Vue3中的响应式原理，为什么使用Proxy(代理) 与 Reflect(反射)？

前言：

        Vue3 已经出来很久了，相信大家很多都已经在使用Vue3去生产了，但是Vue3 究竟比 Vue2 好在哪里呢？今天一起深入学习一下 Vue3的响应式原理，顺便说一说 Vue3的响应式到底比Vue2的响应式好在哪里，篇幅有点长大家一起细细品味！

目录

回顾 Vue2 的响应式原理

1. 基本使用

2.监听对象上的多个属性

3.深度监听一个对象

4.监听数组

学习 Vue3 的响应式原理

1. 基本使用

2.解决Vue2 Object.defineProperty中遇到的问题

3. Vue3 的双向绑定真的是这样写的吗？ 

什么是 Reflect ？

4. 为什么 Proxy 要配合 Reflect 一起使用

①触发代理对象的劫持时保证正确的 this 上下文指向

②框架健壮性

结语：

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回顾 Vue2 的响应式原理

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1. 基本使用

语法：Object.defineProerty(obj, prop, descriptor)

作用：在一个对象定义一个新属性，或者修改一个对象的现有属性，并返回一个对象

参数：

1. 要添加属性的对象

2. 要定义或修改的属性的名称或 [Symbol]

3. 要定义或修改的属性描述符

看一个简单的例子

<script type="text/javaScript">
  let person = {}
  let personName = 'Barry'

  // 在 person 对象上添加属性 nameB,值为personName
  Object.defineProperty(person,'nameB',{
      //但是默认是不可枚举的(for in打印打印不出来)，可：enumerable: true
      //默认不可以修改，可：wirtable：true
      //默认不可以删除，可：configurable：true

      get(){
          console.log('tigger get');
          return personName
      },
      set(val){
          console.log('trigger set');
          personName = val
      },
  })

  //当读取person对象的nameB属性时，触发get方法
  console.log(person.nameB)

  //当修改personName时，重新访问person.nameB发现修改成功
  personName = 'liming'
  console.log(person.nameB)

  // 对person.namep进行修改，触发set方法
  person.nameB = 'huahua'
  console.log(person.nameB)
</script>

通过这种方式，我们成功监听了person上的name属性的变化。

2.监听对象上的多个属性

上面的使用中，我们只监听了一个属性的变化，但是在实际情况中，我们通常需要一次监听多个属性的变化。
这时我们需要配合Object.keys(obj)进行遍历。这个方法可以返回obj对象身上的所有可枚举属性组成的字符数组。（其实用for in遍历也可以)

let person = {
    name:'Barry',
    age:22
}

console.log(Object.keys(person)); 
// ['name', 'age']

根据上面的 API ，我们就可以遍历劫持对象上的所有属性，但是结果我们发现并达不到效果，下面是写的一个错误版本：

let person = {
    name:'Barry',
    age:22
}

console.log(Object.keys(person));
/**
 * Object.defineProperty 复杂使用
*/

Object.keys(person).forEach(key=>{
    Object.defineProperty(person,key,{
        get(){
            return person[key]
        },
        set(val){
            console.log(`modify person object ${key}`);
            person[key] = val
        }
    })
})

console.log(person.age);

 看起来写的并没有问题，但是试着运行一下，你会发现和我报一样的错误---栈溢出  

这是为什么呢？

  让我们聚焦在 get 方法里面，我们在访问 person 身上的属性时，就会触发 get 方法，返回 person[key] ，但是访问 person[key] 也会触发 get 方法，导致递归调用，最终栈溢出。 

这也引出了我们下面的方法，我们需要设置一个中转 Observer，来让 get 中 return 的值并不是直接访问 obj[key]

let person = {
    name:'Barry',
    age:22
}

console.log(Object.keys(person));

/**
 * Object.defineProperty 复杂使用（正确版本）
 */

// 实现一个响应式函数
function defineProperty(obj,key,val) {
    Object.defineProperty(obj,key,{
        get(){
            console.log(`trigger ${key} property`);
            return val
        },
        set(newVal){
            console.log(`${key} set property ${newVal}`);
            val = newVal
        }
    })
}

// 实现一个遍历函数 Observer
function observer(obj){
    Object.keys(obj).forEach(key=>{
        defineProperty(obj,key,obj[key])
    })
}

observer(person);
console.log(person.name);
person.age = 30;
console.log(person.age);

