Part3-1-3 Vue.js 响应式原理

Posted 2021-07-11 沿着路走到底

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Part3-1-3 Vue.js 响应式原理相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

数据响应式

数据模型仅仅是普通的 javascript 对象，而当我们修改数据时，视图会进行更新，避免了繁琐的 Dom 操作，提供开发效率。

双向绑定

数据改变，视图改变；视图改变，数据也随之改变。

我们可以使用 v-model 在表单元素上创建双向数据绑定。

数据驱动

数据驱动是 Vue 最独特的特性之一。

开发过程中仅需要关注数据本身，不需要关心数据是如何渲染到视图。

数据响应式核心原理-Vue2

Object.defineProperty

https://cn.vuejs.org/v2/guide/reactivity.html

无法 shim 是指无法做降级处理。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
  <title>defineProperty 多个成员</title>
</head>
<body>
  <div id="app">
    hello
  </div>
  <script>
    // 模拟 Vue 中的 data 选项
    let data = {
      msg: 'hello',
      count: 10
    }

    // 模拟 Vue 的实例
    let vm = {}

    proxyData(data)

    function proxyData(data) {
      // 遍历 data 对象的所有属性
      Object.keys(data).forEach(key => {
        // 把 data 中的属性，转换成 vm 的 setter/setter
        Object.defineProperty(vm, key, {
          enumerable: true,
          configurable: true,
          get () {
            console.log('get: ', key, data[key])
            return data[key]
          },
          set (newValue) {
            console.log('set: ', key, newValue)
            if (newValue === data[key]) {
              return
            }
            data[key] = newValue
            // 数据更改，更新 DOM 的值
            document.querySelector('#app').textContent = data[key]
          }
        })
      })
    }

    // 测试
    vm.msg = 'Hello World'
    console.log(vm.msg)
  </script>
</body>
</html>

数据响应式核心原理-Vue3

Proxy

直接监听对象，而非属性。

ES 6 中新增， IE 不支持，性能由浏览器优化

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
  <title>Proxy</title>
</head>
<body>
  <div id="app">
    hello
  </div>
  <script>
    // 模拟 Vue 中的 data 选项
    let data = {
      msg: 'hello',
      count: 0
    }

    // 模拟 Vue 实例
    let vm = new Proxy(data, {
      // 执行代理行为的函数
      // 当访问 vm 的成员会执行
      get (target, key) {
        console.log('get, key: ', key, target[key])
        return target[key]
      },
      // 当设置 vm 的成员会执行
      set (target, key, newValue) {
        console.log('set, key: ', key, newValue)
        if (target[key] === newValue) {
          return
        }
        target[key] = newValue
        document.querySelector('#app').textContent = target[key]
      }
    })

    // 测试
    vm.msg = 'Hello World'
    console.log(vm.msg)
  </script>
</body>
</html>

发布订阅模式

<!DOCTYPE html>
<html lang="cn">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>发布订阅模式</title>
</head>
<body>
  <script>
    // 事件触发器
    class EventEmitter {
      constructor () {
        // { 'click': [fn1, fn2], 'change': [fn] }
        this.subs = Object.create(null)
      }

      // 注册事件
      $on (eventType, handler) {
        this.subs[eventType] = this.subs[eventType] || []
        this.subs[eventType].push(handler)
      }

      // 触发事件
      $emit (eventType) {
        if (this.subs[eventType]) {
          this.subs[eventType].forEach(handler => {
            handler()
          })
        }
      }
    }

    // 测试
    let em = new EventEmitter()
    em.$on('click', () => {
      console.log('click1')
    })
    em.$on('click', () => {
      console.log('click2')
    })

    em.$emit('click')
  </script>
</body>
</html>

观察者模式

观察者(订阅者) -- Watcher

update():当事件发生时，具体要做的事情

目标(发布者) -- Dep

subs 数组:存储所有的观察者
addSub():添加观察者

notify():当事件发生，调用所有观察者的 update() 方法

没有事件中心

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>观察者模式</title>
</head>
<body>
  <script>
    // 发布者-目标
    class Dep {
      constructor () {
        // 记录所有的订阅者
        this.subs = []
      }
      // 添加订阅者
      addSub (sub) {
        if (sub && sub.update) {
          this.subs.push(sub)
        }
      }
      // 发布通知
      notify () {
        this.subs.forEach(sub => {
          sub.update()
        })
      }
    }
    // 订阅者-观察者
    class Watcher {
      update () {
        console.log('update')
      }
    }

    // 测试
    let dep = new Dep()
    let watcher = new Watcher()

    dep.addSub(watcher)

    dep.notify()
  </script>
</body>
</html>

总结
观察者模式是由具体目标调度，比如当事件触发，Dep 就会去调用观察者的方法，所以观察者模

式的订阅者与发布者之间是存在依赖的。

发布/订阅模式由统一调度中心调用，因此发布者和订阅者不需要知道对方的存在。

Vue 响应式原理模拟

Vue

把 data 中的成员注入到 Vue 实例，并且把 data 中的成员转成 getter/setter

Observer

能够对数据对象的所有属性进行监听，如有变动可拿到最新值并通知 Dep

Compiler

解析每个元素中的指令/插值表达式，并替换成相应的数据

Dep

添加观察者(watcher)，当数据变化通知所有观察者

Watcher

数据变化更新视图

Vue.js

功能

负责接收初始化的参数 ( 选项 )

负责把 data 中的属性注入到 Vue 实例，转换成 getter/setter

负责调用 observer 监听 data 中所有属性的变化

负责调用 compiler 解析指令 / 插值表达式

代码分析

class Vue {
  constructor(options) {
    // 1. 通过属性保存选项的数据
    this.$options = options || {}
    this.$data = options.data || {}
    this.$el = typeof options.el === 'string' ? document.querySelector(options.el) : options.el

