关于vue.js:Vue2-响应式源码解读

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要理解 Vue2 响应式零碎原理，咱们要思考两个问题：

  1. 当咱们扭转组件的状态时，零碎会产生什么变动？
  2. 零碎是如何晓得哪些局部依赖于这个状态？

实际上，组件的渲染、计算属性、组件 watch 对象和 Vue.&watch() 办法，它们之所以能响应组件 props 和data的变动，都是围绕着 Watcher 类来实现的。

本文只截取局部外围代码，重在解说响应式原理，尽量减少其它代码的烦扰，但会正文代码起源，联合源码观看风味更佳。另外，本文源码版本：

"version": "2.7.14",

定义响应式属性

首先，看看组件的 props 和data中的属性是如何定义为响应式的：

// src/core/instance/init.ts
Vue.prototype._init = function (options?: Record<string, any>) {
  const vm: Component = this
  initState(vm) // 初始化状态
}

// src/core/instance/state.ts
export function initState(vm: Component) {
  const opts = vm.$options
  initProps(vm, opts.props) // 初始化 Props
  initData(vm) // 初始化 Data
  initComputed(vm, opts.computed)
  initWatch(vm, opts.watch)
}
function initProps(vm: Component, propsOptions: Object) {const props = (vm._props = shallowReactive({}))
  for (const key in propsOptions) {defineReactive(props, key, value) // 定义响应式属性
  }
}
function initData(vm: Component) {
  let data: any = vm.$options.data
  data = vm._data = isFunction(data) ? getData(data, vm) : data || {}
  observe(data)
}

// src/core/observer/index.ts
export function observe(value: any, shallow?: boolean, ssrMockReactivity?: boolean) {return new Observer(value, shallow, ssrMockReactivity)
}
export class Observer {constructor(public value: any, public shallow = false, public mock = false) {const keys = Object.keys(value)
    for (let i = 0; i < keys.length; i++) {const key = keys[i]
      // 定义响应式属性
      defineReactive(value, key, NO_INITIAL_VALUE, undefined, shallow, mock)
    }
  }
}

从下面代码能够看出，在组件初始化阶段，无论是 props 还是 data 属性，最终都通过函数 defineReactive 定义为响应式属性。所以咱们要重点关注这个办法：

// src/core/observer/index.ts
export function defineReactive(obj: object, key: string, val?: any, customSetter?: Function | null, shallow?: boolean, mock?: boolean) {const dep = new Dep() // 创立一个 dep 实例
  const property = Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, key)
  const getter = property && property.get
  const setter = property && property.set

  Object.defineProperty(obj, key, {get: function reactiveGetter() {const value = getter ? getter.call(obj) : val
      dep.depend() // 增加依赖关系 Watcher
      return isRef(value) && !shallow ? value.value : value
    },
    set: function reactiveSetter(newVal) {setter.call(obj, newVal)
      dep.notify() // 赋值时，公布告诉}
  }
}

Object.defineProperty从新定义了属性的 get 和set。当读取属性时，会主动触发 get，当设置属性值时，会主动触发set，记住这一机制。从下面代码能够发现，每个属性都有一个dep 实例，它的作用就是记录依赖这个属性 watcher 列表，并在属性赋值时，告诉列表中的 watcher 更新，这些更新包含：扭转计算属性值、执行组件 watch 对象中定义的办法、从新渲染等。

收集依赖关系

在进一步理解 dep.depend() 是之前，先看一下 Vue.$watch 如何办法创立watcher，有利于前面的了解：

Vue.prototype.$watch = function (expOrFn: string | (() => any), // 重点关注这个参数
  cb: any,
  options?: Record<string, any>
) {
  const vm: Component = this
  const watcher = new Watcher(vm, expOrFn, cb, options) // 创立 watcher
}

expOrFn类型是一个字符串或函数，如果是字符串，会转化成函数，赋值给 watcher.getter。接下来看dep.depend() 是如何收集依赖的，重点关注 Dep 和Watcher两个类：

