深度剖析Vue2、Vue3响应式原理 | 逐步推敲手写响应式原理全过程

雨点打透心脏的1/2处 2024-04-27 15:56 77阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*   *  响应式原理
     *   *  ?认识响应式逻辑
         *  ?响应式依赖收集
         *  ?响应式依赖管理
         *  ?监听属性的变化
         *  ?自动的收集依赖(核心难点)
         *  ?对Depend重构
         *  ?创建响应式对象
         *  ?Vue3响应式原理

### 响应式原理 ###

#### ?认识响应式逻辑 ####

**我们先来看一下响应式意味着什么？我们来看一段代码**：

> num有一个初始化的值，有一段代码使用了这个值；
> 
> 那么在num有一个新的值时，我们希望这段代码可以自动重新执行；

let num = 50
    
    console.log(num + 50)
    console.log(num * num)
    
    num = 150

**上面的这样一种可以自动响应数据变量的代码机制，我们就称之为是响应式的**。

> 那么我们再来看一下对象的响应式

// 对象的响应式
    const obj = {
        
      name: "chenyq",
      age: 18
    }
    
    // 当name属性变化时, 需要重新执行下面这段代码
    console.log(obj.name)
    console.log(obj.age)
    
    // 当age变化时才需要执行这段代码, name变化不需要重新执行
    console.log(obj.age + 100)
    
    // 修改obj的name属性
    obj.name = "kaisa"

**首先，执行的代码中可能不止一行代码，所以我们可以将这些代码放到一个函数中**：

> 那么我们的问题就变成了，当数据发生变化时，自动去执行某一个函数；

// 对象的响应式
    const obj = {
        
      name: "chenyq",
      age: 18
    }
    
    // 将两段代码分别封装成两个函数, 当数据变化需要重新执行时, 只需重新调用函数
    function foo() {
        
      console.log(obj.name)
      console.log(obj.age)
    }
    
    function bar() {
        
      console.log(obj.age + 100)
    }
    
    // 修改obj的name属性
    obj.name = "kaisa"

**但是有一个问题：在开发中我们是有很多的函数的，我们如何区分一个函数需要响应式，还是不需要响应式呢？**

> 很明显，下面的函数中 foo 需要在obj的name发生变化时，重新执行，做出相应；
> 
> bar函数是一个完全独立于obj的函数，它不需要执行任何响应式的操作；

function foo() {
        
      let newName = obj.name
      console.log(obj.name)
    }

function bar() {
        
      const result = 20 + 30 
      console.log(result)
    }

--------------------

#### ?响应式依赖收集 ####

**我们如何区分一个函数是否需要响应式呢?**

> 这个时候我们封装一个新的函数watchFn用来收集name属性变化时, 需要响应式的函数；
> 
> 凡是传入到watchFn的函数，就是需要响应式的, 再由watchFn函数将他们存放在一个数组中；
> 
> 其他默认定义的函数都是不需要响应式的；

const obj = {
        
      name: "chenyq",
      age: 18
    }
    
    // 将依赖对象的函数, 统一收集到一个数组中
    const reactiveFns = []
    // 设计一个专门收集响应式函数的函数
    function watchFn(fn) {
        
      reactiveFns.push(fn)
      // 函数传进来时, 会自动执行一次
      fn()
    }
    
    // 调用函数, 将函数收集到数组中
    watchFn(function foo() {
        
      console.log("foo:", obj.name)
      console.log("foo:", obj.age)
    })
    
    watchFn(function bar() {
        
      console.log("bar:", "hello " + obj.name)
      console.log("bar:", obj.age + 10)
    })
    
    // 修改obj属性
    obj.name = "kaisa"
    // 修改obj属性, 将收集响应式函数的数组遍历并且全部调用
    reactiveFns.forEach( fn => fn())

--------------------

#### ?响应式依赖管理 ####

**目前我们收集的依赖是放到一个数组中来保存的，但是这里会存在数据管理的问题**：

> 我们在实际开发中需要监听很多对象的响应式；
> 
> 这些对象需要监听的不只是一个属性，它们很多属性的变化，都会有对应的响应式函数；
> 
> 我们不可能在全局维护一大堆的数组来保存这些响应函数；

**所以我们要设计一个类，这个类用于管理某一个对象的某一个属性的所有响应式函数**：

> 相当于替代了原来的简单 reactiveFns 的数组；

*  **定义的类如下**:

