怎么實現Vue的響應式

這篇文章主要介紹了怎么實現Vue的響應式，具有一定借鑒價值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

簡易版

以watch為切入點

watch是平時開發中使用率非常高的功能，其目的是觀測一個數據，當數據變化時執行我們預先定義的回調。使用方式如下：

{
 watch: {
  obj(val, oldVal) {
   console.log(val, oldVal);
  }
 }
}

上面觀測了Vue實例的obj屬性，當其值發生變化時，打印出新值與舊值。

因此，我們定義一個watch函數：

function watch (data, key, cb) {
 // do something
}

1. watch函數接收3個屬性，分別是

2. data: 被觀測對象 key: 被觀測的屬性

3. cb: 數據變化后要執行的回調

Object.defineProperty

既然要在數據變化后再執行回調，所以需要知道數據是什么時候被修改的，這就是Object.defineProperty的作用，其為數據定義了訪問器屬性。在數據被讀取時會觸發get，在數據被修改時會觸發set。

我們定義一個defineReactive函數，其用來將一個數據變成響應式的：

function defineReactive(data, key) {
 let val = data[key];
 
 Object.defineProperty(data, key, {
  configurable: true,
  enumerable: true,
  get: function() {
   return val;
  },
  set: function(newVal) {
   if (newVal === val) {
    return;
   }
   
   val = newVal;
  }
 });
}

defineReactive函數為data對象的key屬性定義了get、set，get返回屬性key的值val，set中修改key的值為新值newVal。到目前為止，key屬性還是沒有什么特殊之處。

數據被修改會觸發set，那cb一定是在set中被執行。但set與cb之間好像并沒有什么聯系，所以我們來搭建一座橋梁，來構建兩者的聯系：

let target = null;

我們在全局定義了一個target變量，它用來保存cb的值，然后在set中調用。所以，cb什么時候被保存在target中？回到出發點，我們要調用watch函數來觀測data的key屬性，當值被修改時執行我們定義的回調cb，這就是cb被保存在target中的時機了：

function watch(data, key, cb) {
 target = cb;
}

watch函數中target被修改了，但我要是再想調用watch函數一次，也就是說我想在data[key]被修改時，執行兩個不同的回調，又或者說，我想再觀測data的其它屬性，那該怎么辦？必須得在target被再次修改前，將其值保存到別處。因為，target是同個屬性的不同回調或不同屬性的回調所共有的。

我們有必要為key屬性建立一個私有的倉庫，來保存回調。其實defineReactive函數有一點特殊地方：函數內部定義了一個val變量，然后在get和set函數都使用了val變量，這形成一個閉包，defineReactive函數的作用域是key屬性私有的，這就是天然的私有倉庫了：

function defineReactive(data, key) {
 let val = data[key];
 const dep = [];
 
 
 Object.defineProperty(data, key, {
  configurable: true,
  enumerable: true,
  get: function() {
   target && dep.push(target);
   
   return val;
  },
  set: function(newVal) {
   if (newVal === val) {
    return;
   }
   
   dep.forEach(fn => fn(newVal, val));
   
   val = newVal;
  }
 });
}

我們在defineReactive函數內定義了一個數組dep，其保存著每個屬性key的回調集合，也稱為依賴集合。在get函數中將依賴收集到dep中，在set函數中循環dep執行每一個依賴。總結起來就是：在get中收集依賴，set中觸發依賴。

既然是在get中收集依賴，那就要想辦法在tatget被修改時候觸發get，所以我們在watch函數中讀取一下屬性key的值：

function watch(data, key, cb) {
 target = cb;
 data[key];
 target = null;
}

接下來我們測試下代碼：

完全ok!

依賴

回想簡易版中，我們一共提到3個角色：defineReactive、dep、watch，三者其實各司其職，但我們把三者代碼耦合在了一起，不方便接下來擴展與理解，所以我們來做一下歸類。

Watcher

觀察者，也稱為依賴，它的職責就是訂閱一個數據，當數據發生變化時，做些什么：

class Watcher {
 constructor(data, key, cb) {
  this.vm = data;
  this.key = key;
  this.cb = cb;
  this.value = this.get();
 }
 
 get() {
  Dep.target = this;
  const value = this.vm[this.key];
  Dep.target = null;
  
  return value;
 }
 
 update() {
  const oldValue = this.value;
  this.value = this.vm[this.key];
  
  this.cb.call(this.vm, this.value, oldVal);
 }
}

首先在構造函數中讀取了屬性key的值，這會觸發屬性key的set，然后將自己作為依賴存入其dep數組中。當然，在讀取屬性值之前，需要將自己賦值給橋梁Dep.target，這是get方法所做的事。最后是update方法，這是當訂閱的數據發生變化后，需要被執行的，其主要目的就是要執行cb，因為cd需要變化后的新值作為參數，所以要再一次讀取屬性值。