3.深度监听一个对象

那么我们如何解决对象中嵌套一个对象的情况呢？其实可以在上述代码中加一个递归，然后利用递归来轻松实现。

我们可以观察到，其实 Observer 就是我们想要实现的监听函数，我们预期的目标是 ： 只要把对象传入其中，就可以实现对这个对象的属性监视，即使该对象的属性也是一个对象

具体代码如下：

function defineProperty(obj,key,val) {
    if(typeof val === 'object'){
        observer(val)
    }
    Object.defineProperty(obj,key,{
        get(){
            console.log(`trigger ${key} property`);
            return val
        },
        set(newVal){
            console.log(`${key} set property ${newVal}`);
            val = newVal
        }
    })
}

当然啦，我们也要在observer里面加一个递归停止的条件:

function observer(obj){
    if(typeof obj !== 'object' || obj === null){
        return
    }
    Object.keys(obj).forEach(key=>{
        defineProperty(obj,key,obj[key])
    })
}

其实到这里就差不多解决了，但是还有一个小问题，如果对某属性进行修改时，如果原本的属性值是一个字符串，但是我们重新赋值了一个对象，我们要如何监听新添加的对象的所有属性呢？其实也很简单，只需要修改set函数：

set(newVal){
    console.log(`${key} set property ${newVal}`);
    if(typeof val === 'object'){
        observer(key)
    }
    val = newVal
}

4.监听数组

那么如果对象的属性是一个数组呢？我们要如何实现监听？

请看下面一段代码：

let hobby = ['抽烟','喝酒','烫头']
    let person = {
        name:'Barry',
        age:22
    }


// 把 hobby 作为 person 属性监听
Object.defineProperty(person,'hobby',{
    get(){
        console.log('tigger get');
        return hobby
    },
    set(newVal){
        console.log('tigger set',newVal);
        hobby = newVal
    }
})

console.log(person.hobby);
person.hobby = ['看书','游泳','听歌']
person.hobby.push('游泳')

我们发现，通过 push方法给数组增加的元素，set方法是监听不到的。

事实上，通过索引访问或者修改数组中已经存在的元素，是可以触发get和set的，但是对于通过push、unshift增加的元素，会增加一个索引，这种情况需要手动初始化，新增加的元素才能被监听到。另外， 通过 pop 或 shift 删除元素，会删除并更新索引，也会触发 setter 和 getter 方法。

在Vue2.x中，通过重写Array原型上的方法解决了这个问题，此处就不展开说了，有兴趣的uu可以再去了解下~

vue能监听到数组变化的方法有哪些?为什么这些方法能监听到呢?https://cn.vuejs.org/v2/guide/list.html#%E6%95%B0%E7%BB%84%E6%9B%B4%E6%96%B0%E6%A3%80%E6%B5%8BVue  源码

学习 Vue3 的响应式原理

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是不是感觉有点复杂？事实上，在上面的讲述中，我们还有问题没有解决：那就是当我们要给对象新增加一个属性时，也需要手动去监听这个新增属性。

也正是因为这个原因，使用 vue 给 data 中的数组或对象新增属性时，需要使用 vm.$set 才能保证新增的属性也是响应式的。

可以看到，通过 Object.definePorperty() 进行数据监听是比较麻烦的，需要大量的手动处理。这也是为什么在Vue3.0中尤雨溪转而采用Proxy。接下来让我们一起看一下Proxy是怎么解决这些问题的吧！

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1. 基本使用

语法：const p = new Proxy( target, handler );

参数：

1. target:要使用 Proxy 包装的目标对象（可以是任何类型的对象，包括原生数组，函数，甚至另一个代理）

2. handler:一个通常以函数作为属性的对象，各属性中的函数分别定义了在执行各种操作时代理 p 的行为。

通过Proxy，我们可以对设置代理的对象上的一些操作进行拦截，外界对这个对象的各种操作，都要先通过这层拦截。（和defineProperty差不多）

一起先看一个简单的例子

<script type="text/javaScript">
    // 定义一个需要代理的对象
    let person = {
        name:'Barry',
        age:22
    }

    let p = new Proxy(person,{
        get(target,key){
            return target[key]
        },
        set(target,key,val){
            return target[key] = val;
        }
    })

    console.log(p);

