vue实例化过程

　　我们在用vue进行开发项目时，是否存在疑惑，new Vue(xxx)的过程中，究竟发生了什么？定义的数据，是如何绑定到视图上的？本篇主要介绍在实例化vue时，主要做了哪些事，文章比较长，主要篇幅内容为数据初始化和数据视图绑定过程。主要代码执行时序图如下所示：

 　　在vue源码中，vue构造函数的定义是在/src/core/instance下，入口文件index.js中，定义了Vue的构造方法，具体代码如下所示：

function Vue (options) {
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production' &&
    !(this instanceof Vue)
  ) {
    warn('Vue is a constructor and should be called with the `new` keyword')
  }
  this._init(options)
}

　　Vue的构造方法接收一个参数options,options即我们实例化时定义的包含el,data,components等属性的对象，实例化时实际只执行vue初始化时已经在构造方法原型上定义的_init方法，_init实际代码如下所示：

 Vue.prototype._init = function (options?: Object) {
    const vm: Component = this
    // a uid
    vm._uid = uid++
    let startTag, endTag
    /* istanbul ignore if */
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
      startTag = `vue-perf-start:${vm._uid}`
      endTag = `vue-perf-end:${vm._uid}`
      mark(startTag)
    }

    // a flag to avoid this being observed
    vm._isVue = true
    // merge options
    // 合并属性，判断初始化的是否是组件
    if (options && options._isComponent) {
      // optimize internal component instantiation
      // since dynamic options merging is pretty slow, and none of the
      // internal component options needs special treatment.
      initInternalComponent(vm, options)
    } else { // 合并vue属性
      vm.$options = mergeOptions(
        resolveConstructorOptions(vm.constructor),
        options || {},
        vm
      )
    }
    /* istanbul ignore else */
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
      // 初始化proxy拦截器
      initProxy(vm)
    } else {
      vm._renderProxy = vm
    }
    // expose real self
    vm._self = vm
    // 初始化组件生命周期标志位
    initLifecycle(vm)
    // 初始化组件事件侦听
    initEvents(vm)
    // 初始化渲染方法
    initRender(vm)
    callHook(vm, 'beforeCreate')
    // 初始化依赖注入内容，在初始化data、props之前
    initInjections(vm) // resolve injections before data/props
    // 初始化props/data/method/watch/methods
    initState(vm)
    initProvide(vm) // resolve provide after data/props
    callHook(vm, 'created')

    /* istanbul ignore if */
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
      vm._name = formatComponentName(vm, false)
      mark(endTag)
      measure(`vue ${vm._name} init`, startTag, endTag)
    }
    // 挂载元素
    if (vm.$options.el) {
      vm.$mount(vm.$options.el)
    }
  }

　　从上述代码中，我们可以清晰的看到在vue的生命周期每个阶段具体做了什么事，比如：

1. 我们在beforeCreate中，是访问不到data数据的，mergeOptions是合并实例和mixins/extend上的数据，返回值vm.$options是合并后实例上的属性，data数据返回是一个function，因为属性data的合并策略是返回一个function，博文【浅析vue混入（mixins）】有具体的介绍。
2. 在created时，我们并不能访问DOM对象，因为此时模板文件还没有解析，还没有生成具体的DOM元素，在created之前，只是对组件中的数据进行了初始化，具体的解析template和生成vnode，到生成真实DOM挂载到页面上，在vm.$mount方法中一步步执行。

　　用过vue的都知道，vue是数据驱动的一个框架，实现双向数据绑定是利用数据劫持，即Object.defineProperty的get和set，在get中进行依赖收集，set中进行派发更新。但是数据是如何初始化的呢？以data为例，我们来看下vue是如何进行数据初始化的。

　　如上述代码，在beforeCreate后，会走进initState方法，initState中，会分别对props,methods,data和watch进行初始化，如下所示：

export function initState (vm: Component) {
  // 初始化组件的watcher列表
  vm._watchers = []
  const opts = vm.$options
  if (opts.props) initProps(vm, opts.props)
  if (opts.methods) initMethods(vm, opts.methods)
  if (opts.data) {
    // 初始化data
    initData(vm)
  } else {
    observe(vm._data = {}, true /* asRootData */)
  }
  if (opts.computed) initComputed(vm, opts.computed)
  if (opts.watch && opts.watch !== nativeWatch) {
    initWatch(vm, opts.watch)
  }
}

