Vue 响应式原理模拟

喜欢ヅ旅行 2022-11-18 05:58 294阅读 0赞

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转载自：昆兰

https://juejin.cn/post/6946120511713705992

## 一、三个概念 ##

### 1. 数据驱动 ###

*  **数据响应式**
 *   *  数据模型仅仅是普通的 JavaScript 对象，而当我们修改数据时，视图会进行更新，避免了繁琐的 DOM 操作，提高开发效率
 *  **双向绑定**
 *   *  数据改变，视图改变；视图改变，数据也随之改变
     *  我们可以使用 v-model 在表单元素上创建双向数据绑定
 *  **数据驱动是 Vue 最独特的特性之一**
 *   *  开发过程中仅需要关注数据本身，不需要关心数据是如何渲染到视图

### 2. 数据响应式核心原理 ###

*  **Vue 2.x**

// 模拟 Vue 中的 data 选项
    let data = {
        msg: 'hello'
    }
    // 模拟 Vue 的实例
    let vm = {}
    // 数据劫持：当访问或者设置 vm 中的成员的时候，做一些干预操作
    Object.defineProperty(vm, 'msg', {
        // 可枚举（可遍历）
        enumerable: true,
        // 可配置（可以使用 delete 删除，可以通过 defineProperty 重新定义）
        configurable: true,
        // 当获取值的时候执行
        get () {
            console.log('get: ', data.msg)
            return data.msg
        },
        // 当设置值的时候执行
        set (newValue) {
            console.log('set: ', newValue)
            if (newValue === data.msg) {
                return
            }
            data.msg = newValue
            // 数据更改，更新 DOM 的值
            document.querySelector('#app').textContent = data.msg
        }
    })
    // 测试
    vm.msg = 'Hello World'
    console.log(vm.msg)

*  **Vue 3.x**

// 模拟 Vue 中的 data 选项
    let data = {
        msg: 'hello',
        count: 0
    }
    // 模拟 Vue 实例
    let vm = new Proxy(data, {
        // 当访问 vm 的成员会执行
        get (target, key) {
            console.log('get, key: ', key, target[key])
            return target[key]
        },
        // 当设置 vm 的成员会执行
        set (target, key, newValue) {
            console.log('set, key: ', key, newValue)
            if (target[key] === newValue) {
                return
            }
            target[key] = newValue
            document.querySelector('#app').textContent = target[key]
        }
    })
    // 测试
    vm.msg = 'Hello World'
    console.log(vm.msg)

### 3. 发布订阅模式和观察者模式 ###

#### Ⅰ. 发布订阅模式 ####

*  **发布/订阅模式**
 *   *  订阅者
     *  发布者
     *  信号中心

> 我们假定，存在一个"信号中心"，某个任务执行完成，就向信号中心"发布"（publish）一个信号，其他任务可以向信号中心"订阅"（subscribe）这个信号，从而知道什么时候自己可以开始执行。**这就叫做"发布/订阅模式"（publish-subscribe pattern）**

*  **Vue 的自定义事件**

let vm = new Vue()
    vm.$on('dataChange', () => {
        console.log('dataChange')
    })
    vm.$on('dataChange', () => {
        console.log('dataChange1')
    })
    vm.$emit('dataChange')

*  **兄弟组件通信过程**

// eventBus.js
    // 事件中心
    let eventHub = new Vue()
    // ComponentA.vue
    // 发布者
    addTodo: function () {
        // 发布消息(事件)
        eventHub.$emit('add-todo', { text: this.newTodoText })
        this.newTodoText = ''
    }
    // ComponentB.vue
    // 订阅者
    created: function () {
        // 订阅消息(事件)
        eventHub.$on('add-todo', this.addTodo)
    }

