从设计模式理解 Vue 响应式（多图警告）

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发布于: 2021 年 01 月 29 日

序言

近日公司开发一个拖拽表单项目，用到了 Vue，部门老大便开始研读 Vue 源码，并且传授给我们，老大说，读源码不能仅仅只看懂源码，还得读懂他的设计思想，他为什么要这么设计，把自己当做设计者来读，这样才能真正理解，本文中，我会按照老大的指引方向，和自己的理解，来谈一谈 Vue 响应式原理，及其设计思想

什么是 Vue 响应式

官方解释： Vue 最独特的特性之一，是其非侵入性的响应式系统。数据模型仅仅是普通的 JavaScript 对象。而当你修改它们时，视图会进行更新，简单说就是数据发生改变视图会做出相应的更新，视图发生变化，例如 input 输入，数据也会做出对应的变化。

我们来看一个实例图：图片来源于阿宝哥的响应式原理。

这是一个 Excel 表格的加法表达式，我们会发现当加数发生改变，他的和就会会自动发生改变，不需要人为操作让他重新运算结果。在 Vue 中数据和视图的关系，就像这里的加数与和的关系。

那么 Vue 响应式是如何实现的呢，想要知道的话我们就得了解一下他的设计模式了。

响应式的设计模式

Vue 响应式所使用的设计模式，是观察者模式，观察者模式通俗的说就是。

例如：郭老师每天上班带一个橙子，我想在他吃橙子的时候蹭一口，但是我又不想一直盯着郭老师看他什么时候吃，于是我和郭老师约定，你吃橙子的时候通知我。然后小郭老师看到了，也想要吃，就也和郭老师约定，郭老师吃橙子的时候也通知她，然后等郭老师吃橙子的时候，想起和他做好约定的我和小郭老师，于是发送通知，我和小郭老师收到消息，立马就做出我想要做的事情（凑过去和他一起吃）。

在编程中，这样做可以省去了反复检索的资源消耗，也得到更高的反馈速度。

观察对象 (Subject)：拥有两个必要标识，通知当前实例所拥有的观察者的方法。给当前实例添加观察者的方法，这样你才知道到时候要通知谁。
观察者（Observer）：拥有一个必要标识，通知实例更新状态的方法。

联系方式：

观察对象 (Subject) 通过自己内部的通知函数，调用所有观察者列表中所有观察者对应的回调函数，达到通知观察者的目的。
观察者（Observer）通过调用观察者对象（Subject）中的添加方法，把自己回调函数传入他的观察者列表中。

响应式和观察者模式的融合

我们先来看一下实现一个基础的 Vue 需要哪些文件，我们以尤大的miniVue作为探讨的 demo。

我们先来一一介绍一下这些文件分别做了什么功能；

Vue 是事件总线文件，他会将对象描述文本中的 data 数据拿出来，然后通过 _proxyData 函数，将 data 所有数据进行劫持代理，方便后续属性的访问。
observer 文件，这里的 walk 方法，通过递归遍历 data 中的每一个属性。然后在 defineReactive 中给每个属性创建一个新的 Dep ，用于存储自身的依赖（观察者），Object.defineProperty 响应式的根本，如果是触发的 get，就把他的 Dep.target 添加到 Dep 列表，这一步也就是收集依赖，你取了我的值说明你对我感兴趣，所以我把你添加进我的观察者俩表，如果触发 set，说明数据发生改变，触发 dep 中的 notify，通知所有观察者，有数据更新了，快行动。
dep 文件是观察者模式中的观察对象（Subject），里面拥有一个储存观察中的容器，和添加观察者，通知观察者的方法。
compiler 文件是一个处理文件，专门用来处理解析指令，差值表达式，等等的集合。
watcher 文件是观察者模式中的观察者，里面有一个更新视图的方法，和调用 dep 中添加观察者的方法。