*  **使用类管理依赖**

const obj = {
        
      name: "chenyq",
      age: 18
    }
    
    // 创建一个实例
    const dep = new Depend()
    function watchFn(fn) {
        
      // 使用实例方法, 将响应式的函数添加到类中
      dep.addDepend(fn)
      // 函数传进来时, 会自动执行一次
      fn()
    }
    
    // 调用函数, 将函数收集到数类中
    watchFn(function foo() {
        
      console.log("foo:", obj.name)
      console.log("foo:", obj.age)
    })
    
    watchFn(function bar() {
        
      console.log("bar:", "hello " + obj.name)
      console.log("bar:", obj.age + 10)
    })
    
    // 修改obj属性
    obj.name = "kaisa"
    // 当name数据改变时, 仅需调用类中的notify方法即可
    dep.notify()

--------------------

#### ?监听属性的变化 ####

> 目前存在的一个问题就是: 我们当某个属性发生变化, 我们想要它响应式, 就需要手动的调用notify方法, 如果没有调用, 那么数据就不会更新.
> 
> 这样操作是非常繁琐的, 我们希望实现自动监听刷新数据的效果

**那么我们接下来就可以通过之前学习的方式来监听对象的变量**：

> 方式一：通过 Object.defineProperty的方式（vue2采用的方式）；
> 
> 方式二：通过new Proxy的方式（vue3采用的方式）；

**我们这里先以Object.defineProperty的方式来监听**:

Object.keys(obj).forEach(key => {
        
      let value = obj[key]
      Object.defineProperty(obj, key, {
        
        set: function(newValue) {
        
          value = newValue
          dep.notify()
        },
        get: function() {
        
          return value
        }
      }) 
    })

**监听后就不需要再手动调用, 当属性发生变化时, 会自动调用notify方法, 实现数据更新**

// 修改obj属性
    console.log("------------name属性发生改变------------")
    obj.name = "kaisa"
    
    console.log("------------age属性发生改变------------")
    obj.age = 38

![在这里插入图片描述][22b742b97a734bc884f4be3b36e6f646.png_pic_center]

--------------------

#### ?自动的收集依赖(核心难点) ####

> 目前我们是通过watchFn不管三七二十一的, 将函数添加到类中, 当属性改变时重新执行添加到类中的函数
> 
> 如果向类中添加两个函数, 但是如果其中一个依赖name, 另一个没有依赖name属性, 这样的添加方法是有问题的, 没有依赖name属性的函数, 我们应该不去向类中添加

**我们目前是创建了一个Depend对象，用来管理对于name变化需要监听的响应函数**：

> 但是实际开发中我们会有不同的对象，另外会有不同的属性需要管理；
> 
> 我们如何可以使用一种数据结构来管理不同对象的不同依赖关系呢？

**在前面ES6新特性中我讲解过WeakMap，并且在讲WeakMap的时候我讲到了后面通过WeakMap如何管理这种响应式的数据依赖(我们会按照如下数据结构对响应式输入依赖进行管理)**：

> dep对象数据结构的管理(最难理解)
> 
>  *  每一个对象的每一个属性都会对应一个dep对象
>  *  同一个对象的多个属性的dep对象是存放一个map对象中
>  *  多个对象分别对应的map对象, 又会被存放到一个objMap的对象中
> 
> 依赖收集: 当执行get函数, 自动的添加fn函数; 当执行set函数, 自动执行Depend对象的notify方法

![在这里插入图片描述][6f57f872e5974ce68a1c7bebfda21902.png_pic_center]

**我们可以写一个getDepend函数专门来管理这种依赖关系**：

> 这样我们调用getDepend函数, 一定会返回一个depend对象, 并且在get和set方法中, 可以根据obj和key拿到正确的depend对象

// 封装一个函数: 负责通过obj的key获取对应的Depend对象
    const objMap = new WeakMap()
    function getDepend(obj, key) {
        
      // 1.根据obj对象, 找到obj对应的map对象
      let map = objMap.get(obj)
      // 当map对象不存在时, 创建一个map对象, 再将obj[map]放到objMap中
      if (!map) {
        
        map = new Map()
        objMap.set(obj, map)
      }
    
      // 2.根据key, 找到map对应的depend对象
      let dep = map.get(key)
      // dep没有值时, 创建一个depend对象, 存入对应的map对象中
      if (!dep) {
        
        dep = new Depend()
        map.set(key, dep)
      }
      return dep
    }

**接下来我们就需要正确的将依赖收集起来, 我们之前收集依赖的地方是在 watchFn 中**：

> 但是之前这种收集依赖的方式我们根本不知道是哪一个key的哪一个depend需要收集依赖, 只能针对一个单独的depend对象来添加你的依赖对象；
> 
> 那么正确的应该是在哪里收集呢？应该在我们调用了get捕获器时, 因为如果一个函数中使用了某个对象的key，那么它应该被收集依赖, 而又当一个函数中使用了某个对象的key, 那么就会执行该对象的get方法, 我们可以在get捕获器中, 将正确的依赖收集进来；

