深入 Vue3 源码,学习响应式原理

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了深入 Vue3 源码,学习响应式原理相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

Vue2 响应式原理

学过 Vue2 的话应该知道响应式原理是由 Object.defineProperty 对数据进行劫持,再加上订阅发布,实现数据的响应的。

Object.defineProperty 存在以下几个方面的缺点。

  1. 初始化的时候需要遍历对象的所有属性进行劫持,如果对象存在嵌套还需要进行递归。导致初始化的时候需要消耗一些资源用于递归遍历。

  2. 从上面可以推导出 Vue2 对于新增、删减对象属性是无法进行劫持,需要通过 Vue.set、Vue.delete 进行操作。

  3. 每个调用者会生成一个 Watcher,造成内存占用。

  4. 无法劫持 Set、Map 对象。

Vue3 响应式原理

针对以上问题,Vue3 改用了 ES6 原生的 Proxy 对数据进行代理。

Proxy 基本用法如下:

const reactive = (target) => 
  return new Proxy(target, 
    get(target, key) 
      console.log("get: ", key);
      // return Reflect.get(target, key);
      return target[key];
    ,

    set(target, key, value) 
      console.log("set: ", key, " = ", value);
      // Reflect.set(target, key, value);
      target[key] = value;
      return value;
    ,
  );
;

var a = reactive( count: 1 );
console.log(a.count);

a.count = 2;
console.log(a.count);

// log 输出
// get:  count
// 1
// set:  count  =  2
// get:  count
// 2

如此便可检测到数据的变化。接下来只需在 get 进行收集依赖,set 通知依赖更新。

接下来还需借助 effect、track 和 trigger 方法。

effect 函数传入一个回调函数,回调函数会立即执行,并自动与响应式数据建立依赖关系。

track 在 proxy get 中执行,建立依赖关系。

trigger 响应式数据发生变化时,根据依赖关系找到对应函数进行执行。

代码实现如下:

const reactive = (target) => 
  return new Proxy(target, 
    get(target, key) 
      console.log("[proxy get] ", key);
      track(target, key);
      // return Reflect.get(target, key);
      return target[key];
    ,

    set(target, key, value) 
      console.log("[proxy set]  ", key, " = ", value);
      // Reflect.set(target, key, value);
      target[key] = value;
      trigger(target, key);
      return value;
    ,
  );
;

// 用于存放 effect 传入的 fn,便于 track 时找到对应 fn
const effectStack = [];

// 用于保存 响应式对象 和 fn 的关系
// 
//   target: 
//     key: [fn, fn];
//   
// 
const targetMap = ;

const track = (target, key) => 
  let depsMap = targetMap[target];
  if (!depsMap) 
    targetMap[target] = depsMap = ;
  
  let dep = depsMap[key];
  if (!dep) 
    depsMap[key] = dep = [];
  

  // 建立依赖关系
  const activeEffect = effectStack[effectStack.length - 1];
  dep.push(activeEffect);
;

const trigger = (target, key) => 
  const depsMap = targetMap[target];
  if (!depsMap) return;
  const deps = depsMap[key];
  // 根据依赖关系,找出 fn 并重新执行
  deps.map(fn => 
    fn();
  );
;

const effect = (fn) => 
  try 
    effectStack.push(fn);
    fn();
   catch (error) 
    effectStack.pop(fn);
  
;

var a = reactive( count: 1 );

effect(() => 
  console.log("[effect] ", a.count);
);

a.count = 2;

// log 输出
// [proxy get]  count
// [effect]  1
// [proxy set]   count  =  2
// [proxy get]  count
// [effect]  2


以上代码并不是 Vue3 的源码,而是 Vue3 响应式的原理,相比起 Vue2 要更加简单。

执行顺序为

  1. 调用 reactive 代理响应式对象;

  2. 调用 effect ,会将 fn 保存至 effectStack,在执行 fn 时会触发 Proxy 的 get;

  3. 从 Proxy 的 get 触发 track,将数据与 fn 建立关系;

  4. 修改响应式数据,触发 Proxy 的 set;

  5. 从 Proxy 的 set 触发 trigger,从而找出对应的 fn 并执行。

弄清楚原理再去看源码会简单很多,下面我们一起去看下源码。

Vue3 响应式源码

Vue3 的响应式是一个独立的模块,不依赖框架,甚至可以在 React、Angular 中使用。

reactive 函数位于 packages/reactivity/src/reactive.ts

// packages/reactivity/src/reactive.ts
export function reactive(target: object) 
  // if trying to observe a readonly proxy, return the readonly version.
  if (target && (target as Target)[ReactiveFlags.IS_READONLY]) 
    return target
  
  return createReactiveObject(
    target,
    false,
    mutableHandlers,
    mutableCollectionHandlers,
    reactiveMap
  )


function createReactiveObject(
  target: Target,
  isReadonly: boolean,
  baseHandlers: ProxyHandler<any>,
  collectionHandlers: ProxyHandler<any>,
  proxyMap: WeakMap<Target, any>
) 
 // ...
  const proxy = new Proxy(
    target,
    // 对 Set、Map 的集合使用 collectionHandlers(mutableCollectionHandlers)
    // 普通对象使用 baseHandlers(mutableHandlers)
    targetType === TargetType.COLLECTION ? collectionHandlers : baseHandlers
  )
  // ...
  return proxy


