Vue2.x响应式原理

一、回顾Vue响应式用法

​ vue响应式，我们都很熟悉了。当我们修改vue中data对象中的属性时，页面中引用该属性的地方就会发生相应的改变。避免了我们再去操作dom，进行数据绑定。

二、Vue响应式实现分析

对于vue的响应式原理，官网上给了出文字描述 https://cn.vuejs.org/v2/guide/reactivity.html 。

vue内部主要是通过数据劫持和观察者模式实现的

数据劫持：

vue2.x内部使用Object.defineProperty https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/Reference/Global_Objects/Object/defineProperty

vue3.x内部使用的Proxy https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/Reference/Global_Objects/Proxy

观察者模式：https://juejin.cn/post/6995865134132363295

内部成员示意图

各个成员的功能

Vue:

• 把data中的成员注入到Vue实例中，并把data中的成员转换为getter和setter

Observer:

• 对data对象中的简单类型数据及对象进行监听，当数据发生变化时通知Dep

Compiler：

• 解析每个元素中的指令/差值表达式，并替换成相应的数据

Dep:

• 观察者模式中的通知者，添加观察者，当数据变化时通知观察者

Watcher：

• 每个引用data中的属性的地方都有一个watcher对象，负责更新视图

附：data对象中的属性充当被观察者，引用data对象中属性的地方充当观察者

三、Vue响应式源码实现

Vue对象实现

功能

• 负责接受初始化的参数
• 把data中的属性注入到data实例，转换成getter和setter
• 调用Observer监听data中所有属性的变化
• 调用compiler解析指令、差值表达式.

class Vue{
    constructor(options){
        // 1、通过属性保存穿进来的属性
        this.$options= options||{};
        this.$data= options.data||{};
        this.$el = typeof options.el ==='string' ? document.querySelector(options.el) : options.el;
        // 2、把data参数中的数据转换为getter和setter 挂载到Vue实例上
        this._proxyData(this.$data)
        // 3、调用observe对象监视data数据的变化
        new Observer(this.$data)
        // 4、调用compiler对象渲染页面
        new Compiler(this)
    }
    _proxyData(data){
        if (data&&Object.keys(data).length>0){
             for (const key in data) {
                Object.defineProperty(this,key,{
                    configurable:true,
                    enumerable:true,
                    get(){
                        return data[key]
                    },
                    set(value){
                        if (data[key]===value) {
                            return;
                        }
                        data[key]=value;
                    }
                })
             }
        }
    }
}

Observer对象实现

功能

• 把data选项中的属性进行数据劫持
• data中的某个属性也是对象的话，进行递归转换成响应式对象
• 数据变化发送通知

//数据劫持
class Observer {
    constructor(data) {
        this.walk(data)
    }
    walk(data) { 
        //1、判断data是否是对象    
        if (!data || typeof data !== 'object') {     
            return
        }
        //2、循环调用defineReactive进行数据劫持
        Object.keys(data).forEach(key => {
            this.defineReactive(data, key, data[key])
        })
    }
    defineReactive(obj, key, val) {
        //创建通知者
        const dep = new Dep()
        //使用walk把引用对象中的属性变成响应式的
        this.walk(val)
        const that=this;
        Object.defineProperty(obj, key, {
            configurable: true,
            enumerable: true,
            get() {
                //通知者收集观察者
                Dep.target && dep.addSub(Dep.target)
                return val;
            },
            set(newVal) {
                if (newVal === val) {
                    return;
                }
                val = newVal;
                that.walk(newVal)
                //被观察者发生变化的时候，通知者对象给每个观察者发送通知
                dep.notify()
            }
        })
    }
}

Compile对象实现

功能

• 负责编译模板，解析指令、差值表达式
• 负责页面首次渲染
• 当数据发生改变后，负责重新渲染视图

//编译器
class Compiler {
    constructor(vm) {
        this.el = vm.$el;
        this.vm = vm;
        this.compile(this.el)
    }
    //编译模板 判断节点是文本节点还是元素节点
    compile(el) {
        let childNodes = el.childNodes;
        //处理第一层子节点
        Array.from(childNodes).forEach(node => {
            if (this.isTextNode(node)) {
                this.compileText(node)
            } else if (this.isElementNode(node)) {
                this.compileElement(node)
            }
            //如果当前节点还有子节点  递归调用编译指令
            if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
                this.compile(node)
            }
        })
    }

