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一文聊聊Vue響應式實作原理

vue 是一個易上手的框架，許多便捷功能都在其內部做了集成，其中最有區別性的功能就是其潛伏於底層的響應式系統。元件狀態都是響應式的 JavaScript 物件。當更改它們時，視圖會隨即更新，這會讓狀態管理更加簡單直覺。那麼，Vue 響應性系統是如何實現的呢？本文也是在閱讀了 Vue 原始碼後的理解以及模仿實現，所以跟隨作者的思路，我們一起由淺入深的探索一下vue吧！【相關推薦：vuejs影片教學】

本文 Vue 原始碼版本：2.6.14，為了方便理解，程式碼都最簡化。

Vue 是如何實現的資料回應式

當你把一個普通的JavaScript 物件傳入Vue 實例作為data 選項，Vue 將會遍歷此對象所有的property，並使用Object.defineProperty 全部將這些property 變成getter/setter，然後圍繞getter/setter來運作。

一句話概括Vue 的響應式系統是: 觀察者模式Object.defineProperty 攔截getter/setter

##MDN ObjdefineProperty

觀察者模式

#什麼是Object.defineProperty ？

Object.defineProperty() 方法會直接在物件上定義一個新屬性，或修改一個物件的現有屬性，並傳回此物件。

簡單的說，就是透過此方式定義的property，執行

obj.xxx 時會觸發get，執行obj.xxx = xxx會觸發set，這便是響應式的關鍵。

Object.defineProperty 是 ES5 中一個無法 shim（無法透過polyfill實作）的特性，也就是 Vue 不支援 IE8 以及更低版本瀏覽器的原因。

響應式系統基礎實作

#現在，我們來基於

Object.defineProperty實作一個簡易的響應式更新系統作為「開胃菜」

let data = {};
// 使用一个中间变量保存 value
let value = "hello";
// 用一个集合保存数据的响应更新函数
let fnSet = new Set();
// 在 data 上定义 text 属性
Object.defineProperty(data, "text", {
  enumerable: true,
  configurable: true,
  set(newValue) {
    value = newValue;
    // 数据变化
    fnSet.forEach((fn) => fn());
  },
  get() {
    fnSet.add(fn);
    return value;
  },
});

// 将 data.text 渲染到页面上
function fn() {
  document.body.innerText = data.text;
}
// 执行函数，触发读取 get
fn();

// 一秒后改变数据，触发 set 更新
setTimeout(() => {
  data.text = "world";
}, 1000);

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接下來我們在瀏覽器中運行這段程式碼，會得到期望的效果

#透過上面的程式碼，我想你對響應式系統的工作原理已經有了一定的理解。為了讓這個「開胃菜」易於消化，這個簡易的響應式系統還有很多缺點，例如：數據和響應更新函數是透過硬編碼強耦合在一起的、只實現了一對一的情況、不夠模組化等等……所以接下來，我們來一一完善。

設計一個完善的響應式系統

要設計一個完善的響應式系統，我們需要先了解一個前置知識，什麼是觀察者模式？

什麼是觀察者模式？

它就是一種行為設計模式，允許你定義一種訂閱機制，可在物件事件發生時通知多個「觀察」該物件的其他物件。

擁有一些值得關注狀態的對象通常被稱為

目標，由於它自身狀態改變時需要通知其他對象，我們也將其成為發布者（publisher） 。所有希望關注發布者狀態變化的其他物件稱為訂閱者（subscribers） 。此外，發布者與所有訂閱者直接僅透過介面交互，都必須具有相同的介面。

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舉例?：

你（即應用程式中的訂閱者）對某書店的週刊感興趣，你給老闆（即應用中的發布者）留了電話，讓老闆一有新周刊就給你打電話，其他對這本周刊感興趣的人，也給老闆留了電話。新週刊到貨時，老闆就挨個打電話，通知讀者來取。

假如某個讀者一不小心留的是 qq 號，不是電話號碼，老版打電話時就會打不通，該讀者就收不到通知了。這就是我們上面說的，必須具有相同的介面。

了解了觀察者模式後，我們就開始著手設計響應式系統。

抽象觀察者（訂閱者）類別Watcher#

在上面的例子中，数据和响应更新函数是通过硬编码强耦合在一起的。而实际开发过程中，更新函数不一定叫fn，更有可能是一个匿名函数。所以我们需要抽像一个观察者（订阅者）类Watcher来保存并执行更新函数，同时向外提供一个update更新接口。

