Vue的数据驱动除了数据渲染DOM之外，还有一个很重要的体现就是数据的变更会触发DOM的变化。
其实前端开发最重要的2个工作，一个是把数据渲染到页面，另一个是处理用户交互。Vue把数据渲染到页面的能力我们已经通过源码分析出其中的原理了，但是由于一些用户交互或者是其它方面导致数据发生变化重新对页面渲染的原理我们还未分析。
考虑如下示例：

<div id="app" @click="changeMsg">
  {{ message }}
</div>
var app = new Vue({
  el: '#app',
  data: {
    message: 'Hello Vue!'
  },
  methods: {
    changeMsg() {
      this.message = 'Hello World!'
    }
  }
})

当我们去修改this.message的时候，模板对应的插值也会渲染成新的数据，那么这一切是怎么做到的呢？
在分析前，我们先直观的想一下，如果不用Vue的话，我们会通过最简单的方法实现这个需求：监听点击事件，修改数据，手动操作DOM重新渲染。这个过程和使用Vue的最大区别就是多了一步“手动操作DOM重新渲染”。这一步看上去并不多，但它背后又潜在的几个要处理的问题：
我需要修改哪块的DOM？
我的修改效率和性能是不是最优的？
我需要对数据每一次的修改都去操作DOM吗？
我需要case by case去写修改DOM的逻辑吗？
如果我们使用了Vue，那么上面几个问题Vue内部就帮你做了。

响应式对象

Vue.js实现响应式的核心是利用了ES5的Object.defineProperty，这也是为什么Vue.js不能兼容IE8及以下浏览器的原因。

Object.defineProperty

Object.defineProperty方法会直接在一个对象上定义一个新属性，或者修改一个对象的现有属性，并返回这个对象：

Object.defineProperty(obj, prop, descriptor)

obj是要在其上定义属性的对象；prop是要定义或修改的属性的名称；descriptor是将被定义或修改的属性描述符。

比较核心的是descriptor，它有很多可选键值。这里我们最关心的是get和set，get是一个给属性提供的getter方法，当我们访问了该属性的时候会触发getter方法；set是一个给属性提供的setter方法，当我们对该属性做修改的时候会触发setter方法。

一旦对象拥有了getter和setter，我们可以简单地把这个对象称为响应式对象。那么Vue.js把哪些对象变成了响应式对象了呢，接下来我们从源码层面分析。

initState

在Vue的初始化阶段，_init方法执行的时候，会执行initState(vm)方法，它的定义在src/core/instance/state.js中。

export function initState (vm: Component) {
  vm._watchers = []
  const opts = vm.$options
  if (opts.props) initProps(vm, opts.props)
  if (opts.methods) initMethods(vm, opts.methods)
  if (opts.data) {
    initData(vm)
  } else {
    observe(vm._data = {}, true /* asRootData */)
  }
  if (opts.computed) initComputed(vm, opts.computed)
  if (opts.watch && opts.watch !== nativeWatch) {
    initWatch(vm, opts.watch)
  }
}

initState方法主要是对props、methods、data、computed和watch属性做了初始化操作。这里我们重点分析props和data。

initProps

function initProps (vm: Component, propsOptions: Object) {
  const propsData = vm.$options.propsData || {}
  const props = vm._props = {}
  // cache prop keys so that future props updates can iterate using Array
  // instead of dynamic object key enumeration.
  const keys = vm.$options._propKeys = []
  const isRoot = !vm.$parent
  // root instance props should be converted
  if (!isRoot) {
    toggleObserving(false)
  }
  for (const key in propsOptions) {
    keys.push(key)
    const value = validateProp(key, propsOptions, propsData, vm)
    /* istanbul ignore else */
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
      const hyphenatedKey = hyphenate(key)
      if (isReservedAttribute(hyphenatedKey) ||
          config.isReservedAttr(hyphenatedKey)) {
        warn(
          `"${hyphenatedKey}" is a reserved attribute and cannot be used as component prop.`,
          vm
        )
      }
      defineReactive(props, key, value, () => {
        if (vm.$parent && !isUpdatingChildComponent) {
          warn(
            `Avoid mutating a prop directly since the value will be ` +
            `overwritten whenever the parent component re-renders. ` +
            `Instead, use a data or computed property based on the prop's ` +
            `value. Prop being mutated: "${key}"`,
            vm
          )
        }
      })
    } else {
      defineReactive(props, key, value)
    }
    // static props are already proxied on the component's prototype
    // during Vue.extend(). We only need to proxy props defined at
    // instantiation here.
    if (!(key in vm)) {
      proxy(vm, `_props`, key)
    }
  }
  toggleObserving(true)
}

