Vue源码解析：数据双向绑定(响应式)原理
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vue的双向数据绑定（响应式）原理到底是什么呢？这还是得从vue的源码说起：
我们知道vue的一大特点是数据驱动视图，如何理解数据驱动视图这六个字呢？
数据：state；
驱动：render函数；
视图：页面的UI；
这样说来，其实我们可以得到这样一个公式：UI = render(state)，state的变化直接导致UI的变化，而始终不变的是render，vue就是扮演了render的角色。那么vue是如何知道state变化的呢？有个词叫变化侦测，因为在当前的主流技术栈，vue，react，angular中都有提到，也就是状态追宗，一旦数据变化，就去更新视图。我们先从对象的变化侦测说起。
所谓变化侦测，就是我们能够知道数据什么时候被读取了或数据什么时候被改写了。
数据的侦测
1、实现对象的侦测（可观察）
对象的侦测是借助Object.defineProperty()这个方法。
首先定义一个对象animal:
let animal = {
name: 'dog',
age: 3
那么这个animal的对象的属性被修改的时候，我们是如何知道的呢，且看下面的操作：
let name = 'cat'
Object.defineProperty(animal, 'name', {
configrable: true, // 描述属性是否配置，以及可否删除
enumerable: true, // 描述属性是否会出现在for in 或者 Object.keys()的遍历中
writable: true, // 属性的值是否可以被重写
get () {
// 这里读取了name的值
return name
},
set (value) {
// 这里设置了name的值
name = value
}
这样一来，当name的值被改成cat的时候，就会变的可观测，可被侦测。但是这只是做到了对象的某一个属性被侦测，但是对象的属性往往不是一个，多个的时候又该怎么办呢？其实也很简单，对，没错，就是你想说的递归。直接上代码：
// 源码位置：src/core/observer/index.js
export class Observer {
constructor (value) {
this.value = value
def(value,'__ob__',this)
if (Array.isArray(value)) {
// 当value为数组时的逻辑
} else {
this.walk(value)
}
}
walk (obj: Object) {
const keys = Object.keys(obj)
for (let i = 0; i < keys.length; i++) {
defineReactive(obj, keys[i])
}
}
}
function defineReactive (obj,key,val) {
if (arguments.length === 2) {
val = obj[key]
}
if(typeof val === 'object'){
new Observer(val)
}
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true,
configurable: true,
get(){
console.log(`${key}属性被读取了`);
return val;
},
set(newVal){
if(val === newVal){
return
}
console.log(`${key}属性被修改了`);
val = newVal;
}
})
}
我们声明一个Observer类，用于将对象的所有属性都转变为可侦测，并且，我们要给每一个可侦测的对象添加一个ob属性，值为value的Observer的实例，这就相当于给每一个value设置了标识，表示这个value是响应式的了。那么当value是一个对象的时候，我们拿到他的所有的key,循环遍历调用Object.defineProperty()的方法，调用get/set方法来侦测，当发现传入的是一个Object的时候，通过递归的方式，再次通过Observer类去实例这个Object。这样我们就实现了对象的侦测。
2、实现数组的侦测（可观察）
上面我们讲了对象的侦测，现在来聊聊数组的侦测。
数组的可观测与对象的可观测有所不同，因为数组不能用Object.defineProperty()去观测。那么数组如何做到可观测呢，其实大同小异，数组是通过拦截器来做到的，那么这个拦截器是何方神圣？
我们知道，JavaScript中操作数组的原生方法，其实就是那么几个，push/pop/shift/unshift/splice/sort/reverse。这些方法都是通过Array.prototype来访问，那么我们如果在Array.prototype上重新定义一个方法，去实现原生的方法，如newPush去实现与push同样的作用，是不是很完美。既没有修改原生方法，又可以在调用原生方法之前做了相应的操作。
let arr = [1,2,3]
// arr.push(4) 原生方法调用
Array.prototype.newPush = function(val){
console.log('arr被修改了')
this.push(val)
}
arr.newPush(4)
所以，数组的拦截器就是在数组实例和Array.prototype之间重写了操作数组的方法。这样在调用处理的方法的时候，就是调用的重写之后的方法，而不是原生方法。来看拦截器的实现：
// 源码位置：/src/core/observer/array.js
const arrayProto = Array.prototype
export const arrayMethods = Object.create(arrayProto)
const methodsToPatch = [
'push',
'pop',
'shift',
'unshift',
'splice',
'sort',
'reverse'
]
methodsToPatch.forEach(function (method) {
const original = arrayProto[method]
Object.defineProperty(arrayMethods, method, {
enumerable: false,
configurable: true,
writable: true,
value:function mutator(...args){
const result = original.apply(this, args)
return result
}
})
})
这就是拦截器的实现，当调用数组的方法时，实际调用的是mutator函数，所以，我们可以在这个函数中做一些操作。但是这么做还不够，只有将拦截器挂载在数组实例和Array.prototype之间才能生效，也就是将数据的__proto__属性设置为拦截器arrayMethods即可。
augment(value, arrayMethods, arrayKeys)
// 源码位置：/src/core/observer/index.js
export class Observer {
constructor (value) {
this.value = value
if (Array.isArray(value)) {
const augment = hasProto
? protoAugment
: copyAugment
augment(value, arrayMethods, arrayKeys)
} else {
this.walk(value)
}
}
}
// 能力检测：判断__proto__是否可用，因为有的浏览器不支持该属性
export const hasProto = '__proto__' in {}
const arrayKeys = Object.getOwnPropertyNames(arrayMethods)
/**
* Augment an target Object or Array by intercepting
* the prototype chain using __proto__
*/
function protoAugment (target, src: Object, keys: any) {
target.__proto__ = src
}
/**
* Augment an target Object or Array by defining
* hidden properties.