　　我们暂且值看initData，data在mergeOptions时，返回的是一个function，获取data数据，需要执行mergeOptions返回数据中的data方法，initData代码如下所示：

function initData (vm: Component) {
  let data = vm.$options.data
  // 获取到组件上的data
  data = vm._data = typeof data === 'function'
    ? getData(data, vm)
    : data || {}
  if (!isPlainObject(data)) {
    data = {}
    process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
      'data functions should return an object:
' +
      'https://vuejs.org/v2/guide/components.html#data-Must-Be-a-Function',
      vm
    )
  }
  // proxy data on instance
  const keys = Object.keys(data)
  const props = vm.$options.props
  const methods = vm.$options.methods
  let i = keys.length
  while (i--) {
    const key = keys[i]
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
      // 属性名不能与方法名重复
      if (methods && hasOwn(methods, key)) {
        warn(
          `Method "${key}" has already been defined as a data property.`,
          vm
        )
      }
    }
    // 属性名不能与state名称重复
    if (props && hasOwn(props, key)) {
      process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
        `The data property "${key}" is already declared as a prop. ` +
        `Use prop default value instead.`,
        vm
      )
    } else if (!isReserved(key)) { // 验证key值的合法性
      // 将_data中的数据挂载到组件vm上,这样就可以通过this.xxx访问到组件上的数据
      proxy(vm, `_data`, key)
    }
  }
  // observe data
  // 响应式监听data是数据的变化
  observe(data, true /* asRootData */)
}

　　getData代码如下所示：

export function getData (data: Function, vm: Component): any {
  // #7573 disable dep collection when invoking data getters
  pushTarget()
  try {
    // 调用在属性合并时，返回的data
    return data.call(vm, vm)
  } catch (e) {
    handleError(e, vm, `data()`)
    return {}
  } finally {
    popTarget()
  }
}

　　这里面有pushTarget/popTarget,这里主要是用于保证无论何时，执行的组件监听计算只有一个，这个具体后面再讨论。getData的返回值就是合并后的data对象，赋值到当前的实例属性。接下来有个while循环，里面主要做三件事，

　　　　第一，判断我们声明的data变量的合法性，我们声明变量的名称一定不要与methods或者props中的属性名重复，这也是许多新手容易犯的错误

　　　　第二，声明变量的时候，不要用以_或者$开头的变量，这些可能会导致声明变量和vue私有变量冲突

　　　　第三，将data中的变量代理到vm（组件实例）上，按照this的指向性原理，data对象中的this应该指向data，而不应该指向vm，这里做了一层封装代理，具体代码如下：

// 属性代理，从一个原对象中拿数据
export function proxy (target: Object, sourceKey: string, key: string) {
  // 设置对象属性的get/set,将data中的数据代理到组件对象vm上
  sharedPropertyDefinition.get = function proxyGetter () {
    return this[sourceKey][key]
  }
  sharedPropertyDefinition.set = function proxySetter (val) {
    this[sourceKey][key] = val
  }
  Object.defineProperty(target, key, sharedPropertyDefinition)
}

　　接下来下一步所需要执行的内容就比较重要了，需要对data对象添加响应式侦听，调用observe方法，observe方法代码如下所示：

export function observe (value: any, asRootData: ?boolean): Observer | void {
  if (!isObject(value) || value instanceof VNode) {
    return
  }
  let ob: Observer | void
  // 存在__ob__属性的一般为观察者对象的实例
  if (hasOwn(value, '__ob__') && value.__ob__ instanceof Observer) {
    ob = value.__ob__
  } else if ( // Object.isExtensible 判断对象是否是可扩展的(可以添加新属性)
    shouldObserve &&
    !isServerRendering() &&
    (Array.isArray(value) || isPlainObject(value)) &&
    Object.isExtensible(value) &&
    !value._isVue
  ) { // 必须为数组 || 对象，才能实例化观察者对象
    ob = new Observer(value)
  }
  if (asRootData && ob) {
    ob.vmCount++
  }
  return ob
}

