Vue2 响应式原理
学过 Vue2 的话应该知道响应式原理是由 Object.defineProperty 对数据进行劫持，再加上订阅发布，实现数据的响应的。
Object.defineProperty 存在以下几个方面的缺点。
-
初始化的时候需要遍历对象的所有属性进行劫持，如果对象存在嵌套还需要进行递归。导致初始化的时候需要消耗一些资源用于递归遍历。
-
从上面可以推导出 Vue2 对于新增、删减对象属性是无法进行劫持，需要通过 Vue.set、Vue.delete 进行操作。
-
每个调用者会生成一个 Watcher，造成内存占用。
-
无法劫持 Set、Map 对象。
Vue3 响应式原理
针对以上问题，Vue3 改用了 ES6 原生的 Proxy 对数据进行代理。
Proxy 基本用法如下：
const reactive = (target) => {
return new Proxy(target, {
get(target, key) {
console.log("get: ", key);
// return Reflect.get(target, key);
return target[key];
},
set(target, key, value) {
console.log("set: ", key, " = ", value);
// Reflect.set(target, key, value);
target[key] = value;
return value;
},
});
};
var a = reactive({ count: 1 });
console.log(a.count);
a.count = 2;
console.log(a.count);
// log 输出
// get: count
// 1
// set: count = 2
// get: count
// 2
如此便可检测到数据的变化。接下来只需在 get 进行收集依赖，set 通知依赖更新。
接下来还需借助 effect、track 和 trigger 方法。
effect 函数传入一个回调函数，回调函数会立即执行，并自动与响应式数据建立依赖关系。
track 在 proxy get 中执行，建立依赖关系。
trigger 响应式数据发生变化时，根据依赖关系找到对应函数进行执行。
代码实现如下：
const reactive = (target) => {
return new Proxy(target, {
get(target, key) {
console.log("[proxy get] ", key);
track(target, key);
// return Reflect.get(target, key);
return target[key];
},
set(target, key, value) {
console.log("[proxy set] ", key, " = ", value);
// Reflect.set(target, key, value);
target[key] = value;
trigger(target, key);
return value;
},
});
};
// 用于存放 effect 传入的 fn，便于 track 时找到对应 fn
const effectStack = [];
// 用于保存 响应式对象 和 fn 的关系
// {
// target: {
// key: [fn, fn];
// }
// }
const targetMap = {};
const track = (target, key) => {
let depsMap = targetMap[target];
if (!depsMap) {
targetMap[target] = depsMap = {};
}
let dep = depsMap[key];
if (!dep) {
depsMap[key] = dep = [];
}
// 建立依赖关系
const activeEffect = effectStack[effectStack.length - 1];
dep.push(activeEffect);
};
const trigger = (target, key) => {
const depsMap = targetMap[target];
if (!depsMap) return;
const deps = depsMap[key];
// 根据依赖关系，找出 fn 并重新执行
deps.map(fn => {
fn();
});
};
const effect = (fn) => {
try {
effectStack.push(fn);
fn();
} catch (error) {
effectStack.pop(fn);
}
};
var a = reactive({ count: 1 });
effect(() => {
console.log("[effect] ", a.count);
});
a.count = 2;
// log 输出
// [proxy get] count
// [effect] 1
// [proxy set] count = 2
// [proxy get] count
// [effect] 2
以上代码并不是 Vue3 的源码，而是 Vue3 响应式的原理，相比起 Vue2 要更加简单。
执行顺序为
- 调用 reactive 代理响应式对象；
- 调用 effect ，会将 fn 保存至 effectStack，在执行 fn 时会触发 Proxy 的 get；
- 从 Proxy 的 get 触发 track，将数据与 fn 建立关系；
- 修改响应式数据，触发 Proxy 的 set；
- 从 Proxy 的 set 触发 trigger，从而找出对应的 fn 并执行。
弄清楚原理再去看源码会简单很多，下面我们一起去看下源码。
Vue3 响应式源码
Vue3 的响应式是一个独立的模块，不依赖框架，甚至可以在 React、Angular 中使用。
reactive 函数位于 packages/reactivity/src/reactive.ts
// packages/reactivity/src/reactive.ts
export function reactive(target: object) {
// if trying to observe a readonly proxy, return the readonly version.
if (target && (target as Target)[ReactiveFlags.IS_READONLY]) {
return target
}
return createReactiveObject(
target,
false,
mutableHandlers,
mutableCollectionHandlers,
reactiveMap
)
}
function createReactiveObject(
target: Target,
isReadonly: boolean,
baseHandlers: ProxyHandler<any>,
collectionHandlers: ProxyHandler<any>,
proxyMap: WeakMap<Target, any>
) {
// ...