*/
/* istanbul ignore next */
function copyAugment (target: Object, src: Object, keys: Array<string>) {
for (let i = 0, l = keys.length; i < l; i++) {
const key = keys[i]
def(target, key, src[key])
}
}
当拦截器生效后，如果数组发生变化，就可以被侦测到了。
以上就是如何让对象，和数组的变化可被侦测。数据仅仅被侦测还远远不够，下面来讲依赖的搜集。
数据的依赖收集
1、对象的依赖收集
依赖收集：视图中用到了哪个数据，视图就依赖哪个数据，把变化的数据收集起来，这个过程就是依赖的收集。
在哪里收集依赖：可观测的数据在getter中被获取，所以getter是收集依赖的场所。
何时通知依赖更新：数据变化在setter中可被观测，自然，通知依赖更新是在setter中。
依赖应该被搜集在哪里？且往下看：
因为更新的数据大小，我们无法控制，所以，对于依赖的收集，我们需要一个依赖管理器：
// 源码位置：src/core/observer/dep.js
export default class Dep {
constructor () {
this.subs = []
}
addSub (sub) {
this.subs.push(sub)
}
// 删除一个依赖
removeSub (sub) {
remove(this.subs, sub)
}
// 添加一个依赖
depend () {
if (window.target) {
this.addSub(window.target)
}
}
// 通知所有依赖更新
notify () {
const subs = this.subs.slice()
for (let i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {
subs[i].update()
}
}
}
/**
* Remove an item from an array
*/
export function remove (arr, item) {
if (arr.length) {
const index = arr.indexOf(item)
if (index > -1) {
return arr.splice(index, 1)
}
}
}
有了依赖管理器，我们就可以在getter中收集依赖，在setter中通知依赖更新了。
function defineReactive (obj,key,val) {
if (arguments.length === 2) {
val = obj[key]
}
if(typeof val === 'object'){
new Observer(val)
}
const dep = new Dep() //实例化一个依赖管理器，生成一个依赖管理数组dep
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true,
configurable: true,
get(){
dep.depend() // 在getter中收集依赖
return val;
},
set(newVal){
if(val === newVal){
return
}
val = newVal;
dep.notify() // 在setter中通知依赖更新
}
})
}
getter中调用了dep.depend()方法收集依赖，在setter中调用dep.notify()方法通知所有依赖更新。
其实在vue中实现了一个为每一个变化的依赖数据的watcher类，在之后数据变化时，我们不直接去通知依赖更新，而是通知依赖对应的Watch实例，由Watcher实例去通知真正的视图。
export default class Watcher {
constructor (vm,expOrFn,cb) {
this.vm = vm;
this.cb = cb;
this.getter = parsePath(expOrFn)
this.value = this.get()
}
get () {
window.target = this;
const vm = this.vm
let value = this.getter.call(vm, vm)
window.target = undefined;
return value
}
update () {
const oldValue = this.value
this.value = this.get()
this.cb.call(this.vm, this.value, oldValue)
}
}
/**
* Parse simple path.
* 把一个形如'data.a.b.c'的字符串路径所表示的值，从真实的data对象中取出来
* 例如：
* data = {a:{b:{c:2}}}
* parsePath('a.b.c')(data) // 2
*/
const bailRE = /[^\w.$]/
export function parsePath (path) {
if (bailRE.test(path)) {
return
}
const segments = path.split('.')
