Vue 2.x 响应性

响应性原理

采用Object.defineProperty实现观察者模式

当你把一个普通的 Javascript 对象传入 Vue 实例作为 data 选项，Vue 将遍历此对象所有的 property，并使用 Object.defineProperty 把这些 property 全部转为 getter/setter。Object.defineProperty 是 ES5 中一个无法 shim 的特性，这也就是 Vue 不支持 IE8 以及更低版本浏览器的原因。

这些 getter/setter 对用户来说是不可见的，但是在内部它们让 Vue 能够追踪依赖，在 property 被访问和修改时通知变更。这里需要注意的是不同浏览器在控制台打印数据对象时对 getter/setter 的格式化并不同，所以建议安装 vue-devtools 来获取对检查数据更加友好的用户界面。

每个组件实例都对应一个 watcher 实例，它会在组件渲染的过程中把“接触”过的数据 property 记录为依赖。之后当依赖项的 setter 触发时，会通知 watcher，从而使它关联的组件重新渲染。

大致是依赖收集和触发依赖，利用模板编译器compiler渲染视图。依赖收集（dep）收集的是订阅者Watcher，触发trigger(notify)依赖(订阅者--Watcher)更新 (update) 视图。依赖收集是在Object.defineProperty的getter方法里面，在setter方法触发依赖更新视图。

检测变化的注意事项

对于对象

Vue 无法检测 property 的添加或移除。由于 Vue 会在初始化实例时对 property 执行 getter/setter 转化，所以 property 必须在 data 对象上存在才能让 Vue 将它转换为响应式的。例如：

var vm = new Vue({
  data:{
    a:1
  }
})

// `vm.a` 是响应式的

vm.b = 2
// `vm.b` 是非响应式的

对于已经创建的实例，Vue 不允许动态添加根级别的响应式 property。但是，可以使用 Vue.set(object, propertyName, value) 方法向嵌套对象添加响应式 property。例如，对于：

Vue.set(vm.someObject, 'b', 2)

您还可以使用 vm.$set 实例方法，这也是全局 Vue.set 方法的别名：

this.$set(this.someObject,'b',2)

有时你可能需要为已有对象赋值多个新 property，比如使用 Object.assign() 或 _.extend()。但是，这样添加到对象上的新 property 不会触发更新。在这种情况下，你应该用原对象与要混合进去的对象的 property 一起创建一个新的对象。

// 代替 `Object.assign(this.someObject, { a: 1, b: 2 })`
this.someObject = Object.assign({}, this.someObject, { a: 1, b: 2 })

对于数组

Vue 不能检测以下数组的变动：

1、当你利用索引直接设置一个数组项时，例如：vm.items[indexOfItem] = newValue 2、当你修改数组的长度时，例如：vm.items.length = newLength

var vm = new Vue({
  data: {
    items: ['a', 'b', 'c']
  }
})
vm.items[1] = 'x' // 不是响应性的
vm.items.length = 2 // 不是响应性的

为了解决第一类问题，以下两种方式都可以实现和 vm.items[indexOfItem] = newValue 相同的效果，同时也将在响应式系统内触发状态更新：

// Vue.set
Vue.set(vm.items, indexOfItem, newValue)

// Array.prototype.splice
vm.items.splice(indexOfItem, 1, newValue)

你也可以使用 vm.$set 实例方法，该方法是全局方法 Vue.set 的一个别名：

vm.$set(vm.items, indexOfItem, newValue)

为了解决第二类问题，你可以使用 splice：

vm.items.splice(newLength)

异步更新队列

可能你还没有注意到，Vue 在更新 DOM 时是异步执行的。只要侦听到数据变化，Vue 将开启一个队列，并缓冲在同一事件循环中发生的所有数据变更。如果同一个 watcher 被多次触发，只会被推入到队列中一次。这种在缓冲时去除重复数据对于避免不必要的计算和 DOM 操作是非常重要的。然后，在下一个的事件循环“tick”中，Vue 刷新队列并执行实际 (已去重的) 工作。Vue 在内部对异步队列尝试使用原生的 Promise.then、MutationObserver 和 setImmediate，如果执行环境不支持，则会采用 setTimeout(fn, 0) 代替。

例如，当你设置 vm.someData = 'new value'，该组件不会立即重新渲染。当刷新队列时，组件会在下一个事件循环“tick”中更新。多数情况我们不需要关心这个过程，但是如果你想基于更新后的 DOM 状态来做点什么，这就可能会有些棘手。虽然 Vue.js 通常鼓励开发人员使用“数据驱动”的方式思考，避免直接接触 DOM，但是有时我们必须要这么做。为了在数据变化之后等待 Vue 完成更新 DOM，可以在数据变化之后立即使用 Vue.nextTick(callback)。这样回调函数将在 DOM 更新完成后被调用。例如：

