vue3的数据响应原理和实现

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naice
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    话说vue3已经发布，就引起了大量前端人员的关注，木得办法，学不动也得硬着头皮学呀，本篇文章就简单介绍一下「vue3的数据响应原理」，以及简单实现其reactive、effect、computed函数，希望能对大家理解vue3响应式有一点点的帮助。话不多说，看下面栗子的代码和其运行的结果。

    <div id="root"></div>
<button id="btn">年龄+1</button>
    const root = document.querySelector('#root')
const btn = document.querySelector('#btn')
const ob = reactive({
  name: '张三',
  age: 10
})

let cAge = computed(() => ob.age * 2)
effect(() => {
  root.innerHTML = `<h1>${ob.name}---${ob.age}---${cAge.value}</h1>`
})
btn.onclick = function () {
  ob.age += 1
}

    上面带代码，是每点击一次按钮，就会给obj.age + 1 然后执行effect，计算属性也会相应的 ob.age * 2 执行，如下图：

    vue3-project

    所以，针对上面的栗子，制定一些小目标，然后一一实现，如下：

    • 1、实现reactive函数
    • 2、实现effect函数
    • 3、把reactive 和 effect 串联起来
    • 4、实现computed函数

    实现reactive函数

    reactive其实数据响应式函数，其内部通过es6的proxy api 来实现，
    下面面其实通过简单几行代码，就可以对一个对象进行代理拦截了。

    const handlers = {
  get (target, key, receiver) {
    return Reflect.get(target, key, receiver)
  },
  set (target, key, value, receiver) {
    return Reflect.set(target, key, value, receiver)
  }
}
function reactive (target) {
  observed = new Proxy(target, handlers)
  return observed
}
let person = {
  name: '张三',
  age: 10
}

let ob = reactive(person)

    但是这么做的话有缺点，1、重复多次写ob = reactive(person)就会一直执行new Proxy，这不是我们想要的。理想情况应该是，代理过的对象缓存下来，下次访问直接返回缓存对象就可以了；2、同理多次这么写ob = reactive(person); ob = reactive(ob) 那也要缓存下来。下面我们改造一下上面的reactive函数代码。

    const toProxy = new WeakMap() // 缓存代理过的对象
const toRaw = new WeakMap() // 缓存被代理过的对象
// handlers 跟上面的一样，为了篇幅这里省略
function reactive (target) {
  let observed = toProxy.get(target)
  // 如果是缓存代理过的
  if (observed) {
    return observed
  }
  if (toRaw.has(target)) {
    return target
  }
  observed = new Proxy(target, handlers)
  toProxy.set(target, observed) // 缓存observed
  toRaw.set(observed, target) // 缓存target
  return observed
}

let person = {
  name: '张三',
  age: 10
}

let ob = reactive(person)
ob = reactive(person) // 返回都是缓存的
ob = reactive(ob) // 返回都是缓存的

console.log(ob.age) // 10
ob.age = 20
console.log(ob.age) // 20

    这样子调用reactive()返回都是我们第一次的代理对象啦（ps：WeakMap是弱引用）。缓存做好了，但是还有新的问题，如果代理target对象层级嵌套比较深的话，上面的proxy是做不到深层代理的。例如

    let person = {
  name: '张三',
  age: 10,
  hobby: {
    paly: ['basketball', 'football']
  }
}
let ob = reactive(person)
console.log(ob)

    vue3-proxy

    从上面的打印结果可以看出hobby 对象没有我们上面的handlers 代理，也就是说当我们对hobby做一些依赖收集的时候是没有办法的，所以我们改写一下handlers对象。

    // 对象类型判断
const isObject = val => val !== null && typeof val === 'object'
const toProxy = new WeakMap() // 缓存代理过的对象
const toRaw = new WeakMap() // 缓存被代理过的对象
const handlers = {
  get (target, key, receiver) {
    const res = Reflect.get(target, key, receiver)
    // TODO: effect 收集
    return isObject(res) ? reactive(res) : res
  },
  set (target, key, value, receiver) {
    const result = Reflect.set(target, key, value, receiver)
    // TODO: trigger effect
    return result
  }
}
function reactive (target) {
  let observed = toProxy.get(target)
  // 如果是缓存代理过的
  if (observed) {
    return observed
  }
  if (toRaw.has(target)) {
    return target
  }
  observed = new Proxy(target, handlers)
  toProxy.set(target, observed) // 缓存observed
  toRaw.set(observed, target) // 缓存target
  return observed
}

