Vue 响应式原理模拟以及最小版本的 Vue的模拟

在模拟最小的vue之前,先复习一下,发布订阅模式和观察者模式

对两种模式有了了解之后,对Vue2.0和Vue3.0的数据响应式核心原理

1.Vue2.0和Vue3.0的数据响应式核心原理

(1).  Vue2.0是采用Object.defineProperty的方式,对数据进行get,set方法设置的, 具体可以详见Object.defineProperty的介绍

浏览器兼容 IE8 以上（不兼容 IE8）

<script>
    // 模拟 Vue 中的 data 选项
    let data = {
      msg: 'hello'
    }

    // 模拟 Vue 的实例
    let vm = {}

    // 数据劫持：当访问或者设置 vm 中的成员的时候，做一些干预操作
    Object.defineProperty(vm, 'msg', {
      // 可枚举（可遍历）
      enumerable: true,
      // 可配置（可以使用 delete 删除，可以通过 defineProperty 重新定义）
      configurable: true,
      // 当获取值的时候执行
      get () {
        console.log('get: ', data.msg)
        return data.msg
      },
      // 当设置值的时候执行
      set (newValue) {
        console.log('set: ', newValue)
        if (newValue === data.msg) {
          return
        }
        data.msg = newValue
        // 数据更改，更新 DOM 的值
        document.querySelector('#app').textContent = data.msg
      }
    })

    // 测试
    vm.msg = 'Hello World'
    console.log(vm.msg)
  </script>

如果,vm里的属性是对象如何处理,可以,对其遍历,在进行Object.defineProperty

<script>
    // 模拟 Vue 中的 data 选项
    let data = {
      msg: 'hello',
      count: 10,
      person: {name: 'zhangsan'}
    }

    // 模拟 Vue 的实例
    let vm = {}

    proxyData(data)

    function proxyData(data) {
      // 遍历 data 对象的所有属性
      Object.keys(data).forEach(key => {
        // 把 data 中的属性，转换成 vm 的 setter/setter
        Object.defineProperty(vm, key, {
          enumerable: true,
          configurable: true,
          get () {
            console.log('get: ', key, data[key])
            return data[key]
          },
          set (newValue) {
            console.log('set: ', key, newValue)
            if (newValue === data[key]) {
              return
            }
            data[key] = newValue
            // 数据更改，更新 DOM 的值
            document.querySelector('#app').textContent = data[key]
          }
        })
      })
    }

    // 测试
    vm.msg = 'Hello World'
    console.log(vm.msg)
  </script>

(2). Vue3.x是采用proxy代理的方式实现, 直接监听对象，而非属性。ES 6中新增，IE 不支持，性能由浏览器优化,具体可以详见MDN - Proxy

<script>
    // 模拟 Vue 中的 data 选项
    let data = {
      msg: 'hello',
      count: 0
    }

    // 模拟 Vue 实例
    let vm = new Proxy(data, {
      // 执行代理行为的函数
      // 当访问 vm 的成员会执行
      get (target, key) {
        console.log('get, key: ', key, target[key])
        return target[key]
      },
      // 当设置 vm 的成员会执行
      set (target, key, newValue) {
        console.log('set, key: ', key, newValue)
        if (target[key] === newValue) {
          return
        }
        target[key] = newValue
        document.querySelector('#app').textContent = target[key]
      }
    })

    // 测试
    vm.msg = 'Hello World'
    console.log(vm.msg)
  </script>

2.Vue 响应式原理模拟

看图,整体分析

　Vue

• 把 data 中的成员注入到 Vue 实例，并且把 data 中的成员转成 getter/setter

Observer

• 能够对数据对象的所有属性进行监听，如有变动可拿到最新值并通知 Dep

Compiler

• 解析每个元素中的指令/插值表达式，并替换成相应的数据

Dep

• 添加观察者(watcher)，当数据变化通知所有观察者

Watcher

• 数据变化更新视图

(1) Vue

功能

• 负责接收初始化的参数(选项)

• 负责把 data 中的属性注入到 Vue 实例，转换成 getter/setter

• 负责调用 observer 监听 data 中所有属性的变化

• 负责调用 compiler 解析指令/插值表达式

class Vue {
    constructor (options) {
        //1.通过属性保存选项的数据
        this.$options = options || {}
        this.$el = typeof options.el === 'string' ? document.querySelector(options.el) : options.el
        this.$data = options.data || {}
        //2.把data中的成员转换成getter和setter方法,注入到vue实例中
        this._proxyData(this.$data)
        //3.调用observer对象,监听数据变化
        new Observer(this.$data)
        //4.调用compiler对象, 解析指令和差值表达式
        new Compiler(this)
    }

    _proxyData (data) {
        //遍历data中的所有属性
        Object.keys(data).forEach( key => {
            //把data的属性注入到vue实例中
            Object.defineProperty(this, key, {
                enumerable: true,
                configurable: true,
                get () {
                    return data[key]
                },
                set (newValue) {
                    if (newValue === data[key]) {
                        return
                    }
                    data[key] = newValue
                }

            })
        })

