Vue如何实现响应式系统

前言

最近深入学习了Vue实现响应式的部分源码，将我的些许收获和思考记录下来，希望能对看到这篇文章的人有所帮助。有什么问题欢迎指出，大家共同进步。

什么是响应式系统

一句话概括：数据变更驱动视图更新。这样我们就可以以“数据驱动”的思维来编写我们的代码，更多的关注业务，而不是dom操作。其实Vue响应式的实现是一个变化追踪和变化应用的过程。

vue响应式原理

以数据劫持方式，拦截数据变化；以依赖收集方式，触发视图更新。利用es5 Object.defineProperty拦截数据的setter、getter；getter收集依赖，setter触发依赖更新，而组件render也会变为一个watcher callback被加入相应数据的依赖中。

发布订阅

利用发布订阅设计模式实现，Observer作为发布者，Watcher作为订阅者，两者无直接交互，通过Dep进行统一调度。
Observer负责拦截get, set；get时触发dep添加依赖，set时调度dep发布；添加Watcher时会触发订阅数据的get，并加入到dep调度中心的订阅者队列中。

以下的UML类图是Vue实现响应式功能的类，以及他们之间的引用关系。

只包含部分属性方法

上图中的类已经标识的蛮清楚了，但是还是需要一个调用关系图，让调用过程更加清晰，如下图所示。

响应式data对象中，每一项key的劫持get/set函数都闭包了Dep调度实例，这张图显示了一个key更改过程中的数据流转。

部分源码

数据变更过程中的订阅/发布模型上图已经清晰的展示了，从图中我们已经知道了可以通过增加watcher来订阅某一项数据的变更。那么，我们只需要把组件render作为一个watcher订阅的话，数据驱动视图的渲染岂不是水到渠成了。Vue正是这么做的！
以下代码片段来自Vue.prototype._mount函数

callHook(vm, 'beforeMount')
vm._watcher = new Watcher(vm, () => {
 vm._update(vm._render(), hydrating)
}, noop)
hydrating = false
// manually mounted instance, call mounted on self
// mounted is called for render-created child components in its inserted hook
if (vm.$vnode == null) {
 vm._isMounted = true
 callHook(vm, 'mounted')
}

一些问题思考

#person赋值新的对象，新对象里的属性是否也是响应式的呢？

var vm = new Vue({
 el: '#app',
 data: () => ({
  person: null
 })
})
vm.person = {name: 'zs'}
setTimeout(() => {
 // 更改name
 vm.person.name = 'finally zs'
}, 3000)

答案：是响应式的。

原因：因为Vue劫持set时，会对value再次做observe，源码如下。

function reactiveSetter (newVal) {
 /* ...省略部分代码 */
 // 这里会再次对新的value做拦截
 childOb = observe(newVal)
 dep.notify()
}

#当我们监听多层属性时，上层引用变更，是否会触发回调？

var vm = new Vue({
 data: () => ({
  person: {name: '令狐洋葱'}
 }),
 watch: {
  'person.name'(val) {
   console.log('name updated', val)
  }
 }
})
vm.person = {}

答案：会。

原因：person.name作为一个表达式传入Watcher时，会被解析成类似这样的函数

() => {this.vm.person.name}

这样就会先触发person get, 然后触发name get；所以我们配置的回调函数，不仅仅加入到了name依赖中，person也有。

#接着上个问题，person如果被赋值了新的对象，老对象和老对象上的依赖如何垃圾回收的？

• 老对象的回收：由于老对象的直接引用只有vue实例上的person，person切换到了新的引用，所以老对象没有引用了，就会被回收掉。
• 老对象上的依赖dep，watcher的依赖里还存在；但是在run执行时，会调用watcher的get() 获取当前值；get中会执行新的依赖收集，并在收集完毕后，清空老的依赖。
  

具体源码如下：

/**
* Evaluate the getter, and re-collect dependencies.
*/
get () {
  pushTarget(this)
  const value = this.getter.call(this.vm, this.vm)
  // "touch" every property so they are all tracked as
  // dependencies for deep watching
  if (this.deep) {
    traverse(value)
  }
  popTarget()
  this.cleanupDeps()
  return value
}

#当我们多次同步修改name时，回调函数是否会触发多次？

var vm = new Vue({
  data: () => ({
    person: {name: '令狐洋葱'}
  }),
  watch: {
    'person.name': (val) {
      console.log('name updated: ' + val)
    }
  }
})
vm.person = {name: 'zs'}
vm.person.name = '无敌'

答案: 不会，因为watch回调函数执行是异步的，且会去重。可以通过sync强制配置成同步run，就会执行2次了。

自己实现一个响应式系统

只包含核心功能，具体源码可以看这里https://github.com/Zenser/z-vue，欢迎来star。

实现功能非常基础啦，重在理解，功能不全的。

Observer

class Observe {
  constructor(obj) {
    Object.keys(obj).forEach(prop => {
      reactive(obj, prop, obj[prop])
    })
  }
}
function reactive(obj, prop) {
  let value = obj[prop]
  // 闭包绑定依赖
  let dep = new Dep()
  Object.defineProperty(obj, prop, {
    configurable: true,
    enumerable: true,
    get() {
      //利用js单线程，在get时绑定订阅者
      if (Dep.target) {
        // 绑定订阅者
        dep.addSub(Dep.target)
      }
      return value
    },
    set(newVal) {
      value = newVal
      // 更新时，触发订阅者更新
      dep.notify()
    }
  })
  // 对象监听
  if (typeof value === 'object' && value !== null) {
    Object.keys(value).forEach(valueProp => {
      reactive(value, valueProp)
    })
  } 
}

Dep

class Dep {
  constructor() {
    this.subs = []
  }
  addSub(sub) {
    if (this.subs.indexOf(sub) === -1) {
      this.subs.push(sub)
    }
  }
  notify() {
    this.subs.forEach(sub => {
      const oldVal = sub.value
      sub.cb && sub.cb(sub.get(), oldVal)
    })
  }
}

Watcher

class Watcher {
  constructor(data, exp, cb) {
    this.data = data
    this.exp = exp
    this.cb = cb
    this.get()
  }
  get() {
    Dep.target = this
    this.value = (function calcValue(data, prop) {
      for (let i = 0, len = prop.length; i < len; i++ ) {
        data = data[prop[i]]
      }
      return data
    })(this.data, this.exp.split('.'))
    Dep.target = null
    return this.value
  }
}

参考文档：https://cn.vuejs.org/v2/guide/reactivity.html