从 vue 源码看问题 — 如何理解 vue 响应式？

书接上回

上一篇 我们通过 Vue 源码了解并总结了，Vue 初始化时需要进行哪些处理，其中遇到响应式的相关内容时选择了略读，没有进行深入了解，那么本篇就开始深入解读 Vue 响应式.

深入源码

响应式入口

根据上一篇 vue 初始化都做了什么事？ 的内容，可以快速定位到初始化时响应式的入口为 src > core > instance > init.js 中的 initState(vm) 方法，接下来就具体看看这个方法里面的具体实现.

initState(vm) 方法

这个方法具体定义的位置为 src > core > instance > state.js.

可以看到这里面需要对 props、methods、data、computed、watch 等选项进行单独处理，分别对应的是 initProps()、initMethods()、initData()、initComputed()、initWatch() 这个几个方法，显然想要了解更多，必须要去这些方法中一探究竟了.

initProps() 方法

当存在 props 选项时，就会通过这个方法对 props 进行处理, 这个方法具体定义的位置为 src > core > instance > state.js.

这个方法主要做的事：

• 遍历 props 上的所有 key
  • 将遍历到的 key 保存到 vm.$options._propKeys 上，主要目的就是为了缓存 prop 键，以便将来的 props 更新可以使用 Array 进行迭代，而不是对动态对象进行键枚举
  • 限制 props 中的 key，不允许使用保留属性 key，即判断哪些 key 不可以用作 components 的 props 属性
  • 对 props 进行响应式处理，这里后面统一解读 defineReactive() 方法
  • 将 props 通过 proxy(vm, _props, key) 方法，将对应的 key 代理到 vm._props 属性上，即 this.propsKey 等价于 this._props.propskey，这里会存在一个优化，只会代理原来不存在的 key，即新添加的 key

initMethods() 方法

当存在 methods 选项时，就会通过这个方法对 methods 进行处理, 这个方法具体定义的位置为 src > core > instance > state.js.

这个方法主要做的事：

• 获取 props 的配置，然后进行判重处理，即 methods 中的 key 不能和 props 中的 key 重复
  • 可以很容易看出来 propsKey 和 methodsKey 的优先级为： propsKey > methodsKey
• 将 methods 中的所有方法赋值到 vm 实例上，并将函数内部的 this 绑定到 vm 上，即可以直接通过 this.methodsKey 访问
  

initData() 方法

当存在 data 选项时，就会通过这个方法对 data 进行处理，这个方法具体定义的位置为 src > core > instance > state.js.

这个方法主要做的事：

• 获取 data 选项，判断 data 是否为函数
  • 如果是函数，绑定内部 this 指向 vm，并将 vm 作为参数传递，通过 call 调用函数取得返回值，并且保证 data 最终是个对象
  • 不是函数 且 data 不存在，就赋值为 {}
• 遍历 data 选项中的所有 key，进行判重处理，data 中的属性与 props 和 methods 中的属性不能重复
  • 优先级为： propsKey > dataKey > mthodsKey，这一点其实可以从 warn 中的提示看出来
• 对 data 进行 observer 处理
  • 当存在 __ob__ 属性时，证明已经进行了 observer 处理，直接返回 __ob__ 对象
  • 当不存在 __ob__ 属性且需要对 value 进行 observer 处理时，通 new Observer(value) 进行处理，后面会对这个 Observer 类进行解读

initComputed() 方法

当存在 computed 选项时，就会通过这个方法对 computed 进行处理，这个方法具体定义的位置为 src > core > instance > state.js.

如果对 computed 的用法不够了解，可以参考 官方文档

这个方法主要做的事：

• 创建一个完全空的对象赋值给 vm._computedWatchers，方便后面用于存储每个 computedKey 对应的 watcher 实例
• 遍历 computed 中的所有 key
  • 判断当前 computed 上对应属性值的类型，目的是为了获取当前 key 对应的 getter 函数。如果是函数及代表其就是 getter 函数；如果不是函数，默认传入的是包含 get 函数的配置对象，于是获取 get 函数赋值给 getter
  • 为每个 key 通过 new Watcher() 实例化一个 watcher 并保存到 vm._computedWatchers 中，并且 computedWatcherOptions 选项中配置了 { lazy: true } 即懒执行
  • 对 key 进行判重处理: computed 的属性不能与 data、 props、 methods 中的属性重复，优先级为：prop > data > methods > computed
  • 如果当前的 key 不在 vm 实例上，就调用 defineComputed() 方法，将 computed 中的 key 代理到 vm 上

defineComputed() 方法中的 createComputedGetter() 方法

• 拿到 watcher 实例，当且仅当 watcher 存在才需要进行其他处理
• 其中 watcher.dirty 为 true 表示 getter 函数中的依赖发生变化，需要通过执行 watcher.evaluate() 计算得到最新的值，执行之后又把 watcher.dirty 赋值为 false
• 如果 Dep.target 存在，需要进行依赖收集

computed 和 methods 的区别？

computed 在一次渲染当中，只会执行一次，后续访问不会执行，除非 getter 函数中的响应式数据发生变更，即此时会调用 watcher.update 并把 watcher.dirty 变成 true，此时就需要重新执行 getter 函数返回最新值. 值得注意的是，computed 是通过 watcher 实现的，它缓存的原理其实是依赖于 watcher.dirty.

methods 只要调用了函数，函数就会重新执行，不论函数被使用多少次.

initWatch() 方法

当存在 watch 选项时，就会通过这个方法对 watch 进行处理，这个方法具体定义的位置为 src > core > instance > state.js.

