能否手写 vue3 响应式原理 - 面试进阶
- 2022-10-29 浙江
本文字数:6191 字
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(二)响应式原理
利用 ES6 中 Proxy 作为拦截器,在 get 时收集依赖,在 set 时触发依赖,来实现响应式。
(三)手写实现
1、实现 Reactive
基于原理,我们可以先写一下测试用例
//reactive.spec.ts
describe("effect", () => {
it("happy path", () => {
const original = { foo: 1 }; //原始数据
const observed = reactive(original); //响应式数据
expect(observed).not.toBe(original);
expect(observed.foo).toBe(1); //正常获取数据
expect(isReactive(observed)).toBe(true);
expect(isReactive(original)).toBe(false);
expect(isProxy(observed)).toBe(true);
});
});
首先实现数据的拦截处理,通过 ES6 的 Proxy,实现获取和赋值操作。
//reactive.ts
//对new Proxy()进行包装
export function reactive(raw) {
return createActiveObject(raw, mutableHandlers);
}
function createActiveObject(raw: any, baseHandlers) {
//直接返回一个Proxy对象,实现响应式
return new Proxy(raw, baseHandlers);
}
//baseHandler.ts
//抽离出一个handler对象
export const mutableHandlers = {
get:createGetter(),
set:createSetter(),
};
function createGetter(isReadOnly: Boolean = false, shallow: Boolean = false) {
return function get(target, key) {
const res = Reflect.get(target, key);
// 看看res是否是一个object
if (isObject(res)) {
//如果是,则进行嵌套处理,使得返回的对象中的 对象 也具备响应式
return isReadOnly ? readonly(res) : reactive(res);
}
if (!isReadOnly) {
//如果不是readonly类型,则收集依赖
track(target, key);
}
return res;
};
}
function createSetter() {
return function set(target, key, value) {
const res = Reflect.set(target, key, value);
//触发依赖
trigger(target, key);
return res;
};
}
从上述代码中,我们可以⚠️注意到 track(target, key) 和 trigger(target, key) 这两个函数,分别是对依赖的收集和触发。
依赖:我们可以把依赖认为是把用户对数据的操控(用户函数,副作用函数)包装成一个东西,我们在 get 的时候将依赖一个一个收集起来,set 的时候全部触发,即可实现响应式效果。
2、实现依赖的收集和触发
//effect.ts
//全局变量
let activeEffect: ReactiveEffect; //当前的依赖
let shouldTrack: Boolean; //是否收集依赖
const targetMap = new WeakMap(); //依赖树
targetMap 结构:
targetMap: {每一个 target(depsMap):{每一个 key(depSet):[每一个依赖]}}
WeakMap 和 Map 的区别
1、WeakMap 只接受对象作为 key,如果设置其他类型的数据作为 key,会报错。
2、WeakMap 的 key 所引用的对象都是弱引用,只要对象的其他引用被删除,垃圾回收机制就会释放该对象占用的内存,从而避免内存泄漏。
3、由于 WeakMap 的成员随时可能被垃圾回收机制回收,成员的数量不稳定,所以没有 size 属性。
4、没有 clear()方法
5、不能遍历
首先我们定义一个依赖类,称为 ReactiveEffect,对用户函数进行包装,赋予一些属性和方法。参考:前端手写面试题详细解答
//effect.ts
//响应式依赖 — ReactiveEffect类
class ReactiveEffect {
private _fn: any; //用户函数,
active = true; //表示当前依赖是否激活,如果清除过则为false
deps: any[] = []; //包含该依赖的deps
onStop?: () => void; //停止该依赖的回调函数
public scheduler: Function; //调度函数
//构造函数
constructor(fn, scheduler?) {
this._fn = fn;
this.scheduler = scheduler;
}
//执行副作用函数
run() {
//用户函数,可以报错,需要用try包裹
try {
//如果当前依赖不是激活状态,不进行依赖收集,直接返回
if (!this.active) {
return this._fn();
}
//开启依赖收集
shouldTrack = true;
activeEffect = this;
//调用时会触发依赖收集
const result = this._fn();
//关闭依赖收集
shouldTrack = false;
//返回结果
return result;
} finally {
//todo
}
}
}
effect 影响函数
创建一个用户函数作用函数,称为 effect,这个函数的功能为基于 ReactiveEffect 类创建一个依赖,触发用户函数(的时候,触发依赖收集),返回用户函数。
//创建一个依赖
export function effect(fn, option: any = {}) {
//为当前的依赖创建响应式实例
const _effect = new ReactiveEffect(fn, option.scheduler);
Object.assign(_effect, option);
//最开始调用一次,其中会触发依赖收集 _effect.run() -> _fn() -> get() -> track()
_effect.run();
const runner: any = _effect.run.bind(_effect);
//在runner上挂载依赖,方便在其他地方通过runner访问到该依赖