我们看到，除了事件总线文件，和处理文件，就剩下 3 个文件了，这三个文件就是 Vue 响应式的根本了，我们看个关系图

小结

我们可以发现 dep 文件和 watcher 文件，就是一个观察者模式的实现，然后 observe 文件是他们之间的桥梁，通过劫持 get 和 set 操作，告诉 dep 什么时候应该添加观察者，和通知观察者，形成了自动化，当数据被读取，创造观察者和被观察者的联系，当数据改变，通知被观察者发送通知消息，如此一来就实现了响应式。

Vue 实例初始化

响应式三步走源码

首先是进入口文件 vue.js 。通过 defineProperty 完成了 Data 中所有数据的代理。

class Vue {    constructor (options) {            this.$options = options || {} // save options        this.$el = typeof options.el === 'string' ? document.querySelector(options.el)        :options.el // get dom        this.$data = options.data // get data        this.$methods = options.methods        // 1.data 所有数据进行劫持代理        this._proxyData(this.$data)        // 2.调用observe对象，监听数据变化        new Observer(this.$data)        // 3.调用compiler对象，解析指令和差值表达式        new Compiler(this)    }    _proxyData (data) {        // 遍历所有data        Object.keys(data).forEach(key => {            // 将每一个data通过defineProperty进行劫持            Object.defineProperty(this, key, {                enumerable: true,                configurable: true,                get () {                    return data[key]                },                set (newValue) {                    if (data[key] === newValue) {                        return                    }                    data[key] = newValue                }            })        })    }}

复制代码

然后进入 Observe.js ，遍历所有数据，如果是 get 则收集依赖，如果是 set 则发送通知


class Observer {    constructor(data) {        this.walk(data)    }    walk (data) { // 循环执行data        if (!data || typeof data !== 'object') {            return        }        Object.keys(data).forEach(key => {            this.defineReactive(data, key, data[key])        })    }    defineReactive (obj, key, val) {         let that = this        this.walk(val) // 如果val是对象，则给他绑定get和set时触发的方法        let dep = new Dep() // 负责收集依赖，并发送通知        Object.defineProperty(obj, key, {            configurable: true,            enumerable: true,            get() {                Dep.target && dep.addSub(Dep.target) // 收集依赖                return val // 如果使用obj[key]，会变成死循环            },            set(newValue) {                if (newValue === val) {                    return                }                val = newValue                that.walk(newValue) // 修改后可能是对象，set函数内部调用，修改了this指向                dep.notify() // 发送通知            }        })    }}

复制代码

小结：这个文件是响应式自动化的实现，使用了一个 walk 方法，通过递归遍历 data 中的每一个属性，然后在放进 defineReactive 中给每个对象创建一个新的 Dep ，用于存储自身的依赖（观察者），然后将对象的可枚举和可写属性打开，并且定义一个 set 和 get 触发时的方法。如果是触发的 get ，就把他的 Dep.target 添加到 Dep 列表，这一步也就是收集依赖，你取了我的说明你对我感兴趣，所以我把你添加进我的观察者列表。如果触发 set ，说明数据发生改变，触发 dep 中的 notify ，通知所有观察者，有数据更新了，快行动，以此达成响应式。

然后进入 watcher.js 。这里通过一个 Dep 类的静态属性 target ，用来记录当前 watcher 对象，通过使用其中的属性，触发 get ，使自身依赖添加进观察者列表，形成了观察者模式，然后复原 Dep.target,方便下一个 Watcher 使用。在接收到观察对象的通知后，调用自身的更新方法，完成视图更新。

class Watcher {    constructor (vm, key, cb) {        this.vm = vm        // data中的属性名称        this.key = key        // 回调函数负责更新视图        this.cb = cb        // 把watcher对象记录到Dep类的静态属性target        Dep.target = this        // 触发get方法，在get方法中会调用addSub        this.oldValue = vm[key]        Dep.target = null    }    // 当数据发生变化的时候通知视图更新    update () {        let newValue = this.vm[this.key]        if (this.oldValue === newValue) {            return        }        this.cb(newValue)    }}