// 封装函数: 用于收集依赖
    // 定义一个变量, 临时保存传入的fn函数, 方便在get中添加到depend对象
    let reactiveFn = null
    function watchFn(fn) {
        
      reactiveFn = fn
      // 函数传进来时,会 自动执行一次
      fn()
      reactiveFn = null
    }
    
    Object.keys(obj).forEach(key => {
        
      let value = obj[key]
      Object.defineProperty(obj, key, {
        
        get: function() {
        
          // 获取正确的dep, 将函数添加进去
          const dep = getDepend(obj, key)
          dep.addDepend(reactiveFn)
          return value
        }
      }) 
    })

**当属性改变时, 会执行set方法, 我们在set方法中可以拿到当前dep对象, 并执行当前dep对象的notify方法**

Object.keys(obj).forEach(key => {
        
      let value = obj[key]
      Object.defineProperty(obj, key, {
        
        set: function(newValue) {
        
          value = newValue
          // 获取obj.key对应的depend对象
          const dep = getDepend(obj, key)
          dep.notify()
        },
        get: function() {
        
          // 找到正确的dep, 将函数添加进去
          const dep = getDepend(obj, key)
          dep.addDepend(reactiveFn)
          return value
        }
      }) 
    })

**按照上诉步骤, 就完成了自动收集依赖的实现, 完整代码如下**

// 使用一个类代替数组来进行依赖管理
    class Depend {
        
      constructor() {
        
        // 定义存放响应式函数的数组
        this.reactiveFns = []
      }
    
      // 定义实例方法, 用于收集需要响应式的函数
      addDepend(fn) {
        
        if (fn) {
        
          this.reactiveFns.push(fn)
        }
      }
    
      // 定义方法, 用于数据改变时, 执行数组中的响应式的函数
      notify() {
        
        this.reactiveFns.forEach(fn => fn())
      }
    }
    
    const obj = {
        
      name: "chenyq",
      age: 18
    }
    
    // 封装函数: 用于收集依赖
    // 定义一个变量, 临时保存传入的fn函数, 方便在get中添加到depend对象
    let reactiveFn = null
    function watchFn(fn) {
        
      reactiveFn = fn
      // 函数传进来时,会 自动执行一次
      fn()
      reactiveFn = null
    }
    
    // 封装一个函数: 负责通过obj的key获取对应的Depend对象
    const objMap = new WeakMap()
    function getDepend(obj, key) {
        
      // 1.根据obj对象, 找到obj对应的map对象
      let map = objMap.get(obj)
      // 当map对象不存在时, 创建一个map对象, 再将obj[map]放到objMap中
      if (!map) {
        
        map = new Map()
        objMap.set(obj, map)
      }
    
      // 2.根据key, 找到map对应的depend对象
      let dep = map.get(key)
      // dep没有值时, 创建一个depend对象, 存入对应的map对象中
      if (!dep) {
        
        dep = new Depend()
        map.set(key, dep)
      }
      return dep
    }
    
    Object.keys(obj).forEach(key => {
        
      let value = obj[key]
      Object.defineProperty(obj, key, {
        
        set: function(newValue) {
        
          value = newValue
          // 获取obj.key对应的depend对象
          const dep = getDepend(obj, key)
          dep.notify()
        },
        get: function() {
        
          // 获取正确的dep, 将函数添加进去
          const dep = getDepend(obj, key)
          dep.addDepend(reactiveFn)
          return value
        }
      }) 
    })
    
    // 调用函数, 将函数收集到数类中
    watchFn(function foo() {
        
      console.log("foo:", obj.name)
      console.log("foo:", obj.age)
    })
    
    watchFn(function bar() {
        
      console.log("bar:", obj.age + 10)
    })
    
    // 测试: 
    // 修改obj属性
    console.log("------------name属性发生改变------------")
    obj.name = "kaisa"
    
    console.log("------------age属性发生改变------------")
    obj.age = 38

#### ?对Depend重构 ####

**自动收集依赖已经实现, 但是这里有两个小问题**:

> 问题一：如果函数中有用到两次key，比如name，那么这个函数会被收集两次；
> 
> 问题二：我们并不希望将添加reactiveFn放到get中，以为它是属于Dep的行为；

