Vue 是如何实现的数据响应式

vue 是一个易上手的框架,许多便捷功能都在其内部做了集成,其中最有区别性的功能就是其潜藏于底层的响应式系统。组件状态都是响应式的 JavaScript 对象。当更改它们时,视图会随即更新,这让状态管理更加简单直观。那么,Vue 响应性系统是如何实现的呢?本文也是在阅读了 Vue 源码后的理解以及模仿实现,所以跟随作者的思路,我们一起由浅入深的探索一下vue吧!【相关推荐:vuejs视频教程】

本文 Vue 源码版本:2.6.14,为了便于理解,代码都最简化。

Vue 是如何实现的数据响应式

当你把一个普通的 JavaScript 对象传入 Vue 实例作为 data 选项,Vue 将遍历此对象所有的 property,并使用 Object.defineProperty 把这些 property 全部转为 getter/setter,然后围绕 getter/setter来运行。

一句话概括Vue 的响应式系统就是: 观察者模式 + Object.defineProperty 拦截getter/setter

MDN ObjdefineProperty

观察者模式

什么是Object.defineProperty ?

Object.defineProperty() 方法会直接在一个对象上定义一个新属性,或者修改一个对象的现有属性,并返回此对象。

简单的说,就是通过此方式定义的 property,执行 obj.xxx 时会触发 get,执行 obj.xxx = xxx会触发 set,这便是响应式的关键。

Object.defineProperty 是 ES5 中一个无法 shim(无法通过polyfill实现) 的特性,这也就是 Vue 不支持 IE8 以及更低版本浏览器的原因。

响应式系统基础实现

现在,我们来基于Object.defineProperty实现一个简易的响应式更新系统作为“开胃菜”

let data = {};// 使用一个中间变量保存 valuelet value = "hello";// 用一个集合保存数据的响应更新函数let fnSet = new Set();// 在 data 上定义 text 属性Object.defineProperty(data, "text", {  enumerable: true,  configurable: true,  set(newValue) {    value = newValue;    // 数据变化    fnSet.forEach((fn) => fn());  },  get() {    fnSet.add(fn);    return value;  },});// 将 data.text 渲染到页面上function fn() {  document.body.innerText = data.text;}// 执行函数,触发读取 getfn();// 一秒后改变数据,触发 set 更新setTimeout(() => {  data.text = "world";}, 1000);

接下来我们在浏览器中运行这段代码,会得到期望的效果

通过上面的代码,我想你对响应式系统的工作原理已经有了一定的理解。为了让这个“开胃菜”易于消化,这个简易的响应式系统还有很多缺点,例如:数据和响应更新函数是通过硬编码强耦合在一起的、只实现了一对一的情况、不够模块化等等……所以接下来,我们来一一完善。

设计一个完善的响应式系统

要设计一个完善的响应式系统,我们需要先了解一个前置知识,什么是观察者模式?

什么是观察者模式?

它就是一种行为设计模式, 允许你定义一种订阅机制, 可在对象事件发生时通知多个 “观察” 该对象的其他对象。

拥有一些值得关注状态的对象通常被称为目标,由于它自身状态发生改变时需要通知其他对象,我们也将其成为发布者(pub­lish­er) 。所有希望关注发布者状态变化的其他对象被称为订阅者(sub­scribers) 。此外,发布者与所有订阅者直接仅通过接口交互,都必须具有同样的接口

Vue 是如何实现的数据响应式

举个例子?:

你(即应用中的订阅者)对某个书店的周刊感兴趣,你给老板(即应用中的发布者)留了电话,让老板一有新周刊就给你打电话,其他对这本周刊感兴趣的人,也给老板留了电话。新周刊到货时,老板就挨个打电话,通知读者来取。

假如某个读者一不小心留的是 qq 号,不是电话号码,老版打电话时就会打不通,该读者就收不到通知了。这就是我们上面说的,必须具有相同的接口。

了解了观察者模式后,我们就开始着手设计响应式系统。

抽象观察者(订阅者)类Watcher

在上面的例子中,数据和响应更新函数是通过硬编码强耦合在一起的。而实际开发过程中,更新函数不一定叫fn,更有可能是一个匿名函数。所以我们需要抽像一个观察者(订阅者)类Watcher来保存并执行更新函数,同时向外提供一个update更新接口。

// Watcher 观察者可能有 n 个,我们为了区分它们,保证少数性,增加一个 uidlet watcherId = 0;// 当前活跃的 Watcherlet activeWatcher = null;class Watcher {  constructor(cb) {    this.uid = watcherId++;    // 更新函数    this.cb = cb;    // 保存 watcher 订阅的所有数据    this.deps = [];    // 初始化时执行更新函数    this.get();  }  // 求值函数  get() {    // 调用更新函数时,将 activeWatcher 指向当前 watcher    activeWatcher = this;    this.cb();    // 调用完重置    activeWatcher = null;  }  // 数据更新时,调用该函数重新求值  update() {    this.get();  }}