// Watcher 观察者可能有 n 个，我们为了区分它们，保证唯一性，增加一个 uid
let watcherId = 0;
// 当前活跃的 Watcher
let activeWatcher = null;

class Watcher {
  constructor(cb) {
    this.uid = watcherId++;
    // 更新函数
    this.cb = cb;
    // 保存 watcher 订阅的所有数据
    this.deps = [];
    // 初始化时执行更新函数
    this.get();
  }
  // 求值函数
  get() {
    // 调用更新函数时，将 activeWatcher 指向当前 watcher
    activeWatcher = this;
    this.cb();
    // 调用完重置
    activeWatcher = null;
  }
  // 数据更新时，调用该函数重新求值
  update() {
    this.get();
  }
}

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抽象被观察者（发布者）类Dep

我们再想一想，实际开发过程中，data 中肯定不止一个数据，而且每个数据，都有不同的订阅者，所以说我们还需要抽象一个被观察者（发布者）Dep类来保存数据对应的观察者（Watcher），以及数据变化时通知观察者更新。

class Dep {
  constructor() {
    // 保存所有该依赖项的订阅者
    this.subs = [];
  }
  addSubs() {
    // 将 activeWatcher 作为订阅者，放到 subs 中
    // 防止重复订阅
    if(this.subs.indexOf(activeWatcher) === -1){
      this.subs.push(activeWatcher);
    }
  }
  notify() {
    // 先保存旧的依赖,便于下面遍历通知更新
    const deps = this.subs.slice()
    // 每次更新前，清除上一次收集的依赖，下次执行时，重新收集
    this.subs.length = 0;
    deps.forEach((watcher) => {
      watcher.update();
    });
  }
}

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抽象 Observer

现在，Watcher和Dep只是两个独立的模块，我们怎么把它们关联起来呢？

答案就是Object.defineProperty，在数据被读取，触发get方法，Dep 将当前触发 get 的 Watcher 当做订阅者放到 subs中，Watcher 就与 Dep建立关系；在数据被修改，触发set方法，Dep就遍历 subs 中的订阅者，通知Watcher更新。

下面我们就来完善将数据转换为getter/setter的处理。

上面基础的响应式系统实现中，我们只定义了一个响应式数据，当 data 中有其他property时我们就处理不了了。所以，我们需要抽象一个 Observer类来完成对 data数据的遍历，并调用defineReactive转换为 getter/setter，最终完成响应式绑定。

为了简化，我们只处理data中单层数据。

class Observer {
  constructor(value) {
    this.value = value;
    this.walk(value);
  }
  // 遍历 keys，转换为 getter/setter
  walk(obj) {
    const keys = Object.keys(obj);
    for (let i = 0; i <p>这里我们通过参数 value 的闭包，来保存最新的数据，避免新增其他变量</p><pre class="brush:php;toolbar:false">function defineReactive(target, key, value) {
  // 每一个数据都是一个被观察者
  const dep = new Dep();
  Object.defineProperty(target, key, {
    enumerable: true,
    configurable: true,
    // 执行 data.xxx 时 get 触发，进行依赖收集，watcher 订阅 dep
    get() {
      if (activeWatcher) {
        // 订阅
        dep.addSubs(activeWatcher);
      }
      return value;
    },
    // 执行 data.xxx = xxx 时 set 触发，遍历订阅了该 dep 的 watchers，
    // 调用 watcher.updata 更新
    set(newValue) {
      // 如果前后值相等，没必要跟新
      if (value === newVal) {
        return;
      }
      value = newValue;
      // 派发更新
      dep.notify();
    },
  });
}

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至此，响应式系统就大功告成了！！

测试

我们通过下面代码测试一下：

let data = {
  name: "张三",
  age: 18,
  address: "成都",
};
// 模拟 render
const render1 = () => {
  console.warn("-------------watcher1--------------");
  console.log("The name value is", data.name);
  console.log("The age value is", data.age);
  console.log("The address value is", data.address);
};
const render2 = () => {
  console.warn("-------------watcher2--------------");
  console.log("The name value is", data.name);
  console.log("The age value is", data.age);
};
// 先将 data 转换成响应式
new Observer(data);
// 实例观察者
new Watcher(render1);
new Watcher(render2);

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在浏览器中运行这段代码，和我们期望的一样，两个render都执行了，并且在控制台上打印了结果。

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