只需要15分鐘,掌握Vue-next響應式原理

前言

最新 vue-next 的源碼發佈了,雖然是 pre-alpha 版本,但這時候其實是閱讀源碼的比較好的時機。在 vue 中,比較重要的東西當然要數它的響應式系統,在之前的版本中,已經有若干篇文章對它的響應式原理和實現進行了介紹,這裡就不贅述了。在 vue-next 中,其實現原理和之前還是相同的,即通過觀察者模式和數據劫持,只不過對其實現方式進行了改變。

對於解析原理的文章,我個人是比較喜歡那種“小白”風格的文章,即不要摘錄特別多的代碼,也不要闡述一些很深奧的原理與概念。在我剛接觸 react 的時候,還記得有一篇利用 jquery 來介紹 react 的文章,從簡入繁,面面俱到,其背後闡述的知識點對我後來學習 react 起到很多的幫助。

因此,這篇文章我也打算按這種風格來寫一下利用最近空閒時間閱讀 vue-next 響應式模塊的源碼的一些心得與體會,算是拋磚引玉,同時實現一個極簡的響應式系統。

如有錯誤,還望指正。

一、預備知識

無論是閱讀這篇文章,還是閱讀 vue-next 響應式模塊的源碼,首先有兩個知識點是必備的:

  • Proxy:es6 中新的代理內建工具類
  • Reflect:es6 中新的反射工具類

由於篇幅有限,這裡也不詳細贅述這兩個類的用途與使用方法了,推薦三篇我認為不錯的文章,僅供參考:

  • ES6 Proxies in Depth
  • ES6 Proxy Traps in Depth
  • ES6 Reflection in Depth

二、接口

對於 vue-next 響應式系統的 RFC,可以參考這裡。雖然距離現在有一段時間了,但是通過閱讀源碼,可以發現一些影子。

我們大體要實現的效果如下面的代碼所示:

只需要15分鐘,掌握Vue-next響應式原理

可以發現我們熟悉的依賴收集階段(同時也是觀察者模式的訂閱過程),是在 effect 中進行的,依賴收集的準備工作(即數據劫持邏輯),是在 reactive 中進行的,而數據變化的觸發響應的邏輯在後面的 state.count++ 代碼執行時進行(同時也是觀察者模式的發佈過程),之後便會執行之前傳入 effect 內部的回調函數並輸入 count: 1。

三、類型與公共變量

由於 vue-next 用 ts 進行了重寫,這裡我也使用 ts 來實現這個極簡版本的響應式系統。主要涉及到的類型和公共變量如下:

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  • currentEffect:用來儲存當前正在收集依賴的 effect
  • effectMap:代表目標對象每個 key 所對應的依賴於它的 effect 數組,也可以把它理解為觀察者模式中的訂閱者字典

四、利用 Proxy 實現數據劫持

在之前的版本中,vue 利用 Object.defineProperty 中的 setter 和 getter 來對數據對象進行劫持,vue-next 則通過 Proxy。眾所周知,Object.defineProperty 所實現的數據劫持是有一定限制的,而 Proxy 就會強大很多。

首先,我們在腦後中,設想一下如何使用 Proxy 來實現數據劫持呢?很簡單,大體結構如下所示:

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這裡的 handlers 是聲明如何處理各個 trap 的邏輯,比如:

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由於這裡是極簡版本的實現,那麼我們就僅僅實現 get 和 set 兩個 trap 就可以了,分別對應依賴收集和觸發響應的邏輯。

1.依賴收集

對於依賴收集的實現,由於是極簡版本,實現的前提如下:

  • 不考慮對象的嵌套
  • 不考慮集合類型
  • 不考慮基礎類型
  • 不考慮對代理對象的處理

哈哈,基本這四點排除之後,這個依賴收集函數就會很輕很薄,如下:

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實現的邏輯很簡單,其實就是觀察者模式中註冊訂閱者的實現邏輯,值得注意的是,這裡對於 target 的賦值邏輯,我們委託給 Reflect 來完成,雖然 target[key] 也是可以工作的,但是使用 Reflect 是更提倡的方式。

2.觸發響應

觸發響應的邏輯就比較簡單了,其實是對應觀察者模式中,發佈事件的邏輯,如下:

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同樣,這裡使用 Reflect 來對 target 進行賦值操作,因為它會返回一個 boolean 值代表是否成功,而 set 這個 trap也需要代表相同含義的值。

3.通過 reactive 方法來初始化代理對象

實現了數據劫持的代理邏輯之後,我們只需要在 reactive 這個方法中,返回一個代理對象的實例即可,還記的上文中我們在實現之前腦海中浮現的大致代碼框架嗎?

如下:

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五、依賴收集的準備工作

上文中提到了,對於依賴收集的工作,我們是有條件地進行的,即在一個 effect 中,我們才會進行收集,其他情況下的取值邏輯,我們則不會進行依賴收集,因此,effect 方法正式為了實現這點而存在的,如下:

只需要15分鐘,掌握Vue-next響應式原理

之所以實現如此簡單,是因為我們這裡是極簡版本,不需要考慮諸如 readOnly 、異常以及收集時機等因素。可以發現,就是將傳入的回調函數包裹在另一個方法中,然後將這個方法用 currentEffect 這個變量暫存,之後嘗試運行一下即可。當 effect 運行完畢之後,再將 currentEffect 置空,這樣就可以達到只在 effect 下進行依賴收集的目的。

最後

這個極簡的響應式系統雖然能用,但是有很多未考慮的因素,其實就是在上文中被我們忽略的那些前提條件,這裡再列舉一下,並給出源代碼中的解法:

  • 基礎數據類型的處理:可以將基礎數據類型封裝為一個 ref 對象,其 value 指向基礎數據類型的值
  • 嵌套對象:遞歸進行執行代理過程即可
  • 集合對象:編寫專門的 trap 處理邏輯
  • 代理實例:緩存這些代理實例,下次遇到直接返回即可

但我仍然推薦你直接去閱讀一下源碼,因為你會發現,源碼會在這個極簡版本基礎上,利用了更加複雜數據結構以及流程,來控制依賴收集和觸發響應的流程,同時各種特殊情況也有更加明細的考慮。

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