props的初始化主要过程，就是遍历定义的props配置。遍历的过程主要做两件事情：一个是调用defineReactive方法把每个prop对应的值变成响应式，可以通过vm._props.xxx访问到定义props中对应的属性。另一个是通过proxy把vm._props.xxx的访问代理到vm.xxx上。

initData

function initData (vm: Component) {
  let data = vm.$options.data
  data = vm._data = typeof data === 'function'
    ? getData(data, vm)
    : data || {}
  if (!isPlainObject(data)) {
    data = {}
    process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
      'data functions should return an object:\n' +
      'https://vuejs.org/v2/guide/components.html#data-Must-Be-a-Function',
      vm
    )
  }
  // proxy data on instance
  const keys = Object.keys(data)
  const props = vm.$options.props
  const methods = vm.$options.methods
  let i = keys.length
  while (i--) {
    const key = keys[i]
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
      if (methods && hasOwn(methods, key)) {
        warn(
          `Method "${key}" has already been defined as a data property.`,
          vm
        )
      }
    }
    if (props && hasOwn(props, key)) {
      process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
        `The data property "${key}" is already declared as a prop. ` +
        `Use prop default value instead.`,
        vm
      )
    } else if (!isReserved(key)) {
      proxy(vm, `_data`, key)
    }
  }
  // observe data
  observe(data, true /* asRootData */)
}

data的初始化主要过程也是做两件事，一个是对定义data函数返回对象的遍历，通过proxy把每一个值vm._data.xxx都代理到vm.xxx上；另一个是调用observe方法观测整个data的变化，把data也变成响应式，可以通过vm._data.xxx访问到定义data返回函数中对应的属性。

可以看到，无论是props或是data的初始化都是把它们变成响应式对象，这个过程我们接触到几个函数，接下来我们来详细分析它们。

proxy

代理（proxy）的作用是把props和data上的属性代理到vm实例上，这也就是为什么比如我们定义了如下props，却可以通过vm实例访问到它。

let comP = {
  props: {
    msg: 'hello'
  },
  methods: {
    say() {
      console.log(this.msg)
    }
  }
}

我们可以在say函数中通过this.msg访问到我们定义在props中的msg，这个过程发生在proxy阶段：

const sharedPropertyDefinition = {
  enumerable: true,
  configurable: true,
  get: noop,
  set: noop
}

export function proxy (target: Object, sourceKey: string, key: string) {
  sharedPropertyDefinition.get = function proxyGetter () {
    return this[sourceKey][key]
  }
  sharedPropertyDefinition.set = function proxySetter (val) {
    this[sourceKey][key] = val
  }
  Object.defineProperty(target, key, sharedPropertyDefinition)
}

proxy方法的实现很简单，通过Object.defineProperty把target[sourceKey][key]的读写变成了对target[key]的读写。所以对于props而言，对vm._props.xxx的读写变成了vm.xxx的读写，而对于vm._props.xxx我们可以访问到定义在props中的属性，所以我们就可以通过vm.xxx访问到定义在props中的xxx属性了。同理，对于data而言，对vm._data.xxxx的读写变成了对vm.xxxx的读写，而对于vm._data.xxxx我们可以访问到定义在data函数返回对象中的属性，所以我们就可以通过vm.xxxx访问到定义在 data 函数返回对象中的xxxx属性了。

observe

observe的功能就是用来监测数据的变化，它的定义在src/core/observer/index.js中：

/**
 * Attempt to create an observer instance for a value,
 * returns the new observer if successfully observed,
 * or the existing observer if the value already has one.
 */
export function observe (value: any, asRootData: ?boolean): Observer | void {
  if (!isObject(value) || value instanceof VNode) {
    return
  }
  let ob: Observer | void
  if (hasOwn(value, '__ob__') && value.__ob__ instanceof Observer) {
    ob = value.__ob__
  } else if (
    shouldObserve &&
    !isServerRendering() &&
    (Array.isArray(value) || isPlainObject(value)) &&
    Object.isExtensible(value) &&
    !value._isVue
  ) {
    ob = new Observer(value)
  }
  if (asRootData && ob) {
    ob.vmCount++
  }
  return ob
}

observe方法的作用就是给非VNode的对象类型数据添加一个Observer，如果已经添加过则直接返回，否则在满足一定条件下去实例化一个Observer对象实例。

