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Vue源码阅读 - 依赖收集原理

vue已是目前国内前端web端三分天下之一,同时也作为本人主要技术栈之一,在日常使用中知其然也好奇着所以然,另外最近的社区涌现了一大票vue源码阅读类的文章,在下借这个机会从大家的文章和讨论中汲取了一些营养,同时对一些阅读源码时的想法进行总结,出产一些文章,作为自己思考的总结,本人水平有限,欢迎留言讨论~

目标Vue版本:2.5.17-beta.0

vue源码注释:github.com/SHERlocked9…

声明:文章中源码的语法都使用 Flow,并且源码根据需要都有删节(为了不被迷糊 @_@),如果要看完整版的请进入上面的github地址,本文是系列文章,文章地址见底部~

1. 响应式系统

通过官网的介绍我们知道 Vue.js 是一个MVVM框架,它并不关心视图变化,而通过数据驱动视图更新,这让我们的状态管理非常简单,而这是怎么实现的呢。盗用官网一张图

每个组件实例都有相应的 Watcher 实例对象,它会在组件渲染的过程中把属性记录为依赖,之后当依赖项的 setter 被调用时,会通知 watcher 重新计算,从而致使它关联的组件得以更新。

这里有三个重要的概念 ObserveDepWatcher,分别位于src/core/observer/index.jssrc/core/observer/dep.jssrc/core/observer/watcher.js

  • Observe 类主要给响应式对象的属性添加 getter/setter 用于依赖收集与派发更新
  • Dep 类用于收集当前响应式对象的依赖关系
  • Watcher 类是观察者,实例分为渲染 watcher、计算属性 watcher、侦听器 watcher三种

2. 代码实现

2.1 initState

响应式化的入口位于 src/core/instance/init.js 的 initState 中:

// src/core/instance/state.js

export function initState(vm: Component) {
  const opts = vm.$options
  if (opts.props) initProps(vm, opts.props)              // 初始化props
  if (opts.methods) initMethods(vm, opts.methods)        // 初始化methods
  if (opts.data) initData(vm)                            // 初始化data
  if (opts.computed) initComputed(vm, opts.computed)     // 初始化computed
  if (opts.watch) initWatch(vm, opts.watch)              // 初始化watch
  }
}
复制代码

它非常规律的定义了几个方法来初始化 propsmethodsdatacomputedwathcer,这里看一下 initData 方法,来窥一豹

// src/core/instance/state.js

function initData(vm: Component) {
  let data = vm.$options.data
  data = vm._data = typeof data === 'function'
                    ? getData(data, vm)
                    : data || {}
  observe(data, true /* asRootData */)             // 给data做响应式处理
}
复制代码

首先判断了下 data 是不是函数,是则取返回值不是则取自身,之后有一个 observe 方法对 data 进行处理,这个方法尝试给创建一个Observer实例 __ob__,如果成功创建则返回新的Observer实例,如果已有Observer实例则返回现有的Observer实例

2.2 Observer/defineReactive

// src/core/observer/index.js

export function observe (value: any, asRootData: ?boolean): Observer | void {
  let ob: Observer | void
  ob = new Observer(value)
  return ob
}
复制代码

这个方法主要用 data 作为参数去实例化一个 Observer 对象实例,Observer 是一个 Class,用于依赖收集和 notify 更新,Observer 的构造函数使用 defineReactive 方法给对象的键响应式化,给对象的属性递归添加 getter/setter ,当data被取值的时候触发 getter 并搜集依赖,当被修改值的时候先触发 getter 再触发 setter 并派发更新

// src/core/observer/index.js

export class Observer {
  value: any;
  dep: Dep;

  constructor (value: any) {
    value: any;
    this.dep = new Dep()
    def(value, '__ob__', this)    // def方法保证不可枚举
    this.walk(value)
  }

  // 遍历对象的每一个属性并将它们转换为getter/setter
  walk (obj: Object) {
    const keys = Object.keys(obj)
    for (let i = 0; i < keys.length; i++) { // 把所有可遍历的对象响应式化
      defineReactive(obj, keys[i])
    }
  }
}

export function defineReactive ( obj: Object, key: string, val: any, customSetter?: ?Function, shallow?: boolean) {
  const dep = new Dep()         // 在每个响应式键值的闭包中定义一个dep对象

