Vue 进阶系列之响应式原理及实现

Reactivity表示一个状态改变之后,如何动态改变整个系统,在实际项目应用场景中即数据如何动态改变Dom。

需求

现在有一个需求,有a和b两个变量,要求b一直是a的10倍,怎么做?

简单尝试1:

let a = 3;
let b = a * 10;
console.log(b); // 30

乍一看好像满足要求,但此时b的值是固定的,不管怎么修改a,b并不会跟着一起改变。也就是说b并没有和a保持数据上的同步。只有在a变化之后重新定义b的值,b才会变化。

a = 4;
console.log(a); // 4
console.log(b); // 30
b = a * 10;
console.log(b); // 40
复制代码

简单尝试2:

将a和b的关系定义在函数内,那么在改变a之后执行这个函数,b的值就会改变。伪代码如下。

onAChanged(() => {
 b = a * 10;
})

所以现在的问题就变成了如何实现 onAChanged 函数,当a改变之后自动执行 onAChanged ,请看后续。

结合view层

现在把a、b和view页面相结合,此时a对应于数据,b对应于页面。业务场景很简单,改变数据a之后就改变页面b。


document
 .querySelector('.cell.b')
 .textContent = state.a * 10
复制代码

现在建立数据a和页面b的关系,用函数包裹之后建立以下关系。


onStateChanged(() => {
 document
 .querySelector(‘.cell.b’)
 .textContent = state.a * 10
})

再次抽象之后如下所示。


 {{ state.a * 10 }}

onStateChanged(() => {
 view = render(state)
})

view = render(state) 是所有的页面渲染的高级抽象。这里暂不考虑 view = render(state) 的实现,因为需要涉及到DOM结构及其实现等一系列技术细节。这边需要的是 onStateChanged 的实现。

实现

实现方式是通过 Object.defineProperty 中的 getter 和 setter 方法。具体使用方法参考如下链接。

MDN之Object.defineProperty

需要注意的是 get 和 set 函数是存取描述符, value 和 writable 函数是数据描述符。描述符必须是这两种形式之一,但二者不能共存,不然会出现异常。

实例1:实现 convert() 函数

要求如下:

obj
Object.defineProperty

示例:

const obj = { foo: 123 }
convert(obj)
obj.foo // 输出 getting key "foo": 123
obj.foo = 234 // 输出 setting key "foo" to 234
obj.foo // 输出 getting key "foo": 234

在了解 Object.defineProperty 中 getter 和 setter 的使用方法之后,通过修改 get和 set 函数就可以实现 onAChanged 和 onStateChanged 。

实现:

function convert (obj) {
 // 迭代对象的所有属性
 // 并使用Object.defineProperty()转换成getter/setters
 Object.keys(obj).forEach(key => {
 
 // 保存原始值
 let internalValue = obj[key]
 
 Object.defineProperty(obj, key, {
 get () {
 console.log(`getting key "${key}": ${internalValue}`)
 return internalValue
 },
 set (newValue) {
 console.log(`setting key "${key}" to: ${newValue}`)
 internalValue = newValue
 }
 })
 })
}

实例2:实现 Dep 类

要求如下:

  • 1、创建一个 Dep 类,包含两个方法: depend 和 notify
  • 2、创建一个 autorun 函数,传入一个 update 函数作为参数
  • 3、在 update 函数中调用 dep.depend() ,显式依赖于 Dep 实例
  • 4、调用 dep.notify() 触发 update 函数重新运行

示例:

const dep = new Dep()
autorun(() => {
 dep.depend()
 console.log('updated')
})
// 注册订阅者,输出 updated
dep.notify()
// 通知改变,输出 updated

首先需要定义 autorun 函数,接收 update 函数作为参数。因为调用 autorun 时要在 Dep中注册订阅者,同时调用 dep.notify() 时要重新执行 update 函数,所以 Dep 中必须持有 update 引用,这里使用变量 activeUpdate 表示包裹update的函数。

实现代码如下。

let activeUpdate = null 
function autorun (update) {
 const wrappedUpdate = () => {
 activeUpdate = wrappedUpdate // 引用赋值给activeUpdate
 update() // 调用update,即调用内部的dep.depend
 activeUpdate = null // 绑定成功之后清除引用
 }
 wrappedUpdate() // 调用
}

wrappedUpdate 本质是一个闭包, update 函数内部可以获取到 activeUpdate 变量,同理 dep.depend() 内部也可以获取到 activeUpdate 变量,所以 Dep 的实现就很简单了。

实现代码如下。

class Dep {
 // 初始化
 constructor () { 
 this.subscribers = new Set()
 }
 // 订阅update函数列表
 depend () {
 if (activeUpdate) { 
 this.subscribers.add(activeUpdate)
 }
 }
 // 所有update函数重新运行
 notify () { 
 this.subscribers.forEach(sub => sub())
 }
}

结合上面两部分就是完整实现。

实例3:实现响应式系统

要求如下:

  • 1、结合上述两个实例, convert() 重命名为观察者 observe()
  • 2、 observe() 转换对象的属性使之响应式,对于每个转换后的属性,它会被分配一个 Dep实例,该实例跟踪订阅 update 函数列表,并在调用 setter 时触发它们重新运行
  • 3、 autorun() 接收 update 函数作为参数,并在 update 函数订阅的属性发生变化时重新运行。

示例:

const state = {
 count: 0
}
observe(state)
autorun(() => {
 console.log(state.count)
})
// 输出 count is: 0
state.count++
// 输出 count is: 1

结合实例1和实例2之后就可以实现上述要求, observe 中修改 obj 属性的同时分配 Dep 的实例,并在 get 中注册订阅者,在 set 中通知改变。 autorun 函数保存不变。 实现如下:

class Dep {
 // 初始化
 constructor () { 
 this.subscribers = new Set()
 }
 // 订阅update函数列表
 depend () {
 if (activeUpdate) { 
 this.subscribers.add(activeUpdate)
 }
 }
 // 所有update函数重新运行
 notify () { 
 this.subscribers.forEach(sub => sub())
 }
}
function observe (obj) {
 // 迭代对象的所有属性
 // 并使用Object.defineProperty()转换成getter/setters
 Object.keys(obj).forEach(key => {
 let internalValue = obj[key]
 // 每个属性分配一个Dep实例
 const dep = new Dep()
 Object.defineProperty(obj, key, {
 
 // getter负责注册订阅者
 get () {
 dep.depend()
 return internalValue
 },
 // setter负责通知改变
 set (newVal) {
 const changed = internalValue !== newVal
 internalValue = newVal
 
 // 触发后重新计算
 if (changed) {
 dep.notify()
 }
 }
 })
 })
 return obj
}
let activeUpdate = null
function autorun (update) {
 // 包裹update函数到"wrappedUpdate"函数中,
 // "wrappedUpdate"函数执行时注册和注销自身
 const wrappedUpdate = () => {
 activeUpdate = wrappedUpdate
 update()
 activeUpdate = null
 }
 wrappedUpdate()
}

结合Vue文档里的流程图就更加清晰了。

Vue 进阶系列之响应式原理及实现

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