    // 2. 把data中的成员转换成getter和setter，注入到vue实例中
    this._proxyData(this.$data)

    // 3. 调用observer对象，监听数据的变化
    new Observer(this.$data)

    // 4. 调用compiler对象，解析指令和差值表达式
    new Compiler(this)
  }

  _proxyData(data) {
    // 遍历data中的所有属性
    Object.keys(data).forEach(key => {
      // 把data的属性注入到vue实例中
      Object.defineProperty(this, key, {
        enumerable: true,
        configurable: true,
        get() {
          return data[key]
        },
        set(newValue) {
          if (newValue === data[key]) {
            return
          }
          data[key] = newValue
        }
      })
    })
  }
}

observer.js

功能

负责把 data 选项中的属性转换成响应式数据
data 中的某个属性也是对象，把该属性转换成响应式数据

数据变化发送通知

代码分析

class Observer {
  constructor (data) {
    this.walk(data)
  }
  walk (data) {
    // 1. 判断data是否是对象
    if (!data || typeof data !== 'object') {
      return
    }
    // 2. 遍历data对象的所有属性
    Object.keys(data).forEach(key => {
      this.defineReactive(data, key, data[key])
    })
  }
  defineReactive (obj, key, val) {
    let that = this
    // 负责收集依赖，并发送通知
    let dep = new Dep()
    // 如果val是对象，把val内部的属性转换成响应式数据
    this.walk(val)
    Object.defineProperty(obj, key, {
      enumerable: true,  // 可枚举
      configurable: true, // 可配置
      get () {
        // 收集依赖
        Dep.target && dep.addSub(Dep.target)
        // 如果 return obj[key],又会触发 get ,使得堆栈溢出
        return val
      },
      set (newValue) {
        if (newValue === val) {
          return
        }
        val = newValue
        that.walk(newValue)
        // 发送通知
        dep.notify()
      }
    })
  }
}

compiler.js

功能

负责编译模板，解析指令 / 插值表达式

负责页面的首次渲染

当数据变化后重新渲染视图

代码分析

class Compiler {
  constructor (vm) {
    this.el = vm.$el
    this.vm = vm
    this.compile(this.el)
  }
  // 编译模板，处理文本节点和元素节点
  compile (el) {
    let childNodes = el.childNodes
    Array.from(childNodes).forEach(node => {
      // 处理文本节点
      if (this.isTextNode(node)) {
        this.compileText(node)
      } else if (this.isElementNode(node)) {
        // 处理元素节点
        this.compileElement(node)
      }

      // 判断node节点，是否有子节点，如果有子节点，要递归调用compile
      if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
        this.compile(node)
      }
    })
  }
  // 编译元素节点，处理指令
  compileElement (node) {
    // console.log(node.attributes)
    // 遍历所有的属性节点
    Array.from(node.attributes).forEach(attr => {
      // 判断是否是指令
      let attrName = attr.name
      if (this.isDirective(attrName)) {
        // v-text --> text
        attrName = attrName.substr(2)
        let key = attr.value
        this.update(node, key, attrName)
      }
    })
  }

  update (node, key, attrName) {
    let updateFn = this[attrName + 'Updater']
    updateFn && updateFn.call(this, node, this.vm[key], key)
  }

  // 处理 v-text 指令
  textUpdater (node, value, key) {
    node.textContent = value
    new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
      node.textContent = newValue
    })
  }
  // v-model
  modelUpdater (node, value, key) {
    node.value = value
    new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
      node.value = newValue
    })
    // 双向绑定
    node.addEventListener('input', () => {
      this.vm[key] = node.value
    })
  }

  // 编译文本节点，处理差值表达式
  compileText (node) {
    // console.dir(node)
    // {{  msg }}
    let reg = /\\{\\{(.+?)\\}\\}/
    let value = node.textContent
    if (reg.test(value)) {
      let key = RegExp.$1.trim()
      node.textContent = value.replace(reg, this.vm[key])

      // 创建watcher对象，当数据改变更新视图
      new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
        node.textContent = newValue
      })
    }
  }
  // 判断元素属性是否是指令
  isDirective (attrName) {
    return attrName.startsWith('v-')
  }
  // 判断节点是否是文本节点
  isTextNode (node) {
    return node.nodeType === 3
  }
  // 判断节点是否是元素节点
  isElementNode (node) {
    return node.nodeType === 1
  }
}

Dep(Dependency)

功能

收集依赖，添加观察者 (watcher)

通知所有观察者

代码分析

class Dep {
  constructor () {
    // 存储所有的观察者
    this.subs = []
  }
  // 添加观察者
  addSub (sub) {
    if (sub && sub.update) {
      this.subs.push(sub)
    }
  }
  // 发送通知
  notify () {
    this.subs.forEach(sub => {
      sub.update()
    })
  }
}

watcher.js

功能

当数据变化触发依赖， dep 通知所有的 Watcher 实例更新视图

自身实例化的时候往 dep 对象中添加自己

代码分析

class Watcher {
  constructor (vm, key, cb) {
    this.vm = vm
    // data中的属性名称
    this.key = key
    // 回调函数负责更新视图
    this.cb = cb

    // 把watcher对象记录到Dep类的静态属性target
    Dep.target = this
    // 触发get方法，在get方法中会调用addSub
    this.oldValue = vm[key]
    / 在 get 方法里收集依赖后，把 target 销毁，以防后面重复添加
    Dep.target = null
  }
  // 当数据发生变化的时候更新视图
  update () {
    let newValue = this.vm[this.key]
    if (this.oldValue === newValue) {
      return
    }
    this.cb(newValue)
  }
}