  // 如果之前该对象已经预设了getter/setter则将其缓存,新定义的getter/setter中会将其执行
  const getter = property && property.get
  const setter = property && property.set

  let childOb = !shallow && observe(val)
  Object.defineProperty(obj, key, {
    enumerable: true,
    configurable: true,
    get: function reactiveGetter () {
      const value = getter ? getter.call(obj) : val         // 如果原本对象拥有getter方法则执行
      if (Dep.target) {                    // 如果当前有watcher在读取当前值
        dep.depend()                       // 那么进行依赖收集,dep.addSub
      }
      return value
    },
    set: function reactiveSetter (newVal) {
      const value = getter ? getter.call(obj) : val    // 先getter
      if (newVal === value || (newVal !== newVal && value !== value)) {   // 如果跟原来值一样则不管
        return
      }
      if (setter) { setter.call(obj, newVal) }         // 如果原本对象拥有setter方法则执行
      else { val = newVal }
      dep.notify()                                     // 如果发生变更,则通知更新,调用watcher.update()
    }
  })
}
复制代码

getter 的时候进行依赖的收集,注意这里,只有在 Dep.target 中有值的时候才会进行依赖收集,这个 Dep.target 是在Watcher实例的 get 方法调用的时候 pushTarget 会把当前取值的watcher推入 Dep.target,原先的watcher压栈到 targetStack 栈中,当前取值的watcher取值结束后出栈并把原先的watcher值赋给 Dep.targetcleanupDeps 最后把新的 newDeps 里已经没有的watcher清空,以防止视图上已经不需要的无用watcher触发

setter 的时候首先 getter,并且比对旧值没有变化则return,如果发生变更,则dep通知所有subs中存放的依赖本数据的Watcher实例 update 进行更新,这里 update 中会 queueWatcher( ) 异步推送到调度者观察者队列 queue 中,在nextTick时 flushSchedulerQueue( ) 把队列中的watcher取出来执行 watcher.run 且执行相关钩子函数

2.3 Dep

上面多次提到了一个关键词 Dep,他是依赖收集的容器,或者称为依赖搜集器,他记录了哪些Watcher依赖自己的变化,或者说,哪些Watcher订阅了自己的变化;这里引用一个网友的发言:

@liuhongyi0101 :简单点说就是引用计数 ,谁借了我的钱,我就把那个人记下来,以后我的钱少了 我就通知他们说我没钱了

而把借钱的人记下来的小本本就是这里 Dep 实例里的subs

// src/core/observer/dep.js

let uid = 0            // Dep实例的id,为了方便去重

export default class Dep {
  static target: ?Watcher           // 当前是谁在进行依赖的收集
  id: number
  subs: Array<Watcher>              // 观察者集合
  
  constructor() {
    this.id = uid++                             // Dep实例的id,为了方便去重
    this.subs = []                              // 存储收集器中需要通知的Watcher
  }

  addSub(sub: Watcher) { ... }  /* 添加一个观察者对象 */
  removeSub(sub: Watcher) { ... }  /* 移除一个观察者对象 */
  depend() { ... }  /* 依赖收集,当存在Dep.target的时候把自己添加观察者的依赖中 */
  notify() { ... }  /* 通知所有订阅者 */
}

const targetStack = []           // watcher栈

export function pushTarget(_target: ?Watcher) { ... }  /* 将watcher观察者实例设置给Dep.target,用以依赖收集。同时将该实例存入target栈中 */
export function popTarget() { ... }  /* 将观察者实例从target栈中取出并设置给Dep.target */
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这里 Dep 的实例中的 subs 搜集的依赖就是 watcher 了,它是 Watcher 的实例,将来用来通知更新