*  **模拟 Vue 自定义事件的实现**

class EventEmitter {
        constructor () {
            // { eventType: [ handler1, handler2 ] }
            this.subs = {}
        }
        // 订阅通知
        $on (eventType, handler) {
            this.subs[eventType] = this.subs[eventType] || []
            this.subs[eventType].push(handler)
        }
        // 发布通知
        $emit (eventType) {
            if (this.subs[eventType]) {
                this.subs[eventType].forEach(handler => {
                    handler()
                })
            }
        }
    }
    // 测试
    var bus = new EventEmitter()
    // 注册事件
    bus.$on('click', function () {
        console.log('click')
    })
    bus.$on('click', function () {
        console.log('click1')
    })
    // 触发事件
    bus.$emit('click')

#### Ⅱ. 观察者模式 ####

*  **观察者(订阅者) -- Watcher**
 *  update()：当事件发生时，具体要做的事情
 *  **目标(发布者) -- Dep**
 *  subs 数组：存储所有的观察者
 *  addSub()：添加观察者
 *  notify()：当事件发生，调用所有观察者的 update() 方法
 *  **没有事件中心**

// 目标(发布者)
    // Dependency
    class Dep {
        constructor () {
            // 存储所有的观察者
            this.subs = []
        }
        // 添加观察者
        addSub (sub) {
            if (sub && sub.update) {
            this.subs.push(sub)
            }
        }
        // 通知所有观察者
        notify () {
            this.subs.forEach(sub => {
                sub.update()
            })
        }
    }
    // 观察者(订阅者)
    class Watcher {
        update () {
            console.log('update')
        }
    }
    // 测试
    let dep = new Dep()
    let watcher = new Watcher()
    dep.addSub(watcher)
    dep.notify()

#### Ⅲ. 总结 ####

*  **观察者模式**是由具体目标调度，比如当事件触发，Dep 就会去调用观察者的方法，所以观察者模式的订阅者与发布者之间是存在依赖的。
 *  **发布/订阅模式**由统一调度中心调用，因此发布者和订阅者不需要知道对方的存在。

![fdbba2d89993c529c35b2611dcccced8.png][] image.png

## 二、Vue 响应式原理模拟 ##

### 1. Vue ###

*  **功能**
 *   *  负责接收初始化的参数(选项)
     *  负责把 data 中的属性注入到 Vue 实例，转换成 getter/setter
     *  负责调用 observer 监听 data 中所有属性的变化
     *  负责调用 compiler 解析指令/插值表达式
 *  **结构**

![4358d46a43ed7192f5649343041a518f.png][] image.png

*  **实现**

class Vue {
        constructor (options) {
            // 1. 保存选项的数据
            this.$options = options || {}
            this.$data = options.data || {}
            const el = options.el
            this.$el = typeof options.el === 'string' ? document.querySelector(el) : el
            // 2. 负责把 data 注入到 Vue 实例
            this._proxyData(this.$data)
            // 3. 负责调用 Observer 实现数据劫持
            new Observer(this.$data)
            // 4. 负责调用 Compiler 解析指令/插值表达式等
            new Compiler(this)
        }
        _proxyData (data) {
            // 遍历 data 的所有属性
            Object.keys(data).forEach(key => {
                Object.defineProperty(this, key, {
                    get () {
                        return data[key]
                    },
                    set (newValue) {
                        if (data[key] === newValue) {
                            return
                        }
                        data[key] = newValue
                    }
                })
            })
        }
    }

### 2. Observer ###

*  **功能**
 *   *  负责把 data 选项中的属性转换成响应式数据
     *  data 中的某个属性也是对象，把该属性转换成响应式数据
     *  数据变化发送通知
 *  **结构**

![39cf0a0aa83a813de7b644ee95f04273.png][] image.png

*  **实现**

// 负责数据劫持
    // 把 $data 中的成员转换成 getter/setter
    class Observer {
        constructor(data) {
            this.walk(data)
        }
        // 1. 判断数据是否是对象，如果不是对象返回
        // 2. 如果是对象，遍历对象的所有属性，设置为 getter/setter
        walk(data) {
            if (!data || typeof data !== 'object') {
                return
            }
            // 遍历 data 的所有成员
            Object.keys(data).forEach(key => {
                this.defineReactive(data, key, data[key])
            })
        }
        // 定义响应式成员
        defineReactive(data, key, val) {
            const that = this
            // 如果 val 是对象，继续设置它下面的成员为响应式数据
            this.walk(val)
            Object.defineProperty(data, key, {
                configurable: true,
                enumerable: true,
                get() {
                    return val
                },
                set(newValue) {
                    if (newValue === val) {
                        return
                    }
                    // 如果 newValue 是对象，设置 newValue 的成员为响应式
                    that.walk(newValue)
                    val = newValue
                }
            })
        }
    }