复制代码

我们最后来看一下初始化流程图

按照箭头得知：首先初始化阶段做了三个步骤：

调用 vue.js 中的 _proxyData 进行数据劫持。
进入 Observe.js ，创建 Dep（观察目标），所有他拥有一个储存观察者列表的容器，和添加观察者，通知观察者的方法。
创建 Watcher （观察者），他是观察者模式中的观察者，所以他拥有一个通知更新的响应方法。

小结：这三个步骤是 Vue 响应式的核心，也是观察者模式的实现，Watcher（观察者）通过触发 get ，将自身添加进观察目标的观察者列表。Dep 通过遍历自身观察者列表实现通知所有观察者，从而实现响应式。

视图渲染和视图更新

我们来看看 compiler.js 文件的主要内容

compile ：编辑模板
compileElement ：编译元素节点
compileText ：编译文本节点，处理差值表达式

// 解析 v-model    modelUpdater (node, value, key) {        node.value = value        new Watcher(this.vm, key, (newValue) => { // 创建watcher对象，当数据改变更新视图            node.value = newValue        })        // 双向绑定        node.addEventListener('input', () => {            this.vm[key] = node.value        })    } // 编译模板    compile (el) {        let childNodes = el.childNodes        Array.from(childNodes).forEach(node => {            if (this.isTextNode(node)) { // 处理文本节点                this.compileText(node)            }   else if(this.isElementNode(node)) { // 处理元素节点                this.compileElement(node)            }            // 如果还有子节点，递归调用            if (node.childNodes && node.childNodes.length > 0) {                this.compile(node)            }        })    }    // 编译元素节点，处理指令    compileElement (node) {        // console.log(node.attributes)        if (node.attributes.length) {            Array.from(node.attributes).forEach(attr => { // 遍历所有元素节点                let attrName = attr.name                if (this.isDirective(attrName)) { // 判断是否是指令                    attrName = attrName.indexOf(':') > -1 ? attrName.substr(5) : attrName.substr(2)                   // 获取 v- 后面的值                    let key = attr.value // 获取data名称                    this.update(node, key, attrName)                }            })        }    } // 编译文本节点，处理差值表达式    compileText (node) {        // 获取 {{  }} 中的值        // console.dir(node) // console.dir => 转成对象形式        let reg = /\{\{(.+?)\}\}/        let value = node.textContent        if (reg.test(value)) {            let key = RegExp.$1.trim() // 返回匹配到的第一个字符串，去掉空格            node.textContent = value.replace(reg, this.vm[key])            new Watcher(this.vm, key, (newValue) => { // 创建watcher对象，当数据改变更新视图                node.textContent = newValue            })        }    }

复制代码

我们再看一幅流程图

小结：compile 把元素转换为数据模型，他是普通的 JavaScript 对象，我们这叫做 vnode 对象，然后遍历 vnode 对象，根据标识分为元素节点，文本节点，数据三个分类，分别进入不同的处理函数，并且创建一个 Watcher 对象，然后在 Watcher 对象中触发 get 实现响应式，同步会进行 updata 更新数据，转换成真实 dom ，完成页面渲染，更新就是如此反复。

整体响应式运行流程图

最后，我们根据这张流程图进行一下知识回顾。首先是初始化三步走：

通过 _proxyData 进行数据劫持，对 Data 进行代理，
创建 Dep（观察目标）对象，
然后创建 Watcher （观察者）对象，

然后开始渲染阶段

vm.render（）触发后进行模板编译
complie（template）将元素编译成 vnode 对象，遍历该对象，创建 Watcher ，添加依赖完成响应式。
updata 更新数据，然后转化成真实 dom，完成渲染。

至此, Vue 响应式原理及其设计模式应该很清楚啦，如有疑问欢迎留言提出。

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发布于: 2021 年 01 月 29 日阅读数: 850

原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/3599eb48dcab11d43381fd999】。文章转载请联系作者。

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序言

什么是 Vue 响应式

响应式的设计模式

响应式和观察者模式的融合

小结

Vue 实例初始化

响应式三步走源码

视图渲染和视图更新

整体响应式运行流程图

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