接下来看下 mutableHandlers

// packages/reactivity/src/baseHandlers.ts
export const mutableHandlers: ProxyHandler<object> = 
  get,
  set,
  deleteProperty,
  has,
  ownKeys


看下 get 和 set

// packages/reactivity/src/baseHandlers.ts
const get = /*#__PURE__*/ createGetter()
// ...
function createGetter(isReadonly = false, shallow = false) 
  return function get(target: Target, key: string | symbol, receiver: object) 
    // ...

    const res = Reflect.get(target, key, receiver)

    if (isSymbol(key) ? builtInSymbols.has(key) : isNonTrackableKeys(key)) 
      return res
    

    if (!isReadonly) 
      // 调用 track 建立依赖关系
      track(target, TrackOpTypes.GET, key)
    

    // ...
    return res
  


// packages/reactivity/src/baseHandlers.ts
const set = /*#__PURE__*/ createSetter()
// ...
function createSetter(shallow = false) 
  return function set(
    target: object,
    key: string | symbol,
    value: unknown,
    receiver: object
  ): boolean 
    let oldValue = (target as any)[key]
    // ...
    const result = Reflect.set(target, key, value, receiver)
    // don't trigger if target is something up in the prototype chain of original
    if (target === toRaw(receiver)) 
      if (!hadKey) 
        // 调用 trigger 通知依赖重新执行
        trigger(target, TriggerOpTypes.ADD, key, value)
       else if (hasChanged(value, oldValue)) 
        // 调用 trigger 通知依赖重新执行
        trigger(target, TriggerOpTypes.SET, key, value, oldValue)
      
    
    return result
  


接下来再看下 track

// packages/reactivity/src/effect.ts
export function track(target: object, type: TrackOpTypes, key: unknown) 
  if (!isTracking()) 
    return
  
  let depsMap = targetMap.get(target)
  if (!depsMap) 
    targetMap.set(target, (depsMap = new Map()))
  
  let dep = depsMap.get(key)
  if (!dep) 
    depsMap.set(key, (dep = createDep()))
  

  const eventInfo = __DEV__
    ?  effect: activeEffect, target, type, key 
    : undefined

  trackEffects(dep, eventInfo)



export function trackEffects(
  dep: Dep,
  debuggerEventExtraInfo?: DebuggerEventExtraInfo
) 
 // ...
  if (shouldTrack) 
    dep.add(activeEffect!)
    activeEffect!.deps.push(dep)
  


上半部分与我们自己实现的逻辑很类似,先找出 dep 如果不存在则创建,只不过 Vue 使用的是 Map 和 Set(createDep 返回值为 Set)。

然后是 trackEffects,关键代码就是 dep 和 activeEffect 互相保存,我们的做法只是将 activeEffect 存入 dep 。

接下来看看 set 中调用的 trigger。

// packages/reactivity/src/effect.ts
export function trigger(
  target: object,
  type: TriggerOpTypes,
  key?: unknown,
  newValue?: unknown,
  oldValue?: unknown,
  oldTarget?: Map<unknown, unknown> | Set<unknown>
) 
  const depsMap = targetMap.get(target)
  if (!depsMap) 
    // never been tracked
    // 没有被 track 收集到,直接返回
    return
  

  let deps: (Dep | undefined)[] = []
  if (type === TriggerOpTypes.CLEAR) 
    // collection being cleared
    // trigger all effects for target
    // 清空依赖,需要触发与 target 关联的所有 effect
    deps = [...depsMap.values()]
   else if (key === 'length' && isArray(target)) 
    // 修改数组的 length 时对应的处理
    depsMap.forEach((dep, key) => 
      if (key === 'length' || key >= (newValue as number)) 
        deps.push(dep)
      
    )
   else 
    // schedule runs for SET | ADD | DELETE
    // 修改、新增、删除属性时执行
    if (key !== void 0) 
      deps.push(depsMap.get(key))
    

    // also run for iteration key on ADD | DELETE | Map.SET
    // 往 deps 中添加迭代器属性的 effect
    switch (type) 
      // ...
    