    //测试 get 是否可以拦截成功
    console.log(p.name); // 输出 Barry
    console.log(p.age);  // 输出 22
    console.log(p.job);  // 输出 undefined

    //测试 set 是否可以拦截成功
    p.age = 18
    console.log(p.age);
  </script>

 可以看出，Proxy代理的是整个对象，而不是对象的某个特定属性，不需要我们通过遍历来逐个进行数据绑定。

值得注意的是:之前我们在使用Object.defineProperty()给对象添加一个属性之后，我们对对象属性的读写操作仍然在对象本身。
但是一旦使用Proxy，如果想要读写操作生效，我们就要对Proxy的实例对象 p 进行操作。

2.解决Vue2 Object.defineProperty中遇到的问题

在上面使用Object.defineProperty的时候，我们遇到的问题有：

1.一次只能对一个属性进行监听，需要遍历来对所有属性监听。这个我们在上面已经解决了。
2. 在遇到一个对象的属性还是一个对象的情况下，需要递归监听。
3. 对于对象的新增属性，需要手动监听
4. 对于数组通过push、unshift方法增加的元素，也无法监听

这些问题在Proxy中都轻松得到了解决，让我们看看以下代码。

一起检验第二个问题

<script type="text/javaScript">
  // 定义一个需要代理的对象
  let person = {
      name:'Barry',
      age:22,
      job:{
          city:'ShenZhen',
          salary:50
      }
  }

  let p = new Proxy(person,{
      get(target,key){
          return target[key]
      },
      set(target,key,val){
         return target[key] = val;
      }
  })

  console.log(p);

  //测试 get
  console.log(p.job);
  console.log(p.job.city);
  console.log(p.job.salary);

  //测试 set
  p.job.salary = 60
  console.log(p.job);
</script>

可以看到成功的监听到了 person 对象里的 job 对象，job 的所有属性都可以被成功监听到

一起检验第三个问题

console.log(p);

//测试 get
console.log(p.job);
console.log(p.job.type);

//测试 set
p.job.type = 'Web'
console.log(p.job);

用这几行代码已经可以成功的测试出来，访问的 p.job.type 就是原对象上不存在的属性，但是我们访问它的时候，仍然可以被 get 拦截到。

一起检验第四个问题 

<script type="text/javaScript">
  let hobby = ['学习','看书','听歌'];

  let h = new Proxy(hobby,{
      get(target,key){
          return target[key]
      },
      set(target,key,val){
          return target[key] = val
      }
  })


  //检验 get 和 set
  console.log(h) // 输出 Proxy {0: '学习', 1: '看书', 2: '听歌'}
  console.log(h[0]) // '学习'

  h[0] = '游泳';

  console.log(h); // Proxy {0: '游泳', 1: '看书', 2: '听歌'}

  // 检验push增加的元素能否被监听

  h.push('爬山')
  console.log(h); // 输出 Proxy {0: '游泳', 1: '看书', 2: '听歌', 3: '爬山'}
</script>

在这，我们已经把 Vue2 遇到的问题都完美解决了！这里我们对 Proxy 的解析并不是十分全面，细心的同学在阅读 Proxy 的 MDN 文档上可能会发现其实 Proxy 中 get 陷阱中还会存在一个额外的参数 receiver 。这个感兴趣的朋友可以去查阅一番文档，这里就不详细介绍了。

3. Vue3 的双向绑定真的是这样写的吗？ 

其实并不是这样，Vue3 的响应式是通过 Proxy(代理) 配合 Reflect(反射) 进行设计的，为什么要这样设计呢？我们一起往下看

Proxy && Reflect 基础使用

<script type="text/javaScript">
  let person = {
      name:'Barry',
      age:22,
      job:{
          city:'ShenZhen',
          salary:30
      }
  }

  let handler = {
      get(target,key,receiver){
          return Reflect.get(target,key,receiver)
      },
      set(target,key,val){
          Reflect.set(target,key,val)
      },
      deleteProperty(target,key){
          return Reflect.deleteProperty(target,key)
      }
  }

  let p = new Proxy(person,handler);

  console.log(p.name); // 输出 Barry
  console.log(p.job.salary); // 输出 30

  p.job.salary = 50;
  console.log(p.job.salary); // 输出 50

  delete p.job
  console.log(p); // 输出Proxy {name: 'Barry', age: 22}
</script>

上面只是我们一个粗糙的实现。想到这里可能有不熟悉的朋友就会问了：

什么是 Reflect ？

Reflect 其实和 Proxy 一样都是属于 ES6 的高级API，Reflect 也是属于 window 的一个内置类，可以通过 window.Reflect 访问到，看下图 