    }

}

(2)Observer

功能

• 负责把 data 选项中的属性转换成响应式数据

• data 中的某个属性也是对象，把该属性转换成响应式数据

• 数据变化发送通知

class Observer {
    constructor (data) {
        this.walk(data)
    }
    //1.
    walk (data) {
        //1.判断data是不是对象
        if (!data || typeof data !== 'object') {
            return
        }
        //遍历data对象里的所有属性
        Object.keys(data).forEach( key => {
            this.definedReactive(data, key, data[key])
        })
    }

    definedReactive (obj, key, value) {
        let that = this
        //负责收集依赖(观察者), 并发送通知
        let dep = new Dep()

        this.walk(value)//如果data里的属性是对象,对象里面的属性也得是响应式的,所以得判断一下

        Object.defineProperty (obj, key, {
            enumerable: true,
            configurable: true,
            get () {
                //收集依赖
                Dep.target && dep.addSubs(Dep.target)
                return value
                // return obj[key]//这么写会引起堆栈溢出
            },
            set (newValue) {
                if (newValue === value) {
                    return
                }

                value = newValue
                that.walk(newValue)//如果赋值为对象,对象里面的属性得是响应式数据

                //数据变换 ,发送通知给watcher的update ,在渲染视图里的数据
                dep.notify()
            }    

        })
    }

}

(3).Compiler

功能

• 负责编译模板，解析指令/插值表达式

• 负责页面的首次渲染

• 当数据变化后重新渲染视图

class Compiler {

    constructor (vm) {//传个vue实例
        this.el = vm.$el
        this.vm = vm
        this.compile(this.el)
    }

    //编译模板, 处理文本节点和元素节点
    compile (el) {

        let childNodes = el.childNodes //获取子节点  伪数组
        console.dir(el.childNodes)
        Array.from(childNodes).forEach( node => {
            if (this.isTextNode(node)) { //是文本节点
                this.compileText(node)
            } else if (this.isElementNode(node)) {//是元素节点
                this.compileElement(node)
            }

            if (node.childNodes && node.childNodes.length) { //子节点里面还有节点,递归遍历获取
                this.compile(node)
            }
        })
    }

    //编译元素节点, 处理指令
    compileElement (node) {
        //console.log(node.attributes)

        Array.from(node.attributes).forEach( attr => {

            //判断是不是指令
            let attrName = attr.name //<div v-text="msg"></div> 里的v-text
            if (this.isDirective(attrName)) {
                //v-text --> text
                attrName = attrName.substr(2)
                let key = attr.value   //<div v-text="msg"></div> 里的msg
                this.update(node , key, attrName)
            }
        })
    }

    update (node, key, attrName) {
        let updateFn = this[attrName + 'Updater']
        updateFn && updateFn.call(this, node, this.vm[key], key)//call方法改变this指向
    }
    //处理v-text 命令
    textUpdater (node, value, key) {
        node.textContent = value
        new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
            node.textContent = newValue
        })
    }
    //v-model
    modelUpdater (node, value, key) {
        node.value = value
        new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
            node.value = newValue
        })

        //双向绑定,视图改变,数据也会更新
        node.addEventListener('input', () => {
            this.vm[key] = node.value
        })
    }

    //编译文本节点,处理差值表达式
    compileText (node) {
        //console.dir(node)
        // {{  msg   }}
        let reg = /\{\{(.+?)\}\}/
        let value = node.textContent //里面的内容, 也可以是nodeValue
        if (reg.test(value)) {
            let key = RegExp.$1.trim()  //匹配到的第一个
            node.textContent = value.replace(reg, this.vm[key])

            //创建watcher对象, 当数据改变更新视图
            new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
                node.textContent = newValue
            })
        }
    }

    //判断元素属性是否是指令
    isDirective (attrName) {
        return attrName.startsWith('v-')
    }

    //判断节点是否是文本节点
    isTextNode (node) {
        return node.nodeType === 3
    }

    //判断节点是否是元素节点
    isElementNode (node) {
        return node.nodeType === 1
    }
}

(4).Dep(Dependency)

功能

• 收集依赖，添加观察者(watcher)

• 通知所有观察者

class Dep {

    constructor () {
        //收集观察者
        this.subs = []
    }

    //添加观察者
    addSubs (watcher) {
        if (watcher && watcher.update) {
            this.subs.push(watcher)
        }
    }
    //数据变换,就调watcher的update方法
    notify () {
        this.subs.forEach(watcher => {
            watcher.update()
        });
    }
}

(5).Watcher

功能

• 当数据变化触发依赖， dep 通知所有的 Watcher 实例更新视图

• 自身实例化的时候往 dep 对象中添加自己

class Watcher {
    constructor (vm, key, callback) {
        this.vm = vm
        //data中的属性名
        this.key = key
        this.callback = callback
        //将watcher对象记录在Dep的静态属性target
        Dep.target = this
        //触发get方法,触发get里的addsubs方法,添加watcher
        this.oldValue = vm[key]
        Dep.target = null
    }

    //当数据变化的时候,更新视图
    update () {
        let newValue = this.vm[this.key]
        if (this.oldValue === newValue) {
            return
        }
        this.callback(newValue)
    }
}

总结:

Vue

• 记录传入的选项，设置 $data/$el

• 把 data 的成员注入到 Vue 实例

• 负责调用 Observer 实现数据响应式处理（数据劫持）

• 负责调用 Compiler 编译指令/插值表达式等

Observer

• 数据劫持

• 负责把 data 中的成员转换成 getter/setter

• 负责把多层属性转换成 getter/setter

• 如果给属性赋值为新对象，把新对象的成员设置为 getter/setter

• 添加 Dep 和 Watcher 的依赖关系

• 数据变化发送通知

Compiler

• 负责编译模板，解析指令/插值表达式

• 负责页面的首次渲染过程

• 当数据变化后重新渲染

Dep

• 收集依赖，添加订阅者(watcher)

• 通知所有订阅者

Watcher

• 自身实例化的时候往dep对象中添加自己

• 当数据变化dep通知所有的 Watcher 实例更新视图