摘要:总结最后我们依照下图参考深入浅出,再来回顾下整个过程在后,会调用函数进行初始化,也就是过程,在这个过程通过转换成了的形式,来对数据追踪变化,当被设置的对象被读取的时候会执行函数,而在当被赋值的时候会执行函数。
前言
Vue 最独特的特性之一,是其非侵入性的响应式系统。数据模型仅仅是普通的 JavaScript 对象。而当你修改它们时,视图会进行更新。这使得状态管理非常简单直接,不过理解其工作原理同样重要,这样你可以避开一些常见的问题。----官方文档
本文将针对响应式原理做一个详细介绍,并且带你实现一个基础版的响应式系统。本文的代码请猛戳Github博客
我们先来看个例子:
Price :¥{{ price }}Total:¥{{ price * quantity }}Taxes: ¥{{ totalPriceWithTax }}
var app = new Vue({ el: "#app", data() { return { price: 5.0, quantity: 2 }; }, computed: { totalPriceWithTax() { return this.price * this.quantity * 1.03; } }, methods: { changePrice() { this.price = 10; } } })
上例中当price 发生变化的时候,Vue就知道自己需要做三件事情:
更新页面上price的值
计算表达式 price*quantity 的值,更新页面
调用totalPriceWithTax 函数,更新页面
数据发生变化后,会重新对页面渲染,这就是Vue响应式,那么这一切是怎么做到的呢?
想完成这个过程,我们需要:
侦测数据的变化
收集视图依赖了哪些数据
数据变化时,自动“通知”需要更新的视图部分,并进行更新
对应专业俗语分别是:
数据劫持 / 数据代理
依赖收集
发布订阅模式
如何侦测数据的变化首先有个问题,在Javascript中,如何侦测一个对象的变化?
其实有两种办法可以侦测到变化:使用Object.defineProperty和ES6的Proxy,这就是进行数据劫持或数据代理。这部分代码主要参考珠峰架构课。
Vue通过设定对象属性的 setter/getter 方法来监听数据的变化,通过getter进行依赖收集,而每个setter方法就是一个观察者,在数据变更的时候通知订阅者更新视图。
function render () { console.log("模拟视图渲染") } let data = { name: "浪里行舟", location: { x: 100, y: 100 } } observe(data) function observe (obj) { // 我们来用它使对象变成可观察的 // 判断类型 if (!obj || typeof obj !== "object") { return } Object.keys(obj).forEach(key => { defineReactive(obj, key, obj[key]) }) function defineReactive (obj, key, value) { // 递归子属性 observe(value) Object.defineProperty(obj, key, { enumerable: true, //可枚举(可以遍历) configurable: true, //可配置(比如可以删除) get: function reactiveGetter () { console.log("get", value) // 监听 return value }, set: function reactiveSetter (newVal) { observe(newVal) //如果赋值是一个对象,也要递归子属性 if (newVal !== value) { console.log("set", newVal) // 监听 render() value = newVal } } }) } } data.location = { x: 1000, y: 1000 } //set {x: 1000,y: 1000} 模拟视图渲染 data.name // get 浪里行舟
上面这段代码的主要作用在于:observe这个函数传入一个 obj(需要被追踪变化的对象),通过遍历所有属性的方式对该对象的每一个属性都通过 defineReactive 处理,以此来达到实现侦测对象变化。值得注意的是,observe 会进行递归调用。
那我们如何侦测Vue中data 中的数据,其实也很简单:
class Vue { /* Vue构造类 */ constructor(options) { this._data = options.data; observer(this._data); } }
这样我们只要 new 一个 Vue 对象,就会将 data 中的数据进行追踪变化。
不过这种方式有几个注意点需补充说明:
无法检测到对象属性的添加或删除(如data.location.a=1)。
这是因为 Vue 通过Object.defineProperty来将对象的key转换成getter/setter的形式来追踪变化,但getter/setter只能追踪一个数据是否被修改,无法追踪新增属性和删除属性。如果是删除属性,我们可以用vm.$delete实现,那如果是新增属性,该怎么办呢?