// src/core/observer/dep.ts
export default class Dep {
  static target?: DepTarget | null // Watcher 正是 DepTarget 类的实现
  subs: Array<DepTarget | null> // 依赖列表

  addSub(sub: DepTarget) {this.subs.push(sub)
  }

  depend(info?: DebuggerEventExtraInfo) {if (Dep.target) {Dep.target.addDep(this) // 向 watcher 中增加 dep 实例
    }
  }
}
const targetStack: Array<DepTarget | null | undefined> = []
// 入栈 watcher，并将 target 指向这个 watcher
export function pushTarget(target?: DepTarget | null) {targetStack.push(target)
  Dep.target = target
}
// 出栈 watcher，并将 target 指向最初的 watcher
export function popTarget() {targetStack.pop()
  Dep.target = targetStack[targetStack.length - 1]
}

// src/core/observer/watcher.ts
export default class Watcher implements DepTarget {
  constructor(
    vm: Component | null,
    expOrFn: string | (() => any),
    cb: Function,
    options?: WatcherOptions | null,
    isRenderWatcher?: boolean
  ) {
    this.cb = cb // 回调函数
    if (isFunction(expOrFn)) {this.getter = expOrFn} else {this.getter = parsePath(expOrFn) // 转化为函数
    }
    this.value = this.get() // 获取值}
  // 获取值，并收集依赖关系
  get() {pushTarget(this) // 入栈，Dep.target 指向以后 watcher
    let value
    const vm = this.vm
    value = this.getter.call(vm, vm) // 执行 getter 期间只有读取了响应式属性，会触发属性的 get，而后调用 dep.depend()，再调用 Dep.target（以后 watcher）的 addDep 办法，将 watcher 增加到 dep.subs
    popTarget() // 出栈
    return value
  }

  addDep(dep: Dep) {dep.addSub(this) // 将 watcher 增加到 dep.subs
  }
}

执行 getter 期间只有读取了响应式属性，会触发改属性重写的 get，而后调用dep.depend()，再调用Dep.target（以后watcher）的addDep 办法，将 watcher 增加到 dep.subs。于是，属性的dep 就晓得了哪些 watcher 用到了这个属性，它们都保留在了 dep.subs 列表中。

赋值响应式属性

接着，看扭转 props 或 state 后，会产生什么状况：

  1. 扭转响应式属性值
  2. 触发重写的set，调用dep.notify()
  3. dep.notify()告诉 dep.subs 所有的watcher.update()
  4. watcher.update()中将 watcher 本人退出更新队列
  5. nextTick后执行更新，调用队列中所有watcher.run()
  6. watcher.run()中调用 watcher.get() 取得新值，并从新收集依赖
  7. 调用回调函数watcher.cb，传入新旧值
// 1. 扭转响应式属性值 examples/composition/todomvc.html
<input id="toggle-all" class="toggle-all" type="checkbox" v-model="state.allDone"/>

// 2. 触发重写的 set，调用 dep.notify() src/core/observer/index.ts
export function defineReactive() {const dep = new Dep()
  Object.defineProperty(obj, key, {set: function reactiveSetter(newVal) {dep.notify()
    }
  }
}

// 3. dep.notify()告诉 dep.subs 所有的 watcher.update() src/core/observer/dep.ts
notify(info?: DebuggerEventExtraInfo) {const subs = this.subs.filter(s => s) as DepTarget[]
  for (let i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {const sub = subs[i]
    sub.update()}
}

// 4. watcher.update()中将 watcher 本人退出队列 src/core/observer/watcher.ts
update() {queueWatcher(this)
}

// 5. nextTick 后执行更新，调用队列中所有 watcher.run() src/core/observer/seheduler.ts
const queue: Array<Watcher> = []
export function queueWatcher(watcher: Watcher) {queue.push(watcher)
  nextTick(flushSchedulerQueue)
}
function flushSchedulerQueue() {for (index = 0; index < queue.length; index++) {watcher = queue[index]
    watcher.run()}
}

// 6. watcher.run()中调用 watcher.get()取得新值，并从新收集依赖 src/core/observer/watcher.ts
run() {const value = this.get()
  const oldValue = this.value
  this.value = value
  this.cb.call(this.vm, value, oldValue) // 7. 调用回调函数 watcher.cb，传入新旧值
}