　　每一个响应式对象，都会有__ob__属性，这个是vue中在声明响应式属性时定义的，如果没有该属性，数据的变化就不会被监测到，其他的可以暂时忽略，初始化响应对象是实例化了Observe类，Observer类的具体实现如下所示：

export class Observer {
  value: any;
  dep: Dep;
  vmCount: number; // number of vms that have this object as root $data

  constructor (value: any) {
    this.value = value
    // 实例化一个发布-订阅模型
    this.dep = new Dep()
    this.vmCount = 0
    // 给监听对象定义一个__ob__属性，属性值为this,指向当前实例
    // 存在该属性的对象，就是响应式对象
    def(value, '__ob__', this)
    // 数组类型
    if (Array.isArray(value)) {
      // 存在原型 __proto__,重写数组原型上的方法
      if (hasProto) {
        protoAugment(value, arrayMethods)
      } else {
        // 不存在原型，则在数组中复制重写后的数组方法
        copyAugment(value, arrayMethods, arrayKeys)
      }
      // 响应式监听数组的变化
      this.observeArray(value)
    } else {
      // 如果值的类型为Object,则响应式的声明对象属性
      this.walk(value)
    }
  }

　　在实例化时，有两个分支，一个是数组，一个是对象，在实例化时，都会数据的中定义__ob__属性，值为当前观察者对象。我们先看对象的响应式声明方式，调用this.walk,具体代码如下：

  walk (obj: Object) {
    const keys = Object.keys(obj)
    for (let i = 0; i < keys.length; i++) {
      // 响应式定义对象属性的get set
      defineReactive(obj, keys[i])
    }
  }

　　defineReactive是重点，添加对象属性的get/set,get和set中进行数据的劫持，实现代码如下：

export function defineReactive (
  obj: Object,
  key: string,
  val: any,
  customSetter?: ?Function,
  shallow?: boolean
) {
  // 初始化一个发布-订阅模型，每个对象都包含一个dep实例
  const dep = new Dep()
  // 获取属性描述符
  const property = Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, key)
  // 对象的属性应该是可扩展、可配置的
  if (property && property.configurable === false) {
    return
  }

  // cater for pre-defined getter/setters
  const getter = property && property.get
  const setter = property && property.set
  // 处理obj的值
  if ((!getter || setter) && arguments.length === 2) {
    val = obj[key]
  }
  // 如果val值存在Object，则需要侦听val值的变化
  let childOb = !shallow && observe(val)
  Object.defineProperty(obj, key, {
    enumerable: true,
    configurable: true,
    get: function reactiveGetter () {
      const value = getter ? getter.call(obj) : val
      // 依赖收集 @todo
      if (Dep.target) {
        dep.depend()
        if (childOb) {
          childOb.dep.depend()
          if (Array.isArray(value)) {
            dependArray(value)
          }
        }
      }
      return value
    },
    set: function reactiveSetter (newVal) {
      // 派发更新 @todo
      // 获取到value数据
      const value = getter ? getter.call(obj) : val
      /* eslint-disable no-self-compare */
      if (newVal === value || (newVal !== newVal && value !== value)) {
        return
      }
      /* eslint-enable no-self-compare */
      if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && customSetter) {
        customSetter()
      }
      // #7981: for accessor properties without setter
      if (getter && !setter) return
      if (setter) {
        setter.call(obj, newVal)
      } else {
        val = newVal
      }
      // 重新更新下数据依赖
      childOb = !shallow && observe(newVal)
      // 通知数据更新？？？@todo
      dep.notify()
    }
  })
}

　　任何数据的读取，都会走到get方法中，数据的更新，都会走get/set，其中在set中，dep.notify会派发更新页面数据，具体实现技术细节，在后续文章中，会进行详细描述。至此，data初始化工作算是完成了，数据的响应式原理核心利用Dep和Watcher两个类，后面文章专门详细描述vue的响应式原理及Dep和Watcher对象充当的角色和作用，本篇不做详细描述。