    上面的代码通过在get里面添加 return isObject(res) ? reactive(res) : res，意思是当访问到某一个对象时候，如果判断类型是「object」，那么就继续调用reactive代理。上面也是我们的reactive函数的完整代码。

    实现effect函数

    到了这里离我们的目标又近了一步，这里来实现effect函数，首先我们先看看effect的用法。

    effect(() => {
  root.innerHTML = `<h1>${ob.name}---${ob.age}---${cAge.value}</h1>`
})

    第一感觉看起来很简单嘛，就是函数当做参数传进去，然后调用传进来函数，完事。下面代码最简单实现

    function effect(fn) {
  fn()
}

    但是到这里，所有人都看出来缺点了，这只是执行一次呀？怎么跟响应式联系起来呀？还有后面computed怎么基于这个实现呀？等等。带着一大堆问题，通过改写effect和增加effect功能去解决这一系列问题。

    function effect (fn, options = {}) {
  const effect = createReactiveEffect(fn, options)
  // 不是理解计算的，不需要调用此时调用effect
  if (!options.lazy) {
    effect()
  }
  return effect
}
function createReactiveEffect(fn, options) {
  const effect = function effect(...args) {
    return run(effect, fn, args) // 里面执行fn
  }
  // 给effect挂在一些属性
  effect.lazy = options.lazy
  effect.computed = options.computed
  effect.deps = []
  return effect
}

    在createReactiveEffect函数中：创建一个新的effect函数，并且给这个effect函数挂在一些属性，为后面做computed准备，这个effect函数里面调用run函数（此时还没有实现）, 最后在返回出新的effect。

    在effect函数中：如果判断options.lazy是false就调用上面创建一个新的effect函数，里面会调用run函数。

    把reactive 和 effect 串联起来

    其实上面还没有写好的这个run函数的作用，就是把reactive 和 effect 的逻辑串联起来，下面去实现它，目标又近了一步。

    const activeEffectStack = [] // 声明一个数组，来存储当前的effect，订阅时候需要
function run (effect, fn, args) {
  if (activeEffectStack.indexOf(effect) === -1) {
    try {
      // 把effect push到数组中
      activeEffectStack.push(effect)
      return fn(...args)
    }
    finally {
      // 清除已经收集过得effect，为下个effect做准备
      activeEffectStack.pop()
    }
  }
}

    上面的代码，把传进来的effect推送到一个activeEffectStack数组中，然后执行传进来的fn(...args)，这里的fn就是

    fn = () => {
  root.innerHTML = `<h1>${ob.name}---${ob.age}---${cAge.value}</h1>`
}

    执行上面的fn访问到ob.name、ob.age、cAge.value(这是computed得来的)，这样子就会触发到proxy的getter，就是执行到下面的handlers.get函数

    const handlers = {
  get (target, key, receiver) {
    const res = Reflect.get(target, key, receiver)
    // effect 收集
    track(target, key)
    return isObject(res) ? reactive(res) : res
  },
  set (target, key, value, receiver) {
    const result = Reflect.set(target, key, value, receiver)
    const extraInfo = { oldValue: target[key], newValue: value }
    // trigger effect
    trigger(target, key, extraInfo)
    return result
  }
}

    聪明的小伙伴看到这里已经看出来，上面handlers.get函数里面track的作用是依赖收集，而handlers.set里面trigger是做派发更新的。
    下面补全track函数代码

    // 存储effect
const targetMap = new WeakMap()
function track (target, key) {
  // 拿到上面push进来的effect
  const effect = activeEffectStack[activeEffectStack.length - 1]
  if (effect) {
    let depsMap = targetMap.get(target)
    if (depsMap === void 0) {
      depsMap = new Map()
      // targetMap如果不存在target 的 Map 就设置一个
      targetMap.set(target, depsMap)
    }
    let dep = depsMap.get(key)
    if (dep === void 0) {
      dep = new Set()
      // 如果depsMap里面不存在key 的 Set 就设置一个
      depsMap.set(key, dep)
    }
    if (!dep.has(effect)) {
      // 收集当前的effect
      dep.add(effect)
      // effect 收集当前的dep
      effect.deps.push(dep)
    }
  }
}

