这一次 彻底理解Vue的watch实现原理及其实现方式

理解Vue中Watch的实现原理和方式之前，你需要深入的理解MVVM的实现原理，如果你还不是很理解，推荐你阅读我之前的几篇文章：

彻底搞懂Vue针对数组和双向绑定(MVVM)的处理方式

vue.js源码解读系列 - 双向绑定具体如何初始化和工作

vue.js源码解读系列 - 剖析observer,dep,watch三者关系 如何具体的实现数据双向绑定

也可以关注我的博客查看关于Vue更多的源码解析：https://github.com/wangweianger/myblog

备注：

1、此文大部分代码来自于Vue源码

2、此文MVVM部分代码来自于【彻底搞懂Vue针对数组和双向绑定(MVVM)的处理方式】，若有不懂之处，建议先看上文

3、部分代码为了兼容测试做了部分更改，但原理跟Vue一致

画一张watch的简单工作流程图：

把上文的 Dep,Oberver,Wather拿过来并做部分更改（增加收集依赖去重处理）：

Dep代码如下：

//标识当前的Dep id
let uidep = 0
class Dep{
	constructor () {
		this.id = uidep++
		// 存放所有的监听watcher
    	this.subs = []
  	}

  	//添加一个观察者对象
  	addSub (Watcher) {
    	this.subs.push(Watcher)
  	}

  	//依赖收集
	depend () {
		//Dep.target 作用只有需要的才会收集依赖
	    if (Dep.target) {
	      Dep.target.addDep(this)
	    }
	}

	// 调用依赖收集的Watcher更新
    notify () {
	    const subs = this.subs.slice()
	    for (let i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {
	      subs[i].update()
	    }
  	}
}

Dep.target = null
const targetStack = []

// 为Dep.target 赋值
function pushTarget (Watcher) {
	if (Dep.target) targetStack.push(Dep.target)
  	Dep.target = Watcher
}
function popTarget () {
  Dep.target = targetStack.pop()
}

Watcher代码如下：

//去重 防止重复收集
let uid = 0
class Watcher{
	constructor(vm,expOrFn,cb,options){
		//传进来的对象 例如Vue
		this.vm = vm
		if (options) {
	      this.deep = !!options.deep
	      this.user = !!options.user
	    }else{
	    	this.deep = this.user = false
	    }
		//在Vue中cb是更新视图的核心，调用diff并更新视图的过程
		this.cb = cb
		this.id = ++uid
		this.deps = []
	    this.newDeps = []
	    this.depIds = new Set()
	    this.newDepIds = new Set()
		if (typeof expOrFn === 'function') {
			//data依赖收集走此处
	      	this.getter = expOrFn
	    } else {
	    	//watch依赖走此处
	      	this.getter = this.parsePath(expOrFn)
	    }
		//设置Dep.target的值，依赖收集时的watcher对象
		this.value =this.get()
	}

	get(){
		//设置Dep.target值，用以依赖收集
	    pushTarget(this)
	    const vm = this.vm
	    //此处会进行依赖收集 会调用data数据的 get
	    let value = this.getter.call(vm, vm)
	    //深度监听
	    if (this.deep) {
	      traverse(value)
	    }
	    popTarget()
	    return value
	}

	//添加依赖
  	addDep (dep) {
  		//去重
  		const id = dep.id
	    if (!this.newDepIds.has(id)) {
	      	this.newDepIds.add(id)
	      	this.newDeps.push(dep)
	      	if (!this.depIds.has(id)) {
	      		//收集watcher 每次data数据 set
	      		//时会遍历收集的watcher依赖进行相应视图更新或执行watch监听函数等操作
	        	dep.addSub(this)
	      	}
	    }
  	}

  	//更新
  	update () {
	    this.run()
	}

	//更新视图
	run(){
		const value = this.get()
		const oldValue = this.value
        this.value = value
		if (this.user) {
			//watch 监听走此处
            this.cb.call(this.vm, value, oldValue)
        }else{
        	//data 监听走此处
        	//这里只做简单的console.log 处理，在Vue中会调用diff过程从而更新视图
			console.log(`这里会去执行Vue的diff相关方法，进而更新数据`)
        }
		