runner.effect = _effect;
return runner;
}
bind():在原函数的基础上创建一个新函数,使新函数的 this 指向传入的第一个参数,其他参数作为新函数的参数
用户触发依赖收集时,将依赖添加到 targetMap 中。
收集/添加依赖
//把依赖添加到targetMap对应target的key中,在重新set时在trigger中重新触发
export function track(target: Object, key) {
//如果不是track的状态,直接返回
if (!isTracking()) return;
// target -> key -> dep
//获取对应target,获取不到则创建一个,并加进targetMap中
let depsMap = targetMap.get(target);
if (!depsMap) {
targetMap.set(target, (depsMap = new Map()));
}
//获取对应key,获取不到则创建一个,并加进target中
let depSet = depsMap.get(key);
if (!depSet) {
depsMap.set(key, (depSet = new Set()));
}
//如果depSet中已经存在该依赖,直接返回
if (depSet.has(activeEffect)) return;
//添加依赖
trackEffects(depSet);
}
export function trackEffects(dep) {
//往target中添加依赖
dep.add(activeEffect);
//添加到当前依赖的deps数组中
activeEffect.deps.push(dep);
}
触发依赖
//一次性触发对应target中key的所有依赖
export function trigger(target, key) {
let depsMap = targetMap.get(target);
let depSet = depsMap.get(key);
//触发依赖
triggerEffects(depSet);
}
export function triggerEffects(dep) {
for (const effect of dep) {
if (effect.scheduler) {
effect.scheduler();
} else {
effect.run();
}
}
}
3、移除/停止依赖
我们在 ReactiveEffect 这个类中,增加一个 stop 方法,来暂停依赖收集和清除已经存在的依赖
//响应式依赖 — 类
class ReactiveEffect {
private _fn: any; //用户函数,
active = true; //表示当前依赖是否激活,如果清除过则为false
deps: any[] = []; //包含该依赖的deps
onStop?: () => void; //停止该依赖的回调函数
public scheduler: Function; //调度函数
//...
stop() {
if (this.active) {
cleanupEffect(this);
//执行回调
if (this.onStop) {
this.onStop();
}
//清除激活状态
this.active = false;
}
}
}
//清除该依赖挂载的deps每一项中的该依赖
function cleanupEffect(effect) {
effect.deps.forEach((dep: any) => {
dep.delete(effect);
});
effect.deps.length = 0;
}
//移除一个依赖
export function stop(runner) {
runner.effect.stop();
}
(四)衍生类型
1、实现 readonly
readonly 相比于 reactive,实现上相对比较简单,它是一个只读类型,不会涉及 set 操作,更不需要收集/触发依赖。
export function readonly(raw) {
return createActiveObject(raw, readonlyHandlers);
}
export const readonlyHandlers = {
get: readonlyGet,
set: (key, target) => {
console.warn(`key:${key} set 失败,因为target是一个readonly对象`, target);
return true;
},
};
const readonlyGet = createGetter(true);
function createGetter(isReadOnly: Boolean = false, shallow: Boolean = false) {
return function get(target, key) {
if (key === ReactiveFlags.IS_REACTIVE) {
return !isReadOnly;
} else if (key === ReactiveFlags.IS_READONLY) {
return isReadOnly;
}
//...
// 看看res是否是一个object
if (isObject(res)) {
return isReadOnly ? readonly(res) : reactive(res);
}
if (!isReadOnly) {
//收集依赖
track(target, key);
}
return res;
};
}
2、实现 shallowReadonly
我们先看一下 shallow 的含义
shallow:不深的, 浅的,不深的, 不严肃的, 肤浅的,浅薄的。
那么 shallowReadonly,指的是只对最外层进行限制,而内部的仍然是一个普通的、正常的值。
//shallowReadonly.ts
export function shallowReadonly(raw) {
return createActiveObject(raw, shallowReadonlyHandlers);
}
export const shallowReadonlyHandlers = extend({}, readonlyHandlers, {
get: shallowReadonlyGet,
});
const shallowReadonlyGet = createGetter(true, true);
function createGetter(isReadOnly: Boolean = false, shallow: Boolean = false) {
return function get(target, key) {
//..
const res = Reflect.get(target, key);
//是否shallow,是的话很直接返回
if (shallow) {
return res;
}
if (isObject(res)) {
//...
