前言
本文從一個簡單的雙向綁定開始，逐步升級到由defineProperty和Proxy分別實現(xiàn)的響應式系統(tǒng)，注重入手思路，抓住關鍵細節(jié)，希望能對你有所幫助。
一、極簡雙向綁定
首先從最簡單的雙向綁定入手：
// html<input type="text" id="input"><span id="span"></span>
// jslet input = document.getElementById('input')let span = document.getElementById('span')input.addEventListener('keyup', function(e) { span.innerHTML = e.target.value})以上似乎運行起來也沒毛病，但我們要的是數(shù)據(jù)驅動，而不是直接操作dom：
// 操作obj數(shù)據(jù)來驅動更新let obj = {}let input = document.getElementById('input')let span = document.getElementById('span')Object.defineProperty(obj, 'text', { configurable: true, enumerable: true, get() { console.log('獲取數(shù)據(jù)了') return obj.text }, set(newVal) { console.log('數(shù)據(jù)更新了') input.value = newVal span.innerHTML = newVal }})input.addEventListener('keyup', function(e) { obj.text = e.target.value})以上就是一個簡單的雙向數(shù)據(jù)綁定，但顯然是不足的，下面繼續(xù)升級。
二、以defineProperty實現(xiàn)響應系統(tǒng)
在Vue3版本來臨前以defineProperty實現(xiàn)的數(shù)據(jù)響應，基于發(fā)布訂閱模式，其主要包含三部分：Observer、Dep、Watcher。
1. 一個思路例子
// 需要劫持的數(shù)據(jù)let data = { a: 1, b: { c: 3 }}// 劫持數(shù)據(jù)dataobserver(data)// 監(jiān)聽訂閱數(shù)據(jù)data的屬性new Watch('a', () => { alert(1)})new Watch('a', () => { alert(2)})new Watch('b.c', () => { alert(3)})以上就是一個簡單的劫持和監(jiān)聽流程，那對應的observer和Watch該如何實現(xiàn)？
2. Observer
observer的作用就是劫持數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)屬性轉換為訪問器屬性，理一下實現(xiàn)思路：
①Observer需要將數(shù)據(jù)轉化為響應式的，那它就應該是一個函數(shù)(類)，能接收參數(shù)。
②為了將數(shù)據(jù)變成響應式，那需要使用Object.defineProperty。
③數(shù)據(jù)不止一種類型，這就需要遞歸遍歷來判斷。
// 定義一個類供傳入監(jiān)聽數(shù)據(jù)class Observer { constructor(data) { let keys = Object.keys(data) for (let i = 0; i < keys.length; i++) { defineReactive(data, keys[i], data[keys[i]]) } }}// 使用Object.definePropertyfunction defineReactive (data, key, val) { // 每次設置訪問器前都先驗證值是否為對象，實現(xiàn)遞歸每個屬性 observer(val) // 劫持數(shù)據(jù)屬性 Object.defineProperty(data, key, { configurable: true, enumerable: true, get () { return val }, set (newVal) { if (newVal === val) { return } else { data[key] = newVal // 新值也要劫持 observer(newVal) } } })}// 遞歸判斷function observer (data) { if (Object.prototype.toString.call(data) === '[object, Object]') { new Observer(data) } else { return }}// 監(jiān)聽objobserver(data)3. Watcher
根據(jù)new Watch('a', () => {alert(1)})我們猜測Watch應該是這樣的：
class Watch { // 第一個參數(shù)為表達式，第二個參數(shù)為回調函數(shù) constructor (exp, cb) { this.exp = exp this.cb = cb }}那Watch和observer該如何關聯(lián)？想想它們之間有沒有關聯(lián)的點？似乎可以從exp下手，這是它們共有的點：
class Watch { // 第一個參數(shù)為表達式，第二個參數(shù)為回調函數(shù) constructor (exp, cb) { this.exp = exp this.cb = cb data[exp] // 想想多了這句有什么作用 }}data[exp]這句話是不是表示在取某個值，如果exp為a的話，那就表示data.a，在這之前data下的屬性已經被我們劫持為訪問器屬性了，那這就表明我們能觸發(fā)對應屬性的get函數(shù)，那這就與observer產生了關聯(lián)，那既然如此，那在觸發(fā)get函數(shù)的時候能不能把觸發(fā)者Watch給收集起來呢？此時就得需要一個橋梁Dep來協(xié)助了。