抽象被观察者(发布者)类Dep

我们再想一想,实际开发过程中,data 中肯定不止一个数据,而且每个数据,都有不同的订阅者,所以说我们还需要抽象一个被观察者(发布者)Dep类来保存数据对应的观察者(Watcher),以及数据变化时通知观察者更新。

class Dep {  constructor() {    // 保存所有该依赖项的订阅者    this.subs = [];  }  addSubs() {    // 将 activeWatcher 作为订阅者,放到 subs 中    // 防止重复订阅    if(this.subs.indexOf(activeWatcher) === -1){      this.subs.push(activeWatcher);    }  }  notify() {    // 先保存旧的依赖,便于下面遍历通知更新    const deps = this.subs.slice()    // 每次更新前,清除上一次收集的依赖,下次执行时,重新收集    this.subs.length = 0;    deps.forEach((watcher) => {      watcher.update();    });  }}

抽象 Observer

现在,WatcherDep只是两个独立的模块,我们怎么把它们关联起来呢?

答案就是Object.defineProperty,在数据被读取,触发get方法,Dep 将当前触发 get 的 Watcher 当做订阅者放到 subs中,Watcher 就与 Dep建立关系;在数据被修改,触发set方法,Dep就遍历 subs 中的订阅者,通知Watcher更新。

下面我们就来完善将数据转换为getter/setter的处理。

上面基础的响应式系统实现中,我们只定义了一个响应式数据,当 data 中有其他property时我们就处理不了了。所以,我们需要抽象一个 Observer类来完成对 data数据的遍历,并调用defineReactive转换为 getter/setter,最终完成响应式绑定。

为了简化,我们只处理data中单层数据。

class Observer {  constructor(value) {    this.value = value;    this.walk(value);  }  // 遍历 keys,转换为 getter/setter  walk(obj) {    const keys = Object.keys(obj);    for (let i = 0; i < keys.length; i++) {      const key = keys[i]      defineReactive(obj, key, obj[key]);    }  }}

这里我们通过参数 value 的闭包,来保存最新的数据,避免新增其他变量

function defineReactive(target, key, value) {  // 每一个数据都是一个被观察者  const dep = new Dep();  Object.defineProperty(target, key, {    enumerable: true,    configurable: true,    // 执行 data.xxx 时 get 触发,进行依赖收集,watcher 订阅 dep    get() {      if (activeWatcher) {        // 订阅        dep.addSubs(activeWatcher);      }      return value;    },    // 执行 data.xxx = xxx 时 set 触发,遍历订阅了该 dep 的 watchers,    // 调用 watcher.updata 更新    set(newValue) {      // 如果前后值相等,没必要跟新      if (value === newVal) {        return;      }      value = newValue;      // 派发更新      dep.notify();    },  });}

至此,响应式系统就大功告成了!!

测试

我们通过下面代码测试一下:

let data = {  name: "张三",  age: 18,  address: "成都",};// 模拟 renderconst render1 = () => {  console.warn("-------------watcher1--------------");  console.log("The name value is", data.name);  console.log("The age value is", data.age);  console.log("The address value is", data.address);};const render2 = () => {  console.warn("-------------watcher2--------------");  console.log("The name value is", data.name);  console.log("The age value is", data.age);};// 先将 data 转换成响应式new Observer(data);// 实例观察者new Watcher(render1);new Watcher(render2);

在浏览器中运行这段代码,和我们期望的一样,两个render都执行了,并且在控制台上打印了结果。

Vue 是如何实现的数据响应式

我们尝试修改 data.name = '李四 23333333',测试两个 render 都会重新执行:

Vue 是如何实现的数据响应式

我们只修改 data.address = '北京',测试一下是否只有render 1回调都会重新执行:

Vue 是如何实现的数据响应式

都完美通过测试!!?

总结

Vue 是如何实现的数据响应式

Vue响应式原理的核心就是ObserverDepWatcher,三者共同构成 MVVM 中的 VM

Observer中进行数据响应式处理以及最终的WatcherDep关系绑定,在数据被读的时候,触发get方法,将 Watcher收集到 Dep中作为依赖;在数据被修改的时候,触发set方法,Dep就遍历 subs 中的订阅者,通知Watcher更新。

本篇文章属于入门篇,并非源码实现,在源码的基础上简化了很多内容,能够便于理解ObserverDepWatcher三者的作用和关系。

本文的源码,以及作者学习 Vue 源码完整的逐行注释源码地址:github.com/yue1123/vue…

以上就是Vue 是如何实现的数据响应式的详细内容了,看完之后是否有所收获呢?如果想了解更多相关内容,欢迎来亿速云行业资讯!

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