}
};
}
3、实现 ref
ref 相对 reactive 而言,实际上他不存在嵌套关系,就是一个 value。
//ref.ts
export function ref(value: any) {
return new RefImpl(value);
}
我们来实现一下 RefImpl 类,原理其实跟 reactive 类似,只是一些细节处不同。
//ref.ts
class RefImpl {
private _value: any; //转化后的值
public dep; //依赖容器
private _rawValue: any; //原始值,
public _v_isRef = true; //判断ref类型
constructor(value) {
this._rawValue = value; //记录原始值
this._value = convert(value); //存储转化后的值
this.dep = new Set(); //创建依赖容器
}
get value() {
trackRefValue(this); //收集依赖
return this._value;
}
set value(newValue) {
//新老值不同,才触发更改
if (hasChanged(newValue, this._rawValue)) {
// 一定先修改value,再触发依赖
this._rawValue = newValue;
this._value = convert(newValue);
triggerEffects(this.dep);
}
}
}
//ref.ts
//对value进行转换(value可能是object)
export function convert(value: any) {
return isObject(value) ? reactive(value) : value;
}
export function trackRefValue(ref: RefImpl) {
if (isTracking()) {
trackEffects(ref.dep);
}
}
//effect.ts
export function isTracking(): Boolean {
//是否开启收集依赖 & 是否有依赖
return shouldTrack && activeEffect !== undefined;
}
export function trackEffects(dep) {
dep.add(activeEffect);
activeEffect.deps.push(dep);
}
export function triggerEffects(dep) {
for (const effect of dep) {
if (effect.scheduler) {
effect.scheduler();
} else {
effect.run();
}
}
}
实现 proxyRefs
4、实现 computed
computed 的实现也很巧妙,利用调度器机制和一个私有变量_value,实现缓存和惰性求值。
通过注解(一)(二)(三)可理解其实现流程
//computed
import { ReactiveEffect } from "./effect";
class computedRefImpl {
private _dirty: boolean = true;
private _effect: ReactiveEffect;
private _value: any;
constructor(getter) {
//创建时,会创建一个响应式实例,并且挂载
this._effect = new ReactiveEffect(getter, () => {
//(三)
//当监听的值发生改变时,会触发set,此时触发当前依赖
//因为存在调度器,不会立刻执行用户fn(实现了lazy),而是将_dirty更改为true
//在下一次用户get时,会调用run方法,重新拿到最新的值返回
if (!this._dirty) {
this._dirty = true;
}
});
}
get value() {
//(一)
//默认_dirty是true
//那么在第一次get的时候,会触发响应式实例的run方法,触发依赖收集
//同时拿到用户fn的值,存储起来,然后返回出去
if (this._dirty) {
this._dirty = false;
this._value = this._effect.run();
}
//(二)
//当监听的值没有改变时,_dirty一直为false
//所以,第二次get时,因为_dirty为false,那么直接返回存储起来的_value
return this._value;
}
}
export function computed(getter) {
//创建一个computed实例
return new computedRefImpl(getter);
}
(五)工具类
//是否是reactive响应式类型
export function isReactive(target) {
return !!target[ReactiveFlags.IS_REACTIVE];
}
//是否是readonly响应式类型
export function isReadOnly(target) {
return !!target[ReactiveFlags.IS_READONLY];
}
//是否是响应式对象
export function isProxy(target) {
return isReactive(target) || isReadOnly(target);
}
//是否是对象
export function isObject(target) {
return typeof target === "object" && target !== null;
}
//是否是ref
export function isRef(ref: any) {
return !!ref._v_isRef;
}
//解构ref
export function unRef(ref: any) {
return isRef(ref) ? ref.value : ref;
}
//是否改变
export const hasChanged = (val, newVal) => {
return !Object.is(val, newVal);
};
判断响应式类型的依据是,在 get 的时候,检查传进来的 key 是否等于某枚举值来做为判断依据,在 get 中加入
//reactive.ts
export const enum ReactiveFlags {
IS_REACTIVE = "__v_isReactive",
IS_READONLY = "__v_isReadOnly",
}
//baseHandler.ts
function createGetter(isReadOnly: Boolean = false, shallow: Boolean = false) {
return function get(target, key) {
//...
if (key === ReactiveFlags.IS_REACTIVE) {
return !isReadOnly;
} else if (key === ReactiveFlags.IS_READONLY) {
return isReadOnly;
}
//...
};
}
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