4. Dep
思路應該是data下的每一個屬性都有一個唯一的Dep對象，在get中收集僅針對該屬性的依賴，然后在set方法中觸發(fā)所有收集的依賴，這樣就搞定了，看如下代碼：
class Dep { constructor () { // 定義一個收集對應屬性依賴的容器 this.subs = [] } // 收集依賴的方法 addSub () { // Dep.target是個全局變量，用于存儲當前的一個watcher this.subs.push(Dep.target) } // set方法被觸發(fā)時會通知依賴 notify () { for (let i = 1; i < this.subs.length; i++) { this.subs[i].cb() } }}Dep.target = nullclass Watch { constructor (exp, cb) { this.exp = exp this.cb = cb // 將Watch實例賦給全局變量Dep.target，這樣get中就能拿到它了 Dep.target = this data[exp] }}此時對應的defineReactive我們也要增加一些代碼：
function defineReactive (data, key, val) { observer() let dep = new Dep() // 新增：這樣每個屬性就能對應一個Dep實例了 Object.defineProperty(data, key, { configurable: true, enumerable: true, get () { dep.addSub() // 新增：get觸發(fā)時會觸發(fā)addSub來收集當前的Dep.target，即watcher return val }, set (newVal) { if (newVal === val) { return } else { data[key] = newVal observer(newVal) dep.notify() // 新增：通知對應的依賴 } } })}至此observer、Dep、Watch三者就形成了一個整體，分工明確。但還有一些地方需要處理，比如我們直接對被劫持過的對象添加新的屬性是監(jiān)測不到的，修改數(shù)組的元素值也是如此。這里就順便提一下Vue源碼中是如何解決這個問題的：
對于對象：Vue中提供了Vue.set和vm.$set這兩個方法供我們添加新的屬性，其原理就是先判斷該屬性是否為響應式的，如果不是，則通過defineReactive方法將其轉為響應式。
對于數(shù)組：直接使用下標修改值還是無效的，Vue只hack了數(shù)組中的七個方法：pop','push','shift','unshift','splice','sort','reverse'，使得我們用起來依舊是響應式的。其原理是：在我們調用數(shù)組的這七個方法時，Vue會改造這些方法，它內部同樣也會執(zhí)行這些方法原有的邏輯，只是增加了一些邏輯：取到所增加的值，然后將其變成響應式，然后再手動出發(fā)dep.notify()
三、以Proxy實現(xiàn)響應系統(tǒng)
Proxy是在目標前架設一層"攔截"，外界對該對象的訪問，都必須先通過這層攔截，因此提供了一種機制，可以對外界的訪問進行過濾和改寫，我們可以這樣認為，Proxy是Object.defineProperty的全方位加強版。
依舊是三大件：Observer、Dep、Watch，我們在之前的基礎再完善這三大件。
1. Dep
let uid = 0 // 新增：定義一個idclass Dep { constructor () { this.id = uid++ // 新增：給dep添加id，避免Watch重復訂閱 this.subs = [] } depend() { // 新增：源碼中在觸發(fā)get時是先觸發(fā)depend方法再進行依賴收集的，這樣能將dep傳給Watch Dep.target.addDep(this); } addSub () { this.subs.push(Dep.target) } notify () { for (let i = 1; i < this.subs.length; i++) { this.subs[i].cb() } }}2. Watch
class Watch { constructor (exp, cb) { this.depIds = {} // 新增：儲存訂閱者的id，避免重復訂閱 this.exp = exp this.cb = cb Dep.target = this data[exp] // 新增：判斷是否訂閱過該dep，沒有則存儲該id并調用dep.addSub收集當前watcher addDep (dep) { if (!this.depIds.hasOwnProperty(dep.id)) { dep.addSub(this) this.depIds[dep.id] = dep } } // 新增：將訂閱者放入待更新隊列等待批量更新 update () { pushQueue(this) } // 新增：觸發(fā)真正的更新操作 run () { this.cb() } }}3. Observer
與Object.defineProperty監(jiān)聽屬性不同，Proxy可以監(jiān)聽(實際是代理)整個對象，因此就不需要遍歷對象的屬性依次監(jiān)聽了，但是如果對象的屬性依然是個對象，那么Proxy也無法監(jiān)聽，所以依舊使用遞歸套路即可。
