圖解Vue 響應式流程及原理

<div id="app">{{ message }}</div>

render (h) {
  return h('div', {
     attrs: {
        id: 'app'
      },
  }, this.message)
}

// mian.js
import Vue from 'vue'
import App from './App.vue'

new Vue({
  render: h => h(App),
}).$mount('#app')

// App.vue
<template>
    <div id="app">
      <p>{{ msg }}</p>
    </div>
</template>
<script>
    export default {
        name: 'App',
        data () {
            return {
                msg: 'hello world'
            }
        }
    }
</script>

{
    tag: 'vue-component-1-App',
    componentInstance: {元件範例},
    componentOptions: {Ctor, ..., }
}

{
    tag: 'div',
    {
        "attrs": {
            "id": "app"
        }
    },
    // 對應預留位置vnode: $vnode
    parent: {
        tag: 'vue-component-1-App',
        componentInstance: {元件範例},
        componentOptions: {Ctor, ..., }
    },
    children: [
        // 對應p標籤
        { 
            tag: 'p',
            // 對應p標籤內的文位元組點{{ msg }}
            children: [{ text: 'hello world' }]
        }, {
          // 如果還有元件VNode其實也是一樣的
          tag: 'vue-component-2-xxx'
        }              
    ]
}

// 案例
export default {
    name: 'App',
    data () {
        return {
            msg: 'hello world',
            arr = [1, 2, 3]
        }
    }
}

// 以下是initData呼叫的方法講解，排列遵循呼叫順序
function observe (value, asRootData) {
  if (!isObject(value)) return // 非物件則不處理
  // 範例化Observer物件
  var ob;
  ob = new Observer(value);
  return ob
}

function Observer (value) {
  this.value = value; // 儲存當前的data
  this.dep = new Dep(); // 範例化dep，陣列進行依賴收集的dep（對應案例中的arr）
  def(value, '__ob__', this);    
  if (Array.isArray(value)) {
    if (hasProto) {
      // 這裡會改寫陣列原型。__proto__指向重寫陣列方法的物件
      protoAugment(value, arrayMethods); 
    } else {
      copyAugment(value, arrayMethods, arrayKeys);
    }
    this.observeArray(value);
  } else {
    this.walk(value); 
  }
}
// 遍歷陣列元素，執行對每一項呼叫observe，也就是說陣列中有物件會轉成響應式物件
Observer.prototype.observeArray = function observeArray (items) {
  for (var i = 0, l = items.length; i < l; i++) {
    observe(items[i]);
  }
}
// 遍歷物件的全部屬性，呼叫defineReactive
Observer.prototype.walk = function walk (obj) {
  var keys = Object.keys(obj);
  // 如案例程式碼，這裡的 keys = ['msg', 'arr']
  for (var i = 0; i < keys.length; i++) {        
    defineReactive(obj, keys[i]);
  }
}

function defineReactive (obj, key, val) {
  // 產生一個閉包dep
  var dep = new Dep();
  // 如果val是object型別，遞迴呼叫observe，案例程式碼中的arr會走這個邏輯
  var childOb = !shallow && observe(val);
  Object.defineProperty(obj, key, {    
    get: function reactiveGetter () { 
      // 求value的值
      var value = getter ? getter.call(obj) : val;
      if (Dep.target) { // Dep.target就是當前的Watcher
        // 這裡是閉包dep
        dep.depend();
        if (childOb) {
          // 案例程式碼中arr會走到這個邏輯
          childOb.dep.depend(); // 這裡是Observer裡的dep，陣列arr在此依賴收集
          if (Array.isArray(value)) {
            dependArray(value);
          }
        }
      }
      return value
    },
    set: function reactiveSetter (newVal) {
      // 下文派發更新裡進行講解
    }
  });
}

// new Wathcer核心
function Watcher (vm, expOrFn, cb, options, isRenderWatcher) {
  if (typeof expOrFn === 'function') {
  // 渲染watcher中，這裡傳入的expOrFn是updateComponent = vm.update(vm.render())
  // this.getter等價於vm.update(vm.render())
    this.getter = expOrFn; 
  } else {
    ...
  }
  // 這裡進行判斷，lazy為true時(計算屬性)則什麼都不執行，否則執行get
  this.value = this.lazy
    ? undefined
    : this.get(); // 本次為渲染Watcher，執行get，繼續往下看～
}

// Watcher的get方法
Watcher.prototype.get = function get () {
  // 這裡很關鍵，pushTarget就是把當前的Wather賦值給「Dep.target」
  pushTarget(this);
  var value;
  var vm = this.vm;
  try {
    // 1. 這裡呼叫getter，也就是執行vm.update(vm.render())
    // 2. 執行vm.render函數就會存取到響應式資料，觸發get進行依賴收集
    // 3. 此時的Dep.target為當前的渲染Watcher，資料就可以理所應當的把Watcher加入自己的subs中
    // 4. 所以此時，Watcher就能監測到資料變化，實現響應式
    value = this.getter.call(vm, vm);
  } catch (e) {
    ...
  } finally {
    popTarget();
    /*
    * cleanupDeps是個優化操作，會移除Watcher對本次render沒被使用的資料的觀測
    * 效果：處於v-if為false中的響應式資料改變不會觸發Watcher的update
    * 感興趣的可以自己去debugger偵錯，這裡就不展開了
    */
    this.cleanupDeps(); 
  }
  return value
}

...
Object.defineProperty (obj, key, {
    get () {...},
    set: function reactiveSetter (newVal) {
      var value = getter ? getter.call(obj) : val;
      // 判斷新值相比舊值是否已經改變
      if (newVal === value || (newVal !== newVal && value !== value)) {
        return
      }
      // 如果新值是參照型別，則將其轉化為響應式
      childOb = !shallow && observe(newVal);
      // 這裡通知dep的所有watcher進行更新
      dep.notify();
    }
}        
...

