一篇搞懂Vue2、Vue3响应式源码的原理

2024-08-05 04:00:22

前言

我们在编写Vue2,Vue3代码的时候，经常会在data中定义某些数据，然后在template用到的时候，可能会在多处用到这些数据，通过对这些数据的操作，可以达到改变视图的作用，即所谓数据驱动视图。

我们可以通过Mustache 语法，让data可以在页面上显示，随着data的变化，视图中也会随之改变。

那么，这种响应式操作在Vue2、Vue3中是怎么实现的呢？

Vue2响应式操作

响应式函数的封装

在进行响应式操作前，我们需要简单大致封装一个响应式函数，参数接收的是函数，凡是传入到响应式函数的函数，就是需要响应式的，其他默认定义的函数是不需要响应式的。

我们需要用一个数组将他们收集起来，（现在暂时使用函数，最好的办法是放入Set中，下文会讲），代码如下：

// 封装一个响应式的函数
let reactiveFns = []
function watchFn(fn) {
  reactiveFns.push(fn)
}

等到我们需要执行这些函数的时候（什么时候需要执行是后话，先简单提一下），可以遍历这个数组然后执行：

reactiveFns.forEach(fn => {<!--{cke_protected}{C}%3C!%2D%2D%20%2D%2D%3E-->
fn()
})

Depend类的封装

我们需要封装一个Depend类，这个类的作用是：这个类用于管理某一个对象的某一个属性的所有响应式函数。一个对象里面可能会有多个属性并且有他们对应的值，我们可能用到了这个对象里面多个属性，所以我们要给这里的每个用到的属性建立一个属于自己的类，用来管理对这个属性有依赖的所有函数。

所以我们得想办法拿到刚才在响应式函数里面传进去的函数，这里我们可以用activeReactiveFn暂时保存刚才传进去的函数。

所以我们对响应式函数的封装进行重构一下，如下：

// 保存当前需要收集的响应式函数
let activeReactiveFn = null

// 封装一个响应式的函数
function watchFn(fn) {
  activeReactiveFn = fn
  fn()
  activeReactiveFn = null
}

因为某个属性可能会用多个函数进行依赖，所有在这个类的内部我们会定义一个Set, reactiveFns = new Set(),定义成Set而不是数组是因为Set数据结构没有重复的数据，从而防止了重复的操作。

这里定义了一个depend方法可以将activeReactiveFn在有值的情况下，放入reactiveFns中，notify函数就是将这些收集了的函数进行执行。

class Depend {
  constructor() {
    this.reactiveFns = new Set()
  }
  depend() {
    if (activeReactiveFn) {
      this.reactiveFns.add(activeReactiveFn)
    }
  }

  notify() {
    this.reactiveFns.forEach(fn => {
      fn()
    })
  }
}

监听对象的变化

在Vue2中使用的监听对象的变化使用的方法是：使用Object.defineProperty。

我们可以封装一个reactive函数，参数传入一个对象，函数内部对这个对象进行监听，遍历这个对象，获取所有的属性和属性值，对每个属性使用Object.defineProperty，在Object.defineProperty第三个参数中，get和set方法中，在set方法中，修改值为新的值之后，之前提到，每个属性都要有属于自己的Depend对象，那么如何获取这个对象呢？

那这里还有个问题，有不同的对象，对象里面又有多个属性，那么这该如何解决呢？

可以定义一个WeakMap将各个对象保存成Map形式，然后在每个单一对象里面，我们可以用Map形式保存属性的Depend类，如图所示：

那么如何根据对象名，属性名获取depend呢？可以在getDepend函数实现，参数传入对象名，属性名
，代码如下：

// 封装一个获取depend函数
const targetMap = new WeakMap()

function getDepend(target, key) {
  // 根据target对象获取map的过程
  let map = targetMap.get(target)
  if (!map) {
    map = new Map()
    targetMap.set(target, map)
  }

  // 根据key获取depend对象
  let depend = map.get(key)
  if (!depend) {
    depend = new Depend()
    map.set(key, depend)
  }
  return depend
}

获取到属性特定的depend后，回到原来的话题，那么在set方法中，修改值为新的值之后，获取到属性特定的depend后，要调用depend里面的notify方法，使对这个属性有依赖的所有函数执行,也就是对数据进行更新。

在get方法中，在返回属性值之前，要先获取到属性特定的depend后，调用depend里面的depend方法，将对此属性依赖的函数保存下来。

代码如下：

function reactive(obj) {
  Object.keys(obj).forEach(key => {
    let value = obj[key]
    Object.defineProperty(obj, key, {
      get: function() {
        const depend = getDepend(obj, key)
        depend.depend()
        return value
      },
      set: function(newValue) {
        value = newValue
        const depend = getDepend(obj, key)
        depend.notify()
      }
    })
  })
  return obj
}

至此，Vue2的响应式操作就已经实现了

所有代码以及测试代码如下：

// 保存当前需要收集的响应式函数
let activeReactiveFn = null
class Depend {
    constructor() {
        this.reactiveFns = new Set()
    }
    depend() {
        if (activeReactiveFn) {
            this.reactiveFns.add(activeReactiveFn)
        }
    }

    notify() {
        this.reactiveFns.forEach(fn => {
            fn()
        })
    }
}

// 封装一个响应式的函数
function watchFn(fn) {
    activeReactiveFn = fn
    fn()
    activeReactiveFn = null
}