　　数据初始化完成后，接下来需要做的就是解析template和挂载dom,在srcplatformswebentry-runtime-with-compiler.js中，定义了$mount方法，具体如下所示：

Vue.prototype.$mount = function (
  el?: string | Element,
  hydrating?: boolean
): Component {
  // 获取或查询元素
  el = el && query(el)

  /* istanbul ignore if */
  // vue 不允许直接挂载到body或页面文档上
  if (el === document.body || el === document.documentElement) {
    process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
      `Do not mount Vue to <html> or <body> - mount to normal elements instead.`
    )
    return this
  }

  const options = this.$options
  // resolve template/el and convert to render function
  if (!options.render) {
    let template = options.template
    // 存在template模板，解析vue模板文件
    if (template) {
      if (typeof template === 'string') {
        if (template.charAt(0) === '#') {
          template = idToTemplate(template)
          /* istanbul ignore if */
          if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && !template) {
            warn(
              `Template element not found or is empty: ${options.template}`,
              this
            )
          }
        }
      } else if (template.nodeType) {
        template = template.innerHTML
      } else {
        if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
          warn('invalid template option:' + template, this)
        }
        return this
      }
    } else if (el) {
      // 通过选择器获取元素内容
      template = getOuterHTML(el)
    }
    if (template) {
      /* istanbul ignore if */
      if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
        mark('compile')
      }
      /**
       *  1.将temmplate解析ast tree
       *  2.将ast tree转换成render语法字符串
       *  3.生成render方法
       */
      const { render, staticRenderFns } = compileToFunctions(template, {
        outputSourceRange: process.env.NODE_ENV !== 'production',
        shouldDecodeNewlines,
        shouldDecodeNewlinesForHref,
        delimiters: options.delimiters,
        comments: options.comments
      }, this)
      options.render = render
      options.staticRenderFns = staticRenderFns

      /* istanbul ignore if */
      if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
        mark('compile end')
        measure(`vue ${this._name} compile`, 'compile', 'compile end')
      }
    }
  }
  return mount.call(this, el, hydrating)
}

　　从上述方法中，我们能得到以下信息：

　　　　1、不要将根元素放到body或者html上

　　　　2、在vue中，可以在对象中定义template/render或者直接使用template、el表示元素选择器，用法比较灵活

　　　　3、无论哪种写法，最终都会解析成render函数，调用compileToFunctions，会将template解析成render函数

　　对template的解析步骤大致分为以下几步：

　　　　1、将html文档片段解析成ast描述符

　　　　2、将ast描述符解析成字符串

　　　　3、生成render function

　　如下图所示：

　　template:

 　　ast:

 　　function string

 　　生成render函数：

 　　生成render函数，挂载到vm上后，会再次调用mount方法，这个mount方法不是entry-runtime-with-compiler.js复写的这个，是Vue原型上的方法在srcplatformsweb untimeindex.js中，里面会调用mountComponent方法，具体如下：

// public mount method
Vue.prototype.$mount = function (
  el?: string | Element,
  hydrating?: boolean
): Component {
  el = el && inBrowser ? query(el) : undefined
  // 渲染组件
  return mountComponent(this, el, hydrating)
}

　　srccoreinstancelifecycle.js

export function mountComponent (
  vm: Component,
  el: ?Element,
  hydrating?: boolean
): Component {
  vm.$el = el
  // 如果没有获取解析的render函数，则会抛出警告
  // render是解析模板文件生成的
  if (!vm.$options.render) {
    vm.$options.render = createEmptyVNode
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
      /* istanbul ignore if */
      if ((vm.$options.template && vm.$options.template.charAt(0) !== '#') ||
        vm.$options.el || el) {
        warn(
          'You are using the runtime-only build of Vue where the template ' +
          'compiler is not available. Either pre-compile the templates into ' +
          'render functions, or use the compiler-included build.',
          vm
        )
      } else {
        // 没有获取到vue的模板文件
        warn(
          'Failed to mount component: template or render function not defined.',
          vm
        )
      }
    }
  }
  // 执行beforeMount钩子
  callHook(vm, 'beforeMount')

