全方位带你掌握 ref、reactive，开启 Vue3 响应式的大门！

不知道大家使用 Vue3 的时候有没有这样的疑惑，“ref、rective 都能创建一个响应式对象，我该如何选择？”，“为什么响应式对象解构之后就失去了响应式？应该如何处理？” 今天咱们就来全面盘点一下 ref、reactive，相信看完所有响应式问题都会迎刃而解，一起学起来吧！

reactive()

基本用法

在 Vue3 中我们可以使用 reactive() 创建一个响应式对象或数组：

import { reactive } from 'vue'

const state = reactive({ count: 0 })

这个响应式对象其实就是一个 Proxy， Vue 会在这个 Proxy 的属性被访问时收集副作用，属性被修改时触发副作用。

要在组件模板中使用响应式状态，需要在 setup() 函数中定义并返回。

<script>
import { reactive } from 'vue'

export default {
  setup() {
    const state = reactive({ count: 0 })
    return {
      state
    }
  }
}
</script>

<template>
  <div>{{ state.count }}</div>
</template>

当然，也可以使用 <script setup> ，<script setup> 中顶层的导入和变量声明可以在模板中直接使用。

<script setup>
import { reactive } from 'vue'

const state = reactive({ count: 0 })
</script>

<template>
  <div>{{ state.count }}</div>
</template>

响应式代理 vs 原始对象

reactive() 返回的是一个原始对象的 Proxy，他们是不相等的：

const raw = {}
const proxy = reactive(raw)

console.log(proxy === raw) // false

原始对象在模板中也是可以使用的，但修改原始对象不会触发更新。因此，要使用 Vue 的响应式系统，就必须使用代理。

<script setup>
const state = { count: 0 }
function add() {
  state.count++
}
</script>

<template>
  <button @click="add">
    {{ state.count }} <!-- 当点击button时，始终显示为 0 -->
  </button>
</template>

为保证访问代理的一致性，对同一个原始对象调用 reactive() 会总是返回同样的代理对象，而对一个已存在的代理对象调用 reactive() 会返回其本身：

const raw = {}
const proxy1 = reactive(raw)
const proxy2 = reactive(raw)

console.log(proxy1 === proxy2) // true

console.log(reactive(proxy1) === proxy1) // true

这个规则对嵌套对象也适用。依靠深层响应性，响应式对象内的嵌套对象依然是代理：

const raw = {}
const proxy = reactive({ nested: raw })
const nested = reactive(raw)

console.log(proxy.nested === nested) // true

shallowReactive()

在 Vue 中，状态默认都是深层响应式的。但某些场景下，我们可能想创建一个 浅层响应式对象 ，让它仅在顶层具有响应性，这时候可以使用 shallowReactive()。

const state = shallowReactive({
  foo: 1,
  nested: {
    bar: 2
  }
})

// 状态自身的属性是响应式的
state.foo++

// 下层嵌套对象不是响应式的，不会按期望工作
state.nested.bar++

注意：浅层响应式对象应该只用于组件中的根级状态。避免将其嵌套在深层次的响应式对象中，因为其内部的属性具有不一致的响应行为，嵌套之后将很难理解和调试。

reactive() 的局限性

reactive() 虽然强大，但也有以下几条限制：

1、 仅对对象类型有效（对象、数组和 Map、Set 这样的集合类型），而对 string、number 和 boolean 这样的原始类型无效。

2、因为 Vue 的响应式系统是通过属性访问进行追踪的，如果我们直接“替换”一个响应式对象，这会导致对初始引用的响应性连接丢失：

   <script setup>
   import { reactive } from 'vue'

   let state = reactive({ count: 0 })
   function change() {
     // 非响应式替换
     state = reactive({ count: 1 })
   }
   </script>

   <template>
     <button @click="change">
       {{ state }} <!-- 当点击button时，始终显示为 { "count": 0 } -->
     </button>
   </template>

3、将响应式对象的属性赋值或解构至本地变量，或是将该属性传入一个函数时，会失去响应性：

   const state = reactive({ count: 0 })

   // n 是一个局部变量，和 state.count 失去响应性连接
   let n = state.count
   // 不会影响 state
   n++

   // count 也和 state.count 失去了响应性连接
   let { count } = state
   // 不会影响 state
   count++
   
   // 参数 count 同样和 state.count 失去了响应性连接
   function callSomeFunction(count) {
     // 不会影响 state
     count++
   }
   callSomeFunction(state.count)

为了解决以上几个限制，ref 闪耀登场了！

ref()

Vue 提供了一个 ref() 方法来允许我们创建使用任何值类型的响应式 ref 。

基本用法

ref() 将传入的参数包装为一个带有 value 属性的 ref 对象：

import { ref } from 'vue'

const count = ref(0)

console.log(count) // { value: 0 }

count.value++
console.log(count.value) // 1

和响应式对象的属性类似，ref 的 value 属性也是响应式的。同时，当值为对象类型时，Vue 会自动使用 reactive() 处理这个值。

一个包含对象的 ref 可以响应式地替换整个对象：

<script setup>
import { ref } from 'vue'

let state = ref({ count: 0 })
function change() {
  // 这是响应式替换
  state.value = ref({ count: 1 })
}
</script>

