在講解之前,我們先來了解一下資料響應式是什麼?所謂資料響應式就是建立響應式資料
與依賴
(呼叫了響應式資料的操作)之間的關係,當響應式資料改變時,可以通知那些使用了這些響應式資料的依賴操作進行相關更新操作,可以是DOM更新,也可以是執行一些回呼函數。從Vue2到Vue3都使用了響應式,那麼它們之間有什麼區別?
#那麼它們之間有什麼差別?為什麼Vue3會選擇Proxy取代defineProperty?我們先來看看下面兩個例子:
// defineReactive(data,key,val){ Object.defineProperty(data,key,{ enumerable:true, configurable:true, get:function(){ console.log(`对象属性:${key}访问defineReactive的get!`) return val; }, set:function(newVal){ if(val===newVal){ return; } val = newVal; console.log(`对象属性:${key}访问defineReactive的get!`) } }) }
let obj = {}; this.defineReactive(obj,'name','sapper'); // 修改obj的name属性 obj.name = '工兵'; console.log('obj',obj.name); // 为obj添加age属性 obj.age = 12; console.log('obj',obj); console.log('obj.age',obj.age); // 为obj添加数组属性 obj.hobby = ['游戏', '原神']; obj.hobby[0] = '王者'; console.log('obj.hobby',obj.hobby); // 为obj添加对象属性 obj.student = {school:'大学'}; obj.student.school = '学院'; console.log('obj.student.school',obj.student.school);
從上圖可以看出使用defineProperty定義了包含name屬性的物件obj,然後加入age屬性、新增hobby屬性(陣列)、新增student屬性並分別訪問,都沒有觸發obj物件中的get、set方法。也就是說defineProperty定義物件不能監聽新增額外屬性或修改額外新增的屬性的變更
,我們再看看這樣一個例子:
let obj = {}; // 初始化就添加hobby this.defineReactive(obj,'hobby',['游戏', '原神']); // 改变数组下标0的值 obj.hobby[0] = '王者'; console.log('obj.hobby',obj.hobby);
假如我們一開始就為obj添加hobby屬性,我們發現修改數組下標0的值,並沒有觸發obj裡的set方法,也就是說defineProperty定義對像不能監聽根據自身數組下標修改數組元素的變化
。那我們繼續看一下Proxy代理的物件範例:
// proxy实现 let targetProxy = {name:'sapper'}; let objProxy = new Proxy(targetProxy,{ get(target,key){ console.log(`对象属性:${key}访问Proxy的get!`) return target[key]; }, set(target,key,newVal){ if(target[key]===newVal){ return; } console.log(`对象属性:${key}访问Proxy的set!`) target[key]=newVal; return target[key]; } }) // 修改objProxy的name属性 objProxy.name = '工兵'; console.log('objProxy.name',objProxy.name); // 为objProxy添加age属性 objProxy.age = 12; console.log('objProxy.age',objProxy.age); // 为objProxy添加hobby属性 objProxy.hobby = ['游戏', '原神']; objProxy.hobby[0] = '王者'; console.log('objProxy.hobby',objProxy.hobby); // 为objProxy添加对象属性 objProxy.student = {school:'大学'}; objProxy.student.school = '学院'; console.log('objProxy.student.school',objProxy.student.school);
從上圖是不是發現了Proxy與defineProperty的明顯區別之處了,Proxy能支援物件新增或修改觸發get、set方法,不管物件內部有什麼屬性。所以
Object.defineProperty():defineProperty定義物件不能監聽新增額外屬性或修改額外新增的屬性的變化;defineProperty定義物件不能監聽根據自身陣列下標修改陣列元素的變化。我們來看看Vue裡的用法範例:
data() { return { name: 'sapper', student: { name: 'sapper', hobby: ['原神', '天涯明月刀'], }, }; }, methods: { deleteName() { delete this.student.name; console.log('删除了name', this.student); }, addItem() { this.student.age = 21; console.log('添加了this.student的属性', this.student); }, updateArr() { this.student.hobby[0] = '王者'; console.log('更新了this.student的hobby', this.student); }, }
從圖中確實可以修改data裡的屬性,但不能及時渲染,所以Vue2提供了兩個屬性方法解決了這個問題:Vue.$set
和Vue.$delete
。
注意不能直接this._ data.age這樣去新增age屬性,也是不支援的。
this.$delete(this.student, 'name');// 删除student对象属性name this.$set(this.student, 'age', '21');// 添加student对象属性age this.$set(this.student.hobby, 0, '王者');// 更新student对象属性hobby数组
Proxy:解決了上面兩個弊端,proxy可以實作:
可以直接監聽物件而非物件屬性,可以監聽物件新增額外屬性的變化;
const user = {name:'张三'} const obj = new Proxy(user,{ get:function (target,key){ console.log("get run"); return target[key]; }, set:function (target,key,val){ console.log("set run"); target[key]=val; return true; } }) obj.age = 22; console.log(obj); // 监听对象添加额外属性打印set run!