	}
	// 此方法获得每个watch中key在data中对应的value值
	//使用split('.')是为了得到 像'a.b.c' 这样的监听值
	parsePath (path){
		const bailRE = /[^w.$]/
	  if (bailRE.test(path)) return
	  	const segments = path.split('.')
	  	return function (obj) {
		    for (let i = 0; i < segments.length; i++) {
		      	if (!obj) return
		      	//此处为了兼容我的代码做了一点修改	 
		        //此处使用新获得的值覆盖传入的值 因此能够处理 'a.b.c'这样的监听方式
		        if(i==0){
		        	obj = obj.data[segments[i]]
		        }else{
		        	obj = obj[segments[i]]
		        }
		    }
		    return obj
		 }
	}
}
//深度监听相关代码 为了兼容有一小点改动
const seenObjects = new Set()
function traverse (val) {
  seenObjects.clear()
  _traverse(val, seenObjects)
}

function _traverse (val, seen) {
  let i, keys
  const isA = Array.isArray(val)
  if (!isA && Object.prototype.toString.call(val)!= '[object Object]') return;
  if (val.__ob__) {
    const depId = val.__ob__.dep.id
    if (seen.has(depId)) {
      return
    }
    seen.add(depId)
  }
  if (isA) {
    i = val.length
    while (i--){
    	if(i == '__ob__') return;
    	_traverse(val[i], seen)
    } 
  } else {
    keys = Object.keys(val)
    i = keys.length
    while (i--){
    	if(keys[i] == '__ob__') return;
    	_traverse(val[keys[i]], seen)
    } 
  }
}

Observer代码如下：

class Observer{
	constructor (value) {
	    this.value = value
	    // 增加dep属性（处理数组时可以直接调用）
	    this.dep = new Dep()
	    //将Observer实例绑定到data的__ob__属性上面去，后期如果oberve时直接使用，不需要从新Observer,
	    //处理数组是也可直接获取Observer对象
	    def(value, '__ob__', this)
	    if (Array.isArray(value)) {
	    	//这里只测试对象
	    } else {
	    	//处理对象
	      	this.walk(value)
	    }
	}

	walk (obj) {
    	const keys = Object.keys(obj)
    	for (let i = 0; i < keys.length; i++) {
    		//此处我做了拦截处理，防止死循环，Vue中在oberve函数中进行的处理
    		if(keys[i]=='__ob__') return;
      		defineReactive(obj, keys[i], obj[keys[i]])
    	}
  	}
}
//数据重复Observer
function observe(value){
	if(typeof(value) != 'object' ) return;
	let ob = new Observer(value)
  	return ob;
}
// 把对象属性改为getter/setter，并收集依赖
function defineReactive (obj,key,val) {
  	const dep = new Dep()
  	//处理children
  	let childOb = observe(val)
  	Object.defineProperty(obj, key, {
    	enumerable: true,
    	configurable: true,
    	get: function reactiveGetter () {
    		console.log(`调用get获取值，值为${val}`)
      		const value = val
      		if (Dep.target) {
	        	dep.depend()
		        if (childOb) {
		          	childOb.dep.depend()
		        }
	      	}
      		return value
	    },
	    set: function reactiveSetter (newVal) {
	    	console.log(`调用了set，值为${newVal}`)
	      	const value = val
	       	val = newVal
	       	//对新值进行observe
	      	childOb = observe(newVal)
	      	//通知dep调用,循环调用手机的Watcher依赖，进行视图的更新
	      	dep.notify()
	    }
  })
}

//辅助方法
function def (obj, key, val) {
  Object.defineProperty(obj, key, {
    value: val,
    enumerable: true,
    writable: true,
    configurable: true
  })
}

此文的重点来了，watch代码的实现

watch代码大部摘自于Vue源码，我做了部分修改，把Watch改写成一个cass类，代码如下：

class stateWatch{
	constructor (vm, watch) {
		this.vm = vm
		//初始化watch
	    this.initWatch(vm, watch)
	}
	initWatch (vm, watch) {
		//遍历watch对象
	  	for (const key in watch) {
		    const handler = watch[key]
		    //数组则遍历进行createWatcher
		    if (Array.isArray(handler)) {
		      	for (let i = 0; i < handler.length; i++) {
		        	this.createWatcher(vm, key, handler[i])
		      	}
		    } else {
		      	this.createWatcher(vm, key, handler)
		    }
	  	}
	}
	createWatcher (vm, key, handler) {
	  let options
	  if (Object.prototype.toString.call(handler) == '[object Object]' ) {
	  	//处理对象
	    options = handler
	    handler = handler.handler
	  }
	  if (typeof handler === 'string') {
	    handler = vm[handler]
	  }
	  vm.$watch(key, handler, options)
	}
}