<div id="example">{{message}}div>

var vm = new Vue({
  el: '#example',
  data: {
    message: '123'
  }
})
vm.message = 'new message' // 更改数据
vm.$el.textCOntent=== 'new message' // false
Vue.nextTick(function () {
  vm.$el.textCOntent=== 'new message' // true
})

在组件内使用 vm.$nextTick() 实例方法特别方便，因为它不需要全局 Vue，并且回调函数中的 this 将自动绑定到当前的 Vue 实例上：

Vue.component('example', {
  template: '{{ message }}',
  data: function () {
    return {
      message: '未更新'
    }
  },
  methods: {
    updateMessage: function () {
      this.message = '已更新'
      console.log(this.$el.textContent) // => '未更新'
      this.$nextTick(function () {
        console.log(this.$el.textContent) // => '已更新'
      })
    }
  }
})

因为 $nextTick() 返回一个 Promise 对象，所以你可以使用新的 ES2017 async/await 语法完成相同的事情：

methods: {
  updateMessage: async function () {
    this.message = '已更新'
    console.log(this.$el.textContent) // => '未更新'
    await this.$nextTick()
    console.log(this.$el.textContent) // => '已更新'
  }
}

Vue 3.x 响应性

响应性原理

采用Proxy实现观察者模式

当把一个普通的 Javascript 对象作为 data 选项传给应用或组件实例的时候，Vue 会使用带有 getter 和 setter 的处理程序遍历其所有 property 并将其转换为 Proxy。这是 ES6 仅有的特性，但是我们在 Vue 3 版本也使用了 Object.defineProperty 来支持 IE 浏览器。两者具有相同的 Surface API，但是 Proxy 版本更精简，同时提升了性能。

Proxy 是一个包含另一个对象或函数并允许你对其进行拦截的对象。

const dinner = {
  meal: 'tacos'
}

const handler = {
  get(target, prop, receiver) {
    track(target, prop) // 收集依赖
    return Reflect.get(...arguments)
  },
  set(target, key, value, receiver) {
    trigger(target, key) // 触发依赖
    return Reflect.set(...arguments)
  }
}

const proxy = new Proxy(dinner, handler)
console.log(proxy.meal)

// tacos

Vue 3.x 和 Vue 2.x 响应性差别主要在数据劫持这一块。

声明响应式状态

要为 Javascript 对象创建响应式状态，可以使用 reactive 方法：

import { reactive } from 'vue'

// 响应式状态
const state = reactive({
  count: 0
})

reactive 相当于 Vue 2.x 中的 Vue.observable() API ，为避免与 RxJS 中的 observables 混淆因此对其重命名。该 API 返回一个响应式的对象状态。该响应式转换是“深度转换”——它会影响嵌套对象传递的所有 property。

Vue 中响应式状态的基本用例是我们可以在渲染期间使用它。因为依赖跟踪的关系，当响应式状态改变时视图会自动更新。

这就是 Vue 响应性系统的本质。当从组件中的 data() 返回一个对象时，它在内部交由 reactive() 使其成为响应式对象。模板会被编译成能够使用这些响应式 property 的渲染函数。

创建独立的响应式值作为 refs

想象一下，我们有一个独立的原始值 (例如，一个字符串)，我们想让它变成响应式的。当然，我们可以创建一个拥有相同字符串 property 的对象，并将其传递给 reactive。Vue 为我们提供了一个可以做相同事情的方法 ——ref：

import { ref } from 'vue'

const count = ref(0)

ref 会返回一个可变的响应式对象，该对象作为它的内部值——一个响应式的引用，这就是名称的来源。此对象只包含一个名为 value 的 property ：

import { ref } from 'vue'

const count = ref(0)
console.log(count.value) // 0

count.value++
console.log(count.value) // 1

Ref 展开

当 ref 作为渲染上下文 (从 setup() 中返回的对象) 上的 property 返回并可以在模板中被访问时，它将自动浅层次展开内部值。只有访问嵌套的 ref 时需要在模板中添加 .value：

