Vue.js响应式原理解析与实现

从很久之前就已经接触过了angularjs了，当时就已经了解到，angularjs是通过脏检查来实现数据监测以及页面更新渲染。之后，再接触了vue.js，当时也一度很好奇vue.js是如何监测数据更新并且重新渲染页面。今天，就我们就来一步步解析vue.js响应式的原理，并且来实现一个简单的demo。

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基础知识

Object.defineProperty
ES5新增了Object.defineProperty这个api，它可以允许我们为对象的属性来设定getter和setter,从而我们可以劫持用户对对象属性的取值和赋值。

比如以下代码:

const obj={};
let val='yhnjb';
Object.defineProperties(obj,'name',{
    get(){
        console.log('劫持取值操作啦')
        return val;
    },
    set(newVal){
        console.log('劫持赋值操作啦');
        val=newVal;
    }
});
console.log(obj.name);
obj.name='NanJiaBin';
console.log(obj.name);

我们通过Object.defineProperty劫持了obj[name]的取值和赋值操作，因此我们就可以在这里做一些手脚啦，比如说，我们可以在obj[name]被赋值的时候触发更新页面操作。

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发布订阅模式

发布订阅模式是设计模式中比较常见的一种，其中有两个角色：发布者和订阅者。多个订阅者可以向同一发布者订阅一个事件，当事件发生的时候，发布者通知所有订阅该事件的订阅者。我们来看一个例子了解下。

class Dep {
  constructor() {
    this.subs = [];
  }
  //增加订阅者
  addSub(sub) {
    if (this.subs.indexOf(sub) < 0) {
      this.subs.push(sub);
    }
  }
  //通知订阅者
  notify() {
    this.subs.forEach(sub => {
      sub.update();
    });
  }
}
const dep = new Dep();
const subOne = {
  update() {
    console.log("sub1 update");
  }
};
const subTwo = {
  update() {
    console.log("sub2 update");
  }
};
dep.addSub(subOne);
dep.addSub(subTwo);
dep.notify(); //通知订阅者事件发生 触发他们的更新函数

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手动实践

我们了解了Object.defineProperty和发布订阅者模式后，我们不难可以想到，vue.js是基于以上两者来实现数据监听的。

1. Vue.js首先通过Object.definePorperty来对要监听的数据进行getter和setter劫持，当数据的属性被赋值/取值的时候，Vue.js就可以察觉到并做相应的处理。
2. 通过订阅发布模式，我们可以为对象的每个属性都创建一个发布者，当有其他订阅者依赖于这个属性的时候，则讲订阅者加入到发布者队列中。利用Object.defineProperty的数据劫持，在属性的setter调用的时候，该属性的发布者通知所有订阅者更新内容。

接下来，我们来动手实现(详情可以看注释)：

class Observer {
      constructor(data) {
        //如果不是对象 则返回
        if (data || typeof data !== "object") {
          return;
        }
        this.data = data;
        this.walk();
      }
      //对传输入的数据进行数据劫持
      walk() {
        for (let key in this.data) {
          this.defineReactive(this.data, key, this.data[key]);
        }
      }
      //创建当前属性的一个发布实例，使用Object.defineProperty来对当前属性进行数据劫持
      defineReactive(obj, key, val) {
        const dep = new Dep();
        /*
        递归对子属性的值进行数据劫持，比如说对以下数据
        let data={
          name:'NanJiaBin',
          age:24,
          obj:{
            name:'wang',
            age:23,
            obj:{
              name:'wz',
              age:22,
            }
          }
        };
        我们先对data最外层的name和obj进行数据劫持，
        之后在对obj对象的子属性obj.name,obj.age,obj.obj进行数据劫持，
        层层递归下去，直到所有数据都完成了数据劫持工作。
        */
        new Observer(val);
        Object.defineProperty(obj, key, {
          get() {
            //若当前有对该属性的依赖项，则将其加入到发布者的订阅队列中
            if (Dep.target) {
              dep.addSun(Dep.target);
            }
            return val;
          },
          set(newVal) {
            if (val === newVal) {
              return;
            }
            val = newVal;
            new Observer(newVal);
            dep.notify();
          }
        });
      }
    }
    /*发布者，将依赖该属性的watcher都加入subs数组，当该属性改变的时候，
    则调用所有依赖该属性的watcher的更新函数，触发更新。*/
    class Dep {
      constructor() {
        this.subs = [];
      }
      addSub(sub) {
        if (this.subs.indexOf(sub) < 0) {
          this.subs.push(sub);
        }
      }
      notify() {
        this.subs.forEach(sub => {
          sub.update();
        });
      }
    }
    Dep.target = null;
    //观察者
    class Watcher {
      /**
       *Creates an instance of Watcher.
       * @param {*} vm
       * @param {*} keys
       * @param {*} updateCb
       * @memberof Watcher
       */
      constructor(vm, keys, updateCb) {
        this.vm = vm;
        this.keys = keys;
        this.updateCb = updateCb;
        this.value = null;
        this.get();
      }
      // 根据vm和keys获取到最新的观察值
      get() {
        Dep.target = this;
        const keys = this.keys.split(".");
        let value = this.vm;
        keys.forEach(_key => {
          value = value[_key];
        });
        this.value = value;
        Dep.target = null;
        return this.value;
      }