function Observer (data) { let dep = new Dep() return new Proxy(data, { get () { // 如果訂閱者存在，進去depend方法 if (Dep.target) { dep.depend() } // Reflect.get了解一下 return Reflect.get(data, key) }, set (data, key, newVal) { // 如果值未變，則直接返回，不觸發(fā)后續(xù)操作 if (Reflect.get(data, key) === newVal) { return } else { // 設置新值的同時對新值判斷是否要遞歸監(jiān)聽 Reflect.set(target, key, observer(newVal)) // 當值被觸發(fā)更改的時候，觸發(fā)Dep的通知方法 dep.notify(key) } } })}// 遞歸監(jiān)聽function observer (data) { // 如果不是對象則直接返回 if (Object.prototype.toString.call(data) !== '[object, Object]') { return data } // 為對象時則遞歸判斷屬性值 Object.keys(data).forEach(key => { data[key] = observer(data[key]) }) return Observer(data)}// 監(jiān)聽objObserver(data)至此就基本完成了三大件了，同時其不需要hack也能對數(shù)組進行監(jiān)聽。
四、觸發(fā)依賴收集與批量異步更新
完成了響應式系統(tǒng)，也順便提一下Vue源碼中是如何觸發(fā)依賴收集與批量異步更新的。
1. 觸發(fā)依賴收集
在Vue源碼中的$mount方法調用時會間接觸發(fā)了一段代碼：
vm._watcher = new Watcher(vm, () => { vm._update(vm._render(), hydrating)}, noop)這使得new Watcher()會先對其傳入的參數(shù)進行求值，也就間接觸發(fā)了vm._render()，這其實就會觸發(fā)了對數(shù)據(jù)的訪問，進而觸發(fā)屬性的get方法而達到依賴的收集。
2. 批量異步更新
Vue在更新DOM時是異步執(zhí)行的。只要偵聽到數(shù)據(jù)變化，Vue將開啟一個隊列，并緩沖在同一事件循環(huán)中發(fā)生的所有數(shù)據(jù)變更。如果同一個watcher被多次觸發(fā)，只會被推入到隊列中一次。這種在緩沖時去除重復數(shù)據(jù)對于避免不必要的計算和DOM操作是非常重要的。然后，在下一個的事件循環(huán)“tick”中，Vue刷新隊列并執(zhí)行實際 (已去重的) 工作。Vue在內部對異步隊列嘗試使用原生的Promise.then、MutationObserver和setImmediate，如果執(zhí)行環(huán)境不支持，則會采用setTimeout(fn, 0)代替。
根據(jù)以上這段官方文檔，這個隊列主要是異步和去重，首先我們來整理一下思路：
// 使用Set數(shù)據(jù)結構創(chuàng)建一個隊列，這樣可自動去重let queue = new Set()// 在屬性出發(fā)set方法時會觸發(fā)watcher.update，繼而執(zhí)行以下方法function pushQueue (watcher) { // 將數(shù)據(jù)變更添加到隊列 queue.add(watcher) // 下一個tick執(zhí)行該數(shù)據(jù)變更,所以nextTick接受的應該是一個能執(zhí)行queue隊列的函數(shù) nextTick('一個能遍歷執(zhí)行queue的函數(shù)')}// 用Promise模擬nextTickfunction nextTick('一個能遍歷執(zhí)行queue的函數(shù)') { Promise.resolve().then('一個能遍歷執(zhí)行queue的函數(shù)')}以上已經有個大體的思路了，那接下來完成'一個能遍歷執(zhí)行queue的函數(shù)'：
// queue是一個數(shù)組，所以直接遍歷執(zhí)行即可function flushQueue () { queue.forEach(watcher => { // 觸發(fā)watcher中的run方法進行真正的更新操作 watcher.run() }) // 執(zhí)行后清空隊列 queue = new Set()}還有一個問題，那就是同一個事件循環(huán)中應該只要觸發(fā)一次nextTick即可，而不是每次添加隊列時都觸發(fā)：
// 設置一個是否觸發(fā)了nextTick的標識let waiting = falsefunction pushQueue (watcher) { queue.add(watcher) if (!waiting) { // 保證nextTick只觸發(fā)一次 waiting = true nextTick('一個能遍歷執(zhí)行queue的函數(shù)') }}完整代碼如下：
// 定義隊列l(wèi)et queue = new Set()// 供傳入nextTick中的執(zhí)行隊列的函數(shù)function flushQueue () { queue.forEach(watcher => { watcher.run() }) queue = new Set()}// nextTickfunction nextTick(flushQueue) { Promise.resolve().then(flushQueue)}// 添加到隊列并調用nextTicklet waiting = falsefunction pushQueue (watcher) { queue.add(watcher) if (!waiting) { waiting = true nextTick(flushQueue) }}最后
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