前言

Vue 最獨特的特性之一误债，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 對象迄埃。而當(dāng)你修改它們時疗韵，視圖會進(jìn)行更新。這使得狀態(tài)管理非常簡單直接侄非，不過理解其工作原理同樣重要蕉汪，這樣你可以避開一些常見的問題流译。----官方文檔
本文將針對響應(yīng)式原理做一個詳細(xì)介紹，并且?guī)銓崿F(xiàn)一個基礎(chǔ)版的響應(yīng)式系統(tǒng)者疤。本文的代碼請猛戳Github博客

什么是響應(yīng)式

我們先來看個例子：

<div id="app">
    <div>Price :￥{{ price }}</div>
    <div>Total:￥{{ price * quantity }}</div>
    <div>Taxes: ￥{{ totalPriceWithTax }}</div>
    <button @click="changePrice">改變價格</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;
    }
  }
})

響應(yīng)式.gif

上例中當(dāng)price 發(fā)生變化的時候福澡，Vue就知道自己需要做三件事情：

• 更新頁面上price的值
• 計算表達(dá)式 price*quantity 的值，更新頁面
• 調(diào)用totalPriceWithTax 函數(shù)驹马，更新頁面

數(shù)據(jù)發(fā)生變化后革砸，會重新對頁面渲染，這就是Vue響應(yīng)式糯累，那么這一切是怎么做到的呢算利？

想完成這個過程，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)變化時泳姐，自動“通知”需要更新的視圖部分效拭，并進(jìn)行更新

對應(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

首先有個問題，在Javascript中胖秒，如何偵測一個對象的變化缎患？
其實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)代理扒怖。這部分代碼主要參考珠峰架構(gòu)課较锡。

方法1.Object.defineProperty實現(xiàn)

Vue通過設(shè)定對象屬性的 setter/getter 方法來監(jiān)聽數(shù)據(jù)的變化业稼，通過getter進(jìn)行依賴收集盗痒，而每個setter方法就是一個觀察者，在數(shù)據(jù)變更的時候通知訂閱者更新視圖低散。

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) //如果賦值是一個對象俯邓，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這個函數(shù)傳入一個 obj（需要被追蹤變化的對象），通過遍歷所有屬性的方式對該對象的每一個屬性都通過 defineReactive 處理,以此來達(dá)到實現(xiàn)偵測對象變化熔号。值得注意的是稽鞭，observe 會進(jìn)行遞歸調(diào)用。
那我們?nèi)绾蝹蓽yVue中data 中的數(shù)據(jù)引镊，其實也很簡單：

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 Vue 對象朦蕴，就會將 data 中的數(shù)據(jù)進(jìn)行追蹤變化。
不過這種方式有幾個注意點需補充說明：

• 無法檢測到對象屬性的添加或刪除(如data.location.a=1)弟头。

這是因為 Vue 通過Object.defineProperty來將對象的key轉(zhuǎn)換成getter/setter的形式來追蹤變化吩抓，但getter/setter只能追蹤一個數(shù)據(jù)是否被修改，無法追蹤新增屬性和刪除屬性赴恨。如果是刪除屬性疹娶，我們可以用vm.$delete實現(xiàn)，那如果是新增屬性伦连，該怎么辦呢雨饺？
1）可以使用 Vue.set(location, a, 1) 方法向嵌套對象添加響應(yīng)式屬性;
2）也可以給這個對象重新賦值钳垮，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)組方法的重寫额港，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)行重寫饺窿，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锹安。但有些數(shù)組操作Vue時攔截不到的短荐，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)組中第一個元素叹哭，也無法偵測數(shù)組的變化

ES6提供了元編程的能力忍宋，所以有能力攔截，Vue3.0可能會用ES6中Proxy 作為實現(xiàn)數(shù)據(jù)代理的主要方式风罩。

方法2.Proxy實現(xiàn)