      update() {
        const oldValue = this.value;
        const newValue = this.get();
        if (oldValue !== newValue) {
          this.updateCb(oldValue, newValue);
        }
      }
    }
    let data = {
      name: "chen",
      obj: {
        name: "mai"
      }
    };
    new Observer(data);
    //监听data对象的name属性，当data.name发现变化的时候，触发cb函数
    new Watcher(data, "name", (oldValue, newValue) => {
      console.log(oldValue, newValue);
    });
    data.name = "wang";
    //监听data对象的obj.name属性，当data.obj.name发现变化的时候，触发cb函数
    new Watcher(data, "obj.name", (oldValue, newValue) => {
      console.log(oldValue, newValue);
    });
    data.obj.name = "liu";
    data.obj.name = "yang";
    class Observer {
      constructor(data) {
        //如果不是对象 则返回
        if (data || typeof data !== "object") {
          return;
        }
        this.data = data;
        this.walk();
      }
      //对传输入的数据进行数据劫持
      walk() {
        for (let key in this.data) {
          this.defineReactive(this.data, key, this.data[key]);
        }
      }
      //创建当前属性的一个发布实例，使用Object.defineProperty来对当前属性进行数据劫持
      defineReactive(obj, key, val) {
        const dep = new Dep();
        /*
        递归对子属性的值进行数据劫持，比如说对以下数据
        let data={
          name:'NanJiaBin',
          age:24,
          obj:{
            name:'wang',
            age:23,
            obj:{
              name:'wz',
              age:22,
            }
          }
        };
        我们先对data最外层的name和obj进行数据劫持，
        之后在对obj对象的子属性obj.name,obj.age,obj.obj进行数据劫持，
        层层递归下去，直到所有数据都完成了数据劫持工作。
        */
        new Observer(val);
        Object.defineProperty(obj, key, {
          get() {
            //r若当前有对该属性的依赖项，则将其加入到发布者的订阅队列中
            if (Dep.target) {
              dep.addSun(Dep.target);
            }
            return val;
          },
          set(newVal) {
            if (val === newVal) {
              return;
            }
            val = newVal;
            new Observer(newVal);
            dep.notify();
          }
        });
      }
    }
    /*发布者，将依赖该属性的watcher都加入subs数组，当该属性改变的时候，
    则调用所有依赖该属性的watcher的更新函数，触发更新。*/
    class Dep {
      constructor() {
        this.subs = [];
      }
      addSub(sub) {
        if (this.subs.indexOf(sub) < 0) {
          this.subs.push(sub);
        }
      }
      notify() {
        this.subs.forEach(sub => {
          sub.update();
        });
      }
    }
    Dep.target = null;
    //观察者
    class Watcher {
      /**
       *Creates an instance of Watcher.
       * @param {*} vm
       * @param {*} keys
       * @param {*} updateCb
       * @memberof Watcher
       */
      constructor(vm, keys, updateCb) {
        this.vm = vm;
        this.keys = keys;
        this.updateCb = updateCb;
        this.value = null;
        this.get();
      }
      // 根据vm和keys获取到最新的观察值
      get() {
        Dep.target = this;
        const keys = this.keys.split(".");
        let value = this.vm;
        keys.forEach(_key => {
          value = value[_key];
        });
        this.value = value;
        Dep.target = null;
        return this.value;
      }

      update() {
        const oldValue = this.value;
        const newValue = this.get();
        if (oldValue !== newValue) {
          this.updateCb(oldValue, newValue);
        }
      }
    }
    let data = {
      name: "chen",
      obj: {
        name: "mai"
      }
    };
    new Observer(data);
    //监听data对象的name属性，当data.name发现变化的时候，触发cb函数
    new Watcher(data, "name", (oldValue, newValue) => {
      console.log(oldValue, newValue);
    });
    data.name = "wang";
    //监听data对象的obj.name属性，当data.obj.name发现变化的时候，触发cb函数
    new Watcher(data, "obj.name", (oldValue, newValue) => {
      console.log(oldValue, newValue);
    });
    data.obj.name = "liu";
    data.obj.name = "yang";

结语

这样，一个简单的响应式数据监听就完成了。
当然，这个也只是一个简单的demo，来说明vue.js响应式的原理，真实的vue.js源码会更加复杂，因为加了很多其他逻辑。