<script>
  import { ref } from 'vue'
  export default {
    setup() {
      const count = ref(0)
      return {
        count,

        nested: {
          count
        }
      }
    }
  }
script>

访问响应式对象

当 ref 作为响应式对象的 property 被访问或更改时，为使其行为类似于普通 property，它会自动展开内部值：

const count = ref(0)
const state = reactive({
  count
})

console.log(state.count) // 0

state.count = 1
console.log(count.value) // 1

如果将新的 ref 赋值给现有 ref 的 property，将会替换旧的 ref：

const otherCount = ref(2)

state.count = otherCount
console.log(state.count) // 2
console.log(count.value) // 1

Ref 展开仅发生在被响应式 Object 嵌套的时候。当从 Array 或原生集合类型如 Map访问 ref 时，不会进行展开：

const books = reactive([ref('Vue 3 Guide')])
// 这里需要 .value
console.log(books[0].value)

const map = reactive(new Map([['count', ref(0)]]))
// 这里需要 .value
console.log(map.get('count').value)

响应式状态解构

当我们想使用大型响应式对象的一些 property 时，可能很想使用 ES6 解构来获取我们想要的 property：

import { reactive } from 'vue'

const book = reactive({
  author: 'Vue Team',
  year: '2020',
  title: 'Vue 3 Guide',
  description: 'You are reading this book right now ;)',
  price: 'free'
})

let { author, title } = book

遗憾的是，使用解构的两个 property 的响应性都会丢失。对于这种情况，我们需要将我们的响应式对象转换为一组 ref。这些 ref 将保留与源对象的响应式关联：

import { reactive, toRefs } from 'vue'

const book = reactive({
  author: 'Vue Team',
  year: '2020',
  title: 'Vue 3 Guide',
  description: 'You are reading this book right now ;)',
  price: 'free'
})

let { author, title } = toRefs(book)

title.value = 'Vue 3 Detailed Guide' // 我们需要使用 .value 作为标题，现在是 ref
console.log(book.title) // 'Vue 3 Detailed Guide'

使用 readonly 防止更改响应式对象

有时我们想跟踪响应式对象 (ref 或 reactive) 的变化，但我们也希望防止在应用程序的某个位置更改它。例如，当我们有一个被 provide 的响应式对象时，我们不想让它在注入的时候被改变。为此，我们可以基于原始对象创建一个只读的 proxy 对象：

import { reactive, readonly } from 'vue'

const original = reactive({ count: 0 })

const copy = readonly(original)

// 通过 original 修改 count，将会触发依赖 copy 的侦听器

original.count++

// 通过 copy 修改 count，将导致失败并出现警告
copy.count++ // 警告: "Set operation on key 'count' failed: target is readonly."

响应式计算和侦听

计算值

有时我们需要依赖于其他状态的状态——在 Vue 中，这是用组件计算属性处理的，以直接创建计算值，我们可以使用 computed 方法：它接受 getter 函数并为 getter 返回的值返回一个不可变的响应式 ref 对象。

const count = ref(1)
const plusOne= computed(() => count.value + 1)

console.log(plusOne.value) // 2

plusOne.value++ // error

或者，它可以使用一个带有 get 和 set 函数的对象来创建一个可写的 ref 对象。

const count = ref(1)
const plusOne= computed({
  get: () => count.value + 1,
  set: val => {
    count.value = val - 1
  }
})

plusOne.value = 1
console.log(count.value) // 0

watchEffect

为了根据响应式状态自动应用和重新应用副作用，我们可以使用 watchEffect 方法。它立即执行传入的一个函数，同时响应式追踪其依赖，并在其依赖变更时重新运行该函数。

const count = ref(0)

watchEffect(() => console.log(count.value))
// -> logs 0

setTimeout(() => {
  count.value++
  // -> logs 1
}, 100)

停止侦听

当 watchEffect 在组件的 setup() 函数或生命周期钩子被调用时，侦听器会被链接到该组件的生命周期，并在组件卸载时自动停止。

在一些情况下，也可以显式调用返回值以停止侦听：

const stop = watchEffect(() => {
  /* ... */
})

// later
stop()

清除副作用

有时副作用函数会执行一些异步的副作用，这些响应需要在其失效时清除 (即完成之前状态已改变了) 。所以侦听副作用传入的函数可以接收一个 onInvalidate 函数作入参，用来注册清理失效时的回调。当以下情况发生时，这个失效回调会被触发：

• 副作用即将重新执行时
• 侦听器被停止 (如果在 setup() 或生命周期钩子函数中使用了 watchEffect，则在组件卸载时)

watchEffect(onInvalidate => {
  const token = performAsyncOperation(id.value)
  onInvalidate(() => {
    // id has changed or watcher is stopped.
    // invalidate previously pending async operation
    token.cancel()
  })
})

