挺,把之前收集好的依賴循環(huán)觸發(fā)一遍就行了虑绵。
具體來說,當(dāng)外界通過Watcher讀取數(shù)據(jù)時(shí)闽烙,便會(huì)觸發(fā)getter從而將Watcher添加到依賴中翅睛,哪個(gè)Watcher觸發(fā)了getter,就把哪個(gè)Watcher收集到Dep中。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)捕发,會(huì)循環(huán)依賴列表疏旨,把所有的Watcher都通知一遍。
最后我們對(duì) defineReactive 函數(shù)進(jìn)行改造爬骤,在自定義函數(shù)中添加依賴收集和派發(fā)更新相關(guān)的代碼,實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡易的數(shù)據(jù)響應(yīng)式充石。
function observe (obj) {
// 判斷類型
if (!obj || typeof obj !== 'object') {
return
}
Object.keys(obj).forEach(key => {
defineReactive(obj, key, obj[key])
})
function defineReactive (obj, key, value) {
observe(value) // 遞歸子屬性
let dp = new Dep() //新增
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true, //可枚舉(可以遍歷)
configurable: true, //可配置(比如可以刪除)
get: function reactiveGetter () {
console.log('get', value) // 監(jiān)聽
// 將 Watcher 添加到訂閱
if (Dep.target) {
dp.addSub(Dep.target) // 新增
}
return value
},
set: function reactiveSetter (newVal) {
observe(newVal) //如果賦值是一個(gè)對(duì)象,也要遞歸子屬性
if (newVal !== value) {
console.log('set', newVal) // 監(jiān)聽
render()
value = newVal
// 執(zhí)行 watcher 的 update 方法
dp.notify() //新增
}
}
})
}
}
class Vue {
constructor(options) {
this._data = options.data;
observer(this._data);
/* 新建一個(gè)Watcher觀察者對(duì)象霞玄,這時(shí)候Dep.target會(huì)指向這個(gè)Watcher對(duì)象 */
new Watcher();
console.log('模擬視圖渲染');
}
}
當(dāng) render function 被渲染的時(shí)候,讀取所需對(duì)象的值骤铃,會(huì)觸發(fā) reactiveGetter 函數(shù)把當(dāng)前的 Watcher 對(duì)象(存放在 Dep.target 中)收集到 Dep 類中去。之后如果修改對(duì)象的值坷剧,則會(huì)觸發(fā) reactiveSetter 方法惰爬,通知 Dep 類調(diào)用 notify 來觸發(fā)所有 Watcher 對(duì)象的 update 方法更新對(duì)應(yīng)視圖。
總結(jié)
最后我們依照下圖(參考《深入淺出vue.js》)惫企,再來回顧下整個(gè)過程:
- 在
new Vue()
后撕瞧, Vue 會(huì)調(diào)用_init
函數(shù)進(jìn)行初始化,也就是init 過程狞尔,在 這個(gè)過程Data通過Observer轉(zhuǎn)換成了getter/setter的形式丛版,來對(duì)數(shù)據(jù)追蹤變化,當(dāng)被設(shè)置的對(duì)象被讀取的時(shí)候會(huì)執(zhí)行getter
函數(shù)偏序,而在當(dāng)被賦值的時(shí)候會(huì)執(zhí)行setter
函數(shù)页畦。 - 當(dāng)外界通過Watcher讀取數(shù)據(jù)時(shí),會(huì)觸發(fā)getter從而將Watcher添加到依賴中研儒。
- 在修改對(duì)象的值的時(shí)候豫缨,會(huì)觸發(fā)對(duì)應(yīng)的
setter
,setter
通知之前依賴收集得到的 Dep 中的每一個(gè) Watcher端朵,告訴它們自己的值改變了好芭,需要重新渲染視圖。這時(shí)候這些 Watcher就會(huì)開始調(diào)用update
來更新視圖冲呢。
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參考
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