<template>
  <button @click="change">
    {{ state }} <!-- 当点击button时，显示为 { "count": 1 } -->
  </button>
</template>

ref 从一般对象上解构属性或将属性传递给函数时，不会丢失响应性：

const state = {
  count: ref(0)
}
// 解构之后，和 state.count 依然保持响应性连接
const { count } = state
// 会影响 state
count.value++

// 该函数接收一个 ref, 和传入的值保持响应性连接
function callSomeFunction(count) {
  // 会影响 state
  count.value++
}
callSomeFunction(state.count)

ref() 让我们能创建使用任何值类型的 ref 对象，并能够在不丢失响应性的前提下传递这些对象。这个功能非常重要，经常用于将逻辑提取到 组合式函数 中。

// mouse.js
export function useMouse() {
  const x = ref(0)
  const y = ref(0)
  
  // ...
  return { x, y }
}

<script setup>
import { useMouse } from './mouse.js'
// 可以解构而不会失去响应性
const { x, y } = useMouse()
</script>

ref 的解包

所谓解包就是获取到 ref 对象上 value 属性的值。常用的两种方法就是 .value 和 unref()。 unref() 是 Vue 提供的方法，如果参数是 ref ，则返回 value 属性的值，否则返回参数本身。

ref 在模板中的解包

当 ref 在模板中作为顶层属性被访问时，它们会被自动解包，不需要使用 .value 。下面是之前的例子，使用 ref() 代替：

<script setup>
import { ref } from 'vue'

const count = ref(0)
</script>

<template>
  <div>
    {{ count }} <!-- 无需 .value -->
  </div>
</template>

还有一种情况，如果文本插值（{{ }}）计算的最终值是 ref ，也会被自动解包。下面的非顶层属性会被正确渲染出来。

<script setup>
import { ref } from 'vue'

const object = { foo: ref(1) }

</script>

<template>
  <div>
    {{ object.foo }} <!-- 无需 .value -->
  </div>
</template>

其他情况则不会被自动解包，如：object.foo 不是顶层属性，文本插值（{{ }}）计算的最终值也不是 ref：

const object = { foo: ref(1) }

下面的内容将不会像预期的那样工作：

<div>{{ object.foo + 1 }}</div>

渲染的结果会是 [object Object]1，因为 object.foo 是一个 ref 对象。我们可以通过将 foo 改成顶层属性来解决这个问题：

const object = { foo: ref(1) }
const { foo } = object

<div>{{ foo + 1 }}</div>

现在结果就可以正确地渲染出来了。

ref 在响应式对象中的解包

当一个 ref 被嵌套在一个响应式对象中，作为属性被访问或更改时，它会自动解包，因此会表现得和一般的属性一样：

const count = ref(0)
const state = reactive({ count })

console.log(state.count) // 0

state.count = 1
console.log(state.count) // 1

只有当嵌套在一个深层响应式对象内时，才会发生解包。当 ref 作为 浅层响应式对象 的属性被访问时则不会解包：

const count = ref(0)
const state = shallowReactive({ count })

console.log(state.count) // { value: 0 } 而不是 0

如果将一个新的 ref 赋值给一个已经关联 ref 的属性，那么它会替换掉旧的 ref：

const count = ref(1)
const state = reactive({ count })

const otherCount = ref(2)
state.count = otherCount

console.log(state.count) // 2
// 此时 count 已经和 state.count 失去连接
console.log(count.value) // 1

ref 在数组和集合类型的解包

跟响应式对象不同，当 ref 作为响应式数组或像 Map 这种原生集合类型的元素被访问时，不会进行解包。

const books = reactive([ref('Vue 3 Guide')])
// 这里需要 .value
console.log(books[0].value)

const map = reactive(new Map([['count', ref(0)]]))
// 这里需要 .value
console.log(map.get('count').value)

toRef()

toRef 是基于响应式对象上的一个属性，创建一个对应的 ref 的方法。这样创建的 ref 与其源属性保持同步：改变源属性的值将更新 ref 的值，反之亦然。

const state = reactive({
  foo: 1,
  bar: 2
})

const fooRef = toRef(state, 'foo')

// 更改源属性会更新该 ref
state.foo++
console.log(fooRef.value) // 2

// 更改该 ref 也会更新源属性
fooRef.value++
console.log(state.foo) // 3

toRef() 在你想把一个 prop 的 ref 传递给一个组合式函数时会很有用：

<script setup>
import { toRef } from 'vue'

const props = defineProps(/* ... */)

