阅读 8721

Vue 源码解析:深入响应式原理

作者:滴滴公共前端团队 - 黄轶

本文来自《Vue.js 权威指南》源码篇的一个章节,现在分享出来给大家

Vue.js 最显著的功能就是响应式系统,它是一个典型的 MVVM 框架,模型(Model)只是普通的 JavaScript 对象,修改它则视图(View)会自动更新。这种设计让状态管理变得非常简单而直观,不过理解它的原理也很重要,可以避免一些常见问题。下面让我们深挖 Vue.js 响应式系统的细节,来看一看 Vue.js 是如何把模型和视图建立起关联关系的。

如何追踪变化

我们先来看一个简单的例子。代码示例如下:

<div id="main">
  <h1>count: {{times}}</h1>
</div>
<script src="vue.js"></script>
<script>
  var vm = new Vue({
    el: '#main',
    data: function () {
      return {
        times: 1
      };
    },
    created: function () {
      var me = this;
      setInterval(function () {
        me.times++;
      }, 1000);
    }
  });
</script>复制代码

运行后,我们可以从页面中看到,count 后面的 times 每隔 1s 递增 1,视图一直在更新。在代码中仅仅是通过 setInterval 方法每隔 1s 来修改 vm.times 的值,并没有任何 DOM 操作。那么 Vue.js 是如何实现这个过程的呢?我们可以通过一张图来看一下,如下图所示:

image

图中的模型(Model)就是 data 方法返回的{times:1},视图(View)是最终在浏览器中显示的DOM。模型通过Observer、Dep、Watcher、Directive等一系列对象的关联,最终和视图建立起关系。归纳起来,Vue.js在这里主要做了三件事:

  • 通过 Observer 对 data 做监听,并且提供了订阅某个数据项变化的能力。
  • 把 template 编译成一段 document fragment,然后解析其中的 Directive,得到每一个 Directive 所依赖的数据项和update方法。
  • 通过Watcher把上述两部分结合起来,即把Directive中的数据依赖通过Watcher订阅在对应数据的 Observer 的 Dep 上。当数据变化时,就会触发 Observer 的 Dep 上的 notify 方法通知对应的 Watcher 的 update,进而触发 Directive 的 update 方法来更新 DOM 视图,最后达到模型和视图关联起来。

接下来我们就结合 Vue.js 的源码来详细介绍这三个过程。

Observer

首先来看一下 Vue.js 是如何给 data 对象添加 Observer 的。我们知道,Vue 实例创建的过程会有一个生命周期,其中有一个过程就是调用 vm.initData 方法处理 data 选项。initData 方法的源码定义如下:

<!-源码目录:src/instance/internal/state.js-->
Vue.prototype._initData = function () {
    var dataFn = this.$options.data
    var data = this._data = dataFn ? dataFn() : {}
    if (!isPlainObject(data)) {
      data = {}
      process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
        'data functions should return an object.',
        this
      )
    }
    var props = this._props
    // proxy data on instance
    var keys = Object.keys(data)
    var i, key
    i = keys.length
    while (i--) {
      key = keys[i]
      // there are two scenarios where we can proxy a data key:
      // 1. it's not already defined as a prop
      // 2. it's provided via a instantiation option AND there are no
      //    template prop present
      if (!props || !hasOwn(props, key)) {
        this._proxy(key)
      } else if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
        warn(
          'Data field "' + key + '" is already defined ' +
          'as a prop. To provide default value for a prop, use the "default" ' +
          'prop option; if you want to pass prop values to an instantiation ' +
          'call, use the "propsData" option.',
          this
        )
      }
    }
    // observe data
    observe(data, this)
  }复制代码

在 initData 中我们要特别注意 proxy 方法,它的功能就是遍历 data 的 key,把 data 上的属性代理到 vm 实例上。_proxy 方法的源码定义如下:

<!-源码目录:src/instance/internal/state.js-->
Vue.prototype._proxy = function (key) {
    if (!isReserved(key)) {
      // need to store ref to self here
      // because these getter/setters might
      // be called by child scopes via
      // prototype inheritance.
      var self = this
      Object.defineProperty(self, key, {
        configurable: true,
        enumerable: true,
        get: function proxyGetter () {
          return self._data[key]
        },
        set: function proxySetter (val) {
          self._data[key] = val
        }
      })
    }
  }复制代码

proxy 方法主要通过 Object.defineProperty 的 getter 和 setter 方法实现了代理。在前面的例子中,我们调用 vm.times 就相当于访问了 vm.data.times。

在 _initData 方法的最后,我们调用了 observe(data, this) 方法来对 data 做监听。observe 方法的源码定义如下:

<!-源码目录:src/observer/index.js-->
export function observe (value, vm) {
  if (!value || typeof value !== 'object') {
    return
  }
  var ob
  if (
    hasOwn(value, '__ob__') &&
    value.__ob__ instanceof Observer
  ) {
    ob = value.__ob__
  } else if (
    shouldConvert &&
    (isArray(value) || isPlainObject(value)) &&
    Object.isExtensible(value) &&
    !value._isVue
  ) {
    ob = new Observer(value)
  }
  if (ob && vm) {
    ob.addVm(vm)
  }
  return ob
}复制代码

observe 方法首先判断 value 是否已经添加了 ob 属性,它是一个 Observer 对象的实例。如果是就直接用,否则在 value 满足一些条件(数组或对象、可扩展、非 vue 组件等)的情况下创建一个 Observer 对象。接下来我们看一下 Observer 这个类,它的源码定义如下:

<!-源码目录:src/observer/index.js-->
export function Observer (value) {
  this.value = value
  this.dep = new Dep()
  def(value, '__ob__', this)
  if (isArray(value)) {
    var augment = hasProto
      ? protoAugment
      : copyAugment
    augment(value, arrayMethods, arrayKeys)
    this.observeArray(value)
  } else {
    this.walk(value)
  }
}复制代码

Observer 类的构造函数主要做了这么几件事:首先创建了一个 Dep 对象实例(关于 Dep 对象我们稍后作介绍);然后把自身 this 添加到 value 的 ob 属性上;最后对 value 的类型进行判断,如果是数组则观察数组,否则观察单个元素。其实 observeArray 方法就是对数组进行遍历,递归调用 observe 方法,最终都会调用 walk 方法观察单个元素。接下来我们看一下 walk 方法,它的源码定义如下:

<!-源码目录:src/observer/index.js-->
Observer.prototype.walk = function (obj) {
  var keys = Object.keys(obj)
  for (var i = 0, l = keys.length; i < l; i++) {
    this.convert(keys[i], obj[keys[i]])
  }
}复制代码

walk 方法是对 obj 的 key 进行遍历,依次调用 convert 方法,对 obj 的每一个属性进行转换,让它们拥有 getter、setter 方法。只有当 obj 是一个对象时,这个方法才能被调用。接下来我们看一下 convert 方法,它的源码定义如下:

<!-源码目录:src/observer/index.js-->
Observer.prototype.convert = function (key, val) {
  defineReactive(this.value, key, val)
}复制代码

convert 方法很简单,它调用了 defineReactive 方法。这里 this.value 就是要观察的 data 对象,key 是 data 对象的某个属性,val 则是这个属性的值。defineReactive 的功能是把要观察的 data 对象的每个属性都赋予 getter 和 setter 方法。这样一旦属性被访问或者更新,我们就可以追踪到这些变化。接下来我们看一下 defineReactive 方法,它的源码定义如下:

<!-源码目录:src/observer/index.js-->
export function defineReactive (obj, key, val) {
  var dep = new Dep()
  var property = Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, key)
  if (property && property.configurable === false) {
    return
  }
  // cater for pre-defined getter/setters
  var getter = property && property.get
  var setter = property && property.set
  var childOb = observe(val)
  Object.defineProperty(obj, key, {
    enumerable: true,
    configurable: true,
    get: function reactiveGetter () {
      var value = getter ? getter.call(obj) : val
      if (Dep.target) {
        dep.depend()
        if (childOb) {
          childOb.dep.depend()
        }
        if (isArray(value)) {
          for (var e, i = 0, l = value.length; i < l; i++) {
            e = value[i]
            e && e.__ob__ && e.__ob__.dep.depend()
          }
        }
      }
      return value
    },
    set: function reactiveSetter (newVal) {
      var value = getter ? getter.call(obj) : val
      if (newVal === value) {
        return
      }
      if (setter) {
        setter.call(obj, newVal)
      } else {
        val = newVal
      }
      childOb = observe(newVal)
      dep.notify()
    }
  })
}复制代码

defineReactive 方法最核心的部分就是通过调用 Object.defineProperty 给 data 的每个属性添加 getter 和setter 方法。当 data 的某个属性被访问时,则会调用 getter 方法,判断当 Dep.target 不为空时调用 dep.depend 和 childObj.dep.depend 方法做依赖收集。如果访问的属性是一个数组,则会遍历这个数组收集数组元素的依赖。当改变 data 的属性时,则会调用 setter 方法,这时调用 dep.notify 方法进行通知。这里我们提到了 dep,它是 Dep 对象的实例。接下来我们看一下 Dep 这个类,它的源码定义如下:

<!-源码目录:src/observer/dep.js-->
export default function Dep () {
  this.id = uid++
  this.subs = []
}
// the current target watcher being evaluated.
// this is globally unique because there could be only one
// watcher being evaluated at any time.
Dep.target = null复制代码

Dep 类是一个简单的观察者模式的实现。它的构造函数非常简单,初始化了 id 和 subs。其中 subs 用来存储所有订阅它的 Watcher,Watcher 的实现稍后我们会介绍。Dep.target 表示当前正在计算的 Watcher,它是全局唯一的,因为在同一时间只能有一个 Watcher 被计算。

前面提到了在 getter 和 setter 方法调用时会分别调用 dep.depend 方法和 dep.notify 方法,接下来依次介绍这两个方法。depend 方法的源码定义如下:

<!-源码目录:src/observer/dep.js-->
Dep.prototype.depend = function () {
  Dep.target.addDep(this)
}复制代码

depend 方法很简单,它通过 Dep.target.addDep(this) 方法把当前 Dep 的实例添加到当前正在计算的Watcher 的依赖中。接下来我们看一下 notify 方法,它的源码定义如下:

<!-源码目录:src/observer/dep.js-->
Dep.prototype.notify = function () {
  // stablize the subscriber list first
  var subs = toArray(this.subs)
  for (var i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {
    subs[i].update()
  }
}复制代码

notify 方法也很简单,它遍历了所有的订阅 Watcher,调用它们的 update 方法。

至此,vm 实例中给 data 对象添加 Observer 的过程就结束了。接下来我们看一下 Vue.js 是如何进行指令解析的。

Directive

Vue 指令类型很多,限于篇幅,我们不会把所有指令的解析过程都介绍一遍,这里结合前面的例子只介绍 v-text 指令的解析过程,其他指令的解析过程也大同小异。
前面我们提到了 Vue 实例创建的生命周期,在给 data 添加 Observer 之后,有一个过程是调用 vm.compile 方法对模板进行编译。compile 方法的源码定义如下:

<!-源码目录:src/instance/internal/lifecycle.js--> 
Vue.prototype._compile = function (el) {
    var options = this.$options
    // transclude and init element
    // transclude can potentially replace original
    // so we need to keep reference; this step also injects
    // the template and caches the original attributes
    // on the container node and replacer node.
    var original = el
    el = transclude(el, options)
    this._initElement(el)
    // handle v-pre on root node (#2026)
    if (el.nodeType === 1 && getAttr(el, 'v-pre') !== null) {
      return
    }
    // root is always compiled per-instance, because
    // container attrs and props can be different every time.
    var contextOptions = this._context && this._context.$options
    var rootLinker = compileRoot(el, options, contextOptions)
    // resolve slot distribution
    resolveSlots(this, options._content)
    // compile and link the rest
    var contentLinkFn
    var ctor = this.constructor
    // component compilation can be cached
    // as long as it's not using inline-template
    if (options._linkerCachable) {
      contentLinkFn = ctor.linker
      if (!contentLinkFn) {
        contentLinkFn = ctor.linker = compile(el, options)
      }
    }
    // link phase
    // make sure to link root with prop scope!
    var rootUnlinkFn = rootLinker(this, el, this._scope)
    var contentUnlinkFn = contentLinkFn
      ? contentLinkFn(this, el)
      : compile(el, options)(this, el)
    // register composite unlink function
    // to be called during instance destruction
    this._unlinkFn = function () {
      rootUnlinkFn()
      // passing destroying: true to avoid searching and
      // splicing the directives
      contentUnlinkFn(true)
    }
    // finally replace original
    if (options.replace) {
      replace(original, el)
    }
    this._isCompiled = true
    this._callHook('compiled')
  }复制代码

我们可以通过下图来看一下这个方法编译的主要流程:

image

这个过程通过 el = transclude(el, option) 方法把 template 编译成一段 document fragment,拿到 el 对象。而指令解析部分就是通过 compile(el, options) 方法实现的。接下来我们看一下 compile 方法的实现,它的源码定义如下:

<!-源码目录:src/compiler/compile.js-->
    export function compile (el, options, partial) {
  // link function for the node itself.
  var nodeLinkFn = partial || !options._asComponent
    ? compileNode(el, options)
    : null
  // link function for the childNodes
  var childLinkFn =
    !(nodeLinkFn && nodeLinkFn.terminal) &&
    !isScript(el) &&
    el.hasChildNodes()
      ? compileNodeList(el.childNodes, options)
      : null
  /**
   * A composite linker function to be called on a already
   * compiled piece of DOM, which instantiates all directive
   * instances.
   *
   * @param {Vue} vm
   * @param {Element|DocumentFragment} el
   * @param {Vue} [host] - host vm of transcluded content
   * @param {Object} [scope] - v-for scope
   * @param {Fragment} [frag] - link context fragment
   * @return {Function|undefined}
   */
  return function compositeLinkFn (vm, el, host, scope, frag) {
    // cache childNodes before linking parent, fix #657
    var childNodes = toArray(el.childNodes)
    // link
    var dirs = linkAndCapture(function compositeLinkCapturer () {
      if (nodeLinkFn) nodeLinkFn(vm, el, host, scope, frag)
      if (childLinkFn) childLinkFn(vm, childNodes, host, scope, frag)
    }, vm)
    return makeUnlinkFn(vm, dirs)
  }
}复制代码

compile 方法主要通过 compileNode(el, options) 方法完成节点的解析,如果节点拥有子节点,则调用 compileNodeList(el.childNodes, options) 方法完成子节点的解析。compileNodeList 方法其实就是遍历子节点,递归调用 compileNode 方法。因为 DOM 元素本身就是树结构,这种递归方法也就是常见的树的深度遍历方法,这样就可以完成整个 DOM 树节点的解析。接下来我们看一下 compileNode 方法的实现,它的源码定义如下:

<!-源码目录:src/compiler/compile.js-->
function compileNode (node, options) {
  var type = node.nodeType
  if (type === 1 && !isScript(node)) {
    return compileElement(node, options)
  } else if (type === 3 && node.data.trim()) {
    return compileTextNode(node, options)
  } else {
    return null
  }
}复制代码

compileNode 方法对节点的 nodeType 做判断,如果是一个非 script 普通的元素(div、p等);则调用 compileElement(node, options) 方法解析;如果是一个非空的文本节点,则调用 compileTextNode(node, options) 方法解析。我们在前面的例子中解析的是非空文本节点 count: {{times}},这实际上是 v-text 指令,它的解析是通过 compileTextNode 方法实现的。接下来我们看一下 compileTextNode 方法,它的源码定义如下:

<!-源码目录:src/compiler/compile.js-->
function compileTextNode (node, options) {
  // skip marked text nodes
  if (node._skip) {
    return removeText
  }
  var tokens = parseText(node.wholeText)
  if (!tokens) {
    return null
  }
  // mark adjacent text nodes as skipped,
  // because we are using node.wholeText to compile
  // all adjacent text nodes together. This fixes
  // issues in IE where sometimes it splits up a single
  // text node into multiple ones.
  var next = node.nextSibling
  while (next && next.nodeType === 3) {
    next._skip = true
    next = next.nextSibling
  }
  var frag = document.createDocumentFragment()
  var el, token
  for (var i = 0, l = tokens.length; i < l; i++) {
    token = tokens[i]
    el = token.tag
      ? processTextToken(token, options)
      : document.createTextNode(token.value)
    frag.appendChild(el)
  }
  return makeTextNodeLinkFn(tokens, frag, options)
}复制代码

compileTextNode 方法首先调用了 parseText 方法对 node.wholeText 做解析。主要通过正则表达式解析 count: {{times}} 部分,我们看一下解析结果,如下图所示:

image

解析后的 tokens 是一个数组,数组的每个元素则是一个 Object。如果是 count: 这样的普通文本,则返回的对象只有 value 字段;如果是 {{times}} 这样的插值,则返回的对象包含 html、onTime、tag、value 等字段。

接下来创建 document fragment,遍历 tokens 创建 DOM 节点插入到这个 fragment 中。在遍历过程中,如果 token 无 tag 字段,则调用 document.createTextNode(token.value) 方法创建 DOM 节点;否则调用processTextToken(token, options) 方法创建 DOM 节点和扩展 token 对象。我们看一下调用后的结果,如下图所示:

image

可以看到,token 字段多了一个 descriptor 属性。这个属性包含了几个字段,其中 def 表示指令相关操作的对象,expression 为解析后的表达式,filters 为过滤器,name 为指令的名称。

在compileTextNode 方法的最后,调用 makeTextNodeLinkFn(tokens, frag, options) 并返回该方法执行的结果。接下来我们看一下 makeTextNodeLinkFn 方法,它的源码定义如下:

<!-源码目录:src/compiler/compile.js-->
function makeTextNodeLinkFn (tokens, frag) {
  return function textNodeLinkFn (vm, el, host, scope) {
    var fragClone = frag.cloneNode(true)
    var childNodes = toArray(fragClone.childNodes)
    var token, value, node
    for (var i = 0, l = tokens.length; i < l; i++) {
      token = tokens[i]
      value = token.value
      if (token.tag) {
        node = childNodes[i]
        if (token.oneTime) {
          value = (scope || vm).$eval(value)
          if (token.html) {
            replace(node, parseTemplate(value, true))
          } else {
            node.data = _toString(value)
          }
        } else {
          vm._bindDir(token.descriptor, node, host, scope)
        }
      }
    }
    replace(el, fragClone)
  }
}复制代码

makeTextNodeLinkFn 这个方法什么也没做,它仅仅是返回了一个新的方法 textNodeLinkFn。往前回溯,这个方法最终作为 compileNode 的返回值,被添加到 compile 方法生成的 childLinkFn 中。

我们回到 compile 方法,在 compile 方法的最后有这样一段代码:

<!-源码目录:src/compiler/compile.js-->
return function compositeLinkFn (vm, el, host, scope, frag) {
    // cache childNodes before linking parent, fix #657
    var childNodes = toArray(el.childNodes)
    // link
    var dirs = linkAndCapture(function compositeLinkCapturer () {
      if (nodeLinkFn) nodeLinkFn(vm, el, host, scope, frag)
      if (childLinkFn) childLinkFn(vm, childNodes, host, scope, frag)
    }, vm)
    return makeUnlinkFn(vm, dirs)
  }复制代码

compile 方法返回了 compositeLinkFn,它在 Vue.prototype._compile 方法执行时,是通过 compile(el, options)(this, el) 调用的。compositeLinkFn 方法执行了 linkAndCapture 方法,它的功能是通过调用 compile 过程中生成的 link 方法创建指令对象,再对指令对象做一些绑定操作。linkAndCapture 方法的源码定义如下:

<!-源码目录:src/compiler/compile.js-->
function linkAndCapture (linker, vm) {
  /* istanbul ignore if */
  if (process.env.NODE_ENV === 'production') {
    // reset directives before every capture in production
    // mode, so that when unlinking we don't need to splice
    // them out (which turns out to be a perf hit).
    // they are kept in development mode because they are
    // useful for Vue's own tests.
    vm._directives = []
  }
  var originalDirCount = vm._directives.length
  linker()
  var dirs = vm._directives.slice(originalDirCount)
  dirs.sort(directiveComparator)
  for (var i = 0, l = dirs.length; i < l; i++) {
    dirs[i]._bind()
  }
  return dirs
}复制代码

linkAndCapture 方法首先调用了 linker 方法,它会遍历 compile 过程中生成的所有 linkFn 并调用,本例中会调用到之前定义的 textNodeLinkFn。这个方法会遍历 tokens,判断如果 token 的 tag 属性值为 true 且 oneTime 属性值为 false,则调用 vm.bindDir(token.descriptor, node, host, scope) 方法创建指令对象。 vm._bindDir 方法的源码定义如下:

<!-源码目录:src/instance/internal/lifecycle.js-->
Vue.prototype._bindDir = function (descriptor, node, host, scope, frag) {
    this._directives.push(
      new Directive(descriptor, this, node, host, scope, frag)
    )
  }复制代码

Vue.prototype._bindDir 方法就是根据 descriptor 实例化不同的 Directive 对象,并添加到 vm 实例 directives 数组中的。到这一步,Vue.js 从解析模板到生成 Directive 对象的步骤就完成了。接下来回到 linkAndCapture 方法,它对创建好的 directives 进行排序,然后遍历 directives 调用 dirs[i]._bind 方法对单个directive做一些绑定操作。dirs[i]._bind方法的源码定义如下:

<!-源码目录:src/directive.js-->
Directive.prototype._bind = function () {
  var name = this.name
  var descriptor = this.descriptor
  // remove attribute
  if (
    (name !== 'cloak' || this.vm._isCompiled) &&
    this.el && this.el.removeAttribute
  ) {
    var attr = descriptor.attr || ('v-' + name)
    this.el.removeAttribute(attr)
  }
  // copy def properties
  var def = descriptor.def
  if (typeof def === 'function') {
    this.update = def
  } else {
    extend(this, def)
  }
  // setup directive params
  this._setupParams()
  // initial bind
  if (this.bind) {
    this.bind()
  }
  this._bound = true
  if (this.literal) {
    this.update && this.update(descriptor.raw)
  } else if (
    (this.expression || this.modifiers) &&
    (this.update || this.twoWay) &&
    !this._checkStatement()
  ) {
    // wrapped updater for context
    var dir = this
    if (this.update) {
      this._update = function (val, oldVal) {
        if (!dir._locked) {
          dir.update(val, oldVal)
        }
      }
    } else {
      this._update = noop
    }
    var preProcess = this._preProcess
      ? bind(this._preProcess, this)
      : null
    var postProcess = this._postProcess
      ? bind(this._postProcess, this)
      : null
    var watcher = this._watcher = new Watcher(
      this.vm,
      this.expression,
      this._update, // callback
      {
        filters: this.filters,
        twoWay: this.twoWay,
        deep: this.deep,
        preProcess: preProcess,
        postProcess: postProcess,
        scope: this._scope
      }
    )
    // v-model with inital inline value need to sync back to
    // model instead of update to DOM on init. They would
    // set the afterBind hook to indicate that.
    if (this.afterBind) {
      this.afterBind()
    } else if (this.update) {
      this.update(watcher.value)
    }
  }
}复制代码

