理解vue响应式原理

实现vue响应式，归纳起来，vuejs主要做了以下三件事情：

1、通过Observer对data进行监听，并且提供了订阅某个数据项变化的能力。

2、把template编译成一段document fragment，然后解析其中的指令，得到每一个指令所依赖的数据项和update方法。

3、通过Watcher把上述两部分结合起来，就是把指令中的数据依赖通过Watcher订阅在对应数据的Observer的Dep上。当数据发生变化时，就会触发Observer的Dep上的notify方法通知对应的Watcher的update，进而触发指令的update方法来更新DOM视图，最后让数据和模型关联起来。

Vue实例创建的过程会有一个生命周期，其中一个过程就是调用vm.initData方法处理data选项，initData方法源码如下：

function initData (vm: Component) {
  let data = vm.$options.data
  data = vm._data = typeof data === 'function'
    ? getData(data, vm)
    : data || {}
  if (!isPlainObject(data)) {
    data = {}
    process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
      'data functions should return an object:\n' +
      'https://vuejs.org/v2/guide/components.html#data-Must-Be-a-Function',
      vm
    )
  }
  // proxy data on instance
  const keys = Object.keys(data)
  const props = vm.$options.props
  const methods = vm.$options.methods
  let i = keys.length
  while (i--) {
    const key = keys[i]
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
      if (methods && hasOwn(methods, key)) {
        warn(
          `Method "${key}" has already been defined as a data property.`,
          vm
        )
      }
    }
    if (props && hasOwn(props, key)) {
      process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
        `The data property "${key}" is already declared as a prop. ` +
        `Use prop default value instead.`,
        vm
      )
    } else if (!isReserved(key)) {
      proxy(vm, `_data`, key)
    }
  }
  // observe data
  observe(data, true /* asRootData */)
}

在initData中需要特别注意一下proxy方法，它的功能就是遍历data的key，把data上的属性代理到vm实例上。prox方法源码如下：

export function proxy (target: Object, sourceKey: string, key: string) {
  sharedPropertyDefinition.get = function proxyGetter () {
    return this[sourceKey][key]
  }
  sharedPropertyDefinition.set = function proxySetter (val) {
    this[sourceKey][key] = val
  }
  Object.defineProperty(target, key, sharedPropertyDefinition)
}

proxy方法主要通过Object.defineProperty的getter和setter方法实现了代理。也就是说当我们调用vm.data的时候实际上是调用了vm.data.data。其中sharePropertyDefinition常量就是getter和setter的配置如下:

const sharedPropertyDefinition = {
  enumerable: true,
  configurable: true,
  get: noop,
  set: noop
}

在initData最后调用了observe(data,true)方法来对data做监听，observe方法定义如下：

export function observe (value: any, asRootData: ?boolean): Observer | void {
  if (!isObject(value) || value instanceof VNode) {
    return
  }
  let ob: Observer | void
  if (hasOwn(value, '__ob__') && value.__ob__ instanceof Observer) {
    ob = value.__ob__
  } else if (
    shouldObserve &&
    !isServerRendering() &&
    (Array.isArray(value) || isPlainObject(value)) &&
    Object.isExtensible(value) &&
    !value._isVue
  ) {
    ob = new Observer(value)
  }
  if (asRootData && ob) {
    ob.vmCount++
  }
  return ob
}

observe方法首先判断value是否已经添加了ob属性，它是一个Observer对象的实例。如果已经添加了就直接用，否则当value满足(数组或对象、可扩展、非vue组件等)的情况下创建一个Observer对象。看一下Observer这个类：

export class Observer {
  value: any;
  dep: Dep;
  vmCount: number; // number of vms that has this object as root $data

  constructor (value: any) {
    this.value = value
    this.dep = new Dep()
    this.vmCount = 0
    def(value, '__ob__', this)
    if (Array.isArray(value)) {
      const augment = hasProto
        ? protoAugment
        : copyAugment
      augment(value, arrayMethods, arrayKeys)
      this.observeArray(value)
    } else {
      this.walk(value)
    }
  }

