Vue 响应式实现原理

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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Vue 响应式实现原理相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

准备工作

  • 数据驱动
  • 响应式的核心原理
  • 发布订阅模式和观察者模式

数据驱动

  • 数据响应式、双向绑定、数据驱动
    • 数据响应式
      • 数据模型仅仅是普通的 JS 对象,而当我们修改数据时,试图回进行更新,避免了繁琐的 DOM 操作,提高开发效率
    • 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
    • 数据驱动是 Vue 最独特的特性之一
      • 开发过程中仅需关注数据本身,不需要关心数据是如何渲染到视图

响应式的核心原理

vue2

浏览器兼容 IE8 以上(不兼容 IE8)

  • 单个属性
// 模拟 vue 中的 data 选项
let data = 
  msg: 'hello'


// 模拟 vue 的实例
let vm = 

// 数据劫持:当访问或者设置 vm 中的成员的时候,做一些干预操作
object.defineProperty(vm, 'msg', 
  // 可枚举(可遍历)
  enumerable: true,
  // 可配置(可以使用 delete 删除,可以通过 defineProperty 重新定义)
  configurable: true,
  // 当获取值的时候执行
  get () 
    console.log('get', data.msg)
    return data.msg
  ,
  // 当设置值的时候执行
  set (newValue) 
    console.log('set', newValue)
    if (newValue === data.msg) 
      return
    
    data.msg = newValue
    // 数据更改,更新 DOM 的值
    document.querySelector('#app').textContent = data.msg
  
)

// 测试
vm.msg = 'Hello World'
console.log(vm.msg)
  • 多个属性
// 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/getter
    Object.defineProperty(vm, key, 
      enumerable: true,
      configurable: true,
      get () 
        console.log('get', data.msg)
        return data[key]
      ,
      set (newValue) 
        console.log('set', newValue)
        if (newValue === data[key]) return
        data[key] = newValue
        document.querySelector('#app').textContent = data[key]
      
    )
  )


// 测试
vm.msg = 'Hello World'
console.log(vm.msg)

vue3

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

// 模拟 vue 中的 data 选项
let data = 
  msg: 'hello',
  count: 0


// 模拟 vue 实例
let vm = new Proxy(data, 
  // 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)

发布订阅模式和观察者模式

发布订阅

  • 订阅者
  • 发布者
  • 信号中心

什么是 “发布/订阅模式” (publish-subscribe pattern)

  • 我们假定,存在一个 “信号中心”,某个任务执行完成,就向信号中心 “发布”(publish) 一个信号,其他任务可以向信号中心 “订阅”(subscribe) 这个信号,从而知道什么时候自己可以开始执行

一家超市,存在一个公众号,或者小程序,也就是上述的 “信号中心”

每当这家超市出现折扣,就向小程序或者公众号发布活动信息,也就是上述的 “向信号中心 发布 一个信号”

这家超市的会员可以关注小程序或者公众号,这样在超市发布活动时,自己就知道什么时候去薅羊毛,也就是上述的 “其他任务 向 信号中心 订阅 这个信号,从而知道自己什么时候可以开始执行”

Vue 的自定义事件

let vm = new Vue()

vm.$on('dataChange', () => 
  console.log('dataChange')
)

vm.$on('dataChange', () => 
  console.log('dataChange1')
)

vm.$emit('dataChange')
  • 这段代码中我们无法直观地感受到事件发布与订阅,所以我们可以借助下边的场景来更直观的感受发布与订阅模式

兄弟组件通信过程

// eventBus.js
// 事件中心
let eventHub = new Vue()

// ComponentA.vue --- 发布者
addTodo: function () 
  // 发布消息(事件)
  eventHub.$emit('add-todo', text: this.newTodoText)
  this.newTodoText = ''


// ComponentB.vue --- 订阅者
created: function () 
  // 订阅消息
  eventHub.$on('add-todo', this.addTodo)

  • 通过 eventBus 我们就可以感受到事件的订阅与发布
  • 这段代码中 ComponentA 就相当于上述举例的 超市的小程序或者公众号 ,ComponentB 就相当于上述举例的 关注了这家超市公众号的会员
  • 发布者 通过 $emit 触发了一个叫做 add-todo 的事件后,那么通过 $on 订阅了 add-todo 的订阅者,就会执行对应的事件

