Vue2 - 数据响应式原理

1，总览

vue2官网参考

简单介绍下上图流程：以 Data 为中心来说，

1. Vue 会将传递给 Vue 实例的 data 选项（普通 js 对象），通过 Object.defineProperty 把这些 property 全部转为 getter/setter。
2. 当执行 render 函数时，会触发用到的响应式数据的 getter，getter 会进行依赖收集并放到 Watcher 中。
3. 当修改被收集到 Watcher 中的响应式数据时，会触发 setter，setter 会通知 Watcher 来重新执行 render 函数更新DOM树，同时再次进行第2步，形成闭环重复整个流程。

template 模板最终也会被编译为 render 函数执行。参考虚拟DOM树生成流程

响应式数据的目标：当对象本身或是属性发生变化时，会运行一些函数（最常见的是 render 函数）。

具体实现，vue 用到了几个核心部件。

• Observer
• Dep
• Watcher
• Schedule

2，Observer

目标：将传递给 Vue 实例的 data 选项（普通 js 对象）转化为响应式对象。

为了实现这点，Observer 把对象的每个属性通过 Object.defineProperty 转换为带有 getter/setter 的属性。这样当访问或修改这些属性时，vue 就可以做一些事情了。

Observer 是 Vue 内部的构造器，可以通过 Vue 提供的静态方法 Vue.observable(object) 间接使用该功能。

Vue.observable(object) 的使用场景参考这篇文章。

时间点：发生在 beforeCreate 之后，created之前。

具体实现：递归遍历所有属性，以完成深度的属性转换。

而由于只能遍历已有的属性，所以无法监测到将来动态添加或删除的属性。因为提供了 $set 和 $delete 这2个实例方法。

对于数组，为了监听那些可能改变数组内容的方法，vue 更改了数组的隐式原型。

vue 处理过后的数组 this.arr.__proto__上有7个方法可以被监听到。同时 this.arr.__proto__.__proto__ 指向真正的数组原型来正常使用数组的其他方法。

注意，直接修改数组的元素，是无法触发更新的。比如this.arr[0] = 1。但是修改数组中某一个元素对象的属性时，是可以监听到的。比如 this.arr[0].name = 'xxx'

总之，Observer 就是为了让一个对象属性的读取和赋值，内部数组变化等都可以被感知到。

3，Dep

作用和原理：

Vue会为响应式对象中的每个属性、对象本身、数组本身创建一个 Dep 实例（一个列表），每个 Dep 实例都可以做两件事：

• 记录（收集）依赖：当读取响应式对象的某个属性时，它会进行依赖收集。
• 派发更新：当改变某个属性时，它会派发更新。

function defineReactive(obj, key, val) {
  let Dep; // 依赖

  Object.defineProperty(obj, key, {
    enumerable: true,
    configurable: true,
    get: () => {
      // 被读取了，将这个依赖收集起来
      Dep.depend();
      return val;
    },
    set: (newVal) => {
      if (val === newVal) {
        return;
      }
      val = newVal;
      // 被改变了，派发更新
      Dep.notify();
    },
  });
}

举例：

<!-- 组件 -->
<template>
  <div>
    <div>{{ obj.a }}</div>
    <div>{{ arr }}</div>
    <button @click="count++">修改conut</button>
  </div>
</template>

<script>
// 会创建的 Dep 的元素：
export default {
  data() {
    return {
      obj: { // Dep
        a: 1, // Dep
        b: 2
      },
      arr: [1, 23, 4], // Dep
      count: 0
    };
  },
};
</script>

• 因为模板中使用了 obj.a，所以 obj 自身和 a 属性都会创建 Dep。
• count 不会创建，是因为事件在渲染时不会运行。

有个问题，为什么要给对象自身也创建个 Dep，直接给用到的属性创建不可以吗？

不可以，因为直接修改对象（this.obj = xxx），或通过 this.$set(this.obj,"c", 3) 或 this.$set(this.obj,"a") 增删属性时，都需要直接修改对象自身，才能完成响应式更新。

所以，最好一开始就定义好对象属性的初始值，来避免使用 this.$set 或 this.$delete 来触发对象自身的 Dep。
因为使用 this.obj.a 直接触发属性 a 的 Dep 效率会更好。

对一个属性来说，会收集依赖的有3个可能的位置（因为都需要响应式更新或执行）：

• 模板，也就是 render() 中。
• this.$watch() 中。
• computed() 中。

4，Watcher

新的问题：Dep 是如何知道谁在用我的？换句话说，是谁触发的 getter 后执行的 Dep.depend()。

比如，某个函数执行时用到了响应式数据 a，a 怎么知道是哪个函数用的自己？

Vue的解决方式：Vue 不会直接执行函数，而是把函数交给一个叫 Watcher（一个对象）去执行。每个用到响应式数据的函数执行时，都会创建一个 Watcher，通过它来执行函数。
之后响应式数据变化时，Dep 会通知对应的 Watcher，去运行对应的函数来触发更新。

Watcher 大致原理：

首先有一个全局变量。

1. 在执行给它的函数之前，将它的 this 赋值给这个全局变量。
2. 执行函数时，会触发响应式数据的 getter 后执行的 Dep.depend()。
3. 在 Dep.depend() 的逻辑中，会检查这个全局变量，从而确定是哪个 Watcher。
4. 函数执行完后清空全局变量。

所以，对于一个组件实例来说，都至少对应一个 Watcher ，它记录的是该组件的 render 函数。
Watcher 首先会运行一次 render 来收集依赖，于是 render 函数中用到的响应式数据都会记录这个 Watcher。
之后响应式数据变化，Dep 会通知这个 Watcher 来运行 render 函数触发更新，重新渲染页面同时再次收集当前的依赖。

打印组件的 this：

5，Schedule

新的问题又出现了，假如 render 函数中使用的响应式数据有多个 a，b，c，d，那这些数据都会记录 Watcher，之后一次性修改这4个时，render 函数就会执行4次，效率岂不是很低。

实际上，Watcher 在收到派发更新的通知后，不是立即执行对应的函数，而是把自己交给一个叫Schedule（调度器）的东西。

调度器维护一个队列，相同的 Watcher 仅会存在一次（类似 Set）。这些 Watcher 也不是立即执行，而是把需要执行的 Watcher 放到事件循环的微队列中（通过工具方法 nextTick ）。

所以当响应式数据发生变化时，执行的 render 函数是异步的。

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整体流程：

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以上。