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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

    阅读完需:约 20 分钟

(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);   }); });
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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); }
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 //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;   }; }
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从上述代码中,我们可以⚠️注意到 track(target, key)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
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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     }   } }
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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; }
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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); }
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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();     }   } }
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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(); }
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(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;   }; }
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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)) {       //...     }   }; }
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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); }
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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);     }   } }
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 //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();     }   } }
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  • 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); }
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(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); };
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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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