作者 | 浪里行舟
責(zé)編 | 胡巍巍
Vue 最獨(dú)特的特性之一，是其非侵入性的響應(yīng)式系統(tǒng)。數(shù)據(jù)模型僅僅是普通的 JAVA 對(duì)象。而當(dāng)你修改它們時(shí)，視圖會(huì)進(jìn)行更新。這使得狀態(tài)管理非常簡(jiǎn)單直接，不過(guò)理解其工作原理同樣重要，這樣你可以避開(kāi)一些常見(jiàn)的問(wèn)題。本文將針對(duì)響應(yīng)式原理做一個(gè)詳細(xì)介紹，并且?guī)銓?shí)現(xiàn)一個(gè)基礎(chǔ)版的響應(yīng)式系統(tǒng)。
什么是響應(yīng)式
我們先來(lái)看個(gè)例子：
<divid="App">
<div>Price :￥{{ price }}</div>
<div>Total:￥{{ price * quantity }}</div>
<div>Taxes: ￥{{ totalPriceWithTax }}</div>
<button@click="changePrice">改變價(jià)格</button>
</div>
varapp = new Vue({
el: '#app',
data{
return{
price: 5.0,
quantity: 2
};
},
computed: {
totalPriceWithTax {
returnthis.price * this.quantity * 1.03;
}
},
methods: {
changePrice {
this.price = 10;
}
}
})
上例中當(dāng)price 發(fā)生變化的時(shí)候，Vue就知道自己需要做三件事情：
- 更新頁(yè)面上price的值
- 計(jì)算表達(dá)式 price*quantity 的值，更新頁(yè)面
- 調(diào)用totalPriceWithTax 函數(shù)，更新頁(yè)面
數(shù)據(jù)發(fā)生變化后，會(huì)重新對(duì)頁(yè)面渲染，這就是Vue響應(yīng)式，那么這一切是怎么做到的呢？
想完成這個(gè)過(guò)程，我們需要：
- 偵測(cè)數(shù)據(jù)的變化
- 收集視圖依賴了哪些數(shù)據(jù)
- 數(shù)據(jù)變化時(shí)，自動(dòng)“通知”需要更新的視圖部分，并進(jìn)行更新
對(duì)應(yīng)專業(yè)俗語(yǔ)分別是：
- 數(shù)據(jù)劫持 / 數(shù)據(jù)代理
- 依賴收集
- 發(fā)布訂閱模式
如何偵測(cè)數(shù)據(jù)的變化
首先有個(gè)問(wèn)題，在Java中，如何偵測(cè)一個(gè)對(duì)象的變化？其實(shí)有兩種辦法可以偵測(cè)到變化：使用 Object.defineProperty和ES6的 Proxy，這就是進(jìn)行數(shù)據(jù)劫持或數(shù)據(jù)代理。這部分代碼主要參考珠峰架構(gòu)課。
方法1.Object.defineProperty
Vue通過(guò)設(shè)定對(duì)象屬性的 setter/getter 方法來(lái)監(jiān)聽(tīng)數(shù)據(jù)的變化，通過(guò)getter進(jìn)行依賴收集，而每個(gè)setter方法就是一個(gè)觀察者，在數(shù)據(jù)變更的時(shí)候通知訂閱者更新視圖。
functionrender{
console.log('模擬視圖渲染')
}
letdata = {
name: '浪里行舟',
location: { x: 100, y: 100}
}
observe(data)
functionobserve(obj) { // 我們來(lái)用它使對(duì)象變成可觀察的
// 判斷類型
if(!obj || typeofobj !== 'object') {
return
}
Object.keys(obj).forEach(key=>{
defineReactive(obj, key, obj[key])
})
functiondefineReactive(obj, key, value) {
// 遞歸子屬性
observe(value)
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true, //可枚舉（可以遍歷）
configurable: true, //可配置（比如可以刪除）
get: functionreactiveGetter{
console.log('get', value) // 監(jiān)聽(tīng)
returnvalue
},
set: functionreactiveSetter(newVal) {
observe(newVal) //如果賦值是一個(gè)對(duì)象，也要遞歸子屬性
if(newVal !== value) {
console.log('set', newVal) // 監(jiān)聽(tīng)
render
value = newVal
}
}