可以直接監聽陣列的變化。
const obj = new Proxy([2,1],{ get:function (target,key){ console.log("get run"); return target[key]; }, set:function (target,key,val){ console.log("set run"); target[key]=val; return true; } }) obj[0] = 3; console.log(obj); // 监听到了数组元素的变化打印set run!
Proxy 傳回的是一個新物件,而 Object.defineProperty 只能遍歷物件屬性直接修改。
支援多達13 種攔截方法,不限於 apply、ownKeys、deleteProperty、has 等等是Object.defineProperty 不具備的。
總的來說,Vue3響應式使用Proxy解決了Vue2的響應式的詬病,從原理上說,它們所做的事情都是一樣的,依賴收集和依賴更新。
這裡基於Vue2.6.14版本進行分析
Vue2響應式:透過Object. defineProperty()對每個屬性進行監聽,當對屬性進行讀取的時候就會觸發getter,對屬性修改的時候就會觸發setter。首先我們都知道Vue實例中有data屬性定義響應式數據,它是一個物件。我們來看看下面範例的data:
data(){ return { name: 'Sapper', hobby: ['游戏', '原神'], obj: { name: '张三', student: { major: '软件工程', class: '1班', } } } }
从上图我们可以看到,data中的每一个属性都会带 __ob__
属性,它是一个Observer对象,其实Vue2中响应式的关键就是这个对象,在data中的每一个属性都会带get、set方法,而Vue源码中其实把get、set分别定义为reactiveGetter、reactiveSetter,这些东西怎么添加进去的。Vue2又是怎么数据变化同时实时渲染页面?先看看下面的图:
❓ 给data属性创建Observer实例:通过初注册响应式函数initState中调用了initData函数实现为data创建Observer实例。
function initData(vm: Component) { // 获取组件中声明的data属性 let data: any = vm.$options.data // 对new Vue实例下声明、组件中声明两种情况的处理 data = vm._data = isFunction(data) ? getData(data, vm) : data || {} ... // observe data const ob = observe(data) // 为data属性创建Observer实例 ob && ob.vmCount++ }
❓ 通过Observer实例把data中所有属性转换成getter/setter形式来实现响应性:对data属性分为两种情况处理:对象属性处理
(defineReactive实现)和数组属性处理
。数组怎么处理(后面再详细说明)
注意地,由于Vue实例的data永远都是一个对象,所以data里面包含的数组类型只有对象属性、数组属性。
❓ 在getter收集依赖,在setter中触发依赖:当读取data中的数据时,会在get方法中收集依赖,当修改data中的数据时,会在set方法中通知依赖更新。defineReactive方法中主要是做四件事情:创建Dep实例
、给对象属性添加get/set方法
、收集依赖
、通知依赖更新
。
从上面我们知道了dep.depend()实现了依赖收集,dep.notify()实现了通知依赖更新,那么Dep类究竟做了什么?我们先看看下面的图:
从图中我们得明确一点,谁使用了变化的数据
,也就是说哪个依赖使用了变化的数据,其实就是Dep.taget,它就是我们需要收集的依赖,是一个Watcher实例对象,其实Watcher对象有点类似watch监听器,我们先看一个例子:
vm.$watch('a.b.c',function(newVal,oldVal)){....}
怎么监听多层嵌套的对象,其实就是通过.分割为对象,循环数组一层层去读数据,最后一后拿到的就是想要对的数据。
export function parsePath (path){ const segment = path.split('.'); return function(obj){ ... for(let i=0;i<segment.length;i++){ if(!obj) return; obj = obj[segment[i]] } return obj } }
当嵌套对象a.b.c属性发生变化时,就会触发第二个参数中的函数。也就是说a.b.c就是变化的数据,当它的值发生变化时,通知Watcher,接着Watcher触发第二个参数执行回调函数。我们看看Watcher类源码,是不是发现了cb其实就与watch的第二参数有异曲同工之妙。
