【Vuejs】908- Vue 3.0 进阶之深入学习响应式 Refs API
本文是 Vue 3.0 进阶系列 的第九篇文章，在组合式 API setup 配置项中经常会见到 Refs API 的身影，比如 ref、toRef 或 toRefs 等。那么这些常用 API 的作用和使用场景是什么？它们背后的实现原理又是什么？接下来，阿宝哥将带着这些问题，跟大家一起来深入学习响应式 Refs API。
一、ref
该函数接受一个内部值并返回一个响应式且可变的 ref 对象，该对象内部含有一个 value 属性。
1.1 使用示例
const { ref } = Vue
const skill = ref("Vue 3")
console.log(skill.value) // Vue 3
skill.value = "Vite 2"
console.log(skill.value) // Vite 2
1.2 函数实现
// packages/reactivity/src/ref.ts
export function ref<T extends object>(value: T): ToRef<T>
export function ref<T>(value: T): Ref<UnwrapRef<T>>
export function ref<T = any>(): Ref<T | undefined>
export function ref(value?: unknown) {
return createRef(value)
}
由以上代码可知，ref 函数的 value 参数除了支持基本数据类型之外，也支持非基本数据类型的参数。在 ref 函数内部，会调用 createRef 工厂函数来创建 ref 对象。createRef 函数具体实现如下：
// packages/reactivity/src/ref.ts
function createRef(rawValue: unknown, shallow = false) {
if (isRef(rawValue)) {
return rawValue
}
return new RefImpl(rawValue, shallow)
}
在创建 ref 对象时，如果发现 rawValue 参数本身就是 ref 对象的话，则会直接返回该对象。否则，会调用 RefImpl 构造函数创建 ref 对象。以 ref 使用的示例为例，通过 ref("Vue 3") 创建的 ref 对象的内部结构如下图所示：
从上图中，我们可以清楚地看到 ref 对象内部含有 __v_isRef、_rawValue 和 _value 等属性。那么这些属性有什么用呢？这里我们先来介绍 __v_isRef 属性的作用。
二、isRef
该函数用于检查指定值是否为一个 ref 对象。
2.1 使用示例
const { ref, isRef } = Vue
const name = ref("阿宝哥")
console.log(isRef(name)) // true
2.2 函数实现
// packages/reactivity/src/ref.ts
export function isRef<T>(r: Ref<T> | unknown): r is Ref<T>
export function isRef(r: any): r is Ref {
return Boolean(r && r.__v_isRef === true)
}
由以上代码可知，在 isRef 函数内部是通过 r && r.__v_isRef === true 表达式来判断参数 r 是否为 ref 对象。前面我们已经分析了 ref 函数，已经知道 ref 对象的本质是 RefImpl 类的实例。那么该实例上的 __v_isRef 成员属性是什么时候设置的呢？下面我们从源码中来查找该问题的答案：
// packages/reactivity/src/ref.ts
class RefImpl<T> {
private _value: T
public readonly __v_isRef = true
// 省略大部分代码
}
观察以上代码可知，__v_isRef 属性是一个公有的只读属性且它的值始终为 true。好的，了解完如何创建 ref 对象和如何检查指定值是否为一个 ref 对象之后，我们来介绍下一个函数 —— unref。
三、unref
该函数接受一个参数，如果该参数是一个 ref 对象，则返回该对象的内部值，否则返回参数本身。它是 val = isRef(val) ? val.value : val 的语法糖函数。
3.1 使用示例
const { ref, unref } = Vue
const name = ref("阿宝哥")
console.log(unref(name)) // "阿宝哥"
3.2 函数实现
// packages/reactivity/src/ref.ts
export function unref<T>(ref: T): T extends Ref<infer V> ? V : T {
return isRef(ref) ? (ref.value as any) : ref
}
在 unref 函数内部，会通过 isRef 函数判断 ref 参数是否为 ref 对象，如果是的话，则会返回 ref.value 的值，否则返回参数本身。
四、toRef
该函数可以用来为源响应式对象上的某个 property 新创建一个 ref。之后，ref 可以被传递，它会保持对其源 property 的响应式连接。
4.1 使用示例
const { reactive, toRef } = Vue
const man = reactive({
name: "阿宝哥",
skill: "Vue 3"
})
const skillRef = toRef(man, 'skill');
console.log(`skillRef.value：${skillRef.value}`); // skillRef.value：Vue 3
skillRef.value = "Vite 2";