初始化watch的类已经写好，其中createWatcher有调用到vm.$watch，下面来实现$watch方法

新建一个Vue构造函数：

function Vue(){
}

为Vue新增原型方法$watch代码如下：

Vue.prototype.$watch=function(expOrFn,cb,options){
	const vm = this
    options = options || {}
    //此参数用于给data从新赋值时走watch的监听函数
    options.user = true
    //watch依赖收集的Watcher
    const watcher = new Watcher(vm, expOrFn, cb, options)
    //immediate=true时 会调用一次 watcher.run 方法，因此会调用一次watch中相关key的函数
    if (options.immediate) {
      cb.call(vm, watcher.value)
    }
    //返回一个取消监听的函数
    return function unwatchFn () {
      watcher.teardown()
    }
}

OK 万事具备，所有的代码已经写完，完整代码如下：

/*----------------------------------------Dep---------------------------------------*/
//标识当前的Dep id
let uidep = 0
class Dep{
	constructor () {
		this.id = uidep++
		// 存放所有的监听watcher
    	this.subs = []
  	}

  	//添加一个观察者对象
  	addSub (Watcher) {
    	this.subs.push(Watcher)
  	}

  	//依赖收集
	depend () {
		//Dep.target 作用只有需要的才会收集依赖
	    if (Dep.target) {
	      Dep.target.addDep(this)
	    }
	}

	// 调用依赖收集的Watcher更新
    notify () {
	    const subs = this.subs.slice()
	    for (let i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {
	      subs[i].update()
	    }
  	}
}

Dep.target = null
const targetStack = []

// 为Dep.target 赋值
function pushTarget (Watcher) {
	if (Dep.target) targetStack.push(Dep.target)
  	Dep.target = Watcher
}
function popTarget () {
  Dep.target = targetStack.pop()
}
/*----------------------------------------Watcher------------------------------------*/
//去重 防止重复收集
let uid = 0
class Watcher{
	constructor(vm,expOrFn,cb,options){
		//传进来的对象 例如Vue
		this.vm = vm
		if (options) {
	      this.deep = !!options.deep
	      this.user = !!options.user
	    }else{
	    	this.deep = this.user = false
	    }
		//在Vue中cb是更新视图的核心，调用diff并更新视图的过程
		this.cb = cb
		this.id = ++uid
		this.deps = []
	    this.newDeps = []
	    this.depIds = new Set()
	    this.newDepIds = new Set()
		if (typeof expOrFn === 'function') {
			//data依赖收集走此处
	      	this.getter = expOrFn
	    } else {
	    	//watch依赖走此处
	      	this.getter = this.parsePath(expOrFn)
	    }
		//设置Dep.target的值，依赖收集时的watcher对象
		this.value =this.get()
	}

	get(){
		//设置Dep.target值，用以依赖收集
	    pushTarget(this)
	    const vm = this.vm
	    //此处会进行依赖收集 会调用data数据的 get
	    let value = this.getter.call(vm, vm)
	    //深度监听
	    if (this.deep) {
	      traverse(value)
	    }
	    popTarget()
	    return value
	}

	//添加依赖
  	addDep (dep) {
  		//去重
  		const id = dep.id
	    if (!this.newDepIds.has(id)) {
	      	this.newDepIds.add(id)
	      	this.newDeps.push(dep)
	      	if (!this.depIds.has(id)) {
	      		//收集watcher 每次data数据 set
	      		//时会遍历收集的watcher依赖进行相应视图更新或执行watch监听函数等操作
	        	dep.addSub(this)
	      	}
	    }
  	}

  	//更新
  	update () {
	    this.run()
	}

	//更新视图
	run(){
		const value = this.get()
		const oldValue = this.value
        this.value = value
		if (this.user) {
			//watch 监听走此处
            this.cb.call(this.vm, value, oldValue)
        }else{
        	//data 监听走此处
        	//这里只做简单的console.log 处理，在Vue中会调用diff过程从而更新视图
			console.log(`这里会去执行Vue的diff相关方法，进而更新数据`)
        }
		
