实现 Vue 的响应式系统
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· 2020-11-29
作者：小豪看世界
来源：SegmentFault 思否
前言
Vue 最独特的特性之一，是其非侵入性的响应式系统。比如我们修改了数据，那么依赖这些数据的视图都会进行更新，大大提高了我们的"搬砖"效率，回想一下初学 JS 的时候海量的 Dom操作~.~......，Vue 通过数据驱动视图，极大的将我们从繁琐的DOM操作中解放出来。
如下图，我们改变了 msg 的值，视图也响应式的进行了更新
Vue 响应式原理
我们先看 vue 官网的图，其实不太清晰，我初看的时候也是一脸懵逼的~.~：
再看下面这张图，响应式原理涵盖在里面了（图片来源于网络）：
梳理一下流程:
Vue 初始化 => 劫持 data 设置 get、set （拦截数据读写） Compile 解析模板 => 生成 watcher => 读取 data，触发 get 方法 => Dep 收集依赖（watcher） 数据变化 => 触发 set方法 => 通知 Dep 中的所有 watcher => 视图更新
对于 Observer、Dep 和 Watcher 这三大金刚 ，我初学的时候也是傻傻的分不清楚很懵，我的理解是：
Dep(dependence) 即依赖收集器，收集 Watcher 即观察者。
Watcher 即观察者，观察数据，数据变化时更新对应的视图（dom）。
Observer 即劫持者，通过 Object.defineProperty() 给数据设置 get 和 set 方法：
get: 当某个地方用到数据时，如下 h1、h2 标签都用到了 msg 数据，即观察 msg 数据 的两个 watcher 将被放入 msg 数据的依赖收集器 Dep 中。
data() {return {msg: 'hello vue',}},{{msg}}
{{msg}}
set：当 msg 数据改变的时候，遍历 Dep 依赖收集器，通知所有 Watcher 更新视图，即更新 h1、h2 标签内的文本内容
实现 Vue 的响应式系统
通过上面分析，可知每一个数据有一个依赖收集器 Dep，Dep 里面存放用到该数据的 Watcher，如下图所示（图片来源于网络）:
1. Dep
我们先实现 Dep，Dep 我们可以用数组来模拟，它应该有两个方法：
add，收集 Watcher notify，数据变化的时候通知 Watcher 更新视图
# 依赖收集器class Dep {constructor() {this.subs = [];}addSub(watcher) {# 添加观察者this.subs.push(watcher);}notify() {# 通知每一个观察者更新视图this.subs.forEach(watcher => watcher.update());}}
2. Watcher
Watcher 实现如下，其中 cb 是更新视图的方法，关键点在于 oldVal，它有两个用处：
Dep 触发 update 方法时，比对新旧值，若有变化才更新，避免不必要的视图更新 初始化的时候，会获取旧值，会触发数据的 get 方法，在此时可以把依赖注入到 Dep 中（即依赖收集）
# 观察者，用于更新视图class Watcher {constructor(vm, expr, cb) {this.vm = vm;this.expr = expr;# 视图更新函数this.cb = cb;# 旧值this.oldVal = this.getOldVal();}getOldVal() {# 传递watch自己Dep.target = this;# 获取值的时候会触发 get 方法，把自己 push 进 deps[] 里const oldVal = compileUtils.getVal(this.expr, this.vm);Dep.target = null;return oldVal;}update() {# 获取新值const newVal = compileUtils.getVal(this.expr, this.vm);if (newVal !== this.oldVal) {this.cb(newVal);}}}
Dep.target = this 的用处是相当于设置了一个全局变量让 Dep 能收集到 watcher 自己，后面 Dep.target = null 用处是销毁全局变量
3. Observer
Observer 实现如下，通过 Object.defineProperty 拦截数据的读写操作：
get 收集依赖，注意判断 Dep.target 是否有值，因为模板解析的时候也会读取数据触发 get 方法 set 通知依赖收集器，更新视图
// 数据劫持class Observer {constructor(data) {this.observer(data, key, data[key]);}observer(obj, key, value) {const dep = new Dep();Object.defineProperty(obj, key, {enumerable: true,configurable: false,get() {# 防止视图初始化的时候也被收集到Dep中Dep.target && dep.addSub(Dep.target);return value;},set: newVal => {this.observer(newVal);if (newVal !== value) {value = newVal;# 通知依赖收集器，有变化dep.notify();}},});}}
4. Compile
到这里我们已经实现了 Observer、Dep 和 Watcher，实现了数据的响应式追踪，可是还有一个点没打通，那就是依赖收集，那么依赖什么时候收集呢？换言之我们怎么知道哪些数据依赖了哪些视图呢？
在 Vue 解析模板的时候，实际上我们已经知道了哪些 Dom 依赖了哪些数据，所以是在 compile 的时候完成了模板解析并完成了依赖收集。
Compile 实现如下，省略大部分 dom 操作相关代码，可以用 DocumentFragment 文档碎片提升性能，逻辑比较简单，我们在 dom 解析数据的时候生成了对应的 watcher，并完成了依赖收集：
# 编译类，输出真实Domclass Compile {constructor(el, vm) {this.el = this.isElementNode(el) ? el : document.querySelector(el);this.vm = vm;# 获取文档对象const fragment = this.nodeFragment(this.el);# 编译this.compile(fragment);# 挂载回appthis.el.appendChild(fragment);}# 是否元素节点isElementNode(node) {return node.nodeType === 1;}# 获取文档碎片nodeFragment(el) {# do something}compile(fragment) {const childNodes = fragment.childNodes;[...childNodes].forEach(node => {if (this.isElementNode(node)) {# 元素节点# do something} else {# 文本节点# do something}})}}# 根据不同指令 执行不同的编译操作const compileUtils = {# v-texttext(node, expr, vm) {const value = vm.$data[expr];# 创建观察者 完成依赖收集new Watcher(vm, expr, newVal => {node.textContent = value;});node.textContent = value;},};
至此一个响应式的系统就已经完了
双向数据绑定
什么是双向数据绑定
上面我们实现了响应式的系统，但只是单向的，即数据驱动视图，什么是双向数据绑定呢？如下图：
我们常见的 v-model， 就是双向数据绑定，其实它是一个语法糖：
等价于 =>
实现
双向数据绑定即：
数据改变 => 视图更新 视图改变 => 数据改变 => 视图更新
比如最简单的 input，我们只需要监听 input 事件，文本发生变化时更新数据，触发数据的 set 方法，通知所有的 watcher 更新视图
我们在模板编译的时候，给 dom 元素绑定相应的事件，如 input 标签绑定 input 事件并指定更新数据的回调函数：
const compileUtils = {# v-modelmodel(node, expr, vm) {const value = vm.$data[expr];# 创建观察者 完成依赖收集new Watcher(vm, expr, newVal => {node.value = value;});node.addEventListener('input', (e) => {# 更新数据，触发数据的 set 方法vm.$data[expr] = newVal;});node.value = value;},};
至此大功告成