Proxy 是 JavaScript 2015 的一個新特性糠排。Proxy 的代理是針對整個對象的，而不是對象的某個屬性超升，因此不同于 Object.defineProperty 的必須遍歷對象每個屬性入宦，Proxy 只需要做一層代理就可以監(jiān)聽同級結(jié)構(gòu)下的所有屬性變化，當(dāng)然對于深層結(jié)構(gòu)室琢，遞歸還是需要進(jìn)行的乾闰。此外Proxy支持代理數(shù)組的變化。

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) {
    // 如果取的值是對象就在對這個對象進(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

以上代碼不僅精簡盈滴，而且還是實現(xiàn)一套代碼對對象和數(shù)組的偵測都適用涯肩。不過Proxy兼容性不太好！

為什么要收集依賴

我們之所以要觀察數(shù)據(jù)巢钓，其目的在于當(dāng)數(shù)據(jù)的屬性發(fā)生變化時病苗，可以通知那些曾經(jīng)使用了該數(shù)據(jù)的地方。比如第一例子中症汹，模板中使用了price 數(shù)據(jù)硫朦，當(dāng)它發(fā)生變化時，要向使用了它的地方發(fā)送通知背镇。那如果多個Vue實例中共用一個變量咬展，如下面這個例子：

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';

此時我們需要通知 test1 以及 test2 這兩個Vue實例進(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)，以及數(shù)據(jù)更新時派發(fā)更新瞒斩。那依賴收集是如何實現(xiàn)的破婆？其中的核心思想就是“事件發(fā)布訂閱模式”。接下來我們先介紹兩個重要角色-- 訂閱者 Dep和觀察者 Watcher 济瓢，然后闡述收集依賴的如何實現(xiàn)的荠割。

訂閱者 Dep

1.為什么引入 Dep

收集依賴需要為依賴找一個存儲依賴的地方，為此我們創(chuàng)建了Dep,它用來收集依賴、刪除依賴和向依賴發(fā)送消息等蔑鹦。

于是我們先來實現(xiàn)一個訂閱者 Dep 類夺克，用于解耦屬性的依賴收集和派發(fā)更新操作，說得具體點嚎朽，它的主要作用是用來存放 Watcher 觀察者對象铺纽。我們可以把Watcher理解成一個中介的角色，數(shù)據(jù)發(fā)生變化時通知它哟忍，然后它再通知其他地方狡门。

2. Dep的簡單實現(xiàn)

class Dep {
    constructor () {
        /* 用來存放Watcher對象的數(shù)組 */
        this.subs = [];
    }
    /* 在subs中添加一個Watcher對象 */
    addSub (sub) {
        this.subs.push(sub);
    }
    /* 通知所有Watcher對象更新視圖 */
    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 對象中增加一個 Watcher 的訂閱操作；
• 用 notify 方法通知目前 Dep 對象的 subs 中的所有 Watcher 對象觸發(fā)更新操作锅很。

所以當(dāng)需要依賴收集的時候調(diào)用 addSub其馏，當(dāng)需要派發(fā)更新的時候調(diào)用 notify。調(diào)用也很簡單：

let dp = new Dep()
dp.addSub(() => {
    console.log('emit here')
})
dp.notify()

觀察者 Watcher

1.為什么引入Watcher

Vue 中定義一個 Watcher 類來表示觀察訂閱依賴爆安。至于為啥引入Watcher叛复，《深入淺出vue.js》給出了很好的解釋:

當(dāng)屬性發(fā)生變化后，我們要通知用到數(shù)據(jù)的地方扔仓，而使用這個數(shù)據(jù)的地方有很多褐奥，而且類型還不一樣，既有可能是模板翘簇，也有可能是用戶寫的一個watch,這時需要抽象出一個能集中處理這些情況的類撬码。然后，我們在依賴收集階段只收集這個封裝好的類的實例進(jìn)來版保，通知也只通知它一個呜笑，再由它負(fù)責(zé)通知其他地方。