const proxy = new Proxy(
target,
// 对 Set、Map 的集合使用 collectionHandlers（mutableCollectionHandlers）
// 普通对象使用 baseHandlers（mutableHandlers）
targetType === TargetType.COLLECTION ? collectionHandlers : baseHandlers
)
// ...
return proxy
}
接下来看下 mutableHandlers
// packages/reactivity/src/baseHandlers.ts
export const mutableHandlers: ProxyHandler<object> = {
get,
set,
deleteProperty,
has,
ownKeys
}
看下 get 和 set
// packages/reactivity/src/baseHandlers.ts
const get = /*#__PURE__*/ createGetter()
// ...
function createGetter(isReadonly = false, shallow = false) {
return function get(target: Target, key: string | symbol, receiver: object) {
// ...
const res = Reflect.get(target, key, receiver)
if (isSymbol(key) ? builtInSymbols.has(key) : isNonTrackableKeys(key)) {
return res
}
if (!isReadonly) {
// 调用 track 建立依赖关系
track(target, TrackOpTypes.GET, key)
}
// ...
return res
}
}
// packages/reactivity/src/baseHandlers.ts
const set = /*#__PURE__*/ createSetter()
// ...
function createSetter(shallow = false) {
return function set(
target: object,
key: string | symbol,
value: unknown,
receiver: object
): boolean {
let oldValue = (target as any)[key]
// ...
const result = Reflect.set(target, key, value, receiver)
// don't trigger if target is something up in the prototype chain of original
if (target === toRaw(receiver)) {
if (!hadKey) {
// 调用 trigger 通知依赖重新执行
trigger(target, TriggerOpTypes.ADD, key, value)
} else if (hasChanged(value, oldValue)) {
// 调用 trigger 通知依赖重新执行
trigger(target, TriggerOpTypes.SET, key, value, oldValue)
}
}
return result
}
}
接下来再看下 track
// packages/reactivity/src/effect.ts
export function track(target: object, type: TrackOpTypes, key: unknown) {
if (!isTracking()) {
return
}
let depsMap = targetMap.get(target)
if (!depsMap) {
targetMap.set(target, (depsMap = new Map()))
}
let dep = depsMap.get(key)
if (!dep) {
depsMap.set(key, (dep = createDep()))
}
const eventInfo = __DEV__
? { effect: activeEffect, target, type, key }
: undefined
trackEffects(dep, eventInfo)
}
export function trackEffects(
dep: Dep,
debuggerEventExtraInfo?: DebuggerEventExtraInfo
) {
// ...
if (shouldTrack) {
dep.add(activeEffect!)
activeEffect!.deps.push(dep)
}
}
上半部分与我们自己实现的逻辑很类似，先找出 dep 如果不存在则创建，只不过 Vue 使用的是 Map 和 Set（createDep 返回值为 Set）。
然后是 trackEffects，关键代码就是 dep 和 activeEffect 互相保存，我们的做法只是将 activeEffect 存入 dep 。
接下来看看 set 中调用的 trigger。
// packages/reactivity/src/effect.ts
export function trigger(
target: object,
type: TriggerOpTypes,
key?: unknown,
newValue?: unknown,
oldValue?: unknown,
oldTarget?: Map<unknown, unknown> | Set<unknown>
) {
const depsMap = targetMap.get(target)
if (!depsMap) {
// never been tracked
// 没有被 track 收集到，直接返回
return
}
let deps: (Dep | undefined)[] = []
if (type === TriggerOpTypes.CLEAR) {
// collection being cleared
// trigger all effects for target
// 清空依赖，需要触发与 target 关联的所有 effect
deps = [...depsMap.values()]
} else if (key === 'length' && isArray(target)) {
// 修改数组的 length 时对应的处理
depsMap.forEach((dep, key) => {
if (key === 'length' || key >= (newValue as number)) {
deps.push(dep)
}
})
} else {
// schedule runs for SET | ADD | DELETE
// 修改、新增、删除属性时执行
if (key !== void 0) {
deps.push(depsMap.get(key))
}
// also run for iteration key on ADD | DELETE | Map.SET
// 往 deps 中添加迭代器属性的 effect
switch (type) {
// ...