// 封装一个获取depend函数
const targetMap = new WeakMap()

function getDepend(target, key) {
    // 根据target对象获取map的过程
    let map = targetMap.get(target)
    if (!map) {
        map = new Map()
        targetMap.set(target, map)
    }

    // 根据key获取depend对象
    let depend = map.get(key)
    if (!depend) {
        depend = new Depend()
        map.set(key, depend)
    }
    return depend
}

function reactive(obj) {
    Object.keys(obj).forEach(key => {
        let value = obj[key]
        Object.defineProperty(obj, key, {
            get: function() {
                const depend = getDepend(obj, key)
                depend.depend()
                return value
            },
            set: function(newValue) {
                value = newValue
                const depend = getDepend(obj, key)
                depend.notify()
            }
        })
    })
    return obj
}

// 监听对象的属性变量: Proxy(vue3)/Object.defineProperty(vue2)
const objProxy = reactive({
    name: "cy", // depend对象
    age: 18 // depend对象
})

const infoProxy = reactive({
    address: "安徽省",
    height: 1.88
})

watchFn(() => {
    console.log(infoProxy.address)
})

infoProxy.address = "北京市"

const foo = reactive({
    name: "foo"
})

watchFn(() => {
    console.log(foo.name)
})

foo.name = "aaa"
foo.name = "bbb"

// 安徽省
// 北京市
// foo
// aaa
// bbb

Vue3响应式操作

Proxy、Reflect

Proxy：
在Vue2中，使用Object.defineProperty来监听对象的变化，但是这样做有什么缺点呢？

首先，Object.defineProperty设计的初衷，不是为了去监听截止一个对象中所有的属性的。

我们在定义某些属性的时候，初衷其实是定义普通的属性，但是后面我们强行将它变成了数据属性描述符。

其次，如果我们想监听更加丰富的操作，比如新增属性、删除属性，那么Object.defineProperty是无能为力的。

所以我们要知道，存储数据描述符设计的初衷并不是为了去监听一个完整的对象

在ES6中，新增了一个Proxy类，这个类从名字就可以看出来，是用于帮助我们创建一个代理的：

也就是说，如果我们希望监听一个对象的相关操作，那么我们可以先创建一个代理对象（Proxy对象）；

之后对该对象的所有操作，都通过代理对象来完成，代理对象可以监听我们想要对原对象进行哪些操作；

如果我们想要侦听某些具体的操作，那么就可以在handler中添加对应的捕捉器（Trap）：
set函数有四个参数：

target：目标对象（侦听的对象）；
property：将被设置的属性key；
value：新属性值；
receiver：调用的代理对象；

get函数有三个参数：

target：目标对象（侦听的对象）；
property：被获取的属性key；
receiver：调用的代理对象

实例代码如下;

const obj = {
  name: "cy",
  age: 18
}

const objProxy = new Proxy(obj, {
  // 获取值时的捕获器
  get: function(target, key) {
    console.log(`监听到对象的${key}属性被访问了`, target)
    return target[key]
  },

  // 设置值时的捕获器
  set: function(target, key, newValue) {
    console.log(`监听到对象的${key}属性被设置值`, target)
    target[key] = newValue
  }
})

console.log(objProxy.name)
console.log(objProxy.age)

objProxy.name = "kobe"
objProxy.age = 30

console.log(obj.name)
console.log(obj.age)
// 监听到对象的name属性被访问了 { name: 'cy', age: 18 }
// cy
// 监听到对象的age属性被访问了 { name: 'cy', age: 18 }
// 18
// 监听到对象的name属性被设置值 { name: 'cy', age: 18 }
// 监听到对象的age属性被设置值 { name: 'kobe', age: 18 }
// kobe
// 30

Reflect:

Reflect也是ES6新增的一个API，它是一个对象，字面的意思是反射。

那么这个Reflect有什么用呢？

它主要提供了很多操作JavaScript对象的方法，有点像Object中操作对象的方法；

比如Reflect.getPrototypeOf(target)类似于 Object.getPrototypeOf()；

比如Reflect.defineProperty(target, propertyKey, attributes)类似于Object.defineProperty() ；

如果我们有Object可以做这些操作，那么为什么还需要有Reflect这样的新增对象呢？

这是因为在早期的ECMA规范中没有考虑到这种对对象本身的操作如何设计会更加规范，所以将这些API放到了Object上面；

但是Object作为一个构造函数，这些操作实际上放到它身上并不合适；

另外还包含一些类似于 in、delete操作符，让JS看起来是会有一些奇怪的；

所以在ES6中新增了Reflect，让我们这些操作都集中到了Reflect对象上；

Reflect中常见的方法：

那么我们可以将之前Proxy案例中对原对象的操作，都修改为Reflect来操作；

我们发现在使用getter、setter的时候有一个receiver的参数，它的作用是什么呢？

如果我们的源对象（obj）有setter、getter的访问器属性，那么可以通过receiver来改变里面的this

Vue3响应式

Vue3响应式使用的是Proxy，我们需要在Vue2的reactive函数里面进行一些改变：

function reactive(obj) {
  return new Proxy(obj, {
    get: function(target, key, receiver) {
      // 根据target.key获取对应的depend
      const depend = getDepend(target, key)
      // 给depend对象中添加响应函数
      depend.depend()

      return Reflect.get(target, key, receiver)
    },
    set: function(target, key, newValue, receiver) {
      Reflect.set(target, key, newValue, receiver)
      // depend.notify()
      const depend = getDepend(target, key)
      depend.notify()
    }
  })
}

其他方面的代码同Vue2基本没啥变化，Vue3的响应式操作就已经实现了