2.4 Watcher

// src/core/observer/watcher.js

/* 一个解析表达式,进行依赖收集的观察者,同时在表达式数据变更时触发回调函数。它被用于$watch api以及指令 */
export default class Watcher {
  constructor(
    vm: Component,
    expOrFn: string | Function,
    cb: Function,
    options?: ?Object,
    isRenderWatcher?: boolean      // 是否是渲染watcher的标志位
  ) {
    this.getter = expOrFn                // 在get方法中执行
    if (this.computed) {                   // 是否是 计算属性
      this.value = undefined
      this.dep = new Dep()                 // 计算属性创建过程中并未求值
    } else {                               // 不是计算属性会立刻求值
      this.value = this.get()
    }
  }

  /* 获得getter的值并且重新进行依赖收集 */
  get() {
    pushTarget(this)                // 设置Dep.target = this
    let value
    value = this.getter.call(vm, vm)
    popTarget()                      // 将观察者实例从target栈中取出并设置给Dep.target
    this.cleanupDeps()
    return value
  }

  addDep(dep: Dep) { ... }  /* 添加一个依赖关系到Deps集合中 */
  cleanupDeps() { ... }  /* 清理newDeps里没有的无用watcher依赖 */
  update() { ... }  /* 调度者接口,当依赖发生改变的时候进行回调 */
  run() { ... }  /* 调度者工作接口,将被调度者回调 */
  getAndInvoke(cb: Function) { ... }
  evaluate() { ... }  /* 收集该watcher的所有deps依赖 */
  depend() { ... }  /* 收集该watcher的所有deps依赖,只有计算属性使用 */
  teardown() { ... }  /* 将自身从所有依赖收集订阅列表删除 */
}
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get 方法中执行的 getter 就是在一开始new渲染watcher时传入的 updateComponent = () => { vm._update(vm._render(), hydrating) },这个方法首先 vm._render() 生成渲染VNode树,在这个过程中完成对当前Vue实例 vm 上的数据访问,触发相应一众响应式对象的 getter,然后 vm._update()patch

注意这里的 get 方法最后执行了 getAndInvoke,这个方法首先遍历watcher中存的 deps,移除 newDep 中已经没有的订阅,然后 depIds = newDepIds; deps = newDeps ,把 newDepIdsnewDeps 清空。每次添加完新的订阅后移除旧的已经不需要的订阅,这样在某些情况,比如 v-if 已不需要的模板依赖的数据发生变化时就不会通知watcher去 update

2.5 小结

整个收集的流程大约是这样的,可以对照着上面的流程看一下

watcher 有下面几种使用场景:

  • render watcher 渲染 watcher,渲染视图用的 watcher
  • computed watcher 计算属性 watcher,因为计算属性即依赖别人也被人依赖,因此也会持有一个 Dep 实例
  • watch watcher 侦听器 watcher

只要会被别的观察者 (watchers) 依赖,比如data、data的属性、计算属性、props,就会在闭包里生成一个 Dep 的实例 dep 并在被调用 getter 的时候 dep.depend 收集它被谁依赖了,并把被依赖的watcher存放到自己的subs中 this.subs.push(sub),以便在自身改变的时候通知 notify 存放在 dep.subs 数组中依赖自己的 watchers 自己改变了,请及时 update ~

只要依赖别的响应式化对象的对象,都会生成一个观察者 watcher ,用来统计这个 watcher 依赖了哪些响应式对象,在这个 watcher 求值前把当前 watcher 设置到全局 Dep.target,并在自己依赖的响应式对象发生改变的时候及时 update


本文是系列文章,随后会更新后面的部分,共同进步~

  1. Vue源码阅读 - 文件结构与运行机制
  2. Vue源码阅读 - 依赖收集原理
  3. Vue源码阅读 - 批量异步更新与nextTick原理

网上的帖子大多深浅不一,甚至有些前后矛盾,在下的文章都是学习过程中的总结,如果发现错误,欢迎留言指出~

参考:

  1. Vue2.1.7源码学习
  2. Vue.js 技术揭秘
  3. 剖析 Vue.js 内部运行机制
  4. Vue.js 文档
  5. 【大型干货】手拉手带你过一遍vue部分源码
  6. MDN - Object.defineProperty()
  7. Vue.js源码学习一 —— 数据选项 State 学习

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