}
}
// 以上操作则是为了取出 deps (targetMap[target][key])
// 下面的操作则是将 deps 中的 effect 取出并执行
// 开发时还会传入 eventInfo
const eventInfo = __DEV__
? { target, type, key, newValue, oldValue, oldTarget }
: undefined
if (deps.length === 1) {
if (deps[0]) {
if (__DEV__) {
triggerEffects(deps[0], eventInfo)
} else {
triggerEffects(deps[0])
}
}
} else {
const effects: ReactiveEffect[] = []
for (const dep of deps) {
if (dep) {
effects.push(...dep)
}
}
if (__DEV__) {
triggerEffects(createDep(effects), eventInfo)
} else {
triggerEffects(createDep(effects))
}
}
}
// 执行 effect
export function triggerEffects(
dep: Dep | ReactiveEffect[],
debuggerEventExtraInfo?: DebuggerEventExtraInfo
) {
// spread into array for stabilization
for (const effect of isArray(dep) ? dep : [...dep]) {
if (effect !== activeEffect || effect.allowRecurse) {
if (__DEV__ && effect.onTrigger) {
effect.onTrigger(extend({ effect }, debuggerEventExtraInfo))
}
if (effect.scheduler) {
effect.scheduler()
} else {
effect.run()
}
}
}
}
trigger 函数看似很长，其实可以简化成我们的例子进行理解，无非就是取出对应的 deps ，遍历出 deps 中的 effect 并执行。
接下来就该看看 effect 函数的实现了。
// packages/reactivity/src/effect.ts
export function effect<T = any>(
fn: () => T,
options?: ReactiveEffectOptions
): ReactiveEffectRunner {
if ((fn as ReactiveEffectRunner).effect) {
fn = (fn as ReactiveEffectRunner).effect.fn
}
// 调用 ReactiveEffect 对进行封装
const _effect = new ReactiveEffect(fn)
// ...
// 判断是否有 options.lazy
// lazy 为 true 不会立即执行
if (!options || !options.lazy) {
_effect.run()
}
const runner = _effect.run.bind(_effect) as ReactiveEffectRunner
runner.effect = _effect
return runner
}
export class ReactiveEffect<T = any> {
active = true
deps: Dep[] = []
// can be attached after creation
computed?: boolean
allowRecurse?: boolean
onStop?: () => void
// dev only
onTrack?: (event: DebuggerEvent) => void
// dev only
onTrigger?: (event: DebuggerEvent) => void
constructor(
public fn: () => T,
public scheduler: EffectScheduler | null = null,
scope?: EffectScope | null
) {
recordEffectScope(this, scope)
}
run() {
if (!this.active) {
return this.fn()
}
if (!effectStack.includes(this)) {
try {
// 执行时将当前的 effect 存入 effectStack
// 并赋值给 activeEffect
// 在 track 时获取
effectStack.push((activeEffect = this))
enableTracking()
// ...
return this.fn()
} finally {
// ...
resetTracking()
effectStack.pop()
const n = effectStack.length
// 从 effectStack 继续取出上一个的 activeEffect 继续执行
activeEffect = n > 0 ? effectStack[n - 1] : undefined
}
}
}
stop() {
// ...
}
}
我们在使用 effect 时，会将我们传入的函数经过 ReactiveEffect 封装，如果我们没传入 { lazy: true } 则会立即执行 run 函数。
run 函数就是先赋值 activeEffect 并存入 effectStack，然后执行我们传入的回调函数。
执行回调函数的过程会触发 Proxy 的 get，get 又会触发 track 进行依赖收集。
执行完成后将 activeEffect 从 effectStack pop出去，并取出上一个 activeEffect 继续执行。
为什么要用 effectStack ？
假如我们在 effect 中使用了 computed，Vue 需要先执行计算出 computed。
computed 内部也会调用 ReactiveEffect，所以需要将 computed 的 effect 存入 effectStack ，当 computed 计算完成之后，则从 effectStack pop 出去，继续执行我们的 effect。
如此便完成依赖收集，当响应式数据发生变化时则会触发 trigger，重新执行我们在 effect 中传入的回调函数。
修改响应式数据为什么页面会自动更新？还记得上篇文章<深入 Vue3 源码，学习初始化流程>介绍的 setupRenderEffect 吗？
这个方法也是利用了 ReactiveEffect，在 mount 的时候会触发 setupRenderEffect 执行进而触发 patch 。 patch 的过程中会使用响应式数据，从而建立依赖关系，当响应式数据发生变化时会重新执行 setupRenderEffect，后面就进入 diff 了，下篇文章在详细展开 diff。
结语
以上便是 Vue3 的响应式原理，只要了解了原理，能用自己的语言清晰的描述出来，面试肯定能增加成功率。
好了，这篇文章就水到这里吧。如有错误的地方，希望还能在评论区指出，感谢！
下篇文章将解析 Vue3 的 diff 算法，如果有兴趣的话别忘了关注我呀，我们一起学习、进步。
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