console.log(`man.skill：${man.skill}`); // man.skill：Vite 2
4.2 函数实现
// packages/reactivity/src/ref.ts
export function toRef<T extends object, K extends keyof T>(
object: T,
key: K
): ToRef<T[K]> {
return isRef(object[key])
? object[key]
: (new ObjectRefImpl(object, key) as any)
}
toRef 函数接受 object 和 key 两个参数，其中 object 参数的类型为非原始类型。在函数中，会判断 object[key] 对象是否为 ref 对象，如果是的话，直接返回 object[key] 的值，否则调用 ObjectRefImpl 类的构造函数并返回该类的实例：
// packages/reactivity/src/ref.ts
class ObjectRefImpl<T extends object, K extends keyof T> {
public readonly __v_isRef = true // 用于标识 ref 对象
constructor(private readonly _object: T, private readonly _key: K) {}
get value() {
return this._object[this._key]
}
set value(newVal) {
this._object[this._key] = newVal
}
}
ObjectRefImpl 类的定义很简单，类中包含一个公有的只读属性 __v_isRef，该属性用于标识该类的实例是否为 ref 对象。除此之外，还包含了一个 setter 和 getter 方法，用来操作 value 的值。
五、toRefs
该函数用于将响应式对象转换为普通对象，其中结果对象的每个 property 都是指向原始对象相应 property 的 ref。
5.1 使用示例
const { reactive, toRefs } = Vue
const man = reactive({
name: "阿宝哥",
skill: "Vue 3"
})
console.log(toRefs(man));
5.2 函数实现
// packages/reactivity/src/ref.ts
export function toRefs<T extends object>(object: T): ToRefs<T> {
if (__DEV__ && !isProxy(object)) {
console.warn(`toRefs() expects a reactive object but received a plain one.`)
}
const ret: any = isArray(object) ? new Array(object.length) : {}
for (const key in object) {
ret[key] = toRef(object, key) // 调用 toRef 函数为对象的 property 新建一个 ref
}
return ret
}
由以上代码可知，toRefs 主要用于把响应式对象转换为普通对象， 在转换过程中是通过调用 toRef 函数来处理对象的每个属性。需要注意的是，toRefs 函数会为源对象中包含的 property 生成 ref。如果要为特定的 property 创建 ref，则应当使用 toRef 函数。
当 toRefs 示例的代码成功执行后，控制台会输出以下结果：
那么在实际项目中，toRefs 函数有什么用呢？当从 setup 函数返回响应式对象时，toRefs 非常有用，这样组件就可以在不丢失响应性的情况下对返回的对象进行解构：
<div id="app"></div>
<script>
const { reactive, toRefs, createApp } = Vue
function useLoginInfo() {
const man = reactive({
name: "阿宝哥",
skill: "Vue 3"
})
// 返回时转换为ref
return toRefs(man)
}
const app = createApp({
setup() {
// 可以在不失去响应性的情况下解构
const { name, skill } = useLoginInfo()
return {
name,
skill
}
},
template: `{{name}}正在学{{skill}}`
})
app.mount("#app")
</script>
在以上示例中，我们在 useLoginInfo 函数内部使用了 toRefs 函数，用于对响应式 man 对象进行转换。如果直接返回响应式 man 对象的话，在进行解构时 name 和 skill 的值如下图所示：
而通过 toRefs 函数对响应式对象 man 进行转换后，在进行解构时 name 和 skill 的值是这样的：
通过对比发现，使用 toRefs 函数之后，可以在不失去响应性的情况下进行解构操作。
六、shallowRef
该函数用于创建一个跟踪自身 .value 变化的 ref，但不会使其值也变成响应式的。
6.1 使用示例
const { shallowRef, isReactive } = Vue
const shallowMan = shallowRef({
name: "阿宝哥",
skill: "Vue 3"
})
console.log(isReactive(shallowMan.value)) // false
6.2 函数实现
// packages/reactivity/src/ref.ts
export function shallowRef<T extends object>(
value: T