Directive.prototype._bind 方法的主要功能就是做一些指令的初始化操作,如混合 def 属性。def 是通过 this.descriptor.def 获得的,this.descriptor 是对指令进行相关描述的对象,而 this.descriptor.def 则是包含指令相关操作的对象。比如对于 v-text 指令,我们可以看一下它的相关操作,源码定义如下:

<!-源码目录:src/directives/public/text.js-->
export default {
  bind () {
    this.attr = this.el.nodeType === 3
      ? 'data'
      : 'textContent'
  },
  update (value) {
    this.el[this.attr] = _toString(value)
  }
}复制代码

v-text 的 def 包含了 bind 和 update 方法,Directive 在初始化时通过 extend(this, def) 方法可以对实例扩展这两个方法。Directive 在初始化时还定义了 this.update 方法,并创建了 Watcher,把 this.update 方法作为 Watcher 的回调函数。这里把 Directive 和 Watcher 做了关联,当 Watcher 观察到指令表达式值变化时,会调用 Directive 实例的 _update 方法,最终调用 v-text 的 update 方法更新 DOM 节点。

至此,vm 实例中编译模板、解析指令、绑定 Watcher 的过程就结束了。接下来我们看一下 Watcher 的实现,了解 Directive 和 Observer 之间是如何通过 Watcher 关联的。

Watcher

我们先来看一下 Watcher 类的实现,它的源码定义如下:

<!-源码目录:src/watcher.js-->
export default function Watcher (vm, expOrFn, cb, options) {
  // mix in options
  if (options) {
    extend(this, options)
  }
  var isFn = typeof expOrFn === 'function'
  this.vm = vm
  vm._watchers.push(this)
  this.expression = expOrFn
  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()
  this.prevError = null // for async error stacks
  // parse expression for getter/setter
  if (isFn) {
    this.getter = expOrFn
    this.setter = undefined
  } else {
    var res = parseExpression(expOrFn, this.twoWay)
    this.getter = res.get
    this.setter = res.set
  }
  this.value = this.lazy
    ? undefined
    : this.get()
  // state for avoiding false triggers for deep and Array
  // watchers during vm._digest()
  this.queued = this.shallow = false
}复制代码

Directive 实例在初始化 Watche r时,会传入指令的 expression。Watcher 构造函数会通过 parseExpression(expOrFn, this.twoWay) 方法对 expression 做进一步的解析。在前面的例子中, expression 是times,passExpression 方法的功能是把 expression 转换成一个对象,如下图所示:

image

可以看到 res 有两个属性,其中 exp 为表达式字符串;get 是通过 new Function 生成的匿名方法,可以把它打印出来,如下图所示:

image

可以看到 res.get 方法很简单,它接受传入一个 scope 变量,返回 scope.times。对于传入的 scope 值,稍后我们会进行介绍。在 Watcher 构造函数的最后调用了 this.get 方法,它的源码定义如下:

<!-源码目录:src/watcher.js-->
Watcher.prototype.get = function () {
  this.beforeGet()
  var scope = this.scope || this.vm
  var value
  try {
    value = this.getter.call(scope, scope)
  } catch (e) {
    if (
      process.env.NODE_ENV !== 'production' &&
      config.warnExpressionErrors
    ) {
      warn(
        'Error when evaluating expression ' +
        '"' + this.expression + '": ' + e.toString(),
        this.vm
      )
    }
  }
  // "touch" every property so they are all tracked as
  // dependencies for deep watching
  if (this.deep) {
    traverse(value)
  }
  if (this.preProcess) {
    value = this.preProcess(value)
  }
  if (this.filters) {
    value = scope._applyFilters(value, null, this.filters, false)
  }
  if (this.postProcess) {
    value = this.postProcess(value)
  }
  this.afterGet()
  return value
}复制代码

