Vue—关于响应式（一、依赖收集原理分析）

一、什么是响应式？

在了解什么是响应式之前我们现来看一段代码演示

let x;
let y;
let f = n => n * 100

x = 1;
y = f(x);
console.log(y); // 100

x = 2;
y = f(x);
console.log(y); // 200

x = 3;
y = f(x);
console.log(y); // 300

代码示例中，变量y依赖变量x进行求值，但是我们会发现每一次变量x重新赋值时都要手动对y进行求值，存在大量的重复模板，因此，指导我们进行程序设计的DRY原则就发挥价值了

DRY 全称：Don’t Repeat Yourself （摘自wikipedia），是指编程过程中不写重复代码，将能够公共的部分抽象出来，封装成工具类或者用“abstraction”类来抽象公有的东西，降低代码的耦合性，这样不仅提高代码的灵活性、健壮性以及可读性，也方便后期的维护或者修改。

那么我们需要有一个方法，实现自动监听x的变化并且自动对y进行求值，以减少重复代码

假设我们有一个onXChange函数，使得每次x重新赋值时都会触发onXChange中的回调函数，你的代码看起来应该像下面这样：

let x;
let y;
let onXChange = function(cb) {
  // ...
}

onXChange(() => {
  y = f(x);
  console.log(y);
})

x = 1; // 100
x = 2; // 200
x = 3; // 300

如果将y换成dom模板，根据x的变化自动渲染不同的模板也是同理。

现在我们可以来解释什么是响应式了（其实都不用我解释，看到这你自己也有答案了），响应式只是一种编程方式，它的目的是为了简化编程，特点是自动对变化进行响应。

以下是摘自wikipedia的解释：

响应式（Reactive Programming）

是一种面向数据流和变化传播的编程范式。这意味着可以在编程语言中很方便的表达静态或动态的数据流，而相关的计算模型会自动将变化的值通过数据流进行传播。

二、Vue中的响应式分析

我们来看看Vue中是怎么实现响应式的

首先第一步需要监听数据变化，知道变量什么时候进行了修改，JS提供的能够监听数据变化的API有Object.defineProperty以及ES6新增的Proxy，本节我们只探讨Object.defineProperty

关于Object.defineProperty的使用如果你还不了解的话请阅读如下文档：

https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/Reference/Global_Objects/Object/defineProperty

Vue2.0中使用了Object.defineProperty来遍历data中的数据，在getter中将使用到这个数据的上下文进行收集，这个过程称之为【依赖收集】，在setter中修改这个数据时则会触发【通知依赖更新】的操作，如下图所示：

什么是依赖收集？

所谓依赖收集，就是把一个数据用到的地方收集起来，在这个数据发生改变的时候，统一去通知各个地方做对应的操作。

为什么这里需要依赖收集？

考虑到一个变量的修改可能会引起多处变化，因此需要将依赖这个变量的所有地方都收集起来，等到变量更新时再进行批量操作。

Vue关于响应式原理的介绍官网已经说的很清楚，这里贴出链接不再赘述：

https://cn.vuejs.org/v2/guide/reactivity.html#ad

三、实现一个简单的数据响应

以上面的代码为例，我们需要通过onXChange函数来监听x的修改，由于上面代码中x的值是基础类型，我们需要将x更改为引用类型才可以使用Object.defineProperty，因此我们可以创建一个函数来做这件事情，假设这个函数为ref

ref函数接收一个初始值，函数内闭包一个value变量赋值为传入的初始值，通过Object.defineProperty返回一个带有value属性的对象，在get中返回value，并在set中将value赋值，这样在我们修改了x.value之后会自动触发set来更新闭包的value变量

let ref = initValue => {
  let value = initValue;

  return Object.defineProperty({}, 'value', {
    get() {
      return value;
    },
    set(newValue) {
      value = newValue;
    }
  })
}

对应的代码也需要修改一下：

• 修改x为ref函数调用的返回值
• 将对应的x赋值更改为x.value赋值

let x;
let y;
let f = n => n * 100

let onXChange = function(cb) {
  // ...
}

let ref = initValue => {
  let value = initValue;

  return Object.defineProperty({}, 'value', {
    get() {
      return value;
    },
    set(newValue) {
      value = newValue;
    }
  })
}

// 创建x对象，初始value传入1
x = ref(1);

// 监听x
onXChange(() => {
  y = f(x.value);
  console.log(y);
})

x.value = 2;
x.value = 3;

到这一步已经可以自动获取到x.value改变后的值了，我们可以在set方法中打印newValue

set(newValue) {
  console.log('x: ', newValue)
  value = newValue;
}

既然已经监听到x.value的修改了，接下来我们只需要拿到onXChange中的回调函数，在set方法中调用它就可以同步修改y的值

怎么拿这个回调函数？

我们可以创建一个变量将这个回调函数存起来，假设变量名为active，然后在set方法中调用active函数即可

// 省略部分代码...