Dep

Dep的職責就是構建屬性key與依賴Watcher之間的聯系，其實例一定有一個獨一無二的屬于屬性key的依賴收集框：

class Dep {
 constructor() {
  this.subs = [];
 }
 
 addSub(sub) {
  this.subs.push(sub);
 }
 
 depend() {
  Dep.taget && this.addSub(Dep.target);
 }
 
 notify() {
  for (let sub of subs) {
   sub.update();
  }
 }
}

subs就是依賴收集框，當屬性值被讀取時，在depend方法中將依賴收入到框內；當屬性值被修改時，在notify方法中將依賴收集框遍歷，每一個依賴的update方法都將被執行。

Observer

defineReactive函數只做了一件事，將數據轉換成響應式的，我們定義一個Observer類來聚合其功能：

class Observer {
 constructor(data, key) {
  this.value = data;
  
  defineReactive(data, key);
 }
}

function defineReactive(data, key) {
 let val = data[key];
 const dep = new Dep();
 
 Object.defineProperty(data, key, {
  configurable: true,
  enumerable: true,
  get: function() {
   dep.depend();
   
   return val;
  },
  set: function(newVal) {
   if (newVal === val) {
    return;
   }
   
   dep.notify();
   
   val = newVal;
  }
 });
}

dep不再是一個純粹的數組，而是一個Dep類的實例。get函數中的依賴收集、set函數中的依賴觸發的邏輯，分別用dep.depend、dep.update替代，這讓defineReactive函數邏輯變得變得更加清晰。但是Observer類只是在構造函數中調用defineReactive函數，沒起什么作用？這當然都是為后面做鋪墊的！

測試一下代碼：

觀測所有屬性

到目前為止我們都只在針對一個屬性，而一個對象可能有n多個屬性，因此我們要對做下調整。

觀測一個對象的所有屬性

觀測一個屬性主要是要定義其訪問器屬性，對于我們的代碼來說，就是要執行defineReactive函數，所以對Observer類做下修改：

class Observer {
 constructor(data) {
  this.value = data;
  
  if (isPlainObject(data)) {
   this.walk(data);
  }
 }
 
 walk(value) {
  const keys = Object.keys(value);
  
  for (let key of keys) {
   defineReactive(value, key);
  }
 }
}

function isPlainObject(obj) {
 return ({}).toString.call(obj) === '[object Object]';
}

我們在Observer類中定義一個walk方法，其作用就是遍歷對象的所有屬性，然后在構造函數中調用。調用的前提是對象是一個純對象，即對象是通過字面量或new Object()初始化的，因為像Array、Function等也都是對象。

測試一下代碼：

深度觀測

我們只要對象是可以嵌套的，即一個對象的某個屬性值也可以是對象，我們的代碼目前還做不到這一點。其實也很簡單，做一下遞歸遍歷的就好了：

class Observer {
 constructor(data) {
  this.value = data;
  
  if (isPlainObject(data)) {
   this.walk(data);
  }
 }
 
 walk(value) {
  const keys = Object.keys(value);
  
  for (let key of keys) {
   const val = value[key];
   
   if (isPlainObject(val)) {
    this.walk(val);
   }
   else {
    defineReactive(value, key);
   }
  }
 }
}

我們在walk方法中做了判斷，如果key的屬性值val是個純對象，那就調用walk方法去遍歷其屬性值。既然是深度觀測，那watcher類中的key的用法也發生了變化，比如說：'a.b.c'，那我們就要兼容這種嵌套key的寫法：

class Watcher {
 constructor(data, path, cb) {
  this.vm = data;
  this.cb = cb;
  this.getter = parsePath(path);
  this.value = this.get();
 }
 
 get() {
  Dep.target = this;
  const value = this.getter.call(this.vm);
  Dep.target = null;
  
  return value;
 }
 
 update() {
  const oldValue = this.value;
  this.value = this.getter.call(this.vm, this.vm);

  this.cb.call(this.vm, this.value, oldValue);
 }
}

function parsePath(path) {
 if (/.$_/.test(path)) {
  return;
 }

 const segments = path.split('.');

 return function(obj) {
  for (let segment of segments) {
   obj = obj[segment]
  }

  return obj;
 }
}

Watcher類實例新增了getter屬性，其值為parsePath函數的返回值，在parsePath函數中，返回的是一個匿名函數，匿名函數接收一個參數obj，最后又將obj作為返回值返回，那么這里的重點是匿名函數對obj做了什么處理。