Watcher.prototype.get 方法的功能就是对当前 Watcher 进行求值,收集依赖关系。它首先执行 this.beforeGet 方法,源码定义如下:

<!-源码目录:src/watcher.js-->
Watcher.prototype.beforeGet = function () {
  Dep.target = this
}复制代码

Watcher.prototype.beforeGet 很简单,设置 Dep.target 为当前 Watcher 实例,为接下来的依赖收集做准备。我们回到 get 方法,接下来执行 this.getter.call(scope, scope) 方法,这里的 scope 是 this.vm,也就是当前 Vue 实例。这个方法实际上相当于获取 vm.times,这样就触发了对象的 getter。在第一小节我们给 data 添加 Observer 时,通过 Object.defineProperty 给 data 对象的每一个属性添加 getter 和 setter。回顾一下代码:

<!-源码目录:src/observer/index.js-->
Object.defineProperty(obj, key, {
    enumerable: true,
    configurable: true,
    get: function reactiveGetter () {
      var value = getter ? getter.call(obj) : val
      if (Dep.target) {
        dep.depend()
        if (childOb) {
          childOb.dep.depend()
        }
        if (isArray(value)) {
          for (var e, i = 0, l = value.length; i < l; i++) {
            e = value[i]
            e && e.__ob__ && e.__ob__.dep.depend()
          }
        }
      }
      return value
    },
       …
  })复制代码

当获取 vm.times 时,会执行到 get 方法体内。由于我们在之前已经设置了 Dep.target 为当前 Watcher 实例,所以接下来就调用 dep.depend() 方法完成依赖收集。它实际上是执行了 Dep.target.addDep(this),相当于执行了 Watcher 实例的 addDep 方法,把 Dep 实例添加到 Watcher 实例的依赖中。addDep 方法的源码定义如下:

<!-源码目录:src/watcher.js-->
Watcher.prototype.addDep = function (dep) {
  var id = dep.id
  if (!this.newDepIds.has(id)) {
    this.newDepIds.add(id)
    this.newDeps.push(dep)
    if (!this.depIds.has(id)) {
      dep.addSub(this)
    }
  }
}复制代码

Watcher.prototype.addDep 方法就是把 dep 添加到 Watcher 实例的依赖中,同时又通过 dep.addSub(this) 把 Watcher 实例添加到 dep 的订阅者中。addSub 方法的源码定义如下:

<!-源码目录:src/observer/dep.js-->
Dep.prototype.addSub = function (sub) {
  this.subs.push(sub)
}复制代码

至此,指令完成了依赖收集,并且通过 Watcher 完成了对数据变化的订阅。

接下来我们看一下,当 data 发生变化时,视图是如何自动更新的。在前面的例子中,我们通过 setInterval 每隔 1s 执行一次 vm.times++,数据改变会触发对象的 setter,执行 set 方法体的代码。回顾一下代码:

<!-源码目录:src/observer/index.js-->
Object.defineProperty(obj, key, {
     …
   set: function reactiveSetter (newVal) {
      var value = getter ? getter.call(obj) : val
      if (newVal === value) {
        return
      }
      if (setter) {
        setter.call(obj, newVal)
      } else {
        val = newVal
      }
      childOb = observe(newVal)
      dep.notify()
    }
  })复制代码

这里会调用 dep.notify() 方法,它会遍历所有的订阅者,也就是 Watcher 实例。然后调用 Watcher 实例的 update 方法,源码定义如下:

<!-源码目录:src/watcher.js-->
Watcher.prototype.update = function (shallow) {
  if (this.lazy) {
    this.dirty = true
  } else if (this.sync || !config.async) {
    this.run()
  } else {
    // if queued, only overwrite shallow with non-shallow,
    // but not the other way around.
    this.shallow = this.queued
      ? shallow
        ? this.shallow
        : false
      : !!shallow
    this.queued = true
    // record before-push error stack in debug mode
    /* istanbul ignore if */
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.debug) {
      this.prevError = new Error('[vue] async stack trace')
    }
    pushWatcher(this)
  }
}复制代码

Watcher.prototype.update 方法在满足某些条件下会直接调用 this.run 方法。在多数情况下会调用 pushWatcher(this) 方法把 Watcher 实例推入队列中,延迟 this.run 调用的时机。pushWatcher 方法的源码定义如下:

<!-源码目录:src/batcher.js-->
export function pushWatcher (watcher) {
  const id = watcher.id
  if (has[id] == null) {
    // push watcher into appropriate queue
    const q = watcher.user
      ? userQueue
      : queue
    has[id] = q.length
    q.push(watcher)
    // queue the flush
    if (!waiting) {
      waiting = true
      nextTick(flushBatcherQueue)
    }
  }
}复制代码

pushWatcher 方法把 Watcher 推入队列中,通过 nextTick 方法在下一个事件循环周期处理 Watcher 队列,这是 Vue.j s的一种性能优化手段。因为如果同时观察的数据多次变化,比如同步执行 3 次 vm.time++,同步调用 watcher.run 就会触发 3 次 DOM 操作。而推入队列中等待下一个事件循环周期再操作队列里的 Watcher,因为是同一个 Watcher,它只会调用一次 watcher.run,从而只触发一次 DOM 操作。接下来我们看一下 flushBatcherQueue 方法,它的源码定义如下:

<!-源码目录:src/batcher.js-->
function flushBatcherQueue () {
  runBatcherQueue(queue)
  runBatcherQueue(userQueue)
  // user watchers triggered more watchers,
  // keep flushing until it depletes
  if (queue.length) {
    return flushBatcherQueue()
  }
  // dev tool hook
  /* istanbul ignore if */
  if (devtools && config.devtools) {
    devtools.emit('flush')
  }
  resetBatcherState()
}复制代码

flushBatcherQueue 方法通过调用 runBatcherQueue 来 run Watcher。这里我们看到 Watcher 队列分为内部 queue 和 userQueue,其中 userQueue 是通过 $watch() 方法注册的 Watcher。我们优先 run 内部queue 来保证指令和 DOM 节点优先更新,这样当用户自定义的 Watcher 的回调函数触发时 DOM 已更新完毕。接下来我们看一下 runBatcherQueue 方法,它的源码定义如下:

<!-源码目录:src/batcher.js-->
function runBatcherQueue (queue) {
  // do not cache length because more watchers might be pushed
  // as we run existing watchers
  for (let i = 0; i < queue.length; i++) {
    var watcher = queue[i]
    var id = watcher.id
    has[id] = null
    watcher.run()
    // in dev build, check and stop circular updates.
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && has[id] != null) {
      circular[id] = (circular[id] || 0) + 1
      if (circular[id] > config._maxUpdateCount) {
        warn(
          'You may have an infinite update loop for watcher ' +
          'with expression "' + watcher.expression + '"',
          watcher.vm
        )
        break
      }
    }
  }
  queue.length = 0
}复制代码

runBatcherQueued 的功能就是遍历 queue 中 Watcher 的 run 方法。接下来我们看一下 Watcher 的 run 方法,它的源码定义如下:

<!-源码目录:src/watcher.js-->
Watcher.prototype.run = function () {
  if (this.active) {
    var value = this.get()
    if (
      value !== this.value ||
      // Deep watchers and watchers on Object/Arrays should fire even
      // when the value is the same, because the value may
      // have mutated; but only do so if this is a
      // non-shallow update (caused by a vm digest).
      ((isObject(value) || this.deep) && !this.shallow)
    ) {
      // set new value
      var oldValue = this.value
      this.value = value
      // in debug + async mode, when a watcher callbacks
      // throws, we also throw the saved before-push error
      // so the full cross-tick stack trace is available.
      var prevError = this.prevError
      /* istanbul ignore if */
      if (process.env.NODE_ENV !== 'production' &&
          config.debug && prevError) {
        this.prevError = null
        try {
          this.cb.call(this.vm, value, oldValue)
        } catch (e) {
          nextTick(function () {
            throw prevError
          }, 0)
          throw e
        }
      } else {
        this.cb.call(this.vm, value, oldValue)
      }
    }
    this.queued = this.shallow = false
  }
}复制代码

Watcher.prototype.run 方法再次对 Watcher 求值,重新收集依赖。接下来判断求值结果和之前 value 的关系。如果不变则什么也不做,如果变了则调用 this.cb.call(this.vm, value, oldValue) 方法。这个方法是 Directive 实例创建 Watcher 时传入的,它对应相关指令的 update 方法来真实更新 DOM。这样就完成了数据更新到对应视图的变化过程。 Watcher 巧妙地把 Observer 和 Directive 关联起来,实现了数据一旦更新,视图就会自动变化的效果。尽管 Vue.js 利用 Object.defineProperty 这个核心技术实现了数据和视图的绑定,但仍然会存在一些数据变化检测不到的问题,接下来我们看一下这部分内容。

今天我们就讲到这里,更多精彩内容关注我们的书籍《Vue.js 权威指南》


欢迎关注DDFE
GITHUB:github.com/DDFE
微信公众号:微信搜索公众号“DDFE”或扫描下面的二维码

关注下面的标签,发现更多相似文章
评论