})
}
}
data.location = {
x: 1000,
y: 1000
} //set {x: 1000,y: 1000} 模擬視圖渲染
data.name // get 浪里行舟
上面這段代碼的主要作用在于：observe這個(gè)函數(shù)傳入一個(gè) obj（需要被追蹤變化的對(duì)象），通過(guò)遍歷所有屬性的方式對(duì)該對(duì)象的每一個(gè)屬性都通過(guò) defineReactive 處理,以此來(lái)達(dá)到實(shí)現(xiàn)偵測(cè)對(duì)象變化。值得注意的是， observe 會(huì)進(jìn)行遞歸調(diào)用。那我們?nèi)绾蝹蓽y(cè)Vue中 data 中的數(shù)據(jù)，其實(shí)也很簡(jiǎn)單：
classVue{
/* Vue構(gòu)造類 */
constructor(options) {
this._data = options.data;
observer(this._data);
}
}
這樣我們只要 new 一個(gè) Vue 對(duì)象，就會(huì)將 data 中的數(shù)據(jù)進(jìn)行追蹤變化。不過(guò)這種方式有幾個(gè)注意點(diǎn)需補(bǔ)充說(shuō)明：
- 無(wú)法檢測(cè)到對(duì)象屬性的添加或刪除(如 data.location.a=1)。
Vue 通過(guò) Object.defineProperty來(lái)將對(duì)象的key轉(zhuǎn)換成 getter/setter的形式來(lái)追蹤變化，但 getter/setter只能追蹤一個(gè)數(shù)據(jù)是否被修改，無(wú)法追蹤新增屬性和刪除屬性。如果是刪除屬性，我們可以用 vm.$delete實(shí)現(xiàn)，那如果是新增屬性，該怎么辦呢？
1）可以使用 Vue.set(location,a,1) 方法向嵌套對(duì)象添加響應(yīng)式屬性;2）也可以給這個(gè)對(duì)象重新賦值，比如 data.location={...data.location,a:1}
- Object.defineProperty 不能監(jiān)聽(tīng)數(shù)組的變化，需要進(jìn)行數(shù)組方法的重寫(xiě)，具體代碼如下：
functionrender{
console.log('模擬視圖渲染')
}
letobj = [1, 2, 3]
letmethods = ['pop', 'shift', 'unshift', 'sort', 'reverse', 'splice', 'push']
// 先獲取到原來(lái)的原型上的方法
letarrayProto = Array.prototype
// 創(chuàng)建一個(gè)自己的原型 并且重寫(xiě)methods這些方法
letproto = Object.create(arrayProto)
methods.forEach(method=>{
proto[method] = function{
// AOP
arrayProto[method].call(this, ...arguments)
render
}
})
functionobserver(obj) {
// 把所有的屬性定義成set/get的方式
if(Array.isArray(obj)) {
obj.__proto__ = proto
return
}
if(typeofobj == 'object') {
for(letkey inobj) {
defineReactive(obj, key, obj[key])
}
}
}
functiondefineReactive(data, key, value) {
observer(value)
Object.defineProperty(data, key, {
get {
returnvalue
},
set(newValue) {
observer(newValue)
if(newValue !== value) {
render
value = newValue
}
}
})
}
observer(obj)
function$set(data, key, value) {
defineReactive(data, key, value)
}
obj.push(123, 55)
console.log(obj) //[1, 2, 3, 123, 55]
這種方法將數(shù)組的常用方法進(jìn)行重寫(xiě)，進(jìn)而覆蓋掉原生的數(shù)組方法，重寫(xiě)之后的數(shù)組方法需要能夠被攔截。但有些數(shù)組操作Vue時(shí)攔截不到的，當(dāng)然也就沒(méi)辦法響應(yīng)，比如：
obj.length-- // 不支持?jǐn)?shù)組的長(zhǎng)度變化
obj[0]=1// 修改數(shù)組中第一個(gè)元素，也無(wú)法偵測(cè)數(shù)組的變化