匿名函數內只有一個for...of迭代，迭代對象為segments，segments是通過path對'.'分割得到的一個數組，比如path為'a.b.c'，那么segments就為['a', 'b', 'c']。迭代內只有一個語句，obj被賦值為obj的屬性值，這相當于一層一層去讀取，比如說，obj初始值為：

obj = {
 a: {
  b: {
   c: 1
  }
 }
}

那么最后的結果為：

obj = 1

讀取屬性值的目的就是為了收集依賴，比如我們要觀測obj.a.b.c，那么目的就達到了。 既然知道了getter是一個函數，那么在get方法中執行getter，就可以獲取值了。

測試下代碼：

這里有個細節，我們看Watcher類的get方法：

get() {
 Dep.target = this;
 const value = this.getter.call(this.vm);
 Dep.target = null;
  
 return value;
}

在執行this.getter函數的時候，Dep.target的值一直都是當前依賴，而this.getter函數中一層一層讀取屬性值，在這路徑之中的所有屬性其實都收集了當前依賴。比如上面的例子來說，屬性'a.b.c'的依賴，被收集到obj.a、obj.a.b、obj.a.b.c的dep中，那么修改obj.a或obj.b都是會觸發當前依賴的：

避免重復收集依賴

觀測表達式

在Vue中，$watch方法的第一個參數是可以傳函數的：

this.$watch(() => {
 return this.a + this.b;
}, (val, oldVal) => {
 console.log(val, oldVal);
});

這種寫法相當于觀測一個表達式，類似與Vue中computed，依賴會被收集到屬性a與屬性b的dep中，無論修改其中任一，只要表達式的值發生變化，依賴都將會觸發。

為了兼容函數的傳入，我們稍微修改下Watcher類：

class Watcher {
 constructor(data, pathOrFn, cb) {
  this.vm = data;
  this.cb = cb;
  this.getter = typeof pathOrFn === 'function' ? pathOrFn : parsePath(pathOrFn);
  this.value = this.get();
 }
 
 ...
 
 update() {
  const oldValue = this.value;
  this.value = this.get();

  this.cb.call(this.vm, this.value, oldValue);
 }
}

對于第二個參數pathOrFn，我們優先判斷其本身是否已經是函數，是則直接賦值給this.getter，否則調用parsePath函數解析。在update方法中，再次調用了get方法來獲取被修改后的值。

測試下代碼：

結果好像有點不對？輸出了1949次！而且還在增加之中，一定是某個陷入無限循環了。仔細回看我們修改的點，在update方法中，我們再次調用了get方法，這又會觸發一次依賴的收集。然后我們在Dep類的notify方法中遍歷依賴集合，每次觸發依賴都會導致依賴的再次收集，這就是個無限循環了！

發現了問題，就來解決問題。我們要對依賴做唯一性校驗：

let uid = 1;

class Watcher {
 constructor(data, pathOrFn) {
  this.id = uid++;
  ...
 }
}

class Dep() {
 construct() {
  this.subs = [];
  this.subIds = new Set();
 }
 ...
 addSub(sub) {
  const id = sub.id;
  
  if (!this.subIds.has(id)) {
   this.subs.push(sub);
   this.subIds.add(id);
  }
 }
 ...
}

既然要做唯一性校驗，我們給Watcher類實例增加了獨一無二的id。在Dep類中，我們給構造函數里增加了屬性subIds，其初始值為空Set，作用是存儲依賴的id。然后在addSub方法中，在將依賴添加到subs之前，先判斷這個依賴的id是否已經存在。

測試下代碼：

只輸出了一次，完全ok。

在Vue中的意義

防止依賴的重復收集，除了防止上面提到的陷入無限循環，在Vue中還有更重要的意義，比如一下模板：

<template>
 <div>
  <p>{{ a }}</p>
  <p>{{ a }}</p>
  <p>{{ a }}</p>
 </div>
</template>

在Vue中，除了watch選項的依賴，還有一個特殊依賴叫渲染函數的依賴，其作用就是當模板中的變量發生變化時，更新VNode，重新生成DOM。在我們上面定義的模板中，一共使用a變量3次，當a變量被修改，如果沒有防止重復依賴的收集，渲染函數就會被執行3次！這是完全必要的！并且3次只是個例子，實際可能會更多！

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