如果对 watch 的用法不够了解，可以参考 官方文档

这个方法主要做的事：

• 遍历 watch 配置项，获取每个 handler，这里的 handler = watch[key]
  • 判断 handler 是否为数组，是数组就循环调用 createWatcher() 方法，如果不是数组就直接调用 createWatcher() 方法
• createWatcher() 方法中也会判断 handler 的类型，
  • 如果是普通对象那么就意味着是配置对象，此时把 handler 赋值给 options，并且从 handler 配置中取出名为 handler 的函数赋值给 handler 配置对象，最后都传给 createWatcher()
  • 如果是字符串，则代表此时 handler 的值是对应 vm 实例上 methods 中对应的方法，此时取得 methods 上的这个方法，并赋值给 handler 本身
  • 最后调用 vm.$watch，即 Vue.prototype.$watch
    

Vue.prototype.$watch( expOrFn, cb, options?) 方法

首先要确定一点，定义在原型上的方法，可以在组件中直接通过 this.$watch() 的方式直接调用，因此，在这方法里面还是要处理参数问题.

• 判断 cb 类型
  • 如果是普通对象，此时代表用户是通过 this.$watch() 方式进行配置的，于是就需要通过 createWatcher() 方法进行处理，处理之后又会在 createWatcher() 中调用 this.$watch()，此时，就能保证后续 cb 一定是个函数
  • 如果 cb 已经是一个班函数，那么就开始处理对应内容. 首先通过 options.user = true 标记当前是一个用户 watcher，接着实例化一个 watcher；然后，判断 options.immediate 是否为 true，如果是 true 则会在 invokeWithErrorHandling() 方法中通过 apply 或 call 调用 cd
  • 最后，向外返回 unwatchFn 方法，内部通过调用 watcher.teardown() 解除监听

computed 和 watch 的异同？
相同点：

从源码中很容易知道，computed 和 watch 都是通过 Watcher 去实现的，并且都是一个 key 对应一个 watcher 实例.

不同点：

• computed 默认懒执行且不可配置的，因为在源码中通过 computedWatcherOptions = { lazy: true } 定义的，而 watch 可通过配置项中的 immediate 的值来执行
• computed 中一般执行同步同理，因为要往外实时返回一个计算值，而 watch 支持异步处理
• computed 中的返回值具有缓存的特性，主要是通过 watcher.dirty 来实现的，而 watch 没有缓存支持

observe() 方法

在上面的篇幅中，由于其他的内容点也不少，所以没有在上面对响应式进行深入解读，本质上在上面的所有 props、data、methods 等处理完成之后都会进行 observer 处理，下面就对其进行解读.

入口位置

具体定义位置为：src > core > observer > index.js.

这个方法要做的事很简单：

• 判断 value 是否是对象或者 value 为 VNode 实例，就不进行处理
• 当 value 上存在 __ob__ 属性时，证明已经进行了observer 处理，直接返回 __ob__ 对象
• 当不存在 __ob__ 属性且需要对 value 进行 observer，就通过 new Observer() 进行实例化 __ob__ 并返回

Observer 类

类的具体定义位置为：src > core > observer > index.js.

• 往 observe 实例上添加一个 dep 属性，其值为 new Dep()
• 通过 def(value, '__ob__', this) 为当前的 value 使用 Object.defineProperty 定义 __ob__ 属性，即标记当前 value 已进行过 observe 处理
• 判断当前接收的 value 类型
  • 如果是数组，处理数组的响应式
  • 如果是对象，通过 this.walk(value) 处理对象的响应式，其内部就是遍历每个 key 调用 defineReactive(obj, keys[i])

defineReactive() 方法

• 实例化一个 dep 实例，仍然是一个 key 对应一个 dep
• 获取 obj[key] 的属性描述符 property，判断是否支持对 property 属性描述符是否可配置，不支持就直接结束
• 通过 property 获取 getter 和 setter 并且，判断入参个数赋予 val 值
• 判断是否需要深度监测，如果需要就继续执行 observe(val) 方法，然后获取到子 __ob__ 即获取 childOb
• 对 obj[key] 的 get 访问 和 set 设置 进行拦截
  • 在 get 拦截 中，如果 Dep.target 存在，通过 dep.depend() 进行 依赖双向收集，将 dep 添加到 watcher 中，也将 watcher 添加到 dep 中。如果 childOb 存在对其（嵌套对象）也进行依赖收集，此时还会判断当前 value 是否为数组，如果是数组需要执行 dependArray(value) 方法，使用 循环 + 递归 的方式处理 数组中选项为对象 的情况，对其进行依赖收集，因为前面的所有处理都没有办法处理这种情况，因为数组不能像通过属性 getter 那样进行拦截
  • 在 set 拦截 中，首先获取修改之前的旧值，若新值和旧值相等就不进行处理，同时也会判断当前 value 是否是只读的，即存在 getter 不存在 setter 就是只读，此时也不做处理；接着就是设置新值，然后对新值通过 observe(newVal) 进行响应式处理；最后，通过 dep.notify() 进行依赖更新通知，其实就是调用 watcher 上的 update 方法，然后就进入 异步更新阶段，这个阶段后面章节会介绍.