ES6提供了元編程的能力，所以有能力攔截，Vue3.0可能會(huì)用ES6中Proxy 作為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)代理的主要方式。
方法2.Proxy
Proxy 是 Java 2015 的一個(gè)新特性。Proxy 的代理是針對(duì)整個(gè)對(duì)象的，而不是對(duì)象的某個(gè)屬性，因此不同于 Object.defineProperty 的必須遍歷對(duì)象每個(gè)屬性， Proxy 只需要做一層代理就可以監(jiān)聽(tīng)同級(jí)結(jié)構(gòu)下的所有屬性變化，當(dāng)然對(duì)于深層結(jié)構(gòu)，遞歸還是需要進(jìn)行的。此外 Proxy支持代理數(shù)組的變化。
functionrender{
console.log('模擬視圖的更新')
}
letobj = {
name: '前端工匠',
age: { age: 100},
arr: [1, 2, 3]
}
lethandler = {
get(target, key) {
// 如果取的值是對(duì)象就在對(duì)這個(gè)對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)劫持
if(typeoftarget[key] == 'object'&& target[key] !== null) {
returnnewProxy(target[key], handler)
}
returnReflect.get(target, key)
},
set(target, key, value) {
if(key === 'length') returntrue
render
returnReflect.set(target, key, value)
}
}
letproxy = newProxy(obj, handler)
proxy.age.name = '浪里行舟'// 支持新增屬性
console.log(proxy.age.name) // 模擬視圖的更新 浪里行舟
proxy.arr[0] = '浪里行舟'//支持?jǐn)?shù)組的內(nèi)容發(fā)生變化
console.log(proxy.arr) // 模擬視圖的更新 ['浪里行舟', 2, 3 ]
proxy.arr.length-- // 無(wú)效
以上代碼不僅精簡(jiǎn)，而且還是實(shí)現(xiàn)一套代碼對(duì)對(duì)象和數(shù)組的偵測(cè)都適用。不過(guò) Proxy兼容性不太好！
為什么要收集依賴
我們之所以要觀察數(shù)據(jù)，其目的在于當(dāng)數(shù)據(jù)的屬性發(fā)生變化時(shí)，可以通知那些曾經(jīng)使用了該數(shù)據(jù)的地方。比如第一例子中，模板中使用了price 數(shù)據(jù)，當(dāng)它發(fā)生變化時(shí)，要向使用了它的地方發(fā)送通知。那如果多個(gè)Vue實(shí)例中共用一個(gè)變量，如下面這個(gè)例子：
letglobalData = {
text: '浪里行舟'
};
lettest1 = newVue({
template:
`<div>
<span>{{text}}</span>
<div>`,
data: globalData
});
lettest2 = newVue({
template:
`<div>
<span>{{text}}</span>
<div>`,
data: globalData
});
如果我們執(zhí)行下面這條語(yǔ)句：
globalData.text= '前端工匠';
此時(shí)我們需要通知 test1 以及 test2 這兩個(gè)Vue實(shí)例進(jìn)行視圖的更新,我們只有通過(guò)收集依賴才能知道哪些地方依賴我的數(shù)據(jù)，以及數(shù)據(jù)更新時(shí)派發(fā)更新。那依賴收集是如何實(shí)現(xiàn)的？其中的核心思想就是“事件發(fā)布訂閱模式”。接下來(lái)我們先介紹兩個(gè)重要角色-- 訂閱者 Dep和觀察者 Watcher ，然后闡述收集依賴的如何實(shí)現(xiàn)的。
訂閱者 Dep
1.為什么引入 Dep
收集依賴需要為依賴找一個(gè)存儲(chǔ)依賴的地方，為此我們創(chuàng)建了Dep,它用來(lái)收集依賴、刪除依賴和向依賴發(fā)送消息等。
于是我們先來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)訂閱者 Dep 類，用于解耦屬性的依賴收集和派發(fā)更新操作，說(shuō)得具體點(diǎn)，它的主要作用是用來(lái)存放 Watcher 觀察者對(duì)象。我們可以把Watcher理解成一個(gè)中介的角色，數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)通知它，然后它再通知其他地方。
2. Dep的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)