): T extends Ref ? T : Ref<T>
export function shallowRef<T>(value: T): Ref<T>
export function shallowRef<T = any>(): Ref<T | undefined>
export function shallowRef(value?: unknown) {
return createRef(value, true)
}
在 shallowRef 函数内部也是通过调用 createRef 工厂函数来创建 ref 对象。跟前面介绍的 ref 函数的区别是，ref 函数内部未设置 createRef 函数的第二个参数，该参数的默认值是 false，具体如下所示：
function createRef(rawValue: unknown, shallow = false) {
if (isRef(rawValue)) {
return rawValue
}
return new RefImpl(rawValue, shallow)
}
由 shallowRef 示例的输出结果可知，如果 shallow 参数的值为 true 的话，则 shallowMan.value 对象非响应式对象。如果要进一步理解 shallowRef 函数和 ref 函数之间的区别，我们就需要分析 RefImpl 类的具体实现：
// packages/reactivity/src/ref.ts
class RefImpl<T> {
private _value: T
public readonly __v_isRef = true // 用于判断是否为 ref 对象
constructor(private _rawValue: T, public readonly _shallow = false) {
this._value = _shallow ? _rawValue : convert(_rawValue) // 是否把 _rawValue 对象转换为响应式对象
}
get value() {
track(toRaw(this), TrackOpTypes.GET, 'value') // 跟踪 get 操作
return this._value
}
set value(newVal) {
if (hasChanged(toRaw(newVal), this._rawValue)) { // 判断值是否发生变化
this._rawValue = newVal
this._value = this._shallow ? newVal : convert(newVal)
trigger(toRaw(this), TriggerOpTypes.SET, 'value', newVal) // 触发 set 操作
}
}
}
在 RefImpl 构造函数中，如果 _shallow 的值为 true，则会直接把 _rawValue 的值赋值给 this._value 属性，否则会先调用 convert 函数对 _rawValue 的值进行转换，再进行赋值操作。其中 convert 函数被定义在 reactivity/src/ref.ts 文件中：
// packages/reactivity/src/ref.ts
const convert = <T extends unknown>(val: T): T =>
isObject(val) ? reactive(val) : val
若待转换的值是对象类型的话，则会使用 reactive 函数把 val 对象转换为响应式对象，否则不做任何处理直接返回 val 对象。
了解完 shallowRef 函数之后，你可能会想知道在实际项目中，使用 shallowRef 函数之后会有什么影响？这里阿宝哥来举一个具体的例子：
const { shallowRef, watchEffect } = Vue
const shallowMan = shallowRef({
name: "阿宝哥",
skill: "Vue 3"
})
watchEffect(() => {
console.log(shallowMan.value.skill)
})
shallowMan.value.skill = "Vite 2"
以上代码执行后，控制台只会输出一次 "Vue 3"，但此时 shallowMan.value 的值已经被更新了：
shallowMan.value
{name: "阿宝哥", skill: "Vite 2"}
那么如何及时输出当前最新的值呢？针对这个问题，你可以使用 triggerRef 函数。
七、triggerRef
该函数用于手动执行与 shallowRef 关联的任何副作用。
7.1 使用示例
const { shallowRef, watchEffect, triggerRef } = Vue
const shallowMan = shallowRef({
name: "阿宝哥",
skill: "Vue 3"
})
watchEffect(() => {
console.log(shallowMan.value.skill)
})
shallowMan.value.skill = "Vite 2"
triggerRef(shallowMan) // 手动执行与 shallowMan 关联的任何副作用
在添加完 triggerRef(shallowMan) 这行语句之后，以上的代码成功运行后，控制台就会输出以下内容：
Vue 3
Vite 2
7.2 函数实现
export function triggerRef(ref: Ref) {
trigger(toRaw(ref), TriggerOpTypes.SET, 'value', __DEV__ ? ref.value : void 0)
}
在 triggerRef 函数内部，会调用 effect.ts 文件中导出的 trigger 函数来触发 TriggerOpTypes.SET 操作。其中 TriggerOpTypes 是枚举对象，用于定义触发的操作类型。除了 SET 之外，还有 ADD、DELETE、CLEAR 等操作：