模拟 Vue 自定义事件的实现

class EventEmitter 
  constructor () 
    //  eventType: [handler1, handler2] 
    this.subs = 
  

  // 订阅通知
  $on (eventType, handler) 
    this.subs[eventType] = this.subs[eventType] || []
    this.subs[eventType].push(handler)
  

  // 发布通知
  $emit (eventType) 
    if (this.subs[eventType]) 
      this.subs[eventType].forEach(handler => 
        handler()
      )
    
  


// 测试
var bus = new EventEmitter()

// 注册事件
bus.$on('click', function () 
  console.log('click')
)

bus.$on('click', function () 
  console.log('click1')
)

// 触发事件
bus.$emit('click')

观察者

  • 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
// 目标(发布者)
// Dependency
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)
    
  
  // 通知所有观察者
  notify () 
    this.subs.forEach(sub => 
      sub.update()
    )
  


// 观察者(订阅者)
class Watcher 
  update () 
    console.log('update')
  


// 测试
let dep = new Dep()
let watcher = new Watcher()
dep.addSub(watcher)
dep.notify()

总结

  • 观察者模式 是由具体目标调度,比如当事件触发,Dep 就回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 是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

整体分析

  • Vue 基本结构
  • 打印 Vue 实例观察
  • 整体结构

  • 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
    • 能够把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 类

  • 功能
    • 接收初始化的参数(选项)
    • 把 data 中的属性注入到 Vue 实例,转换成 getter/setter
    • 调用 observer 监听 data 中所有属性的变化
    • 调用 compiler 解析指令/插值表达式
  • 结构
    • $options
    • $el
    • $data
    • _proxyData() 静态方法不对外暴露
  • 代码
    class Vue 
      constructor (options) 
        // 1. 保存选项的数据
        this.$options = options || 
        this.$data = options.data || 
        const el = options.el
        this.$el = typeof options.el === 'string' ? document.querySelector(el) : el
    
        // 2. 负责把 data 注入到 Vue 实例
        this._proxyData(this.$data)
    
        // 3. 负责调用 Oberver 实现数据劫持
        // 4. 负责调用 Compiler 解析指令/插值表达式等
      
    
      _proxyData (data) 
        // 遍历 data 的所有属性
        Object.keys(data).forEach(key => 
          Object.defineProperty(this, key, 
            enumerable: true,
            configurable: true,
            get () 
              return data[key]
            ,
            set (newValue) 
              if (data[key] == newValue) return
              data[key] = newValue
          )
        )
      
    
    

Observer 类

  • 功能
    • 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
  • 结构
    • walk(data)
    • defineReactive(data, key, value)
  • 代码
    // 负责数据劫持
    // 把 $data 中的成员转换成 getter/setter
    class Observer 
      constructor (data) 
        this.walk(data)
      
      // 1. 判断数据是否是对象,如果不是对象返回
      // 2. 如果是对象,遍历对象的所有属性,设置为 getter/setter
      walk (data) 
        if (!data || typeof data !== 'object') return
        // 遍历 data 的所有成员
        Object.keys(data).forEach(key => 
          this.defineReactive(data, key, data[key])
        )
      
      // 定义响应式成员
      defineReactive (data, key, val) 
        const that = this
        // 如果 val 是对象,继续设置它下面的成员为响应式数据
        this.walk(val)
        Object.defineProperty(data, key, 
          configurable: true,
          enumerable: true,
          get () 
            return val
          ,
          set (newValue) 
            if (newValue === val) return
            // 如果 newValue 是对象,设置 newValue 的成员为响应式
            this.walk(newValue)
            val = newValue
          
        )
      
    
    

Compiler 类

  • 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
  • 结构
    • 属性
      • el
      • vm
    • 方法
      • compile(el)
      • compileElement(node)
      • compileText(node)
      • isDirective(attrName)
      • isTextNode(node)
      • isElementNode(node)
  • 代码
    • compile
      • 负责解析指令/插值表达式
    // 负责解析指令/插值表达式
    class Compiler 
      constructor (vm) 
        this.vm = vm
        this.el = vm.$el
        // 编译模板
        this.compile(this.el)
      
