Vue响应式原理

ExMaterial 2022-09-29 我要评论

前置知识

数据驱动

数据响应式——Vue 最标志性的功能就是其低侵入性的响应式系统。组件状态都是由响应式的 JavaScript 对象组成的。当更改它们时，视图会随即自动更新。

双向绑定——数据改变，视图改变；视图改变，数据也随之改变

数据驱动是Vue最独特的特性之一 —— 开发者只需关注数据本身，而无需关心数据如何渲染到视图

数据响应式的核心原理

Vue 2.x

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>Document</title>
</head>
<body>
  <div id="app">
    hello
  </div>
  <script>
    // 模拟Vue中的data选项
    let data = {
      msg: 'hello'
    }
    // 模拟Vue的实例
    let vm = {}
    // 数据劫持，当访问或设置vm中的成员的时候，做一些操作
    Object.defineProperty(vm, 'msg', {
      // 是否可以枚举
      enumerable: true,
      // 是否可配置，即delete删除
      configurable: true,
      get() {
        console.log('get: ', data.msg);
        return data.msg
      },
      set(newValue) {
        console.log('set: ', newValue)
        if (newValue === data.msg) return
        data.msg = newValue
        // 更新DOM
        document.getElementById('app').textContent = data.msg
      }
    })
    // 测试
    vm.msg = 'Hello World'
    console.log(vm.msg)
  </script>
</body>
</html>

当data中有多个对象时，需要对其进行遍历，此时需要对上述代码进行一些改造。

let data = {
  msg: 'hello',
  count: 10
}
let vm = {}
proxyData(data)
function proxyData(data) {
  Object.keys(data).forEach(key => {
    Object.defineProperty(vm, key, {
      enumerable: true,
      configurable: true,
      get() {
        return data[key]
      },
      set(newValue) {
        if (newValue === data[key]) return
        data[key] = newValue
        document.querySelector('#app').textContent = data[key]
      }
    })
  })
}

Vue 3.x

步入Vue3，尤小右使用Proxy对其进行了改造，不仅抛弃了如 $delete 之类的鸡肋API（因为Proxy可以监听删除属性），还提升了性能。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>Document</title>
</head>
<body>
  <div id="app">hello</div>
  <script>
    let data = {
      msg: 'hello',
      count: 0
    }
    let vm = new Proxy(data, {
      get(target, key) {
        return target[key]
      },
      set(target, key, newValue) {
        if (target[key] === newValue) return
        target[key] = newValue
        document.querySelector('#app').textContent = target[key]
      }
    })
  </script>
</body>
</html>

发布订阅和观察者模式

发布/订阅模式

注：为简便起见，代码实现并未加入对传参的考虑。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>Document</title>
</head>
<body>
  <script>
    class EventEmitter {
      constructor() {
        this.subs = Object.create(null)
      }
      // 注册事件
      $on(eventType, handler) {
        this.subs[eventType] = this.subs[eventType]  || []
        this.subs[eventType].push(handler)
      }
      $emit(eventType) {
        if (this.subs[eventType]) {
          this.subs[eventType].forEach(handler => {
            handler()
          })
        }
      }
    }
    // 测试
    let em = new EventEmitter()
    em.$on('click', () => {
      console.log('click1');
    })
    em.$on('click', () => {
      console.log('click2');
    })
    em.$emit('click')
  </script>
</body>
</html>

观察者模式

注：为简便起见，代码实现并未加入对传参的考虑。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>观察者模式</title>
</head>
<body>
  <script>
    // 发布者-目标
    class Dep {
      constructor() {
        this.subs = []
      }
      addSub(sub) {
        if (sub && sub.update) {
          this.subs.push(sub)
        }
      }
      notify() {
        this.subs.forEach(sub => {
          sub.update()
        })
      }
    }
    class Watcher {
      update() {
        console.log('update')
      }
    }
    // 测试
    let dep = new Dep()
    let watcher = new Watcher()
    dep.addSub(watcher)
    dep.notify()
  </script>
</body>
</html>

Vue响应式原理模拟实现

Vue

功能

接收初始化参数
将data中的数据注入实例并转换成getter/setter
调用observer监听data中属性的变化
调用compiler解析指令/插值表达式

class Vue {
  constructor(options) {
    // 1. 通过属性保存选项的数据
    this.$options = options || {}
    this.$data = options.data || {}
    this.$el = typeof options.el === 'string' ? document.querySelector(options.el) : options.el
    // 2. 把data中的数据转换为getter和setter，并注入到Vue实例中
    this._proxyData(this.$data)
    // 3. 调用observer对象，监听数据的变化
    new Observer(this.$data)
    // 4. 调用compiler对象，解析指令和插值表达式
    new Compiler(this)
  }
  _proxyData(data) {
    Object.keys(data).forEach(key => {
      Object.defineProperty(this, key, {
        enumerable: true,
        configurable: true,
        get() {
          return data[key]
        },
        set(newValue) {
          if (newValue === data[key]) return
          data[key] = newValue
        }
      })
    })
  }
}