渲染函数响应式

渲染函数 _render 用于生成虚构 DOM，也就是 VNode。当组件的props 或data发生变化时，会触发 _render 从新渲染组件：

// src/types/component.ts
class Component {_render: () => VNode
}

触发重绘机制也是通过 watcher 来实现的，不过这个 watcher 会比拟非凡，它没有回调函数，创立于组件 mount 阶段：

// src/platforms/web/runtime/index.ts
Vue.prototype.$mount = function (el?: string | Element, hydrating?: boolean): Component {el = el && inBrowser ? query(el) : undefined
  return mountComponent(this, el, hydrating)
}

// src/core/instance/lifecycle.ts
export function mountComponent(vm: Component, el: Element | null | undefined, hydrating?: boolean)  {updateComponent = () => {vm._update(vm._render(), hydrating)
  }
  new Watcher(vm, updateComponent, noop, watcherOptions, true /* isRenderWatcher */)
}

updateComponent作为第二参数，也就成为了 watcher.getter。和一般的watcher 一样，getter执行时，也就是 updateComponent 执行期间，或者说 _update 和_render执行期间，读取响应式属性时，会触发它们的 get，将渲染watcher 增加到属性对应的 dep.subs 中。当响应式属性发生变化时，触发从新渲染，这个流程与之前略有不同：

  1. 扭转响应式属性值
  2. 触发重写的set，调用dep.notify()
  3. dep.notify()告诉 dep.subs 所有的watcher.update()
  4. watcher.update()中将 watcher 本人退出更新队列
  5. nextTick后执行更新，调用队列中所有watcher.run()
  6. watcher.run()中调用 watcher.get() 取得新值，并从新收集依赖
  7. watcher.get()中会调用wacher.getter.call()
  8. 等于调用 updateComponent，从新渲染组件（渲染watcher 回调函数等于noop，相当于不执行回调）

以官网例子来看以上流程：

// 1. 扭转响应式属性值 examples/composition/todomvc.html
<input id="toggle-all" class="toggle-all" type="checkbox" v-model="state.allDone"/>

// 2. 触发重写的 set，调用 dep.notify() src/core/observer/index.ts
export function defineReactive() {const dep = new Dep()
  Object.defineProperty(obj, key, {set: function reactiveSetter(newVal) {dep.notify()
    }
  }
}

// 3. dep.notify()告诉 dep.subs 所有的 watcher.update() src/core/observer/dep.ts
notify(info?: DebuggerEventExtraInfo) {const subs = this.subs.filter(s => s) as DepTarget[]
  for (let i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {const sub = subs[i]
    sub.update()}
}

// 4. watcher.update()中将 watcher 本人退出队列 src/core/observer/watcher.ts
update() {queueWatcher(this)
}

// 5. nextTick 后执行更新，调用队列中所有 watcher.run() src/core/observer/seheduler.ts
const queue: Array<Watcher> = []
export function queueWatcher(watcher: Watcher) {queue.push(watcher)
  nextTick(flushSchedulerQueue)
}
function flushSchedulerQueue() {for (index = 0; index < queue.length; index++) {watcher = queue[index]
    watcher.run()}
}

// 6. watcher.run()中调用 watcher.get()取得新值，并从新收集依赖 src/core/observer/watcher.ts
run() {const value = this.get()
  const oldValue = this.value
  this.value = value
  this.cb.call(this.vm, value, oldValue)
}

// 7. watcher.get()中会调用 wacher.getter.call() src/core/observer/watcher.ts
get() {pushTarget(this)
  let value
  const vm = this.vm
  value = this.getter.call(vm, vm) // 等于 updateComponent()
  popTarget()
  return value
}

// 8. 等于调用 updateComponent，从新渲染组件（渲染 watcher 回调函数等于 noop，相当于不执行任何回调）src/core/instance/lifecycle.ts
export function mountComponent(vm: Component, el: Element | null | undefined, hydrating?: boolean)  {updateComponent = () => {vm._update(vm._render(), hydrating)
  }
  new Watcher(vm, updateComponent, noop, watcherOptions, true /* isRenderWatcher */)
}