  let updateComponent
  /* istanbul ignore if */
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
    updateComponent = () => {
      const name = vm._name
      const id = vm._uid
      const startTag = `vue-perf-start:${id}`
      const endTag = `vue-perf-end:${id}`

      mark(startTag)
      const vnode = vm._render()
      mark(endTag)
      measure(`vue ${name} render`, startTag, endTag)

      mark(startTag)
      vm._update(vnode, hydrating)
      mark(endTag)
      measure(`vue ${name} patch`, startTag, endTag)
    }
  } else {
    updateComponent = () => {
      vm._update(vm._render(), hydrating)
    }
  }
  // we set this to vm._watcher inside the watcher's constructor
  // since the watcher's initial patch may call $forceUpdate (e.g. inside child
  // component's mounted hook), which relies on vm._watcher being already defined
  // 监听当前组件状态，当有数据变化时，更新组件
  new Watcher(vm, updateComponent, noop, {
    before () {
      if (vm._isMounted && !vm._isDestroyed) {
        // 数据更新引发的组件更新
        callHook(vm, 'beforeUpdate')
      }
    }
  }, true /* isRenderWatcher */)
  hydrating = false

  // manually mounted instance, call mounted on self
  // mounted is called for render-created child components in its inserted hook
  if (vm.$vnode == null) {
    vm._isMounted = true
    callHook(vm, 'mounted')
  }
  return vm
}

 　　这个方法中主要流程是：

　　　　1、调用了beforeMount钩子函数

　　　　2、定义updateComponent方法，是渲染DOM的入口方法

　　　　3、对vm添加监听，实例化一个watcher，然后调用updateComponent方法

　　　　4、调用mounted声明周期钩子，至此组件实例化结束

　　Watcher类如下所示：

export default class Watcher {
  vm: Component;
  expression: string;
  cb: Function;
  id: number;
  deep: boolean;
  user: boolean;
  lazy: boolean;
  sync: boolean;
  dirty: boolean;
  active: boolean;
  deps: Array<Dep>;
  newDeps: Array<Dep>;
  depIds: SimpleSet;
  newDepIds: SimpleSet;
  before: ?Function;
  getter: Function;
  value: any;

  constructor (
    vm: Component,
    expOrFn: string | Function,
    cb: Function,
    options?: ?Object,
    isRenderWatcher?: boolean
  ) {
    this.vm = vm
    // 是渲染的watcher @todo
    if (isRenderWatcher) {
      vm._watcher = this
    }
    // 将vm添加到组件的_watchers队列中
    vm._watchers.push(this)
    // options
    if (options) {
      this.deep = !!options.deep
      this.user = !!options.user
      this.lazy = !!options.lazy
      this.sync = !!options.sync
      this.before = options.before
    } else {
      this.deep = this.user = this.lazy = this.sync = false
    }
    this.cb = cb
    this.id = ++uid // uid for batching
    this.active = true
    this.dirty = this.lazy // for lazy watchers
    this.deps = []
    this.newDeps = []
    this.depIds = new Set()
    this.newDepIds = new Set()
    // updateComponents
    this.expression = process.env.NODE_ENV !== 'production'
      ? expOrFn.toString()
      : ''
    // parse expression for getter
    if (typeof expOrFn === 'function') {
      this.getter = expOrFn
    } else {
      this.getter = parsePath(expOrFn)
      if (!this.getter) {
        this.getter = noop
        process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
          `Failed watching path: "${expOrFn}" ` +
          'Watcher only accepts simple dot-delimited paths. ' +
          'For full control, use a function instead.',
          vm
        )
      }
    }
    this.value = this.lazy
      ? undefined
      : this.get()
  }