export default class Watcher implements DepTarget { vm?: Component | null cb: Function deps: Array<Dep> ... constructor(vm: Component | null,expOrFn: string | (() => any),cb: Function,...) { ... this.getter = parsePath(expOrFn)// 解析嵌套对象 ... } get() { // 读取数据 ... return value } addDep(dep: Dep) { ... dep.addSub(this)//添加依赖 ... } cleanupDeps() {// 删除依赖 ... dep.removeSub(this) ... } update() {// 通知依赖更新 this.run() ... } run() { ... this.cb.call(this.vm, value, oldValue) } ... depend() { // 收集依赖 let i = this.deps.length while (i--) { this.deps[i].depend() } } ... }
❓ 实现对数组的监听:从最开始的例子,我们了解对象以及嵌套对象的监听,但是Object.defineProperty是用来监听对象指定属性的变化,不支持数组监听,那么数组又是怎么监听?我们上面说了data中的数据被赋予响应性都是在Observer中实现的,那么监听的实现也是在Observer对象中实现的,先对数组的特定方法做自定义处理,为了拦截数组元素通知依赖更新,然后才通过observeArray函数遍历创建Observer实例,主要分为两种情况:
// 源码Observer类中对数组处理的部分代码 if (Array.isArray(value)) { if (hasProto) { protoAugment(value, arrayMethods) } else { copyAugment(value, arrayMethods, arrayKeys) } this.observeArray(value) }
当浏览器支持__ proto __ 对象:强制赋值当前arrayMethods给target的__ proto __ 对象,直接给当前target数组带上自定义封装的数组方法,从而实现监听数组变化。其实arrayMethods处理后就是下面这样一个对象:
const arrayKeys = Object.getOwnPropertyNames(arrayMethods) console.log(arrayKeys);// ['push', 'pop', 'shift', 'unshift', 'splice', 'sort', 'reverse'] copyAugment(value, arrayMethods, arrayKeys) 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])// 遍历数组元素通过为元素带上 } }
当浏览器不支持__ proto __ 对象:遍历数组元素通过defineProperty定义为元素带上自定义封装的原生数组方法,由于自定义数组方法中做了拦截通知依赖更新,从而实现监听数组的变化。
const arrayKeys = Object.getOwnPropertyNames(arrayMethods) console.log(arrayKeys);// ['push', 'pop', 'shift', 'unshift', 'splice', 'sort', 'reverse'] copyAugment(value, arrayMethods, arrayKeys) 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])// 遍历数组元素通过为元素带上 } }
对数组的Array原生方法做了自定义封装的源码如下,在自定义方法中拦截通知依赖更新。
// 遍历target实现创建Observer实例 observeArray (items: Array<any>) { for (let i = 0, l = items.length; i < l; i++) { observe(items[i]) } }
这里基于Vue3.2.41版本进行分析
其实Vue3的响应原理与Vue2的响应原理都差不多,唯一不同的就是它们的实现方式,Vue3通过创建Proxy的实例对象而实现的,它们都是收集依赖、通知依赖更新。而Vue3中把依赖命名为副作用函数effect,也就是数据改变发生的副作用,我们先来看一下例子:
const house = {status:'未出租',price:1200,type:'一房一厅'}; const obj = new Proxy(house, { get (target, key) { return target[key]; }, set (target, key, newVal) { target[key] = newVal; return true; } }) function effect () { console.log('房子状态:'+obj.status); } effect () // 触发了proxy对象的get方法 obj.status = '已出租!'; effect ()
通过Proxy创建一个代理对象,把house代理给obj,obj是代理对象,house是被代理对象。house对象中数据改变,由于effect函数读取了对象属性,所以当数据改变,也需要及时更新副作用函数effect。但是问题来了,假如对象中多个属性的,依赖于数据变化的多个副作用函数,数据变化一次都需要执行一次,代码写起来就会很冗余,所以我们需要这样处理:
const objSet = new Set(); const obj = new Proxy(house, { // 拦截读取操作 get (target, key) { objSet.add(effect) // 收集effect return target[key]; }, set (target, key, newVal) { target[key] = newVal; objSet.forEach(fn=>fn()) // 遍历effect return true; } })
把副作用函数都存到Set实例中,Set可以过滤重复数据,然后在获取数据中收集副作用函数,在修改数据中遍历执行副作用函数,这样就简化了代码,不需要每次改变都要执行一次了,也就是修改一次数据及时更新effect。虽然上面已经实现了响应式的雏形了,但是还需要解决很多问题:
❓ 假如这个副作用函数是一个匿名函数,这时候需要怎么处理? 添加一个全局变量临时存储。
effect (()=>console.log('房子状态:'+obj.status)) // 上面的例子会直接报not define
// 添加一个全局变量activeEffect存储依赖函数,这样effect就不会依赖函数的名字了 let activeEffect; function effect (fn) { activeEffect = fn; // 执行副作用函数 fn() }
❓ 假如读取不存在的属性的时候,副作用函数发生什么? 副作用函数会被重新执行,由于目标字段与副作用函数没有建立明确的函数联系
。所以这就需要引入唯一key辨识每一个数据的副作用函数,以target(目标数据)、key(字段名)、effectFn(依赖)。看下图:
setTimeout(() => { obj.notExit = '不存在的属性'; }, 1000)
分三种情况分析副作用函数存储数据唯一标识
所以为了解决这些不同情况的副作用保存问题,所以Vue3引入了Weak、Map、Set三个集合方法来保存对象属性的相关副作用函数:
const weakMap = new WeakMap(); let activeEffect; const track = ((target,key)=>{ if(!activeEffect){ return; } // 从weakMap中获取当前target对象 let depsMap = weakMap.get(target); if(!depsMap){ weakMap.set(target,(depsMap=new Map())) } // 从Map中属性key获取当前对象指定属性 let deps = depsMap.get(key) if(!deps){ // 副作用函数存储 depsMap.set(target,(deps=new Set())) } deps.add(activeEffect) }) const trigger = ((target,key)=>{ // 从weakMap中获取当前target对象 const depsMap = weakMap.get(target); if(!depsMap) return; // 从Map中获取指定key对象属性的副作用函数集合 const effects = depsMap.get(key); effects&&effects.forEach(fn=>fn()) })
❓ WeakMap与Map的区别是? 区别就是垃圾回收器是否回收的问题,WeakMap对象对key是弱引用,如果target对象没有任何引用,可以被垃圾回收器回收,这就需要它了。相对于WeakMap,不管target是否引用,Map都不会被垃圾回收,容易造成内存泄露。我们看一下下面例子:
const map = new Map(); const weakMap = new WeakMap(); (function(){ const foo = {foo:1}; const bar = {bar:2}; map.set(foo,1); weakMap.set(bar,2); })() // 函数执行完,weakMap内的所有属性都被垃圾回收器回收了 setTimeout(() => { console.log(weakMap);// 刷新页面发现weakMap里面没有属性了 }, 2000)
❓ 假如在一个副作用函数中调用了对象的两个属性,但是有布尔值控制,按正常来说,副作用函数只能执行一次get获取值的,但是我们现有的实现方法还实现不了,我们看看下面例子。
const effectFn = (() => { const str = obj.status ? '' : obj.type; }) const obj = new Proxy(house, { get(target, key) { console.log('get run!');// 打印了两次 ... }, set(target, key, newVal) { ... } })
通过这个例子,我们是不是需要解决这个问题,也就是当每次副作用函数执行时,我们可以先把它从所有与之关联的依赖集合中删除。我们看看源码例子:
// 清空副作用函数依赖的集合 function cleanupEffect(effect: ReactiveEffect) { const { deps } = effect if (deps.length) { for (let i = 0; i < deps.length; i++) { deps[i].delete(effect) } deps.length = 0 } }
❓ 嵌套副作用函数处理:由于副作用函数可能是嵌套,比如副作用函数中effectFn1中有还有一个副作用函数effectFn2,以上面的方法对于嵌套函数的处理用全局变量 activeEffect 来存储通过 effect 函数注册的副作用函数,这意味着同一时刻 activeEffect 所存储的副作用函数只能有一个。当副作用函数发生嵌套时,内层副作用函数的执行会覆盖 activeEffect 的值,并且永远不会恢复到原来的值。看了很多资料举例用effect栈存储,是的没错,当执行副作用函数的时候把它入栈,执行完毕后把它出栈。现在我们一起看一下源码怎么处理的:
按位跟踪标记递归深度方式(优化方案):通过用二进制位标记当前嵌套深度的副作用函数是否记录过,如果记录过就,如果已经超过最大深度,因为采用降级方案,是全部删除然后重新收集副作用函数的。
let effectTrackDepth = 0 // 当前副作用函数递归深度 export let trackOpBit = 1 // 在track函数中执行当前的嵌套副作用函数的标志位 const maxMarkerBits = 30 // 最大递归深度支持30位,
为什么需要设置30位,因为31位会溢出。
// 每次执行 effect 副作用函数前,全局变量嵌套深度会自增1 trackOpBit = 1 << ++effectTrackDepth // 执行完副作用函数后会自减 trackOpBit = 1 << --effectTrackDepth;
为什么是左移一位,是因为第一位也就是说当前深度只是1,所以保持不变,不用管,从第二位开始。
if (effectTrackDepth <= maxMarkerBits) { // 执行副作用函数之前,使用 `deps[i].w |= trackOpBit`对依赖dep[i]进行标记,追踪依赖 initDepMarkers(this) } else { // 降级方案:完全清理 cleanupEffect(this) }
如何判断当前依赖是否已记录过,通过按位与判断是否有位已经标识,有就大于0:
//代表副作用函数执行前被 track 过 export const wasTracked = (dep: Dep): boolean => (dep.w & trackOpBit) > 0 //代表副作用函数执行后被 track 过 export const newTracked = (dep: Dep): boolean => (dep.n & trackOpBit) > 0
清理依赖:
export const finalizeDepMarkers = (effect: ReactiveEffect) => { const { deps } = effect if (deps.length) { let ptr = 0 for (let i = 0; i < deps.length; i++) { const dep = deps[i] // 有 was 标记但是没有 new 标记,应当删除 if (wasTracked(dep) && !newTracked(dep)) { dep.delete(effect) } else { // 需要保留的依赖 deps[ptr++] = dep } // 清空,把当前位值0,先按位非,再按位与 dep.w &= ~trackOpBit dep.n &= ~trackOpBit } // 保留依赖的长度 deps.length = ptr } }
完全清理方式(降级方案):逐个清理掉当前依赖集合deps中每个依赖。
function cleanupEffect(effect: ReactiveEffect) { const { deps } = effect if (deps.length) { for (let i = 0; i < deps.length; i++) { deps[i].delete(effect) } deps.length = 0 } }
❓ 响应式可调度性scheduler:trigger 动作触发副作用函数重新执行时,有能力决定副作用函数执行的时机、次数以及方式。
Vue3响应式的6个细节我们都了解了,我们可以对副作用工作流做一个全面总结如图:
Vue3响应式的关键在于两个函数:track
(收集依赖)和trigger
(触发依赖)。