return function (obj) {
for (let i = 0; i < segments.length; i++) {
if (!obj) return
obj = obj[segments[i]]
}
return obj
}
}
分析：
- 当实例化watch的时候，先执行构造函数；
- 在构造函数中调用this.get()实例方法；
- 在get()方法中，先通过通过window.target = this 把实例自身赋给全局的一个唯一对象window.target上，然后通过let value = this.getter.call(vm, vm)获取一下被依赖的数据，获取被依赖数据的目的是触发该数据上面的getter，上文我们说过，在getter里会调用dep.depend()收集依赖，而在dep.depend()中取到挂载window.target上的值并将其存入依赖数组中，在get()方法最后将window.target释放掉。
- 而当数据变化时，会触发数据的setter，在setter中调用了dep.notify()方法，在dep.notify()方法中，遍历所有依赖(即watcher实例)，执行依赖的update()方法，也就是Watcher类中的update()实例方法，在update()方法中调用数据变化的更新回调函数，从而更新视图。
简单总结一下就是：
Watcher先把自己设置到全局唯一的指定位置（window.target），然后读取数据。因为读取了数据，所以会触发这个数据的getter。接着，在getter中就会从全局唯一的那个位置读取当前正在读取数据的Watcher，并把这个watcher收集到Dep中去。收集好之后，当数据发生变化时，会向Dep中的每个Watcher发送通知。通过这样的方式，Watcher可以主动去订阅任意一个数据的变化。为了便于理解，我们画出了其关系流程图，如下图：
在这里插入图片描述
以上，就彻底完成了对Object数据的侦测，依赖收集，依赖的更新等所有操作。
2、数组的依赖收集
对于数组，其实在依赖收集有个和对象大同小异的方法。
数组的依赖的收集是在observer类中：
// 源码位置：/src/core/observer/index.js
export class Observer {
constructor (value) {
this.value = value
this.dep = new Dep() // 实例化一个依赖管理器，用来收集数组依赖
if (Array.isArray(value)) {
const augment = hasProto
? protoAugment
: copyAugment
augment(value, arrayMethods, arrayKeys)
} else {
this.walk(value)
}
}
}
这样我们也在observer中实现了一个依赖管理器。
所以我们可以看看数组的依赖到底是如何收集的，直接上代码：
function defineReactive (obj,key,val) {
let childOb = observe(val)
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true,
configurable: true,
get(){
if (childOb) {
childOb.dep.depend()
}
return val;
},
set(newVal){
if(val === newVal){
return
}
val = newVal;
dep.notify() // 在setter中通知依赖更新
}
})
}
/**
* Attempt to create an observer instance for a value,
* returns the new observer if successfully observed,
* or the existing observer if the value already has one.
* 尝试为value创建一个0bserver实例，如果创建成功，直接返回新创建的Observer实例。
* 如果 Value 已经存在一个Observer实例，则直接返回它
*/
export function observe (value, asRootData){
if (!isObject(value) || value instanceof VNode) {
return
}
let ob
if (hasOwn(value, '__ob__') && value.__ob__ instanceof Observer) {
ob = value.__ob__
} else {
ob = new Observer(value)
}
return ob
}
在observe函数内部，先判断当前传入的数据上是否有ob属性，因为在上篇文章中说了，如果数据有ob属性，表示它已经被转化成响应式的了，如果没有则表示该数据还不是响应式的，那么就调用new Observer(value)将其转化成响应式的，并把数据对应的Observer实例返回。而在defineReactive函数中，首先获取数据对应的Observer实例childOb，然后在getter中调用Observer实例上依赖管理器，从而将依赖收集起来。
这样依赖通知依赖更新就显的非常容易了。
methodsToPatch.forEach(function (method) {
const original = arrayProto[method]
def(arrayMethods, method, function mutator (...args) {
const result = original.apply(this, args)
const ob = this.__ob__
// notify change
ob.dep.notify()
return result
})
})
到此，基本实现了数组的依赖的收集，但是这还没有完。数组不是一层，也许是多层，所以需要一个深度侦测：
export class Observer {
value: any;
dep: Dep;
constructor (value: any) {
this.value = value
this.dep = new Dep()
def(value, '__ob__', this)
if (Array.isArray(value)) {
const augment = hasProto
? protoAugment
: copyAugment
augment(value, arrayMethods, arrayKeys)
this.observeArray(value) // 将数组中的所有元素都转化为可被侦测的响应式
} else {
this.walk(value)
}
}
/**
* Observe a list of Array items.
*/
observeArray (items: Array<any>) {
for (let i = 0, l = items.length; i < l; i++) {
observe(items[i])
}
}
}
export function observe (value, asRootData){
if (!isObject(value) || value instanceof VNode) {
return
}
let ob
if (hasOwn(value, '__ob__') && value.__ob__ instanceof Observer) {
ob = value.__ob__
} else {
ob = new Observer(value)
}
return ob
}
数组新增元素的侦测
methodsToPatch.forEach(function (method) {
// cache original method
const original = arrayProto[method]
def(arrayMethods, method, function mutator (...args) {
const result = original.apply(this, args)
const ob = this.__ob__
let inserted
switch (method) {
case 'push':
case 'unshift':
inserted = args // 如果是push或unshift方法，那么传入参数就是新增的元素
break
case 'splice':
inserted = args.slice(2) // 如果是splice方法，那么传入参数列表中下标为2的就是新增的元素
break
}
if (inserted) ob.observeArray(inserted) // 调用observe函数将新增的元素转化成响应式
// notify change
ob.dep.notify()
return result
})
})
总体的vue数据的响应式原理就是这样。对象无法监听、对象属性的增加或者减少、数组无法监听数组下标改变，vue中添加了Vue.set()和Vue.delete方法来处理。
以上就是所有的响应式原理，或者是数据双向绑定的原理。
仅作为学习记录，参考文章：https://blog.csdn.net/leelxp/article/details/106936827