### 3. Compiler ###

*  **功能**
 *   *  负责编译模板，解析指令/插值表达式
     *  负责页面的首次渲染
     *  当数据变化后重新渲染视图
 *  **结构**

![37612aa0c8cc82605b6badd3e0ae259e.png][] image.png

*  **实现**

**① compile()**

// 负责解析指令/插值表达式
    class Compiler {
        constructor(vm) {
            this.vm = vm
            this.el = vm.$el
            // 编译模板
            this.compile(this.el)
        }
        // 编译模板
        // 处理文本节点和元素节点
        compile(el) {
            const nodes = el.childNodes
            Array.from(nodes).forEach(node => {
                // 判断是文本节点还是元素节点
                if (this.isTextNode(node)) {
                    this.compileText(node)
                } else if (this.isElementNode(node)) {
                    this.compileElement(node)
                }
                if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
                    // 如果当前节点中还有子节点，递归编译
                    this.compile(node)
                }
            })
        }
        // 判断是否是文本节点
        isTextNode(node) {
            return node.nodeType === 3
        }
        // 判断是否是属性节点
        isElementNode(node) {
            return node.nodeType === 1
        }
        // 判断是否是以 v- 开头的指令
        isDirective(attrName) {
            return attrName.startsWith('v-')
        }
        // 编译文本节点
        compileText(node) {
        }
        // 编译属性节点
        compileElement(node) {
        }
    }

**② compileText()**

// 编译文本节点
    compileText(node) {
        const reg = /\{\{(.+)\}\}/
        // 获取文本节点的内容
        const value = node.textContent
        if (reg.test(value)) {
            // 插值表达式中的值就是我们要的属性名称
            const key = RegExp.$1.trim()
            // 把插值表达式替换成具体的值
            node.textContent = value.replace(reg, this.vm[key])
        }
    }

**③ compileElement()**

*  负责编译元素的指令
 *  处理 v-text 的首次渲染
 *  处理 v-model 的首次渲染

// 编译属性节点
    compileElement(node) {
        // 遍历元素节点中的所有属性，找到指令
        Array.from(node.attributes).forEach(attr => {
            // 获取元素属性的名称
            let attrName = attr.name
            // 判断当前的属性名称是否是指令
            if (this.isDirective(attrName)) {
                // attrName 的形式 v-text v-model
                // 截取属性的名称，获取 text model
                attrName = attrName.substr(2)
                // 获取属性的名称，属性的名称就是我们数据对象的属性 v-text="name"，获取的是name
                const key = attr.value
                // 处理不同的指令
                this.update(node, key, attrName)
            }
        })
    }
    // 负责更新 DOM
    // 创建 Watcher
    update(node, key, dir) {
        // node 节点，key 数据的属性名称，dir 指令的后半部分
        const updaterFn = this[dir + 'Updater']
        updaterFn && updaterFn(node, this.vm[key])
    }
    // v-text 指令的更新方法
    textUpdater(node, value) {
        node.textContent = value
    }
    // v-model 指令的更新方法
    modelUpdater(node, value) {
        node.value = value
    }

### 4. Dep ###

*  **功能**
 *   *  收集依赖，添加观察者(watcher)
     *  通知所有观察者
 *  **结构**

![13d6053680d27afe289109fca32b930b.png][] image.png

*  **实现**

class Dep {
        constructor() {
            // 存储所有的观察者
            this.subs = []
        }
        // 添加观察者
        addSub(sub) {
            if (sub && sub.update) {
                this.subs.push(sub)
            }
        }
        // 通知所有观察者
        notify() {
            this.subs.forEach(sub => {
                sub.update()
            })
        }
    }
    // 以下代码在 Observer 类中 defineReactive 方法中添加
    // 创建 dep 对象收集依赖
    const dep = new Dep()
    // getter 中
    // get 的过程中收集依赖
    Dep.target && dep.addSub(Dep.target)
    // setter 中
    // 当数据变化之后，发送通知
    dep.notify()