    看到这里呀，大家别方，上面的代码意思就是，从run函数里面的activeEffectStack拿到当前的effect，如果有effect，就从targetMap里面拿depsMap，targetMap如果不存在target 的 Map 就设置一个targetMap.set(target, depsMap)，再从depsMap 里面拿 key 的 Set ，如果depsMap里面不存在 key 的 Set 就设置一个depsMap.set(key, dep)，下面就是收集前的effect和effect 收集当前的dep了。收集完毕后，targetMap的数据结构就类似下面的样子的了。

    // track的作用就是完成下面的数据结构
targetMap = {
  target: {
    name: [effect]，
    age: [effect]
  }
}
// ps: targetMap 是WeakMap 数据结构，为了直观和理解就用对象表示
//     [effect] 是 Set数据结构，为了直观和理解就用数组表示

    track执行完毕之后，handlers.get就会返回 res，进行一系列收集之后，fn执行完毕，run函数最后就执行finally {activeEffectStack.pop()}，因为effect已经收集结束了，清空为了下一个effect收集做处理。

    依赖收集已经完毕了，但是当我们更新数据的时候，例如ob.age += 1，更改数据会触发proxy的getter，也就是会调用handlers.set函数，里面就执行了trigger(target, key, extraInfo)，trigger函数如下

    // effect 的触发
function trigger(target, key, extraInfo) {
  // 拿到所有target的订阅
  const depsMap = targetMap.get(target)
  // 没有被订阅到
  if (depsMap === void 0) {
    return;
  }
  const effects = new Set() // 普通的effect
  const computedRunners = new Set() // computed 的 effect
  if (key !== void 0) {
    let deps = depsMap.get(key)
    // 拿到deps订阅的每个effect，然后放到对应的Set里面
    deps.forEach(effect => {
      if (effect.computed) {
        computedRunners.add(effect)
      } else {
        effects.add(effect)
      }
    })
  }
  const run = effect => {
    effect()
  }
  // 循环调用effect
  computedRunners.forEach(run)
  effects.forEach(run)
}

    上面的代码的意思是，拿到对应key的effect，然后执行effect，然后执行run，然后执行fn，然后就是get上面那一套流程了，最后拿到数据是更改后新的数据，然后更改视图。

    下面简单弄一个帮助理解的流程图，实在不能理解，大家把仓库代码拉下来，debuger执行一遍

    targetMap = {
  name: [effect]，
  age: [effect]
}
ob.age += 1 -> set() -> trigger() -> age: [effect] -> effect() -> run() -> fn() -> getget() -> 渲染视图

    实现computed函数

    还是先看用法，let cAge = computed(() => ob.age * 2)，上面写effect的时候，有很多次提到为computed做准备，其实computed就是基于effect来实现的，下面我们看代码

    function computed(fn) {
  const getter = fn
  // 手动生成一个effect，设置参数
  const runner = effect(getter, { computed: true, lazy: true })
  // 返回一个对象
  return {
    effect: runner,
    get value() {
      value = runner()
      return value
    }
  }
}

    值得注意的是，我们上面 effet函数里面有个判断

    if (!options.lazy) {
  effect()
}

    如果options.lazy为true就不会立刻执行，就相当于let cAge = computed(() => ob.age * 2)不会立刻执行runner函数，当cAge.value才真正的执行。

    最后，所有的函数画成一张流程图。

    如果文章有哪些不对，请各位大佬指出来，我有摸鱼时间一定会修正过来的。

    vue3-reactive

    至此，所有的的小目标我们都已经完成了，撒花✿✿ヽ(°▽°)ノ✿

    ps：

    源码地址(大家可以clone下来执行一遍)

    博客文章地址(这里有新的阅读体验，也有微信，欢迎来撩)

    javascriptvue.js
    naice
    2k 声望161 粉丝

    很多事情不是因为有希望才去坚持，而是坚持了才有希望。

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