      // 编译模板
      // 处理文本节点和元素节点
      compile (el) 
        const nodes = el.childNodes
        Arrat.from(nodes).forEach(node => 
          // 判断是文本节点还是元素节点
          if (this.isTextNode(node)) 
            this.compileText(node)
           else if (this.isElementNode(node)) 
            this.compileElement(node)
          
    
          if (node.childNodes && node.childNodes.length) 
            // 如果当前节点中还有子节点,递归编译
            this.compile(node)
          
        )
      
      // 判断是否是文本节点
      isTextNode (node) 
        return node.nodeType === 3
      
      // 判断是否是节点属性
      isElementNode (node) 
        return node.nodeType === 1
      
      // 判断是否是以 v- 开头的指令
      isDirective (attrName) 
        return attrName.startswith('v-')
      
      // 编译文本节点
      compileText (node) 
    
      
      // 编译属性节点
      compileElement (node) 
    
      
    
    
    • compileElement
      • 负责编译元素的指令
      • 处理 v-text 的首次渲染
      • 处理 v-model 的首次渲染
    // 编译属性节点
    compileElement (node) 
      // 遍历元素节点中的所有属性,找到指令
      Array.form(node.attributes).forEach(attr => 
        // 获取元素属性的名称
        let attrName = attr.name
    
        // 判断当前的属性名称是否是指令
        if (this.isDirective(attrName)) 
          // attrName 的形式 v-text v-model
          // 截取属性的名称,获取 text model
          attrName = attrName.substr(2)
          // 获取属性的名称,属性的名称就是我们数据对象的属性 v-text='name',获取的是 name
          const key = attr.value
          // 处理不同的指令
          this.update(node, key, attrName)
        
      )
    
    
    // 负责更新 DOM
    // 创建 watcher
    update (node, key, dir) 
      // node 节点,key 数据的属性名称,dir 指令的前半部分
      const updaterFn = this[dir + 'Updater']
      updaterFn && updaterFn(node, this.vm[key])
    
    
    // v-text 指令的更新方法
    textUpdater (node, value) 
      node.textContent = value
    
    // v-model 指令的更新方法
    modelUpdater (node, value) 
      node.value = value
    
    
    • compileText
      • 负责编译插值表达式
    // 编译文本节点
    compileText (node) 
      const reg = /\\\\(.+?)\\\\/
      // 获取文本节点的内容
      const value = node.textContent
      if (reg.test(value)) 
        // 插值表达式中的值就是我们要的属性名称
        const key = RegExp.$1.trim()
        // 把插值表达式替换成具体的值
        node.textContent = value.replace(reg, this.vm[key])
      
    
    
    • isDirective
      • 判断元素属性名是否为指令,以 v- 开头都是指令
    isDirective(attrName) 
      return attrName.startsWith('v-')
    
    
    • isTextNode
      • 判断是否是文本节点
    isTextNode (node) 
      return node.nodeType === 3
    
    
    • isElementNode
      • 判断是否是元素节点
    isElementNode (node) 
      return node.nodeType === 1
    
    

Dep(Dependency) 类

  • 功能
    • 收集依赖,添加观察者(watcher)
    • 通知所有观察者
  • 结构
    • subs
    • addSub(sub)
    • notify
  • 代码
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)
    
  
  // 通知所有观察者
  notify () 
    this.subs.forEach(sub => 
      Sub.update()
    )
  

  • 在 compiler.js 中收集依赖,发送通知
// defineReactive 中
// 创建 dep 对象收集依赖
const dep = new Dep()

// getter 中 --- get 的过程中收集依赖
Dep.target && dep.addSub(Dep.target)

// setter 中 --- 当数据变化制后,发送通知
dep.notify()

Watcher 类

  • 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
  • 结构
    • vm
    • key
    • cb
    • oldValue
    • update()
  • 代码
class watcher 
  constructor (vm, key, cb以上是关于Vue 响应式实现原理的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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【手把手教你搓Vue响应式原理】(一)初识Vue响应式

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