// target: 响应式代理对象, type: 订阅类型(get、hase、iterate), key: 要获取的target的键值 export function track(target: object, type: TrackOpTypes, key: unknown) { // 如果允许追踪, 并且当前有正在运行的副作用 if (shouldTrack && activeEffect) { // 获取当前target订阅的副作用集合, 如果不存在, 则新建一个 let depsMap = targetMap.get(target) if (!depsMap) { // 获取对应属性key订阅的副作用, 如果不存在, 则新建一个 targetMap.set(target, (depsMap = new Map())) } let dep = depsMap.get(key) if (!dep) { depsMap.set(key, (dep = createDep())) } ... // 处理订阅副作用 trackEffects(dep, eventInfo) } } export function trackEffects(dep: Dep,debuggerEventExtraInfo?: DebuggerEventExtraInfo) { let shouldTrack = false if (effectTrackDepth <= maxMarkerBits) { // 如果当前追踪深度不超过最大深度(30), 则添加订阅 if (!newTracked(dep)) { // 如果未订阅过, 则新建 dep.n |= trackOpBit // 据当前的追踪标识位设置依赖的new值 shouldTrack = !wasTracked(dep) // 开启订阅追踪 } } else { shouldTrack = !dep.has(activeEffect!) } if (shouldTrack) { dep.add(activeEffect!) // 将当前正在运行副作用作为新订阅者添加到该依赖中 activeEffect!.deps.push(dep) // 缓存依赖到当前正在运行的副作用依赖数组 ... } }
// 根据不同的type从depsMap取出,放入effects,随后通过run方法将当前的`effect`执行 export function trigger(target: object,type: TriggerOpTypes,key?: unknown,newValue?: unknown,oldValue?: unknown,oldTarget?: Map<unknown, unknown> | Set<unknown>) { const depsMap = targetMap.get(target) // 获取响应式对象的副作用Map, 如果不存在说明未被追踪, 则不需要处理 if (!depsMap) { return } let deps: (Dep | undefined)[] = [] // 如果是清除操作,那就要执行依赖原始数据的所有监听方法。因为所有项都被清除了。 if (type === TriggerOpTypes.CLEAR) { // clear // 如果是调用了集合的clear方法, 则要对其所有的副作用进行处理 deps = [...depsMap.values()] } else if (key === 'length' && isArray(target)) { const newLength = Number(newValue) depsMap.forEach((dep, key) => { if (key === 'length' || key >= newLength) { deps.push(dep) } }) } else { // set add delete // key不为void 0,则说明肯定是SET | ADD | DELETE这三种操作 // 然后将依赖这个key的所有监听函数推到相应队列中 if (key !== void 0) { deps.push(depsMap.get(key)) } switch (type) { // 根据不同type取出并存入deps case TriggerOpTypes.ADD: // 如果原始数据是数组,则key为length,否则为迭代行为标识符 if (!isArray(target)) { deps.push(depsMap.get(ITERATE_KEY)) if (isMap(target)) { deps.push(depsMap.get(MAP_KEY_ITERATE_KEY)) } } else if (isIntegerKey(key)) { deps.push(depsMap.get('length')) } break case TriggerOpTypes.DELETE: // 如果原始数据是数组,则key为length,否则为迭代行为标识符 if (!isArray(target)) { deps.push(depsMap.get(ITERATE_KEY)) if (isMap(target)) { deps.push(depsMap.get(MAP_KEY_ITERATE_KEY)) } } break case TriggerOpTypes.SET: if (isMap(target)) { deps.push(depsMap.get(ITERATE_KEY)) } break } } ... const effects: ReactiveEffect[] = [] for (const dep of deps) { if (dep) { effects.push(...dep) } } // 遍历effects元素执行run函数 triggerEffects(createDep(effects)) } }
Vue3中的副作用函数其实就是Vue2的依赖
以上是一文詳解Vue2/Vue3的響應式原理的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章!