    //编译元素节点，处理指令
    compileElement(node) {  
        //遍历所有的指令
        Array.from(node.attributes).forEach(attr => {
            //判断是不是指令节点
            if (this.isDirective(attr.name)) {
                const nodeName = attr.name;
                const key = attr.nodeValue;
                const directive = nodeName.substr(2)
                this.updater(directive,node,key)
            }
        }) 
    }
    updater(directive,node,key){
        const updaterFn = this[directive+"Updater"]
        updaterFn && updaterFn.call(this,node,this.vm[key],key)
    }
    //v-text
    textUpdater(node,value,key){
        node.textContent=value
        //使用v-text表达式的地方就是一个观察者
        new Watcher(this.vm,key,newValue => {
            node.textContent = newValue
        })
    }
    //v-model
    modelUpdater(node,value,key){
        node.value =value
        //使用v-model表达式的地方就是一个观察者
        new Watcher(this.vm,key,newValue => {
            node.value = newValue
        })
      //实现双向绑定
        node.addEventListener('input',()=>{
            this.vm[key] = node.value
        })
    }
    //v-html
    htmlUpdater(node,value,key){
        node.innerHTML = value
        //使用v-html表达式的地方就是一个观察者
        new Watcher(this.vm,key,newValue => {
            node.innerHTML = newValue
        })
    }

    //处理差值表达式
    compileText(node) {
        //匹配差值表达式的正则
        let reg = /{{(.+?)}}/
        //用正则匹配node的textContent,如果匹配到了 就替换
        if (reg.test(node.textContent)) {
            //获取插值表达式的key
            let key = RegExp.$1;
            let value = node.textContent;
            node.textContent = value.replace(reg, this.vm[key])

            //使用差值表达式的地方就是一个观察者
            new Watcher(this.vm,key,newValue => {
                node.textContent = newValue
            })
        }
    }

    //是否是指令
    isDirective(attrName) {
        return attrName.startsWith('v-')
    }

    //是否是文本节点
    isTextNode(node) {
        return node.nodeType === 3
    }

    //是否是元素
    isElementNode(node) {
        return node.nodeType === 1
    }
}

Dep对象实现

功能

• 收集依赖，添加观察者
• 通知所有观察者

//通知者类
class Dep {
    constructor() {
        //存储观察者
        this.subs = []
    }

    /**
     * 收集观察者
     */
    addSub(sub) {
        if (sub && sub.update) {
            this.subs.push(sub)
        }
    }

    /**
     * 通知观察者改变状态
     */
    notify() {
        this.subs.forEach(sub => {
            sub.update()
        })
    }
}

Watcher对象实现

功能

• 当数据变化时，Dep通知所有Watcher实例更新视图
• 自身实例化的时候往Dep对象中添加自己

//观察者类
class Watcher {
    constructor (vm,key,cb) {
        //Vue实例
        this.vm =vm;
        // data中的key对象
        this.key =key;
        // 更新视图的回调函数
        this.cb = cb
        //把当前观察者实例存放在Dep的target静态属性中
        Dep.target =this
        //触发Observe的getter方法，把当前实例存放在Dep.subs中
        //data中key对应的旧值
        this.oldValue = this.vm[this.key]
        Dep.target = null
    }
    //每个观察者都有一个update方法来改变状态
    update(){
        const newValue = this.vm[this.key]
        if ( this.newValue === this.oldValue ) {
            return
        }
        this.cb(newValue)
    }
}

测试

<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>index</title>
    <script src="./js/dep.js"></script>
    <script src="./js/watcher.js"></script>
    <script src="./js/compiler.js"></script>
    <script src="./js/observer.js"></script>
    <script src="./js/vue.js"></script>
</head>
<body>
    <div id="app">
        <h1>差值表达式</h1>
        <h3>{{msg}}</h3>
        <h3>{{count}}</h3>
        <h1>v-text</h1>
        <div v-text='msg'></div>
        <h1>v-model</h1>
        <input type="text" v-model="msg" attr="msg">
        <input type="text" v-model="count">
        <h1>v-html</h1>
        <div v-html="htmlText"></div>
    </div>
    <script>
        let vm = new Vue({
            el:"#app",
            data:{
                msg:'信息',
                count:'数量',
                person:{name:'张三'},
                htmlText:"<div style='color:red'>你好</div>"
            }
        })
    </script>
</body>