对数组处理响应式

这一部分其实也是属于上面的内容，由于上面的内容比较多，这里单独进行解读.

主要处理内容：

• 先判断是否有 obj.__proto__ 属性，因为这个属性是非标准的，所导致某些浏览器版本上会不存在，需要进行判断，可以通过 Can I use 查看.
  • 如果支持 proto 属性，就会通过 protoAugment(value, arrayMethods) 方法对原型链进行覆盖，即 target.__proto__ = src
  • 如果不支持，通过 copyAugment(value, arrayMethods, arrayKeys) 方法在这个对象上使用 def(target, key, src[key]) 直接在数组对象上定义对应的属性
• arrayMethods 对象
  • 基于数组原型，创建一个新对象，复写（增强）数组原型上的方法，使其覆盖数组原型方法
  • 定义 methodsToPatch 数组，里面保存 7 个数组操作方法的方法名，遍历 methodsToPatch 通过 def() 方法为 arrayMethods 对象上定义上面的 7 个方法
  • 如果执行的是 push、unshift、splice，代表新增、删除和替换，此时需要对新元素进行响应式处理
  • 通过 ob.dep.notify() 进行依赖更新通知，这也是进入异步更新阶段
  • 向外返回处理结果，对应方法的处理结果还是通过 apply 调用对应的原生方法进行返回
• this.observeArray(value) 方法遍历数组每一项，对其进行 observe 处理，即响应式处理
  

总结

上面的内容，就用下面的几个问题进行简单总结，当然详细内容也有在前面给出.

Vue 响应式原理是如何实现的？

注意 data 配置项在进行 observe 处理时一定会是个对象，详细可看 initData () 方法

• 其核心是通过 Object.defineProperty 对数据的访问和设置进行拦截处理
• 以 data 配置项为例，通过 new Observer() 对其进行处理，此时当前响应式目标数据会被分为 对象 和 数组 两类
  • 对象：调用 this.walk() 方法，遍历对象上所有的 key 通过 Object.defineProperty 设置 getter 和 setter 实现拦截；如果属性值依旧为 对象，则递归为 嵌套对象 上的每个 key 设置 getter 和 setter
    • 通过 key 访问数据时触发 getter ，此时会进行依赖收集，即使用 dep.depend() 把相关的 watcher 保存在 dep 中
    • 通过 key 设置数据时触发 setter，此时通过 dep.notify() 通知相关的 watcher 进行更新，即调用 watcher.update()
  • 数组：重新对数组上的 7 个方法进行覆盖，实现对数组原型方法的拦截
    • 通过遍历对数组的每一项元素通过 new Observer() 进行响应式处理，前提是当前数组项为 对象 或 数组
    • 当该数组进行调用 push、unshift、splice 方法时，认为属于 插入、替换 操作，此时需要对当前传入的新数组项进行 new Observer() 处理，最终是要触发了这 7 个方法之一都会由 dep.notify() 通知 watcher 进行更新，即调用 watcher.update()

methods、computed、watch 有什么区别？

• 使用场景
  • methods —— 包含比较复杂的组件处理逻辑，可包含 同步逻辑 和 异步逻辑
  • computed —— 使用于简单的数据处理并返回结果，主要是为了减少在模板上的逻辑处理，因此只适用于 同步逻辑
  • watch —— 主要用于监听组件数据变化时，需要进行复杂的操作，可包含 同步逻辑 和 异步逻辑
• 区别
  • computed 和 methods
    • methods —— 多次使用同一个 methods ，那么它就会被执行多次
    • computed —— 默认是 懒执行 的，并且不可进行配置，在一次渲染中多次使用 computed 属性只会调用一次，即其计算结果具有 缓存 特性，本质上是通过 watcher.dirty 属性进行控制实现的
  • computed 和 watch
    • 本质上都是通过 Watcher 实现的，但 computed 是懒执行不可配置，而 watch 可以通过 options.immediate 进行配置
  • watch 和 methods
    • 它们并不适合进行比较，因为属于不同的内容，因此只能从包含关系进行区分，watch 中的复复杂逻辑可以抽离成一个个的 metods 中

vue 如何处理 props、data、methods、computed 中的属性 key 重复问题？

vue 中对每个配置项中 key 的定义都会做 判重处理，主要是依赖它们的优先级：

propsKey > dataKey > methodsKey > computedKey