Observer对data中的属性进行监听

class Observer {
  constructor(data) {
    this.walk(data)
  }
  walk(data) {
    // 1.判断data是否是对象
    if (!data || typeof data !== 'object') {
      return
    }
    // 2.遍历data对象的所有属性
    Object.keys(data).forEach(key => {
      this.defineReactive(data, key, data[key])
    })
  }
  defineReactive(obj, key, val) {
    let that = this
    // 负责收集依赖
    let dep = new Dep()
    // 如果val是对象，会将其内部的对象也变成响应式数据
    this.walk(val)
    Object.defineProperty(obj, key, {
      enumerable: true,
      configurable: true,
      get() {
        // 收集依赖
        Dep.target && dep.addSub(Dep.target)
        return val
      },
      set(newValue) {
        if (newValue === val) {
          return
        }
        val = newValue
        that.walk(newValue)
        // 发送通知
        dep.notify()
      }
    })
  }
}

Compiler

class Compiler {
  constructor(vm) {
    this.el = vm.$el
    this.vm = vm
    this.compile(this.el)
  }
  // 编译模板，处理文本节点和元素节点
  compile(el) {
    let childNodes = el.childNodes
    Array.from(childNodes).forEach(node => {
      // 处理文本节点
      if (this.isTextNode(node)) {
        this.compileText(node)
      } else if (this.isElementNode(node)) {
        // 处理元素节点
        this.comipleElement(node)
      }
      // 判断node节点是否有子节点
      if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
        this.compile(node)
      }
    })
  }
  // 编译元素节点，处理指令
  comipleElement(node) {
    Array.from(node.attributes).forEach(attr => {
      let attrName = attr.name
      if (this.isDirective(attrName)) {
        // v-text => text
        attrName = attrName.substr(2)
        let key = attr.value
        this.update(node, key, attrName)
      }
    })
  }
  update(node, key, attrName) {
    let updateFn = this[attrName + 'Updater']
    updateFn && updateFn.call(this, node, this.vm[key], key)
  }
  // 处理 v-text 指令
  textUpdater(node, value, key) {
    node.textContent = value
    new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
      node.textContent = newValue
    })
  }
  // v-model
  modelUpdater(node, value, key) {
    node.value = value
    new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
      node.value = newValue
    })
    // 双向绑定
    node.addEventListener('input', () => {
      this.vm[key] = node.value
    })
  }
  // 编译文本节点，处理插值表达式
  compileText(node) {
    // console.dir(node);
    let reg = /\{\{(.+?)\}\}/
    let value = node.textContent
    if (reg.test(value)) {
      let key = RegExp.$1.trim()
      node.textContent = value.replace(reg, this.vm[key])
      // 创建watcher对象，当数据改变更新视图
      new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
        node.textContent = newValue
      })
    }
  }
  // 判断元素属性是否是指令
  isDirective(attrName) {
    return attrName.startsWith('v-')
  }
  // 判断节点是否是文本节点
  isTextNode(node) { 
    return node.nodeType === 3
  }
  // 判断节点是否是元素节点
  isElementNode(node) {
    return node.nodeType === 1
  }
}

Watcher

class Watcher {
  constructor(vm, key, cb) {
    this.vm = vm
    // data中的属性名称
    this.key = key
    // 回调函数负责更新视图
    this.cb = cb
    // 把watcher对象记录到Dep类的静态属性target
    Dep.target = this
    // 触发get方法，在get方法中会调用addSub
    this.oldValue = vm[key]
    Dep.target = null
  }
  // 当数据发生变化的时候更新视图
  update() {
    let newValue = this.vm[this.key]
    if (this.oldValue === newValue) {
      return
    }
    this.cb(newValue)
  }
}

Dep

class Dep {
  constructor() {
    this.subs = []
  }
  // 添加观察者
  addSub(sub) {
    if (sub && sub.update) {
      this.subs.push(sub)
    }
  }
  // 发送通知
  notify() {
    this.subs.forEach(sub => {
      sub.update()
    })
  }
}

测试代码

<!DOCTYPE html>
<html lang="cn">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
  <title>Mini Vue</title>
</head>
<body>
  <div id="app">
    <h1>差值表达式</h1>
    <h3>{{ msg }}</h3>
    <h3>{{ count }}</h3>
    <h1>v-text</h1>
    <div v-text="msg"></div>
    <h1>v-model</h1>
    <input type="text" v-model="msg">
    <input type="text" v-model="count">
  </div>
  <script src="./js/dep.js"></script>
  <script src="./js/watcher.js"></script>
  <script src="./js/compiler.js"></script>
  <script src="./js/observer.js"></script>
  <script src="./js/vue.js"></script>
  <script>
    let vm = new Vue({
      el: '#app',
      data: {
        msg: 'Hello Vue',
        count: 100
      }
    })
    vm.test = 'abc'
  </script>
</body>
</html>