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Vue3.0数据响应式原理

基于Vue3.0发布在GitHub上的第一版源码(2019.10.05)整理

预备知识

  • ES6 Proxy,整个响应式系统的基础。
  • 新的composition-API的基本使用,目前还没有中文文档,可以先通过这个仓库(composition-api-rfc)了解,里面也有对应的在线文档。

先把Vue3.0跑起来

先把vue-next仓库的代码clone下来,安装依赖然后构建一下,vue的package下的dist目录下找到构建的脚本,引入脚本即可。 下面一个简单计数器的DEMO:

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<body>
  <div id='app'></div>
</body>
<script src="./dist/vue.global.js"></script>
<script>
const { createApp, reactive, computed } = Vue;

const RootComponent = {
  template: `
    <button @click="increment">
      Count is: {{ state.count }}
    </button>
  `,
  setup() {
    const state = reactive({
      count: 0,
    })

    function increment() {
      state.count++
    }

    return {
      state,
      increment
    }
  }
}

createApp().mount(RootComponent, '#app')
</script>
</html>
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template和之前一样,同样Vue3也支持手写render的写法,templaterender同时存在的情况,优先render

setup选项是新增的主要变动,顾名思义,setup函数会在组件挂载前(beforeCreatecreated生命周期之间)运行一次,类似组件初始化的作用,setup需要返回一个对象或者函数。返回对象会被赋值给组件实例的renderContext,在组件的模板作用域可以被访问到,类似data的返回值。返回函数会被当做是组件的render。具体可以细看文档。

reactive的作用是将对象包装成响应式对象,通过Proxy代理后的对象。

上面的计数器的例子,在组件的setup函数中,创建了一个响应式对象state包含一个count属性。然后创建了一个increment递增的函数,最后将stateincrement返回给作用域,这样template里的button按钮就能访问到increment函数绑定到点击的回调,count也能显示在按钮上。我们点击按钮,按钮上的数值就能跟着递增。

下面切入正题,我们就来探究下按钮上count值跟着响应式更新的原理

数据结构

首先列一下主要的一些数据结构,先列在这里,后面提到可以翻回来看看。

ReactiveEffect 一个Function对象,用于执行组件的挂载和更新。

interface ReactiveEffect {
  (): any
  isEffect: true
  active: boolean
  raw: Function // 具体执行的函数
  deps: Array<Dep>
  computed?: boolean
  scheduler?: (run: Function) => void
  onTrack?: (event: DebuggerEvent) => void
  onTrigger?: (event: DebuggerEvent) => void
  onStop?: () => void
}
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targetMap 类似 {target -> key -> dep}的一个Map结构,用于缓存所有响应式对象和依赖收集。

export type Dep = Set<ReactiveEffect>
export type KeyToDepMap = Map<string | symbol, Dep>
export const targetMap: WeakMap<any, KeyToDepMap> = new WeakMap()
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Proxy代理拦截

reactive函数执行,会将传入的target对象通过Proxy包装,拦截它的getset等,并将代理的target缓存到targetMaptargetMap.set(target, new Map())

代理的get的时候会调用一个track函数,而set会调用一个triger函数。分别对应依赖收集和触发更新。

// Proxy get 简化
function get(target: any, key: string | symbol, receiver: any) {
  // 通过key拿到原始值res
  const res = Reflect.get(target, key, receiver)
  // 过滤不需要代理的情况
  // ...
  // 依赖收集
  track(target, OperationTypes.GET, key)
  // 如果取到的值是个对象,将对象再代理包装一下
  // Proxy只能代理对象第一层级
  return isObject(res) ? reactive(res) : res
}

// Proxy set 简化
function set(
  target: any,
  key: string | symbol,
  value: any,
  receiver: any
): boolean {
  // 一些不需要代理设置的场景
  // ...

  // 设置原始对象的值
  const result = Reflect.set(target, key, value, receiver)
  // 避免重复trigger的逻辑
  // ...
  // 触发通知更新
  trigger(target, '更新的类型, 新增key或更新key', key)
  return result
}
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依赖收集和触发更新

组件在render阶段,视图会读取数据对象上的值进行渲染,此时便触发了Proxyget,由此触发对应的track函数,记录下了对应的ReactiveEffect,也就是常说的依赖收集。 ReactiveEffect其实就可以看作是组件的更新(mount是特殊的update),数据的变更触发triggertrigger遍历调用track收集的对应的数据的ReactiveEffect,也就是对应有关联的组件的更新。

trigger触发的组件的更新,在render阶段又触发了新一轮的track依赖收集,更新依赖。

// 简化的 track
function track(
  target: any,
  type: OperationTypes,
  key?: string | symbol
) {
  // 只有在依赖收集阶段才进行依赖收集
  // 除了render,其他场景也可能会触发Proxy的get,但不需要进行依赖收集
  // activeReactiveEffectStack栈顶包装了当前render的组件的mount和update的逻辑
  const effect = activeReactiveEffectStack[activeReactiveEffectStack.length - 1]
  // 如果effect为空,说明当前不在render阶段
  if (effect) {
    // ...
    // =====>初始化对应{target -> key -> dep}的结构
    let depsMap = targetMap.get(target)
    if (depsMap === void 0) {
      targetMap.set(target, (depsMap = new Map()))
    }
    let dep = depsMap.get(key as string | symbol)
    if (!dep) {
      depsMap.set(key as string | symbol, (dep = new Set()))
    }
    // <=====初始化对应{target -> key -> dep}的结构
    // 依赖列表里如果没有,add
    if (!dep.has(effect)) {
      // 这里将effect作为依赖,缓存到依赖列表
      dep.add(effect)
      effect.deps.push(dep)
    }
  }
}

// 简化的trigger
function trigger(
  target: any,
  type: OperationTypes,
  key?: string | symbol,
  extraInfo?: any
) {
  // 获取对应target在track过程中缓存的依赖
  const depsMap = targetMap.get(target)

  const effects: Set<ReactiveEffect> = new Set()
  // 省略分类逻辑
  depsMap.forEach(dep => {
    // 将effect分类过滤添加到effects
  })
  
  const run = (effect: ReactiveEffect) => {
    // 有个异步调度的过程,nextTick
    scheduleRun(effect, target, type, key, extraInfo)
  }

  effects.forEach(run)
}

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大致流程:

vue3_reactive

总结

现在的代码只有新特性的实现,而且ES6+TS的组合可读性大大提高,编辑器支持也很好,所以相对会好读很多。这里只是简单的理了一下vue 3.0 reactive的整体流程,细节还有很多地方值得学习,继续加油。