	}
	// 此方法获得每个watch中key在data中对应的value值
	//使用split('.')是为了得到 像'a.b.c' 这样的监听值
	parsePath (path){
		const bailRE = /[^w.$]/
	  if (bailRE.test(path)) return
	  	const segments = path.split('.')
	  	return function (obj) {
		    for (let i = 0; i < segments.length; i++) {
		      	if (!obj) return
		      	//此处为了兼容我的代码做了一点修改	 
		        //此处使用新获得的值覆盖传入的值 因此能够处理 'a.b.c'这样的监听方式
		        if(i==0){
		        	obj = obj.data[segments[i]]
		        }else{
		        	obj = obj[segments[i]]
		        }
		    }
		    return obj
		 }
	}
}
//深度监听相关代码 为了兼容有一小点改动
const seenObjects = new Set()
function traverse (val) {
  seenObjects.clear()
  _traverse(val, seenObjects)
}

function _traverse (val, seen) {
  let i, keys
  const isA = Array.isArray(val)
  if (!isA && Object.prototype.toString.call(val)!= '[object Object]') return;
  if (val.__ob__) {
    const depId = val.__ob__.dep.id
    if (seen.has(depId)) {
      return
    }
    seen.add(depId)
  }
  if (isA) {
    i = val.length
    while (i--){
    	if(i == '__ob__') return;
    	_traverse(val[i], seen)
    } 
  } else {
    keys = Object.keys(val)
    i = keys.length
    while (i--){
    	if(keys[i] == '__ob__') return;
    	_traverse(val[keys[i]], seen)
    } 
  }
}

/*----------------------------------------Observer------------------------------------*/
class Observer{
	constructor (value) {
	    this.value = value
	    // 增加dep属性（处理数组时可以直接调用）
	    this.dep = new Dep()
	    //将Observer实例绑定到data的__ob__属性上面去，后期如果oberve时直接使用，不需要从新Observer,
	    //处理数组是也可直接获取Observer对象
	    def(value, '__ob__', this)
	    if (Array.isArray(value)) {
	    	//这里只测试对象
	    } else {
	    	//处理对象
	      	this.walk(value)
	    }
	}

	walk (obj) {
    	const keys = Object.keys(obj)
    	for (let i = 0; i < keys.length; i++) {
    		//此处我做了拦截处理，防止死循环，Vue中在oberve函数中进行的处理
    		if(keys[i]=='__ob__') return;
      		defineReactive(obj, keys[i], obj[keys[i]])
    	}
  	}
}
//数据重复Observer
function observe(value){
	if(typeof(value) != 'object' ) return;
	let ob = new Observer(value)
  	return ob;
}
// 把对象属性改为getter/setter，并收集依赖
function defineReactive (obj,key,val) {
  	const dep = new Dep()
  	//处理children
  	let childOb = observe(val)
  	Object.defineProperty(obj, key, {
    	enumerable: true,
    	configurable: true,
    	get: function reactiveGetter () {
    		console.log(`调用get获取值，值为${val}`)
      		const value = val
      		if (Dep.target) {
	        	dep.depend()
		        if (childOb) {
		          	childOb.dep.depend()
		        }
	      	}
      		return value
	    },
	    set: function reactiveSetter (newVal) {
	    	console.log(`调用了set，值为${newVal}`)
	      	const value = val
	       	val = newVal
	       	//对新值进行observe
	      	childOb = observe(newVal)
	      	//通知dep调用,循环调用手机的Watcher依赖，进行视图的更新
	      	dep.notify()
	    }
  })
}

//辅助方法
function def (obj, key, val) {
  Object.defineProperty(obj, key, {
    value: val,
    enumerable: true,
    writable: true,
    configurable: true
  })
}
/*----------------------------------------初始化watch------------------------------------*/
class stateWatch{
	constructor (vm, watch) {
		this.vm = vm
		//初始化watch
	    this.initWatch(vm, watch)
	}
	initWatch (vm, watch) {
		//遍历watch对象
	  	for (const key in watch) {
		    const handler = watch[key]
		    //数组则遍历进行createWatcher
		    if (Array.isArray(handler)) {
		      	for (let i = 0; i < handler.length; i++) {
		        	this.createWatcher(vm, key, handler[i])
		      	}
		    } else {
		      	this.createWatcher(vm, key, handler)
		    }
	  	}
	}
	createWatcher (vm, key, handler) {
	  let options
	  if (Object.prototype.toString.call(handler) == '[object Object]' ) {
	  	//处理对象
	    options = handler
	    handler = handler.handler
	  }
	  if (typeof handler === 'string') {
	    handler = vm[handler]
	  }
	  vm.$watch(key, handler, options)
	}
}

/*----------------------------------------Vue------------------------------------*/
function Vue(){
}