Observer类的构造函数主要做了这么几件事，首先创建了一个Dep对象，然后把自身this添加到value的ob属性上。最后对value进行类型判断，如果是数组就观察数组，否则观察单个元素。其实observeArray方法就是对数组进行遍历，递归调用observe方法，最终都会调用walk方法观察单个元素。下面看walk代码的源码：

walk (obj: Object) {
    const keys = Object.keys(obj)
    for (let i = 0; i < keys.length; i++) {
      defineReactive(obj, keys[i])
    }
  }

walk方法是对obj的key进行遍历依次调用defineReactive方法，对obj的属性进行转换，让他们拥有getter、setter方法。只有当obj是一个对象的时候才会调用这个方法。这样一旦属性被访问或更新，我们就可以追踪到这些变化。接下来看defineReactive方法的源码：

export function defineReactive (
  obj: Object,
  key: string,
  val: any,
  customSetter?: ?Function,
  shallow?: boolean
) {
  const dep = new Dep()

  const property = Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, key)
  if (property && property.configurable === false) {
    return
  }

  // cater for pre-defined getter/setters
  const getter = property && property.get
  const setter = property && property.set
  if ((!getter || setter) && arguments.length === 2) {
    val = obj[key]
  }

  let childOb = !shallow && observe(val)
  Object.defineProperty(obj, key, {
    enumerable: true,
    configurable: true,
    get: function reactiveGetter () {
      const value = getter ? getter.call(obj) : val
      if (Dep.target) {
        dep.depend()
        if (childOb) {
          childOb.dep.depend()
          if (Array.isArray(value)) {
            dependArray(value)
          }
        }
      }
      return value
    },
    set: function reactiveSetter (newVal) {
      const value = getter ? getter.call(obj) : val
      /* eslint-disable no-self-compare */
      if (newVal === value || (newVal !== newVal && value !== value)) {
        return
      }
      /* eslint-enable no-self-compare */
      if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && customSetter) {
        customSetter()
      }
      if (setter) {
        setter.call(obj, newVal)
      } else {
        val = newVal
      }
      childOb = !shallow && observe(newVal)
      dep.notify()
    }
  })
}

defineReactive方法最核心的部分就是通过调用Object.defineProperty给data的每个属性添加getter和setter方法。当data某个属性被访问时，则回调用getter方法，判断当Dep.target不为空时调用dep.depend和childOb.dep.depend方法做依赖收集。如果访问的属性是一个数组，则会遍历这个数组收集数组元素的依赖。当改变data的属性时，则会调用setter方法，这时调用dep.notify方法通知。这里我们说的dep，他是Dep的实例。接下来看一下Dep类的源码：

export default class Dep {
  static target: ?Watcher;
  id: number;
  subs: Array<Watcher>;

  constructor () {
    this.id = uid++
    this.subs = []
  }

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

  removeSub (sub: Watcher) {
    remove(this.subs, sub)
  }

  depend () {
    if (Dep.target) {
      Dep.target.addDep(this)
    }
  }

  notify () {
    // stabilize the subscriber list first
    const subs = this.subs.slice()
    for (let i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {
      subs[i].update()
    }
  }
}

// the current target watcher being evaluated.
// this is globally unique because there could be only one
// watcher being evaluated at any time.
Dep.target = null

Dep类是一个简答的观察者模式的实现。他的构造函数非常简单初始化了id和subs。其中subs用来存储所有订阅它的Watcher。Dep.target表示当前正在计算的的Watcher，它是全局唯一的，因为同一时间只能有一个Watcher被计算。

前面提到了在getter和setter方法调用时会分别调用dep.depend方法和dep.notify方法，接下里看下这两个方法(见上图)

depend方法很简单，它通过Dep.target.addDep(this)方法把当前Dep的实例添加到当前正在计算的Watcher的依赖中。

notify方法也很简单，它遍历了所有的订阅的Watcher，调用他们的update方法。

到此vm实例中给data对象添加Observer的过程就结束了。

理解vue响应式原理

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