我们之所以是通过传入一个函数去注册失效回调，而不是从回调返回它，是因为返回值对于异步错误处理很重要。

在执行数据请求时，副作用函数往往是一个异步函数：

const data = ref(null)
watchEffect(async OnInvalidate=> {
   onInvalidate(() => { /* ... */ }) // 我们在Promise解析之前注册清除函数
  data.value = await fetchData(props.id)
})

我们知道异步函数都会隐式地返回一个 Promise，但是清理函数必须要在 Promise 被 resolve 之前被注册。另外，Vue 依赖这个返回的 Promise 来自动处理 Promise 链上的潜在错误。

副作用刷新时机

Vue 的响应性系统会缓存副作用函数，并异步地刷新它们，这样可以避免同一个“tick” 中多个状态改变导致的不必要的重复调用。在核心的具体实现中，组件的 update 函数也是一个被侦听的副作用。当一个用户定义的副作用函数进入队列时，默认情况下，会在所有的组件 update 前执行：

<script>
  export default {
    setup() {
      const count = ref(0)

      watchEffect(() => {
        console.log(count.value)
      })

      return {
        count
      }
    }
  }
script>

在这个例子中：

• count 会在初始运行时同步打印出来
• 更改 count 时，将在组件更新前执行副作用。

如果需要在组件更新(例如：当与模板引用一起)后重新运行侦听器副作用，我们可以传递带有 flush 选项的附加 options 对象 (默认为 'pre')：

// 在组件更新后触发，这样你就可以访问更新的 DOM。
// 注意：这也将推迟副作用的初始运行，直到组件的首次渲染完成。
watchEffect(
  () => {
    /* ... */
  },
  {
    flush: 'post'
  }
)

flush 选项还接受 sync，这将强制效果始终同步触发。然而，这是低效的，应该很少需要。

侦听器调试

onTrack 和 onTrigger 选项可用于调试侦听器的行为。

• onTrack 将在响应式 property 或 ref 作为依赖项被追踪时被调用。
• onTrigger 将在依赖项变更导致副作用被触发时被调用。

这两个回调都将接收到一个包含有关所依赖项信息的调试器事件。建议在以下回调中编写 debugger 语句来检查依赖关系：

watchEffect(
  () => {
    /* 副作用 */
  },
  {
    onTrigger(e) {
      debugger
    }
  }
)

onTrack 和 onTrigger 只能在开发模式下工作。

watch

watch API 完全等同于组件侦听器 property。watch 需要侦听特定的数据源，并在回调函数中执行副作用。默认情况下，它也是惰性的，即只有当被侦听的源发生变化时才执行回调。

与 watchEffect 比较，watch 允许我们：

• 懒执行副作用；
• 更具体地说明什么状态应该触发侦听器重新运行；
• 访问侦听状态变化前后的值。

侦听单个数据源

侦听器数据源可以是返回值的 getter 函数，也可以直接是 ref：

// 侦听一个 getter
const state = reactive({ count: 0 })
watch(
  () => state.count,
  (count, prevCount) => {
    /* ... */
  }
)

// 直接侦听ref
const count = ref(0)
watch(count, (count, prevCount) => {
  /* ... */
})

侦听多个数据源

侦听器还可以使用数组同时侦听多个源：

const firstName = ref('');
const lastName = ref('');

watch([firstName, lastName], (newValues, prevValues) => {
  console.log(newValues, prevValues);
})

firstName.value = "John"; // logs: ["John",""] ["", ""]
lastName.value = "Smith"; // logs: ["John", "Smith"] ["John", ""]

侦听响应式对象

使用侦听器来比较一个数组或对象的值，这些值是响应式的，要求它有一个由值构成的副本。

const numbers = reactive([1, 2, 3, 4])

watch(
  () => [...numbers],
  (numbers, prevNumbers) => {
    console.log(numbers, prevNumbers);
  })

numbers.push(5) // logs: [1,2,3,4,5] [1,2,3,4]

尝试检查深度嵌套对象或数组中的 property 变化时，仍然需要 deep 选项设置为 true。

const state = reactive({ 
  id: 1, 
  attributes: { 
    name: "",
  },
});

watch(
  () => state,
  (state, prevState) => {
    console.log(
      "not deep ",
      state.attributes.name,
      prevState.attributes.name
    );
  }
);

watch(
  () => state,
  (state, prevState) => {
    console.log(
      "deep ",
      state.attributes.name,
      prevState.attributes.name
    );
  },
  { deep: true }
);

state.attributes.name = "Alex"; // 日志: "deep " "Alex" "Alex"