classDep{
constructor{
/* 用來(lái)存放Watcher對(duì)象的數(shù)組 */
this.subs = [];
}
/* 在subs中添加一個(gè)Watcher對(duì)象 */
addSub (sub) {
this.subs.push(sub);
}
/* 通知所有Watcher對(duì)象更新視圖 */
notify {
this.subs.forEach((sub) =>{
sub.update;
})
}
}
以上代碼主要做兩件事情：
- 用 addSub 方法可以在目前的 Dep 對(duì)象中增加一個(gè) Watcher 的訂閱操作；
- 用 notify 方法通知目前 Dep 對(duì)象的 subs 中的所有 Watcher 對(duì)象觸發(fā)更新操作。
所以當(dāng)需要依賴收集的時(shí)候調(diào)用 addSub，當(dāng)需要派發(fā)更新的時(shí)候調(diào)用 notify。調(diào)用也很簡(jiǎn)單：
let dp = newDep
dp.addSub(=>{
console.log('emit here')
})
dp.notify
觀察者 Watcher
1.為什么引入Watcher
Vue 中定義一個(gè) Watcher 類來(lái)表示觀察訂閱依賴。至于為啥引入Watcher，《深入淺出vue.js》給出了很好的解釋:
當(dāng)屬性發(fā)生變化后，我們要通知用到數(shù)據(jù)的地方，而使用這個(gè)數(shù)據(jù)的地方有很多，而且類型還不一樣，既有可能是模板，也有可能是用戶寫(xiě)的一個(gè)watch,這時(shí)需要抽象出一個(gè)能集中處理這些情況的類。然后，我們?cè)谝蕾囀占A段只收集這個(gè)封裝好的類的實(shí)例進(jìn)來(lái)，通知也只通知它一個(gè)，再由它負(fù)責(zé)通知其他地方。
依賴收集的目的是將觀察者 Watcher 對(duì)象存放到當(dāng)前閉包中的訂閱者 Dep 的 subs 中。形成如下所示的這樣一個(gè)關(guān)系（圖參考《剖析 Vue.js 內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制》）。
2.Watcher的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)
classWatcher{
constructor(obj, key, cb) {
// 將 Dep.target 指向自己
// 然后觸發(fā)屬性的 getter 添加監(jiān)聽(tīng)
// 最后將 Dep.target 置空
Dep.target = this
this.cb = cb
this.obj = obj
this.key = key
this.value = obj[key]
Dep.target = null
}
update {
// 獲得新值
this.value = this.obj[this.key]
// 我們定義一個(gè) cb 函數(shù)，這個(gè)函數(shù)用來(lái)模擬視圖更新，調(diào)用它即代表更新視圖
this.cb(this.value)
}
}
以上就是 Watcher 的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)，在執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)的時(shí)候?qū)?Dep.target 指向自身，從而使得收集到了對(duì)應(yīng)的 Watcher，在派發(fā)更新的時(shí)候取出對(duì)應(yīng)的 Watcher ,然后執(zhí)行 update 函數(shù)。
收集依賴
所謂的依賴，其實(shí)就是Watcher。至于如何收集依賴，總結(jié)起來(lái)就一句話，在getter中收集依賴，在setter中觸發(fā)依賴。先收集依賴，即把用到該數(shù)據(jù)的地方收集起來(lái)，然后等屬性發(fā)生變化時(shí)，把之前收集好的依賴循環(huán)觸發(fā)一遍就行了。
具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)外界通過(guò)Watcher讀取數(shù)據(jù)時(shí)，便會(huì)觸發(fā)getter從而將Watcher添加到依賴中，哪個(gè)Watcher觸發(fā)了getter，就把哪個(gè)Watcher收集到Dep中。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，會(huì)循環(huán)依賴列表，把所有的Watcher都通知一遍。
最后我們對(duì) defineReactive 函數(shù)進(jìn)行改造，在自定義函數(shù)中添加依賴收集和派發(fā)更新相關(guān)的代碼,實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)易的數(shù)據(jù)響應(yīng)式。