**所以我们需要对Depend类进行重构**：

> 解决问题一的方法：不使用数组，而是使用Set；

**如下代码, 例如当函数中有使用两次或多次name属性时, name属性也会被多次添加到dep.reactiveFns数组中, 导致函数被多次执行**

// 调用函数, 将函数收集到数类中
    watchFn(function foo() {
        
      console.log("foo:", obj.name)
      console.log("foo:", obj.name)
      console.log("foo:", obj.name)
      console.log("foo:", obj.age)
    })
    
    watchFn(function bar() {
        
      console.log("bar:", obj.age + 10)
    })
    
    // 测试: 
    // 修改obj属性
    console.log("------------name属性发生改变------------")
    obj.name = "kaisa"

![在这里插入图片描述][75ee06b95cb94e6e81006e09b72971d1.png_pic_center]

**解决方式: 使用Set结构**

class Depend {
        
      constructor() {
        
        // 定义存放响应式函数换成Set
        this.reactiveFns = new Set()
      }
    
      addDepend(fn) {
        
        if (fn) {
        
          this.reactiveFns.add(fn)
        }
      }
    
      notify() {
        
        this.reactiveFns.forEach(fn => fn())
      }
    }

**解决问题二的方法：添加一个新的方法，用于收集依赖；**

class Depend {
        
      constructor() {
        
        this.reactiveFns = new Set()
      }
    
      addDepend(fn) {
        
        if (fn) {
        
          this.reactiveFns.add(fn)
        }
      }
    
      // 添加一个新的方法，用于收集依赖
      depend() {
        
        if (reactiveFn) {
        
          this.reactiveFns.add(reactiveFn)
        }
      }
    
      notify() {
        
        this.reactiveFns.forEach(fn => fn())
      }
    }

get: function() {
        
      const dep = getDepend(obj, key)
    	 // 调用depend方法  
      dep.depend()
      return value
    }

#### ?创建响应式对象 ####

**我们目前的响应式是针对于obj一个对象的，我们可以创建出来一个函数，针对所有的对象都可以变成响应式对象**：

function reactive(obj) {
        
      Object.keys(obj).forEach(key => {
        
        let value = obj[key]
        Object.defineProperty(obj, key, {
        
          set: function(newValue) {
        
            value = newValue
            // 获取obj.key对应的depend对象
            const dep = getDepend(obj, key)
            dep.notify()
          },
          get: function() {
        
            // 获取正确的dep, 将函数添加进去
            const dep = getDepend(obj, key)
            // dep.addDepend(reactiveFn)
            dep.depend()
            return value
          }
        }) 
      })
      return obj
    }

**当我们想要响应式时, 包裹一层reactive即可**

const obj = reactive({
        
      name: "chenyq",
      age: 18,
      address: "成都市"
    })
    
    watchFn(function foo() {
        
      console.log("foo:", obj.name)
      console.log("foo:", obj.age)
    })
    
    const user = reactive({
        
      userName: 'aaabbbccc',
      passWorld: "abc123"
    })
    
    watchFn(function bar() {
        
      console.log("bar:", user.userName)
      console.log("bar:", user.passWorld)
    })
    
    // 测试: 
    obj.name = "kaisa"
    
    user.passWorld = "123456"

#### ?Vue3响应式原理 ####

**我们前面所实现的响应式的代码，其实就是Vue2中的响应式原理**：

> Vue3主要是通过Proxy来监听数据的变化以及收集相关 的依赖的；
> 
> Vue2中通过Object.defineProerty 的方式来实现对象属性的监听；

**Vue2和Vue3的原理思路是一样的, 我们只需要将reactive函数中的Object.defineProerty重构成Proxy来监听数据, 就是Vue3的响应式原理**

function reactive(obj) {
        
      const objProxy = new Proxy(obj, {
        
        set: function(target, key, newValue) {
        
          // 设置新值
          Reflect.set(target, key, newValue)
          const dep = getDepend(target, key)
          dep.notify()
        },
        get: function(target, key) {
        
          const dep = getDepend(target, key)
          dep.depend()
          return Reflect.get(target, key)
        }
      })
      return objProxy
    }

[22b742b97a734bc884f4be3b36e6f646.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/27/4b3c73f1e58e4b06a775ae58384ee05a.png
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[75ee06b95cb94e6e81006e09b72971d1.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/27/fa8b96474699423396d277392407a05a.png