然而，侦听一个响应式对象或数组将始终返回该对象的当前值和上一个状态值的引用。为了完全侦听深度嵌套的对象和数组，可能需要对值进行深拷贝。这可以通过诸如 lodash.cloneDeep 这样的实用工具来实现。

import _ from 'lodash';

const state = reactive({
  id: 1,
  attributes: {
    name: "",
  },
});

watch(
  () => _.cloneDeep(state),
  (state, prevState) => {
    console.log(
      state.attributes.name, 
      prevState.attributes.name
    );
  }
);

state.attributes.name = "Alex"; // 日志: "Alex" ""

与 watchEffect 共享的行为

watch 与 watchEffect 共享停止侦听，清除副作用 (相应地 onInvalidate 会作为回调的第三个参数传入)、副作用刷新时机和侦听器调试行为。

Vue 3.x 双向绑定原理的一个实现

一个实现的例子

定义构造函数

function Vue(option){
 this.$el = document.querySelector(option.el); //获取挂载节点
 this.$data = option.data;
 this.$methods = option.methods;
 this.deps = {};  //所有订阅者集合 目标格式（一对多的关系）：{msg: [订阅者1, 订阅者2, 订阅者3], info: [订阅者1, 订阅者2]}
 this.observer(this.$data); //调用观察者
 this.compile(this.$el);  //调用指令解析器
}

定义指令解析器

Vue.prototype.compile = function (el) {
 let nodes = el.children; //获取挂载节点的子节点
 for (var i = 0; i var node = nodes[i];
  if (node.children.length) {
   this.compile(node) //递归获取子节点
  }
  if (node.hasAttribute('l-model')) { //当子节点存在l-model指令
   let attrVal = node.getAttribute('l-model'); //获取属性值
   node.addEventListener('input', (() => {
    this.deps[attrVal].push(new Watcher(node, "value", this, attrVal)); //添加一个订阅者
    let thisNode = node;
    return () => {
     this.$data[attrVal] = thisNode.value //更新数据层的数据
    }
   })())
  }
  if (node.hasAttribute('l-html')) {
   let attrVal = node.getAttribute('l-html'); //获取属性值
   this.deps[attrVal].push(new Watcher(node, "innerHTML", this, attrVal)); //添加一个订阅者
  }
  if (node.innerHTML.match(/{{([^\{|\}]+)}}/)) {
   let attrVal = node.innerHTML.replace(/[{{|}}]/g, ''); //获取插值表达式内容
   this.deps[attrVal].push(new Watcher(node, "innerHTML", this, attrVal)); //添加一个订阅者
  }
  if (node.hasAttribute('l-on:click')) {
   let attrVal = node.getAttribute('l-on:click'); //获取事件触发的方法名
   node.addEventListener('click', this.$methods[attrVal].bind(this.$data)); //将this指向this.$data
  }
 }
}

定义观察者

Vue.prototype.observer = function (data) {
 const that = this;
 for(var key in data){
  that.deps[key] = []; //初始化所有订阅者对象{msg: [订阅者], info: []}
 }
 let handler = {
  get(target, property) {
   return target[property];
  },
  set(target, key, value) {
   let res = Reflect.set(target, key, value);
   var watchers = that.deps[key];
   watchers.map(item => {
    item.update();
   });
   return res;
  }
 }
 this.$data = new Proxy(data, handler);
}

定义订阅者

function Watcher(el, attr, vm, attrVal) {
 this.el = el;
 this.attr = attr;
 this.vm = vm;
 this.val = attrVal;
 this.update(); //更新视图
}

更新视图

Watcher.prototype.update = function () {
 this.el[this.attr] = this.vm.$data[this.val]
}

以上代码定义在一个Vue.js文件中，在需要使用双向绑定的地方引入即可。

html>
<html lang="en">
<head>
 <meta charset="UTF-8">
 <meta name="viewport" content=">
 <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
 <title>Documenttitle>
 <script src="./vue.js">script>
head>
<body>
 
 <div id="app">
  <input type="text" l-model="msg" >
  <p l-html="msg">p>
  <input type="text" l-model="info" >
  <p l-html="info">p>
  <button l-on:click="clickMe">点我button>
  <p>{{msg}}p>
 div>
 
 <script>
  var vm = new Vue({
   el: "#app",
   data: {
    msg: "恭喜发财",
    info: "好好学习, 天天向上"
   },
   methods: {
    clickMe(){
     this.msg = "我爱敲代码";
    }
   }
  })
 script>
body>
html>

Vue 官方并非如此实现，这只是其中的一个简单实现，存在功能、性能等方面的问题。