// 陣列方法改寫是在 Observer 方法中
function Observer () {
    if (hasProto) { 
        // 用案例講解，也就是this.arr.__proto__ = arrayMethods
        protoAugment(value, arrayMethods); 
    }
}   

// 以下是陣列方法重寫的實現
var arrayProto = Array.prototype; // 儲存真實陣列的原型
var arrayMethods = Object.create(arrayProto); // 以真陣列為原型建立物件
// 可以看成：arrayMethods.__proto__ = Array.prototype
var methodsToPatch = [
  'push',
  'pop',
  'shift',
  'unshift',
  'splice',
  'sort',
  'reverse'
];

// 一個裝飾器模型，重寫7個陣列方法
methodsToPatch.forEach(function (method) {
  // 儲存原生的陣列方法
  var original = arrayProto[method];
  // 劫持arrayMethods物件中的陣列方法
  def(arrayMethods, method, function mutator () {
    var args = [], len = arguments.length;
    while ( len-- ) args[ len ] = arguments[ len ];

    var result = original.apply(this, args);
    var ob = this.__ob__; // 當我門呼叫this.arr.push()，這裡就能到陣列物件的ob範例
    var inserted;
    switch (method) {
      case 'push':
      case 'unshift':
        inserted = args;
        break
      case 'splice':
        inserted = args.slice(2);
        break
    }
    if (inserted) { ob.observeArray(inserted); }
    // 由於陣列物件在new Observer中範例化了一個dep，並通過childOb邏輯收集了依賴，這裡就能在ob範例中拿到dep屬性
    ob.dep.notify();
    return result
  });
})

<template>
    <div id="app">
        {{ name }}
    </div>
</template>
<script>
export default {
    name: 'App',
    computed: {
      name () {
        return this.firstName + this.secondName
      }
    },
    data () {
        return {
            firstName: 'jing',
            secondName: 'boran'
        }
    }
}
</script>

// 存取computed時觸發get的核心程式碼 
function createComputedGetter (key) {
  return function computedGetter () {
    var watcher = this._computedWatchers && this._computedWatchers[key];
    if (watcher) {
      if (watcher.dirty) { // dirty第一次為true
        watcher.evaluate(); // 這裡是對computed進行求值，對computed watcher執行依賴收集
      }
      if (Dep.target) {
        watcher.depend(); // 這裡是對渲染Watcher進行依賴收集
      }
      return watcher.value
    }
  }
}

Watcher.prototype.depend = function depend () {
  var i = this.deps.length;
  while (i--) {
    // 也就是呼叫Dep.depend => Watcher.addDep => dep.addSub
    this.deps[i].depend(); 
  }
}

// this.firstName和this.secondName的dep.subs
dep.subs: [name的computed watcher, App元件的渲染Watcher]

// 此時flag為true，也就是說msg2沒有渲染在頁面中
<div v-if="flag">{{ msg1 }}</div>
<div v-else>{{ msg2 }}</div>
<button @click=() => { this.msg2 = 'change' }>changeMsg2</button>

function cleanupDeps () {
  var i = this.deps.length;
  while (i--) {
    // 這裡對watcher所觀測的響應式資料的dep進行遍歷
    // 對的，這樣一來，是不是watcher中的deps就發揮作用了呢？
    var dep = this.deps[i];
    if (!this.newDepIds.has(dep.id)) {
      // 這裡對當前渲染中沒有存取到的響應式資料進行依賴移除
      dep.removeSub(this); 
    }
  }
  ...
}

Watcher.prototype.update = function update () {      
  if (this.lazy) {
    this.dirty = true; // computed會走到這裡，然後就結束了
  } else if (this.sync) {
    this.run();
  } else {
    queueWatcher(this); // 渲染watcher會走到這裡
  }
}

// 沒錯，又是這段熟悉的程式碼
this.value = this.lazy
  ? undefined
  : this.get(); // user Watcher和渲染 Watcher都在new Watcher階段執行get()

Vue.prototype.$watch = function (expOrFn, cb, options) {
  ...
  var watcher = new Watcher(vm, expOrFn, cb, options);
  if (options.immediate) {
    // immediate則會執行我們傳入的callback
    try {
      cb.call(vm, watcher.value);
    } catch (error) {
      
    }
  }
  return function unwatchFn () {
    watcher.teardown();
  }
};

Watcher.prototype.update = function update () {
  if (this.lazy) {
    this.dirty = true; // 計算屬性
  } else if (this.sync) {
    this.run(); // 同步的user Wathcer
  } else {
    queueWatcher(this); // 普通user Watcher和渲染Watcher
  }
}