### 5. Watcher ###

*  **功能**
 *   *  当数据变化触发依赖， dep 通知所有的 Watcher 实例更新视图
     *  自身实例化的时候往 dep 对象中添加自己
 *  **结构**

![85bc302ff1b5ae9a448fb512188de406.png][] image.png

*  **实现**

class Watcher {
        constructor(vm, key, cb) {
            this.vm = vm
            // data 中的属性名称
            this.key = key
            // 当数据变化的时候，调用 cb 更新视图
            this.cb = cb
            // 在 Dep 的静态属性上记录当前 watcher 对象，当访问数据的时候把 watcher 添加到dep 的 subs 中
            Dep.target = this
            // 触发一次 getter，让 dep 为当前 key 记录 watcher
            this.oldValue = vm[key]
            // 清空 target
            Dep.target = null
        }
        update() {
            const newValue = this.vm[this.key]
            if (this.oldValue === newValue) {
                return
            }
            this.cb(newValue)
        }
    }
    
    // 在 compiler.js(即Compiler类) 中为每一个指令/插值表达式创建 watcher 对象，监视数据的变化
    compileText(node) {
        const reg = /\{\{(.+?)\}\}/
        const value = node.textContent
        if (reg.test(value)) {
            const key = RegExp.$1.trim()
            node.textContent = value.replace(reg, this.vm[key])
            // 编译差值表达式中创建一个 watcher，观察数据的变化
            new Watcher(this.vm, key, newValue => {
                node.textContent = newValue
            })
        }
    }
    // 因为在 textUpdater等中要使用 this
    updaterFn && updaterFn.call(this, node, this.vm[key], key)
    // v-text 指令的更新方法
    textUpdater(node, value, key) {
        node.textContent = value
        // 每一个指令中创建一个 watcher，观察数据的变化
        new Watcher(this.vm, key, value => {
            node.textContent = value
        })
    }
    
    // 视图变化更新数据
    // v-model 指令的更新方法
    modelUpdater(node, value, key) {
        node.value = value
        // 每一个指令中创建一个 watcher，观察数据的变化
        new Watcher(this.vm, key, value => {
            node.value = value
        })
        // 监听视图的变化
        node.addEventListener('input', () => {
            this.vm[key] = node.value
        })
    }

## 三、总结 ##

### 1. 两个问题你会了吗 ###

*  给属性重新赋值成对象，是否是响应式的？
 *  给 Vue 实例新增一个成员是否是响应式的？

### 2. 通过下图回顾整体流程 ###

![db76d3bb477aedb0df55f16a6e301e37.png][] image.png

### 3. Vue ###

*  记录传入的选项，设置 data/data/data/el
 *  把 data 的成员注入到 Vue 实例
 *  负责调用 Observer 实现数据响应式处理（数据劫持）
 *  负责调用 Compiler 编译指令/插值表达式等

### 4. Observer ###

*  数据劫持
 *   *  负责把 data 中的成员转换成 getter/setter
     *  负责把多层属性转换成 getter/setter
     *  如果给属性赋值为新对象，把新对象的成员设置为 getter/setter
 *  添加 Dep 和 Watcher 的依赖关系
 *  数据变化发送通知

### 5. Compiler ###

*  负责编译模板，解析指令/插值表达式
 *  负责页面的首次渲染过程
 *  当数据变化后重新渲染

### 6. Dep ###

*  收集依赖，添加订阅者(watcher)
 *  通知所有订阅者

### 7. Watcher ###

*  自身实例化的时候往dep对象中添加自己
 *  当数据变化dep通知所有的 Watcher 实例更新视图

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## 最后 ##

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[f168b0426d92762be64c98faa0b7419a.png]: /images/20221022/a79800a967884962b0673a076713eaa7.png