// 将 `props.foo` 转换为 ref，然后传入一个组合式函数
useSomeFeature(toRef(props, 'foo'))
</script>

当 toRef 与组件 props 结合使用时，关于禁止对 props 做出更改的限制依然有效。如果将新的值传递给 ref 等效于尝试直接更改 props，这是不允许的。在这种场景下，你可以考虑使用带有 get 和 set 的 computed 替代。

注意：即使源属性当前不存在，toRef() 也会返回一个可用的 ref。这让它在处理可选 props 的时候非常有用，相比之下 toRefs 就不会为可选 props 创建对应的 refs 。下面我们就来了解一下 toRefs 。

toRefs()

toRefs() 是将一个响应式对象上的所有属性都转为 ref ，然后再将这些 ref 组合为一个普通对象的方法。这个普通对象的每个属性和源对象的属性保持同步。

const state = reactive({
  foo: 1,
  bar: 2
})

// 相当于
// const stateAsRefs = {
//   foo: toRef(state, 'foo'),
//   bar: toRef(state, 'bar')
// }
const stateAsRefs = toRefs(state)

state.foo++
console.log(stateAsRefs.foo.value) // 2

stateAsRefs.foo.value++
console.log(state.foo) // 3

从组合式函数中返回响应式对象时，toRefs 相当有用。它可以使我们解构返回的对象时，不失去响应性：

// feature.js
export function useFeature() {
  const state = reactive({
    foo: 1,
    bar: 2
  })

  // ...
  // 返回时将属性都转为 ref
  return toRefs(state)
}

<script setup>
import { useFeature } from './feature.js'
// 可以解构而不会失去响应性
const { foo, bar } = useFeature()
</script>

toRefs 只会为源对象上已存在的属性创建 ref。如果要为还不存在的属性创建 ref，就要用到上面提到的 toRef。

以上就是 ref、reactive 的详细用法，不知道你有没有新的收获。接下来，我们来探讨一下响应式原理。

响应式原理

Vue2 的限制

大家都知道 Vue2 中的响应式是采⽤ Object.defineProperty() , 通过 getter / setter 进行属性的拦截。这种方式对旧版本浏览器的支持更加友好，但它有众多缺点：

• 初始化时只会对已存在的对象属性进行响应式处理。也是说新增或删除属性，Vue 是监听不到的。必须使用特殊的 API 处理。
• 数组是通过覆盖原型对象上的7个⽅法进行实现。如果通过下标去修改数据，Vue 同样是无法感知的。也要使用特殊的 API 处理。
• 无法处理像 Map、 Set 这样的集合类型。
• 带有响应式状态的逻辑不方便复用。

Vue3 的响应式系统

针对上述情况，Vue3 的响应式系统横空出世了！Vue3 使用了 Proxy 来创建响应式对象，仅将 getter / setter 用于 ref ，完美的解决了上述几条限制。下面的代码可以说明它们是如何工作的：

function reactive(obj) {
  return new Proxy(obj, {
    get(target, key) {
      track(target, key)
      return target[key]
    },
    set(target, key, value) {
      target[key] = value
      trigger(target, key)
    }
  })
}

function ref(value) {
  const refObject = {
    get value() {
      track(refObject, 'value')
      return value
    },
    set value(newValue) {
      value = newValue
      trigger(refObject, 'value')
    }
  }
  return refObject
}

不难看出，当将一个响应性对象的属性解构为一个局部变量时，响应性就会“断开连接”。因为对局部变量的访问不会触发 get / set 代理捕获。

我们回到响应式原理。在 track() 内部，我们会检查当前是否有正在运行的副作用。如果有，就会查找到存储了所有追踪了该属性的订阅者的 Set，然后将当前这个副作用作为新订阅者添加到该 Set 中。

// activeEffect 会在一个副作用就要运行之前被设置
let activeEffect

function track(target, key) {
  if (activeEffect) {
    const effects = getSubscribersForProperty(target, key)
    effects.add(activeEffect)
  }
}

副作用订阅将被存储在一个全局的 WeakMap<target, Map<key, Set<effect>>> 数据结构中。如果在第一次追踪时没有找到对相应属性订阅的副作用集合，它将会在这里新建。这就是 getSubscribersForProperty() 函数所做的事。

在 trigger() 之中，我们会再次查找到该属性的所有订阅副作用。这一次我们全部执行它们：

function trigger(target, key) {
  const effects = getSubscribersForProperty(target, key)
  effects.forEach((effect) => effect())
}

这些副作用就是用来执行 diff 算法，从而更新页面的。

这就是响应式系统的大致原理，Vue3 还做了编译器的优化，diff 算法的优化等等。不得不佩服尤大大，把 Vue 的响应式系统又提升了一个台阶！

ok，今天的分享就到这里，不知道你对 ref、reactive 是不是有了更加深入的了解呢，欢迎在评论区留言。如果觉得有点，记得点赞支持一哈！💕

参考文档：Vue3 官网