// 创建active变量
let active;
let onXChange = function(cb) {
  // 将回调赋值给active
  active = cb;
}

let ref = initValue => {
  let value = initValue;

  return Object.defineProperty({}, 'value', {
    get() {
      return value;
    },
    set(newValue) {
      value = newValue;
      active(); // 调用active函数
    }
  })
}

可以看到y的打印结果出来了，但少了x.value初始为1时的结果，我们还需要在初始的时候调用一次active

// 执行onXChange时就调用一次回调函数
let onXChange = function(cb) {
  active = cb;
  active();
  active = null; // 销毁active，避免修改x.value时重复添加依赖
}

四、结合Vue源码来看响应式

到这里一个简单的响应式其实已经完成了，但还不够，如果我们不仅有onXChange，还有onYChange、onZChange呢，这些函数都依赖了x变量怎么办？

Vue的解决办法是通过一个Dep对象将这些依赖都收集起来，在变量发生改变时进行批量通知更新。

那么Dep对象至少应该具有一个存储依赖的列表、一个添加依赖的方法和一个通知依赖更新的方法

我们先来简单实现一下，再结合Vue源码验证

Dep代码如下：

class Dep {
  deps = new Set();

  // 收集依赖
  depend() {
    if (active) {
      this.deps.add(active);
    }
  }

  // 批量更新
  // 将所有的依赖都执行一遍
  notify() {
    this.deps.forEach(dep => dep());
  }
}

然后我们需要在ref函数中获取dep实例，在get时调用dep.depend()添加依赖，在set时调用dep.notify来通知依赖更新

let ref = (initValue) => {
  let value = initValue;
  // 获取dep实例
  let dep = new Dep();

  return Object.defineProperty({}, "value", {
    get() {
      // 添加依赖
      dep.depend();
      return value;
    },
    set(newValue) {
      value = newValue;
      // 通知依赖更新
      dep.notify();
    },
  });
};

现在来验证一下，我们添加任意个依赖x变量的函数：

let onYChange = function(cb) {
  active = cb;
  active();
}

onYChange(() => {
  console.log('onYChange', f(x.value));
})

// ......

可以看到所有依赖x变量的地方都打印了结果，一切都没有问题。

那么Vue的源码是不是这么实现的呢？

以vue2.6.11版本为例：

defineReactive$$1函数的作用就是通过Object.defineProperty来将普通的数据处理成响应式数据，完整代码如下：

function defineReactive$$1 (
    obj,
    key,
    val,
    customSetter,
    shallow
  ) {
    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;
    if ((!getter || setter) && arguments.length === 2) {
      val = obj[key];
    }

    var childOb = !shallow && 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 (Array.isArray(value)) {
              dependArray(value);
            }
          }
        }
        return value
      },
      set: function reactiveSetter (newVal) {
        var value = getter ? getter.call(obj) : val;
        /* eslint-disable no-self-compare */
        if (newVal === value || (newVal !== newVal && value !== value)) {
          return
        }
        /* eslint-enable no-self-compare */
        if (customSetter) {
          customSetter();
        }
        // #7981: for accessor properties without setter
        if (getter && !setter) { return }
        if (setter) {
          setter.call(obj, newVal);
        } else {
          val = newVal;
        }
        childOb = !shallow && observe(newVal);
        dep.notify();
      }
    });
  }

去除源码中影响阅读的代码：

function defineReactive$$1 (
    obj,
    key,
    val,
  ) {
    var dep = new Dep();
    
    // 省略部分代码...
    
    Object.defineProperty(obj, key, {
      enumerable: true,
      configurable: true,
      get: function reactiveGetter () {
        if (Dep.target) {
          dep.depend();
        }
        return value
      },
      set: function reactiveSetter (newVal) {
        val = newVal;
        dep.notify();
      }
    });
  }

与我们自己实现的ref函数对比一下，你Get到了吗？

再看源码中的Dep是怎么实现的：

  var Dep = function Dep () {
    this.id = uid++;
    this.subs = [];
  };

  Dep.prototype.addSub = function addSub (sub) {
    this.subs.push(sub);
  };

  Dep.prototype.removeSub = function removeSub (sub) {
    remove(this.subs, sub);
  };

  Dep.prototype.depend = function depend () {
    if (Dep.target) {
      Dep.target.addDep(this);
    }
  };

  Dep.prototype.notify = function notify () {
    // stabilize the subscriber list first
    var subs = this.subs.slice();
    if (!config.async) {
      // subs aren't sorted in scheduler if not running async
      // we need to sort them now to make sure they fire in correct
      // order
      subs.sort(function (a, b) { return a.id - b.id; });
    }
    for (var i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {
      subs[i].update();
    }
  };

先不用管别的代码，至少我们在Dep源码中找到了一个存储依赖的列表subs、添加依赖的方法depend、通知依赖更新的方法notify，看到这里我想你对Vue的响应式原理已经有自己的理解了。

那么我们再来总结一下Vue的响应式原理：

1. 将data中的数据通过Object.defineProperty处理成响应式数据
2. 数据被【读】的时候会触发getter，将使用到这个数据的上下文进行依赖收集，存放到Dep类中
3. 数据被【写】的时候会触发setter，调用Dep.notify方法通知依赖更新

不对的地方请指正，但不要批评我，不听哈哈哈！以上演示代码已上传github：

https://github.com/Mr-Jemp/VueStudy/blob/main/vue-reactive-demo/src/assets/js/demo2.js