Vue.prototype.$watch=function(expOrFn,cb,options){
	const vm = this
    options = options || {}
    //此参数用于给data从新赋值时走watch的监听函数
    options.user = true
    //watch依赖收集的Watcher
    const watcher = new Watcher(vm, expOrFn, cb, options)
    //immediate=true时 会调用一次 watcher.run 方法，因此会调用一次watch中相关key的函数
    if (options.immediate) {
      cb.call(vm, watcher.value)
    }
    //返回一个取消监听的函数
    return function unwatchFn () {
      watcher.teardown()
    }
}

代码测试：

再回头看看上面那张简单的Vue watch流程图，测试代码我们严格按照流程图顺序进行

为了方便观看此处复制一份流程图：

1、新建vue对象，并定义data和watch值:

let vue = new Vue()

定义一个data值并挂载到vue中，并给vue新增一个doSomething的方法：

let data={
    name:'zane',
    blog:'https://blog.seosiwei.com/',
    age:20,
    fn:'',
    some:{
    	f:'xiaowang'
    }
}
vue.data = data
vue.doSomething=()=>{
	console.log(`i will do something`)
}

定义一个watch值

let watch={
	name: function (val, oldVal) {
		console.log('----------name--------')
      	console.log('new: %s, old: %s', val, oldVal)
    },
    blog:function (val, oldVal) {
    	console.log('----------blog---------')
      	console.log('new: %s, old: %s', val, oldVal)
    },
    age:'doSomething',
    fn:[
      function handle1 (val, oldVal) { console.log('111111') },
      function handle2 (val, oldVal) { console.log('222222') }
    ],
    some:{
      	handler: function (val, oldVal) {
      		console.log('----------some---------')
      		console.log('new: %s, old: %s', val, oldVal)
      	},
      	immediate: true
    },
    'some.f': function (val, oldVal) { 
		console.log(`----some.f-----`)
		console.log('new: %s, old: %s', val, oldVal)
	},
}

2、始化Wathcer

let updateComponent = (vm)=>{
	// 收集依赖
	data.age
	data.blog
	data.name
	data.some
	data.some.f
	data.fn
}
new Watcher(vue,updateComponent)

3、初始化Data数据并收集依赖

observe(data)
//此处会调用上面的函数updateComponent，从而调用 get 收集依赖

4、初始化watch

其中会新创建watcher对象即（Dep.target=watcher）,调用watch对象key对应的data数据的set，从而收集依赖

new stateWatch(vue, watch)

5、触发set更新

所有依赖都已经收集好是时候触发了

//首先会立即调用一次watch中的some的函数

//会触发vue下的doSomething方法
data.age=25

//会触发watch中监听的blog的函数
data.blog='http://www.seosiwei.com/'

//会触发watch中监听的name的函数
data.name='xiaozhang'

//会触发watch中some.f监听的函数
data.some.f='deep f'

//会触发watch中fn监听的两个函数
data.fn='go fn'

完整测试代码如下：

let data={
    name:'zane',
    blog:'https://blog.seosiwei.com/',
    age:20,
    fn:'',
    some:{
    	f:'xiaowang'
    }
}
let watch={
	name: function (val, oldVal) {
		console.log('----------name--------')
      	console.log('new: %s, old: %s', val, oldVal)
    },
    blog:function (val, oldVal) {
    	console.log('----------blog---------')
      	console.log('new: %s, old: %s', val, oldVal)
    },
    age:'doSomething',
    fn:[
      function handle1 (val, oldVal) { console.log('111111') },
      function handle2 (val, oldVal) { console.log('222222') }
    ],
    some:{
      	handler: function (val, oldVal) {
      		console.log('----------some---------')
      		console.log('new: %s, old: %s', val, oldVal)
      	},
      	immediate: true
    },
    'some.f': function (val, oldVal) { 
		console.log(`----some.f-----`)
		console.log('new: %s, old: %s', val, oldVal)
	},
}

let vue = new Vue()
vue.data = data
vue.doSomething=()=>{
	console.log(`i will do something`)
}
let updateComponent = (vm)=>{
	// 收集依赖
	data.age
	data.blog
	data.name
	data.some
	data.some.f
	data.fn
}
new Watcher(vue,updateComponent)
observe(data)
new stateWatch(vue, watch)

watch实现完毕。

下一篇准备写：彻底搞懂Vue中computed（计算属性）的实现方式和原理