  
  
  // 以上操作则是为了取出 deps (targetMap[target][key])

  // 下面的操作则是将 deps 中的 effect 取出并执行
  // 开发时还会传入 eventInfo
  const eventInfo = __DEV__
    ?  target, type, key, newValue, oldValue, oldTarget 
    : undefined

  if (deps.length === 1) 
    if (deps[0]) 
      if (__DEV__) 
        triggerEffects(deps[0], eventInfo)
       else 
        triggerEffects(deps[0])
      
    
   else 
    const effects: ReactiveEffect[] = []
    for (const dep of deps) 
      if (dep) 
        effects.push(...dep)
      
    
    if (__DEV__) 
      triggerEffects(createDep(effects), eventInfo)
     else 
      triggerEffects(createDep(effects))
    
  


// 执行 effect
export function triggerEffects(
  dep: Dep | ReactiveEffect[],
  debuggerEventExtraInfo?: DebuggerEventExtraInfo
) 
  // spread into array for stabilization
  for (const effect of isArray(dep) ? dep : [...dep]) 
    if (effect !== activeEffect || effect.allowRecurse) 
      if (__DEV__ && effect.onTrigger) 
        effect.onTrigger(extend( effect , debuggerEventExtraInfo))
      
      if (effect.scheduler) 
        effect.scheduler()
       else 
        effect.run()
      
    
  


trigger 函数看似很长,其实可以简化成我们的例子进行理解,无非就是取出对应的 deps ,遍历出 deps 中的 effect 并执行。

接下来就该看看 effect 函数的实现了。

// packages/reactivity/src/effect.ts
export function effect<T = any>(
  fn: () => T,
  options?: ReactiveEffectOptions
): ReactiveEffectRunner 
  if ((fn as ReactiveEffectRunner).effect) 
    fn = (fn as ReactiveEffectRunner).effect.fn
  

  // 调用 ReactiveEffect 对进行封装
  const _effect = new ReactiveEffect(fn)
  // ...
  // 判断是否有 options.lazy
  // lazy 为 true 不会立即执行
  if (!options || !options.lazy) 
    _effect.run()
  
  const runner = _effect.run.bind(_effect) as ReactiveEffectRunner
  runner.effect = _effect
  return runner



export class ReactiveEffect<T = any> 
  active = true
  deps: Dep[] = []

  // can be attached after creation
  computed?: boolean
  allowRecurse?: boolean
  onStop?: () => void
  // dev only
  onTrack?: (event: DebuggerEvent) => void
  // dev only
  onTrigger?: (event: DebuggerEvent) => void

  constructor(
    public fn: () => T,
    public scheduler: EffectScheduler | null = null,
    scope?: EffectScope | null
  ) 
    recordEffectScope(this, scope)
  

  run() 
    if (!this.active) 
      return this.fn()
    
    if (!effectStack.includes(this)) 
      try 
        // 执行时将当前的 effect 存入 effectStack
        // 并赋值给 activeEffect
        // 在 track 时获取
        effectStack.push((activeEffect = this))
        enableTracking()
        // ...
        return this.fn()
       finally 
        // ...
        resetTracking()
        effectStack.pop()
        const n = effectStack.length
        // 从 effectStack 继续取出上一个的 activeEffect 继续执行
        activeEffect = n > 0 ? effectStack[n - 1] : undefined
      
    
  

  stop() 
    // ...
  


我们在使用 effect 时,会将我们传入的函数经过 ReactiveEffect 封装,如果我们没传入 lazy: true 则会立即执行 run 函数。

run 函数就是先赋值 activeEffect 并存入 effectStack,然后执行我们传入的回调函数。

执行回调函数的过程会触发 Proxy 的 get,get 又会触发 track 进行依赖收集。

执行完成后将 activeEffect 从 effectStack pop出去,并取出上一个 activeEffect 继续执行。

为什么要用 effectStack ?

假如我们在 effect 中使用了 computed,Vue 需要先执行计算出 computed。

computed 内部也会调用 ReactiveEffect,所以需要将 computed 的 effect 存入 effectStack ,当 computed 计算完成之后,则从 effectStack pop 出去,继续执行我们的 effect。

如此便完成依赖收集,当响应式数据发生变化时则会触发 trigger,重新执行我们在 effect 中传入的回调函数。

修改响应式数据为什么页面会自动更新?还记得上篇文章<深入 Vue3 源码,学习初始化流程>介绍的 setupRenderEffect 吗?

这个方法也是利用了 ReactiveEffect,在 mount 的时候会触发 setupRenderEffect 执行进而触发 patchpatch 的过程中会使用响应式数据,从而建立依赖关系,当响应式数据发生变化时会重新执行 setupRenderEffect,后面就进入 diff 了,下篇文章在详细展开 diff。

结语

以上便是 Vue3 的响应式原理,只要了解了原理,能用自己的语言清晰的描述出来,面试肯定能增加成功率。

好了,这篇文章就水到这里吧。如有错误的地方,希望还能在评论区指出,感谢!

以上是关于深入 Vue3 源码,学习响应式原理的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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