4. 为什么 Proxy 要配合 Reflect 一起使用

①触发代理对象的劫持时保证正确的 this 上下文指向

上边的 Demo 中一切都看起来顺风顺水没错吧，细心的同学在阅读 Proxy 的 MDN 文档上可能会发现其实 Proxy 中 get 陷阱中还会存在一个额外的参数 receiver 。 

那么这里的 receiver 究竟表示什么意思呢？大多数同学会将它理解成为代理对象

<script type="text/javaScript">
  const person = {
      name:'Barry',
      age:22
  }

  const p  =new Proxy(person,{
        // get陷阱中target表示原对象 key表示访问的属性名
        get(target, key, receiver) {
            console.log(receiver === p);
            return target[key];
        },

  })
</script>

上述的例子中，我们在 Proxy 实例对象的 get 陷阱上接收了 receiver 这个参数。

同时，我们在陷阱内部打印 console.log(receiver === proxy); 它会打印出 true ，表示这里 receiver 的确是和代理对象相等的。

那么你可以稍微思考下这里的 receiver 究竟是什么呢？ 其实这也是 proxy 中 get 第三个 receiver 存在的意义。

它是为了传递正确的调用者指向

通过我们上述对 window.Reflect 的打印可以看到，Reflect 的方法、属性和 Proxy 是一样的，所以 Reflect get 也是有这 第三个 receiver 属性的；

<script type="text/javaScript">
  const person = {
      name:'Barry',
      age:22
  }

  const p  =new Proxy(person,{
        // get陷阱中target表示原对象 key表示访问的属性名
        get(target, key, receiver) {
            console.log(receiver === p);
            return Reflect.get(target,key,receiver)
        },

  })
  console.log(p.name);
</script>

上述代码原理其实非常简单：

我们在 Reflect 中 get 陷阱中第三个参数传递了 Proxy 中的 receiver 也就是 obj 作为形参，它会修改调用时的 this 指向。 

你可以简单的将 Reflect.get(target, key, receiver) 理解成为 target[key].call(receiver)，不过这是一段伪代码，但是这样你可能更好理解。

相信看到这里你已经明白 Relfect 中的 receiver 代表的含义是什么了，没错它正是可以修改属性访问中的 this 指向为传入的 receiver 对象。

②框架健壮性

为什么会说道框架的健壮性呢？我们一起看一段代码

<script type="text/javaScript">
  const person = {
      name:'Barry',
      age:22
  }


  Object.defineProperty(person,'height',{
      get(){
          return 180
      }
  })
  Object.defineProperty(person,'height',{
      get(){
          return 170
      }
  })
</script>

看一下浏览器运行环境

我们可以看到，使用 Object.defineProperty() 重复声明的属性 报错了，因为 JavaScript 是单线程语言，一旦抛出异常，后边的任何逻辑都不会执行，所以为了避免这种情况，我们在底层就要写 大量的 try catch 来避免，不够优雅。

我们来看一下 Reflect 会是什么情况？

<script type="text/javaScript">
   const person = {
       name:'Barry',
       age:22
   }


  const h1 = Reflect.defineProperty(person,'height',{
       get(){
           return 180
       }
   })
   const h2 =  Reflect.defineProperty(person,'height',{
       get(){
           return 175
       }
   })
   console.log(h1); // true
   console.log(h2); // false
   console.log(person); //age: 22,name: "Barry",height: 180
</script>

 

我们可以看到使用 Reflect.defineProperty() 是有返回值的，所以通过 返回值 来判断你当前操作是否成功。

结语：

这里就到文章的结尾了，可能你很多地方还是懵懵懂懂，不妨打开电脑，一起敲一敲，试一试，可能会很有帮助；

其次文中很多地方讲解的不够细致，所以也会导致你对整体理解不是特别清晰，我争取早日完善；

最后谢谢每一位观看的小伙伴，一起加油~~~