Vue响应式原理

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1. 核心概念

  • 数据响应式,双向绑定,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,试图改变,数据也随之改变
    • 我们可以使用v-model在表单元素中创建双向数据绑定
  • 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,不需关心数据是如何渲染到视图的

2. Vue响应式的核心 Object.defindProperty 和 Proxy

  • 1.Vue2中的数据响应式原理的核心是Object.defindProperty,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/setterObject.defineProperty 是 ES5 中一个无法 shim 的特性,这也就是 Vue 不支持 IE8 以及更低版本浏览器的原因。
<body>
  <div id="app">
    hello
  </div>
  <script>
    // 模拟 Vue 中的 data 选项
    let data = {
      msg: 'hello',
      count: 10
    }

    // 模拟 Vue 的实例
    let vm = {}

    proxyData(data)

    function proxyData(data) {
      // 遍历 data 对象的所有属性
      Object.keys(data).forEach(key => {
        // 把 data 中的属性,转换成 vm 的 setter/setter
        Object.defineProperty(vm, key, {
          enumerable: true,
          configurable: true,
          get () {
            console.log('get: ', key, data[key])
            return data[key]
          },
          set (newValue) {
            console.log('set: ', key, newValue)
            if (newValue === data[key]) {
              return
            }
            data[key] = newValue
            // 数据更改,更新 DOM 的值
            document.querySelector('#app').textContent = data[key]
          }
        })
      })
    }

    // 测试
    vm.msg = 'Hello World'
    console.log(vm.msg)
  </script>
</body>
  • 2.Vue3中的数据响应式原理是基于ES6中的Proxy来实现的。它是直接监听对象,而不是属性。性能由浏览器优化
<body>
  <div id="app">
    hello
  </div>
  <script>
    // 模拟 Vue 中的 data 选项
    let data = {
      msg: 'hello',
      count: 0
    }

    // 模拟 Vue 实例
    let vm = new Proxy(data, {
      // 执行代理行为的函数
      // 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)
  </script>
</body>

3. 发布订阅模式和观察者模式

  • 1.Vue的自定义事件
let vm = new vue()
 vm.$on("dataChange", ()=>{
   console.log("dataChange")
 })
  
 vm.$emit("dataChange")
  • 2.兄弟组件通信
//eventBus.js
//事件中心
let eventHub = new Vue()

//组件1
//发布者
addToDo: function(){
	eventHub.$emit("add-data",{text: "aaa"})
}

//组件2
//订阅者
created: function(){
	eventHub.$on("add-data",(val)=>{
		console.log(val)
  })
}

3.简单模拟实现Vue的自定义事件

//发布-订阅模式
class EventEmitter {
  constructor() {
    //{"事件类型": [fn1, fn2]}
    this.subs = Object.create(null)
  }
  //注册事件
  $on(eventType, handler) {
    this.subs[eventType] = this.subs[eventType] || []
    this.subs[eventType].push(handler)
  }
  //触发事件
  $emit(eventType) {
    if (this.subs[eventType]) {
      this.subs[eventType].forEach((handler) => {
        handler()
      })
    }
  }
}

4.观察者模式(与发布订阅的区别是:没有事件中心):vue的响应式机制中使用的观察者模式

  • 观察者Watcher:当事件发生时,具体要做的事情
  • 目标(发布者)Dep
    • sub数组:存储所有的观察者
    • addSub():添加观察者
    • notify():当事件发生时,调用所有的观察者的update()
//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()
    })
  }
}

//订阅者
class Watcher {
  update() {
    console.log('update')
  }
}

let dep = new Dep()
let watcher = new Watcher()

dep.addSub(watcher)
dep.notify()

5.观察者模式和发布订阅模式的区别

  • 观察者是由具体目标调度,比如当事件触发,Dep就会去调用观察者的方法,所有的观察者模式的订阅者与发布者之间存在依赖的
  • 发布-订阅模式由统一的事件中心调用,因此发布者和订阅者不需要知道对方的存在

4. Vue响应式原理模拟

4.1 Observer
  • 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的话,把该属性转换成响应式数据
  • 数据变化发送通知
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,并发送通知
    let dep = new Dep()
    // 如果val是对象,把val内部的属性转换成响应式数据
    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()
      }
    })
  }
}
4.2 Compiler
  • 负责编译模版,解析指令/差值表达式
  • 负责页面的首次渲染
  • 当数据发生变化后重新渲染视图
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.compileElement(node)
      }

      // 判断node节点,是否有子节点,如果有子节点,要递归调用compile
      if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
        this.compile(node)
      }
    })
  }
  // 编译元素节点,处理指令
  compileElement (node) {
    // console.log(node.attributes)
    // 遍历所有的属性节点
    Array.from(node.attributes).forEach(attr => {
      // 判断是否是指令
      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,处理差值表达式
  compileText (node) {
    // console.dir(node)
    // {{  msg }}
    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
  }
}
4.3 Dep
  • 收集依赖,
  • 添加观察者(watcher)
  • 通知所有观察者
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)
    }
  }
  // 发送通知
  notify () {
    this.subs.forEach(sub => {
      sub.update()
    })
  }
}
4.4 Watcher
  • 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
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)
  }
}
4.5 Vue
class Vue {
  constructor(options) {
    // 1. 通过属性保存选项的数据
    this.$options = options || {}
    this.$data = options.data || {}
    this.$el = typeof options.el === 'string' ? document.querySelector(options.el) : options.el
    // 2. 把data中的成员转换成getter和setter,注入到vue实例中
    this._proxyData(this.$data)
    // 3. 调用observer对象,监听数据的变化
    new Observer(this.$data)
    // 4. 调用compiler对象,解析指令和差值表达式
    new Compiler(this)
  }
  _proxyData(data) {
    // 遍历data中的所有属性
    Object.keys(data).forEach((key) => {
      // 把data的属性注入到vue实例中
      Object.defineProperty(this, key, {
        enumerable: true,
        configurable: true,
        get() {
          return data[key]
        },
        set(newValue) {
          if (newValue === data[key]) {
            return
          }
          data[key] = newValue
        },
      })
    })
  }
}
4.6 使用
<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>
    let vm = new Vue({
      el: '#app',
      data: {
        msg: 'Hello Vue',
        count: 100,
        person: { name: 'zs' }
      }
    })
    console.log(vm.msg)
    // vm.msg = { test: 'Hello' }
    vm.test = 'abc'
  </script>
</body>