// packages/reactivity/src/operations.ts
export const enum TriggerOpTypes {
SET = 'set',
ADD = 'add',
DELETE = 'delete',
CLEAR = 'clear'
}
好的，triggerRef 函数我们就先介绍到这里，至于 trigger 函数内部是如何工作的，阿宝哥将在后续的文章中来揭开它背后的秘密。最后，我们来介绍 customRef 函数。
八、customRef
该函数用于创建一个自定义的 ref，并对其依赖项跟踪和更新触发进行显式控制。它需要一个工厂函数，该函数接收 track 和 trigger 函数作为参数，并且返回一个带有 get 和 set 的对象。
8.1 使用示例
<div id="app"></div>
<script>
const { customRef, createApp } = Vue
function useDebouncedRef(value, delay = 200) {
let timeout
return customRef((track, trigger) => {
return {
get() {
track()
return value
},
set(newValue) {
clearTimeout(timeout)
timeout = setTimeout(() => {
value = newValue
trigger()
}, delay)
}
}
})
}
const app = createApp({
setup() {
return {
text: useDebouncedRef('阿宝哥')
}
},
template: `<input v-model="text" />`
})
app.mount("#app")
</script>
在以上示例中，我们使用 customRef 函数创建了一个自定义 ref，该 ref 提供了 debounce 功能。
8.2 函数实现
// packages/reactivity/src/ref.ts
export function customRef<T>(factory: CustomRefFactory<T>): Ref<T> {
return new CustomRefImpl(factory) as any
}
customRef 函数接受一个 factory 参数，其类型为 CustomRefFactory<T>：
// packages/reactivity/src/ref.ts
export type CustomRefFactory<T> = (
track: () => void,
trigger: () => void
) => {
get: () => T
set: (value: T) => void
}
通过以上类型定义可知，该自定义 ref 工厂函数接收 track 和 trigger 函数作为参数，并且返回一个带有 get 和 set 的对象。而在 customRef 函数内部，会以传入的 factory 工厂函数作为参数调用 CustomRefImpl 类的构造函数并返回新创建的实例。
其中 CustomRefImpl 类被定义在 reactivity/src/ref.ts 文件中，具体实现如下所示：
// packages/reactivity/src/ref.ts
class CustomRefImpl<T> {
private readonly _get: ReturnType<CustomRefFactory<T>>['get']
private readonly _set: ReturnType<CustomRefFactory<T>>['set']
public readonly __v_isRef = true // 用于标识 ref 对象
constructor(factory: CustomRefFactory<T>) {
const { get, set } = factory(
() => track(this, TrackOpTypes.GET, 'value'), // 跟踪 get 操作
() => trigger(this, TriggerOpTypes.SET, 'value') // 触发 set 操作
)
this._get = get
this._set = set
}
get value() {
return this._get()
}
set value(newVal) {
this._set(newVal)
}
}
在 CustomRefImpl 类的构造函数中，会先调用传入的 factory 工厂函数，然后对该工厂函数返回的对象进行解构操作。以前面的 customRef 示例为例，get 和 set 所对应的函数如下所示：
customRef((track, trigger) => {
return {
get() {
track() // () => track(this, TrackOpTypes.GET, 'value')
return value
},
set(newValue) {
clearTimeout(timeout)
timeout = setTimeout(() => {
value = newValue
trigger() // () => trigger(this, TriggerOpTypes.SET, 'value')
}, delay)
}
}
})
到这里，Refs API 都已经介绍完了，细心的小伙伴应该会发现多个 Ref API 中都使用到了定义在 effect.ts 文件中的 track 和 trigger 函数，出于篇幅考虑阿宝哥就不打算继续介绍这 2 个函数了。
在后续的 Vue 3 响应式原理专题中，阿宝哥将会详细分析这 2 个函数，感兴趣的小伙伴记得关注阿宝哥的 Vue 3 进阶 专栏哟。
九、参考资源
Vue 3 官网 - Refs
聚焦全栈，专注分享 TypeScript、Vue 3、前端架构等技术干货。