1)可以使用 Vue.set(location, a, 1) 方法向嵌套对象添加响应式属性;
2)也可以给这个对象重新赋值,比如data.location = {...data.location,a:1}
Object.defineProperty 不能监听数组的变化,需要进行数组方法的重写,具体代码如下:
function render() { console.log("模拟视图渲染") } let obj = [1, 2, 3] let methods = ["pop", "shift", "unshift", "sort", "reverse", "splice", "push"] // 先获取到原来的原型上的方法 let arrayProto = Array.prototype // 创建一个自己的原型 并且重写methods这些方法 let proto = Object.create(arrayProto) methods.forEach(method => { proto[method] = function() { // AOP arrayProto[method].call(this, ...arguments) render() } }) function observer(obj) { // 把所有的属性定义成set/get的方式 if (Array.isArray(obj)) { obj.__proto__ = proto return } if (typeof obj == "object") { for (let key in obj) { defineReactive(obj, key, obj[key]) } } } function defineReactive(data, key, value) { observer(value) Object.defineProperty(data, key, { get() { return value }, 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]
这种方法将数组的常用方法进行重写,进而覆盖掉原生的数组方法,重写之后的数组方法需要能够被拦截。但有些数组操作Vue时拦截不到的,当然也就没办法响应,比如:
obj.length-- // 不支持数组的长度变化 obj[0]=1 // 修改数组中第一个元素,也无法侦测数组的变化
ES6提供了元编程的能力,所以有能力拦截,Vue3.0可能会用ES6中Proxy 作为实现数据代理的主要方式。
方法2.Proxy实现Proxy 是 JavaScript 2015 的一个新特性。Proxy 的代理是针对整个对象的,而不是对象的某个属性,因此不同于 Object.defineProperty 的必须遍历对象每个属性,Proxy 只需要做一层代理就可以监听同级结构下的所有属性变化,当然对于深层结构,递归还是需要进行的。此外Proxy支持代理数组的变化。
function render() { console.log("模拟视图的更新") } let obj = { name: "前端工匠", age: { age: 100 }, arr: [1, 2, 3] } let handler = { get(target, key) { // 如果取的值是对象就在对这个对象进行数据劫持 if (typeof target[key] == "object" && target[key] !== null) { return new Proxy(target[key], handler) } return Reflect.get(target, key) }, set(target, key, value) { if (key === "length") return true render() return Reflect.set(target, key, value) } } let proxy = new Proxy(obj, handler) proxy.age.name = "浪里行舟" // 支持新增属性 console.log(proxy.age.name) // 模拟视图的更新 浪里行舟 proxy.arr[0] = "浪里行舟" //支持数组的内容发生变化 console.log(proxy.arr) // 模拟视图的更新 ["浪里行舟", 2, 3 ] proxy.arr.length-- // 无效
以上代码不仅精简,而且还是实现一套代码对对象和数组的侦测都适用。不过Proxy兼容性不太好!
为什么要收集依赖我们之所以要观察数据,其目的在于当数据的属性发生变化时,可以通知那些曾经使用了该数据的地方。比如第一例子中,模板中使用了price 数据,当它发生变化时,要向使用了它的地方发送通知。那如果多个Vue实例中共用一个变量,如下面这个例子:
let globalData = { text: "浪里行舟" }; let test1 = new Vue({ template: `{{text}}`, data: globalData }); let test2 = new Vue({ template: `{{text}}`, data: globalData });如果我们执行下面这条语句:
globalData.text = "前端工匠";此时我们需要通知 test1 以及 test2 这两个Vue实例进行视图的更新,我们只有通过收集依赖才能知道哪些地方依赖我的数据,以及数据更新时派发更新。那依赖收集是如何实现的?其中的核心思想就是“事件发布订阅模式”。接下来我们先介绍两个重要角色-- 订阅者 Dep和观察者 Watcher ,然后阐述收集依赖的如何实现的。
订阅者 Dep 1.为什么引入 Dep收集依赖需要为依赖找一个存储依赖的地方,为此我们创建了Dep,它用来收集依赖、删除依赖和向依赖发送消息等。
于是我们先来实现一个订阅者 Dep 类,用于解耦属性的依赖收集和派发更新操作,说得具体点,它的主要作用是用来存放 Watcher 观察者对象。我们可以把Watcher理解成一个中介的角色,数据发生变化时通知它,然后它再通知其他地方。
2. Dep的简单实现class Dep { constructor () { /* 用来存放Watcher对象的数组 */ this.subs = []; } /* 在subs中添加一个Watcher对象 */ addSub (sub) { this.subs.push(sub); } /* 通知所有Watcher对象更新视图 */ notify () { this.subs.forEach((sub) => { sub.update(); }) } }以上代码主要做两件事情:
用 addSub 方法可以在目前的 Dep 对象中增加一个 Watcher 的订阅操作;