依賴收集的目的是將觀察者 Watcher 對象存放到當(dāng)前閉包中的訂閱者 Dep 的 subs 中找筝。形成如下所示的這樣一個關(guān)系（圖參考《剖析 Vue.js 內(nèi)部運行機制》）蹈垢。

image.png

2.Watcher的簡單實現(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 cb 函數(shù)慷吊，這個函數(shù)用來模擬視圖更新袖裕，調(diào)用它即代表更新視圖
    this.cb(this.value)
  }
}

以上就是 Watcher 的簡單實現(xiàn)，在執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)的時候?qū)?Dep.target 指向自身溉瓶，從而使得收集到了對應(yīng)的 Watcher急鳄，在派發(fā)更新的時候取出對應(yīng)的 Watcher ,然后執(zhí)行 update 函數(shù)。

收集依賴

所謂的依賴堰酿，其實就是Watcher疾宏。至于如何收集依賴，總結(jié)起來就一句話触创，在getter中收集依賴坎藐，在setter中觸發(fā)依賴。先收集依賴，即把用到該數(shù)據(jù)的地方收集起來岩馍，然后等屬性發(fā)生變化時碉咆，把之前收集好的依賴循環(huán)觸發(fā)一遍就行了。

具體來說蛀恩，當(dāng)外界通過Watcher讀取數(shù)據(jù)時疫铜，便會觸發(fā)getter從而將Watcher添加到依賴中，哪個Watcher觸發(fā)了getter双谆，就把哪個Watcher收集到Dep中壳咕。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，會循環(huán)依賴列表顽馋，把所有的Watcher都通知一遍谓厘。

最后我們對 defineReactive 函數(shù)進(jìn)行改造，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,實現(xiàn)了一個簡易的數(shù)據(jù)響應(yīng)式寸谜。

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) //如果賦值是一個對象庞呕，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Watcher觀察者對象，這時候Dep.target會指向這個Watcher對象 */
        new Watcher();
        console.log('模擬視圖渲染');
    }
}

當(dāng) render function 被渲染的時候,讀取所需對象的值程帕，會觸發(fā) reactiveGetter 函數(shù)把當(dāng)前的 Watcher 對象（存放在 Dep.target 中）收集到 Dep 類中去住练。之后如果修改對象的值，則會觸發(fā) reactiveSetter 方法愁拭，通知 Dep 類調(diào)用 notify 來觸發(fā)所有 Watcher 對象的 update 方法更新對應(yīng)視圖讲逛。

總結(jié)

最后我們依照下圖（參考《深入淺出vue.js》），再來回顧下整個過程：

image.png

• 在 new Vue() 后岭埠， Vue 會調(diào)用_init 函數(shù)進(jìn)行初始化盏混，也就是init 過程，在 這個過程Data通過Observer轉(zhuǎn)換成了getter/setter的形式惜论，來對數(shù)據(jù)追蹤變化许赃，當(dāng)被設(shè)置的對象被讀取的時候會執(zhí)行getter 函數(shù)，而在當(dāng)被賦值的時候會執(zhí)行 setter函數(shù)馆类。
• 當(dāng)render function 執(zhí)行的時候混聊，因為會讀取所需對象的值，所以會觸發(fā)getter函數(shù)從而將Watcher添加到依賴中進(jìn)行依賴收集乾巧。
• 在修改對象的值的時候句喜，會觸發(fā)對應(yīng)的setter， setter通知之前依賴收集得到的 Dep 中的每一個 Watcher沟于，告訴它們自己的值改變了咳胃，需要重新渲染視圖。這時候這些 Watcher就會開始調(diào)用 update 來更新視圖旷太。

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• 剖析 Vue.js 內(nèi)部運行機制
• 深入淺出Vue.js
• Vue官方文檔
• 前端面試之道
• 前端開發(fā)核心知識進(jìn)階
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