计算属性响应式

计算属性同样是通过 watcher 实现的。在实例初始化阶段 initState 时，调用 initComputed 为每个计算属性创立一个watcher，它同样没有回调函数：

// src/core/instance/state.ts
export function initState(vm: Component) {
  const opts = vm.$options
  if (opts.computed) initComputed(vm, opts.computed)
}
const computedWatcherOptions = {lazy: true}
function initComputed(vm: Component, computed: Object) {const watchers = (vm._computedWatchers = Object.create(null))

  for (const key in computed) {const userDef = computed[key]
    const getter = isFunction(userDef) ? userDef : userDef.get
    watchers[key] = new Watcher(vm, getter || noop, noop, computedWatcherOptions)

    if (!(key in vm)) {defineComputed(vm, key, userDef)
    }
  }
}

export function defineComputed(target: any, key: string, userDef: Record<string, any> | (() => any)) {sharedPropertyDefinition.get = createComputedGetter(key) // 重写属性的 get
  sharedPropertyDefinition.set = noop // 不容许更改属性值
  Object.defineProperty(target, key, sharedPropertyDefinition) // 从新定义计算属性的 set 和 get
}

function createComputedGetter(key) {return function computedGetter() {const watcher = this._computedWatchers && this._computedWatchers[key]
    return watcher.value // 返回 watcher.value 值
  }
}

以上代码能够看出，defineComputed从新定义了计算属性的 set 和get，get永远返回对应watcher.value。计算属性的值是用户定义的函数，它也是watcher.getter，原理同上。函数中的响应式属性发生变化时：

  1. 扭转响应式属性值
  2. 触发重写的set，调用dep.notify()
  3. dep.notify()告诉 dep.subs 所有的watcher.update()
  4. watcher.update()中将 watcher 本人退出更新队列
  5. nextTick后执行更新，调用队列中所有watcher.run()
  6. watcher.run()中调用 watcher.get() 取得新值，并从新收集依赖
  7. 读取计算属性时，触发重写的 get 办法，返回 watcher.value 值

组件的 watch 对象

它通过 Vue.$watch 来实现的，看代码即可，原理同上。

// src/core/instance/state.ts
function initWatch(vm: Component, watch: Object) {for (const key in watch) {const handler = watch[key]
    createWatcher(vm, key, handler)
  }
}

function createWatcher(
  vm: Component,
  expOrFn: string | (() => any),
  handler: any,
  options?: Object
) {return vm.$watch(expOrFn, handler, options)
}

异步更新和 Watcher 执行程序

nextTick中的函数是异步执行的，也就是说随响应式属性变动的 watcher 会顺次退出更新队列中，直到这部分同步代码全副执行结束，之后才会执行异步代码，按顺序调用队列中watch.run，执行回调函数和从新渲染组件。

watcher.run执行是考究程序的，为了满足执行程序，必须在 watcher.run 之前从新按 watcher.id 大小排序，因为 watcher.id 是自增的，所以后创立的 wacher.id 要大于先创立的。排序能满足以下要求：

  1. 组件更新必须从父组件到子组件。（父组件永远先于子组件创立，因而父组件 watcher.id 小于子组件）
  2. 用户 wachers 必须在渲染 watcher 之前执行。（用户 props、data 和computed的 wacher 创立于组件初始化阶段，watcher.id肯定小于 mount 阶段创立的渲染watcher）
function flushSchedulerQueue() {
  // Sort queue before flush.
  // This ensures that:
  // 1. Components are updated from parent to child. (because parent is always
  //    created before the child)
  // 2. A component's user watchers are run before its render watcher (because
  //    user watchers are created before the render watcher)
  // 3. If a component is destroyed during a parent component's watcher run,
  //    its watchers can be skipped.
  queue.sort(sortCompareFn)
  for (index = 0; index < queue.length; index++) {watcher = queue[index]
    watcher.run()}
}

const sortCompareFn = (a: Watcher, b: Watcher): number => {if (a.post) {if (!b.post) return 1
  } else if (b.post) {return -1}
  return a.id - b.id
}

正文完
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发表至： vue.js
2023-02-17
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