用 notify 方法通知目前 Dep 对象的 subs 中的所有 Watcher 对象触发更新操作。
所以当需要依赖收集的时候调用 addSub,当需要派发更新的时候调用 notify。调用也很简单:
let dp = new Dep() dp.addSub(() => { console.log("emit here") }) dp.notify()观察者 Watcher 1.为什么引入WatcherVue 中定义一个 Watcher 类来表示观察订阅依赖。至于为啥引入Watcher,《深入浅出vue.js》给出了很好的解释:
当属性发生变化后,我们要通知用到数据的地方,而使用这个数据的地方有很多,而且类型还不一样,既有可能是模板,也有可能是用户写的一个watch,这时需要抽象出一个能集中处理这些情况的类。然后,我们在依赖收集阶段只收集这个封装好的类的实例进来,通知也只通知它一个,再由它负责通知其他地方。
依赖收集的目的是将观察者 Watcher 对象存放到当前闭包中的订阅者 Dep 的 subs 中。形成如下所示的这样一个关系(图参考《剖析 Vue.js 内部运行机制》)。
2.Watcher的简单实现class Watcher { constructor(obj, key, cb) { // 将 Dep.target 指向自己 // 然后触发属性的 getter 添加监听 // 最后将 Dep.target 置空 Dep.target = this this.cb = cb this.obj = obj this.key = key this.value = obj[key] Dep.target = null } update() { // 获得新值 this.value = this.obj[this.key] // 我们定义一个 cb 函数,这个函数用来模拟视图更新,调用它即代表更新视图 this.cb(this.value) } }以上就是 Watcher 的简单实现,在执行构造函数的时候将 Dep.target 指向自身,从而使得收集到了对应的 Watcher,在派发更新的时候取出对应的 Watcher ,然后执行 update 函数。
收集依赖所谓的依赖,其实就是Watcher。至于如何收集依赖,总结起来就一句话,在getter中收集依赖,在setter中触发依赖。先收集依赖,即把用到该数据的地方收集起来,然后等属性发生变化时,把之前收集好的依赖循环触发一遍就行了。
具体来说,当外界通过Watcher读取数据时,便会触发getter从而将Watcher添加到依赖中,哪个Watcher触发了getter,就把哪个Watcher收集到Dep中。当数据发生变化时,会循环依赖列表,把所有的Watcher都通知一遍。
最后我们对 defineReactive 函数进行改造,在自定义函数中添加依赖收集和派发更新相关的代码,实现了一个简易的数据响应式。
function observe (obj) { // 判断类型 if (!obj || typeof obj !== "object") { return } Object.keys(obj).forEach(key => { defineReactive(obj, key, obj[key]) }) function defineReactive (obj, key, value) { observe(value) // 递归子属性 let dp = new Dep() //新增 Object.defineProperty(obj, key, { enumerable: true, //可枚举(可以遍历) configurable: true, //可配置(比如可以删除) get: function reactiveGetter () { console.log("get", value) // 监听 // 将 Watcher 添加到订阅 if (Dep.target) { dp.addSub(Dep.target) // 新增 } return value }, set: function reactiveSetter (newVal) { observe(newVal) //如果赋值是一个对象,也要递归子属性 if (newVal !== value) { console.log("set", newVal) // 监听 render() value = newVal // 执行 watcher 的 update 方法 dp.notify() //新增 } } }) } } class Vue { constructor(options) { this._data = options.data; observer(this._data); /* 新建一个Watcher观察者对象,这时候Dep.target会指向这个Watcher对象 */ new Watcher(); console.log("模拟视图渲染"); } }当 render function 被渲染的时候,读取所需对象的值,会触发 reactiveGetter 函数把当前的 Watcher 对象(存放在 Dep.target 中)收集到 Dep 类中去。之后如果修改对象的值,则会触发 reactiveSetter 方法,通知 Dep 类调用 notify 来触发所有 Watcher 对象的 update 方法更新对应视图。
总结最后我们依照下图(参考《深入浅出vue.js》),再来回顾下整个过程:
在 new Vue() 后, Vue 会调用 _init 函数进行初始化,也就是init 过程,在 这个过程Data通过Observer转换成了getter/setter的形式,来对数据追踪变化,当被设置的对象被读取的时候会执行getter 函数,而在当被赋值的时候会执行 setter函数。
当render function 执行的时候,因为会读取所需对象的值,所以会触发getter函数从而将Watcher添加到依赖中进行依赖收集。
在修改对象的值的时候,会触发对应的setter, setter通知之前依赖收集得到的 Dep 中的每一个 Watcher,告诉它们自己的值改变了,需要重新渲染视图。这时候这些 Watcher就会开始调用 update 来更新视图。
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剖析 Vue.js 内部运行机制
深入浅出Vue.js
Vue官方文档
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Javascript响应式的最通俗易懂的解释(译)
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