  /**
   * Evaluate the getter, and re-collect dependencies.
   * 执行更新组件的方法，先将当前要执行的watcher推入到执行队列中 @todo
   */
  get () {
    pushTarget(this)
    let value
    const vm = this.vm
    try {
      value = this.getter.call(vm, vm)
    } catch (e) {
      if (this.user) {
        handleError(e, vm, `getter for watcher "${this.expression}"`)
      } else {
        throw e
      }
    } finally {
      // "touch" every property so they are all tracked as
      // dependencies for deep watching
      if (this.deep) {
        traverse(value)
      }
      popTarget()
      this.cleanupDeps()
    }
    return value
  }

　　看起来很长，其实主要就是调用在上述第二步声明的updateComponent方法，updateComponent方法主要执行在vue初始化时声明的_render,_update方法，其中，_render的作用主要是生成vnode,_update主要功能是调用__patch__，将vnode转换为真实DOM,并且更新到页面中，具体如下：

// 定义vue 原型上的render方法
  Vue.prototype._render = function (): VNode {
    const vm: Component = this
    // render函数来自于组件的option
    const { render, _parentVnode } = vm.$options

    if (_parentVnode) {
      vm.$scopedSlots = normalizeScopedSlots(
        _parentVnode.data.scopedSlots,
        vm.$slots,
        vm.$scopedSlots
      )
    }

    // set parent vnode. this allows render functions to have access
    // to the data on the placeholder node.
    vm.$vnode = _parentVnode
    // render self
    let vnode
    try {
      // There's no need to maintain a stack because all render fns are called
      // separately from one another. Nested component's render fns are called
      // when parent component is patched.
      currentRenderingInstance = vm
      // 调用render方法，自己的独特的render方法， 传入createElement参数，生成vNode
      vnode = render.call(vm._renderProxy, vm.$createElement)
    } catch (e) {
      handleError(e, vm, `render`)
      // return error render result,
      // or previous vnode to prevent render error causing blank component
      /* istanbul ignore else */
      if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && vm.$options.renderError) {
        try {
          vnode = vm.$options.renderError.call(vm._renderProxy, vm.$createElement, e)
        } catch (e) {
          handleError(e, vm, `renderError`)
          vnode = vm._vnode
        }
      } else {
        vnode = vm._vnode
      }
    } finally {
      currentRenderingInstance = null
    }
    // if the returned array contains only a single node, allow it
    if (Array.isArray(vnode) && vnode.length === 1) {
      vnode = vnode[0]
    }
    // return empty vnode in case the render function errored out
    if (!(vnode instanceof VNode)) {
      if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && Array.isArray(vnode)) {
        warn(
          'Multiple root nodes returned from render function. Render function ' +
          'should return a single root node.',
          vm
        )
      }
      vnode = createEmptyVNode()
    }
    // set parent
    vnode.parent = _parentVnode
    return vnode
  }

　　_render返回值：　

 　　_update:

 Vue.prototype._update = function (vnode: VNode, hydrating?: boolean) {
    const vm: Component = this
    const prevEl = vm.$el
    const prevVnode = vm._vnode
    // 设置当前激活的作用域
    const restoreActiveInstance = setActiveInstance(vm)
    vm._vnode = vnode
    // Vue.prototype.__patch__ is injected in entry points
    // based on the rendering backend used.
    if (!prevVnode) {
      // initial render
      // 执行具体的挂载逻辑
      vm.$el = vm.__patch__(vm.$el, vnode, hydrating, false /* removeOnly */)
    } else {
      // updates
      vm.$el = vm.__patch__(prevVnode, vnode)
    }
    restoreActiveInstance()
    // update __vue__ reference
    if (prevEl) {
      prevEl.__vue__ = null
    }
    if (vm.$el) {
      vm.$el.__vue__ = vm
    }
    // if parent is an HOC, update its $el as well
    if (vm.$vnode && vm.$parent && vm.$vnode === vm.$parent._vnode) {
      vm.$parent.$el = vm.$el
    }
    // updated hook is called by the scheduler to ensure that children are
    // updated in a parent's updated hook.
  }

　　在挂载DOM的过程中，是先添加新数据生成的节点，然后再移除老的节点。