functionobserve(obj) {
// 判斷類型
if(!obj || typeofobj !== 'object') {
return
}
Object.keys(obj).forEach(key=>{
defineReactive(obj, key, obj[key])
})
functiondefineReactive(obj, key, value) {
observe(value) // 遞歸子屬性
letdp = newDep //新增
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true, //可枚舉（可以遍歷）
configurable: true, //可配置（比如可以刪除）
get: functionreactiveGetter{
console.log('get', value) // 監(jiān)聽(tīng)
// 將 Watcher 添加到訂閱
if(Dep.target) {
dp.addSub(Dep.target) // 新增
}
returnvalue
},
set: functionreactiveSetter(newVal) {
observe(newVal) //如果賦值是一個(gè)對(duì)象，也要遞歸子屬性
if(newVal !== value) {
console.log('set', newVal) // 監(jiān)聽(tīng)
render
value = newVal
// 執(zhí)行 watcher 的 update 方法
dp.notify //新增
}
}
})
}
}
classVue{
constructor(options) {
this._data = options.data;
observer(this._data);
/* 新建一個(gè)Watcher觀察者對(duì)象，這時(shí)候Dep.target會(huì)指向這個(gè)Watcher對(duì)象 */
newWatcher;
console.log('模擬視圖渲染');
}
}
當(dāng) render function 被渲染的時(shí)候,讀取所需對(duì)象的值，會(huì)觸發(fā) reactiveGetter 函數(shù)把當(dāng)前的 Watcher 對(duì)象（存放在 Dep.target 中）收集到 Dep 類中去。之后如果修改對(duì)象的值，則會(huì)觸發(fā) reactiveSetter 方法，通知 Dep 類調(diào)用 notify 來(lái)觸發(fā)所有 Watcher 對(duì)象的 update 方法更新對(duì)應(yīng)視圖。
總結(jié)
最后我們依照下圖（參考《深入淺出vue.js》），再來(lái)回顧下整個(gè)過(guò)程：
- 在 newVue 后， Vue 會(huì)調(diào)用 _init 函數(shù)進(jìn)行初始化，也就是init 過(guò)程，在 這個(gè)過(guò)程Data通過(guò)Observer轉(zhuǎn)換成了getter/setter的形式，來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)追蹤變化，當(dāng)被設(shè)置的對(duì)象被讀取的時(shí)候會(huì)執(zhí)行 getter 函數(shù)，而在當(dāng)被賦值的時(shí)候會(huì)執(zhí)行 setter函數(shù)。
- 當(dāng)render function 執(zhí)行的時(shí)候，因?yàn)闀?huì)讀取所需對(duì)象的值，所以會(huì)觸發(fā)getter函數(shù)從而將Watcher添加到依賴中進(jìn)行依賴收集。
- 在修改對(duì)象的值的時(shí)候，會(huì)觸發(fā)對(duì)應(yīng)的 setter， setter通知之前依賴收集得到的 Dep 中的每一個(gè) Watcher，告訴它們自己的值改變了，需要重新渲染視圖。這時(shí)候這些 Watcher就會(huì)開(kāi)始調(diào)用 update 來(lái)更新視圖。
- 剖析 Vue.js 內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制
- 深入淺出Vue.js
- Vue官方文檔
- 前端面試之道
- 前端開(kāi)發(fā)核心知識(shí)進(jìn)階
- Java響應(yīng)式的最通俗易懂的解釋(譯)
作者簡(jiǎn)介：浪里行舟，碩士研究生，專注于前端，運(yùn)營(yíng)有個(gè)人公眾號(hào)前端工匠，致力于打造適合初中級(jí)工程師能夠快速吸收的一系列優(yōu)質(zhì)文章。
聲明：本文系作者投稿，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系原作者。
