Vue响应式系统是如何实现的

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张帅 7月 07, 2018

前言

最近深入学习了Vue实现响应式的部分源码,将我的些许收获和思考记录下来,希望能对看到这篇文章的人有所帮助。有什么问题欢迎指出,大家共同进步。

什么是响应式系统

一句话概括:数据变更驱动视图更新。这样我们就可以以“数据驱动”的思维来编写我们的代码,更多的关注业务,而不是dom操作。其实Vue响应式的实现是一个变化追踪和变化应用的过程。

vue响应式原理

以数据劫持方式,拦截数据变化;以依赖收集方式,触发视图更新。利用es5 Object.defineProperty拦截数据的setter、getter;getter收集依赖,setter触发依赖更新,而组件render也会变为一个watcher callback被加入相应数据的依赖中。

发布订阅

利用发布订阅设计模式实现,Observer作为发布者,Watcher作为订阅者,两者无直接交互,通过Dep进行统一调度。
Observer负责拦截get, set;get时触发dep添加依赖,set时调度dep发布;添加Watcher时会触发订阅数据的get,并加入到dep调度中心的订阅者队列中。

以下的UML类图是Vue实现响应式功能的类,以及他们之间的引用关系。
只包含部分属性方法
Observer-Component-Dep-Watcher

上图中的类已经标识的蛮清楚了,但是还是需要一个调用关系图,让调用过程更加清晰,如下图所示。
响应式data对象中,每一项key的劫持get/set函数都闭包了Dep调度实例,这张图显示了一个key更改过程中的数据流转。
observe-watcher-flow

部分源码

数据变更过程中的订阅/发布模型上图已经清晰的展示了,从图中我们已经知道了可以通过增加watcher来订阅某一项数据的变更。那么,我们只需要把组件render作为一个watcher订阅的话,数据驱动视图的渲染岂不是水到渠成了。Vue正是这么做的!
以下代码片段来自Vue.prototype._mount函数

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callHook(vm, 'beforeMount')
vm._watcher = new Watcher(vm, () => {
vm._update(vm._render(), hydrating)
}, noop)
hydrating = false
// manually mounted instance, call mounted on self
// mounted is called for render-created child components in its inserted hook
if (vm.$vnode == null) {
vm._isMounted = true
callHook(vm, 'mounted')
}

一些问题思考

#person赋值新的对象,新对象里的属性是否也是响应式的呢?

JS Bin在线调试

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var vm = new Vue({
el: '#app',
data: () => ({
person: null
})
})
vm.person = {name: 'zs'}
setTimeout(() => {
// 更改name
vm.person.name = 'finally zs'
}, 3000)

答案:是响应式的。
原因:因为Vue劫持set时,会对value再次做observe,源码如下。

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function reactiveSetter (newVal) {
/* ...省略部分代码 */
// 这里会再次对新的value做拦截
childOb = observe(newVal)
dep.notify()
}

#当我们监听多层属性时,上层引用变更,是否会触发回调?

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var vm = new Vue({
data: () => ({
person: {name: '令狐洋葱'}
}),
watch: {
'person.name'(val) {
console.log('name updated', val)
}
}
})
vm.person = {}

答案:会。
原因:person.name作为一个表达式传入Watcher时,会被解析成类似这样的函数

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() => {this.vm.person.name}

这样就会先触发person get, 然后触发name get;所以我们配置的回调函数,不仅仅加入到了name依赖中,person也有。

#接着上个问题,person如果被赋值了新的对象,老对象和老对象上的依赖如何垃圾回收的?

  • 老对象的回收:由于老对象的直接引用只有vue实例上的person,person切换到了新的引用,所以老对象没有引用了,就会被回收掉。
  • 老对象上的依赖dep,watcher的依赖里还存在;但是在run执行时,会调用watcher的get() 获取当前值;get中会执行新的依赖收集,并在收集完毕后,清空老的依赖。
    具体源码如下:
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    /**
    * Evaluate the getter, and re-collect dependencies.
    */
    get () {
    pushTarget(this)
    const value = this.getter.call(this.vm, this.vm)
    // "touch" every property so they are all tracked as
    // dependencies for deep watching
    if (this.deep) {
    traverse(value)
    }
    popTarget()
    this.cleanupDeps()
    return value
    }

#当我们多次同步修改name时,回调函数是否会触发多次?

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var vm = new Vue({
data: () => ({
person: {name: '令狐洋葱'}
}),
watch: {
'person.name': (val) {
console.log('name updated: ' + val)
}
}
})
vm.person = {name: 'zs'}
vm.person.name = '无敌'

答案: 不会,因为watch回调函数执行是异步的,且会去重。可以通过sync强制配置成同步run,就会执行2次了。

自己实现一个响应式系统

只包含核心功能,具体源码可以看这里https://github.com/Zenser/z-vue,欢迎来star。
实现功能非常基础啦,重在理解,功能不全的。

Observer

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class Observe {
constructor(obj) {
Object.keys(obj).forEach(prop => {
reactive(obj, prop, obj[prop])
})
}
}

function reactive(obj, prop) {
let value = obj[prop]
// 闭包绑定依赖
let dep = new Dep()
Object.defineProperty(obj, prop, {
configurable: true,
enumerable: true,
get() {
//利用js单线程,在get时绑定订阅者
if (Dep.target) {
// 绑定订阅者
dep.addSub(Dep.target)
}
return value
},
set(newVal) {
value = newVal
// 更新时,触发订阅者更新
dep.notify()
}
})

// 对象监听
if (typeof value === 'object' && value !== null) {
Object.keys(value).forEach(valueProp => {
reactive(value, valueProp)
})
}
}

Dep

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class Dep {
constructor() {
this.subs = []
}
addSub(sub) {
if (this.subs.indexOf(sub) === -1) {
this.subs.push(sub)
}
}
notify() {
this.subs.forEach(sub => {
const oldVal = sub.value
sub.cb && sub.cb(sub.get(), oldVal)
})
}
}

Watcher

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class Watcher {
constructor(data, exp, cb) {
this.data = data
this.exp = exp
this.cb = cb
this.get()
}
get() {
Dep.target = this
this.value = (function calcValue(data, prop) {
for (let i = 0, len = prop.length; i < len; i++ ) {
data = data[prop[i]]
}
return data
})(this.data, this.exp.split('.'))
Dep.target = null
return this.value
}
}

写在最后

文章和我的实现仅供参考,欢迎留言指正,我们一起探讨。

参考文档