Observer

Observer是一个类，它的作用是给对象的属性添加getter和setter，用于依赖收集和派发更新：

/**
 * Observer class that is attached to each observed
 * object. Once attached, the observer converts the target
 * object's property keys into getter/setters that
 * collect dependencies and dispatch updates.
 */
export class Observer {
  value: any;
  dep: Dep;
  vmCount: number; // number of vms that has this object as root $data

  constructor (value: any) {
    this.value = value
    this.dep = new Dep()
    this.vmCount = 0
    def(value, '__ob__', this)
    if (Array.isArray(value)) {
      const augment = hasProto
        ? protoAugment
        : copyAugment
      augment(value, arrayMethods, arrayKeys)
      this.observeArray(value)
    } else {
      this.walk(value)
    }
  }

  /**
   * Walk through each property and convert them into
   * getter/setters. This method should only be called when
   * value type is Object.
   */
  walk (obj: Object) {
    const keys = Object.keys(obj)
    for (let i = 0; i < keys.length; i++) {
      defineReactive(obj, keys[i])
    }
  }

  /**
   * Observe a list of Array items.
   */
  observeArray (items: Array<any>) {
    for (let i = 0, l = items.length; i < l; i++) {
      observe(items[i])
    }
  }
}

Observer的构造函数逻辑很简单，首先实例化Dep对象，接着通过执行def函数把自身实例添加到数据对象value的__ob__属性上，def的定义在src/core/util/lang.js中：

/**
 * Define a property.
 */
export function def (obj: Object, key: string, val: any, enumerable?: boolean) {
  Object.defineProperty(obj, key, {
    value: val,
    enumerable: !!enumerable,
    writable: true,
    configurable: true
  })
}

def函数是一个非常简单的Object.defineProperty的封装，这就是为什么我在开发中输出 data上对象类型的数据，会发现该对象多了一个__ob__的属性。

回到Observer的构造函数，接下来会对value做判断，对于数组会调用observeArray方法，否则对纯对象调用walk方法。可以看到observeArray是遍历数组再次调用observe方法，而walk方法是遍历对象的key调用defineReactive方法，那么我们来看一下这个方法是做什么的。

defineReactive

defineReactive 的功能就是定义一个响应式对象，给对象动态添加getter和setter，它的定义在src/core/observer/index.js中：

/**
 * Define a reactive property on an Object.
 */
export function defineReactive (
  obj: Object,
  key: string,
  val: any,
  customSetter?: ?Function,
  shallow?: boolean
) {
  const dep = new Dep()

  const property = Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, key)
  if (property && property.configurable === false) {
    return
  }

  // cater for pre-defined getter/setters
  const getter = property && property.get
  const setter = property && property.set
  if ((!getter || setter) && arguments.length === 2) {
    val = obj[key]
  }

  let childOb = !shallow && observe(val)
  Object.defineProperty(obj, key, {
    enumerable: true,
    configurable: true,
    get: function reactiveGetter () {
      const value = getter ? getter.call(obj) : val
      if (Dep.target) {
        dep.depend()
        if (childOb) {
          childOb.dep.depend()
          if (Array.isArray(value)) {
            dependArray(value)
          }
        }
      }
      return value
    },
    set: function reactiveSetter (newVal) {
      const value = getter ? getter.call(obj) : val
      /* eslint-disable no-self-compare */
      if (newVal === value || (newVal !== newVal && value !== value)) {
        return
      }
      /* eslint-enable no-self-compare */
      if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && customSetter) {
        customSetter()
      }
      if (setter) {
        setter.call(obj, newVal)
      } else {
        val = newVal
      }
      childOb = !shallow && observe(newVal)
      dep.notify()
    }
  })
}

defineReactive函数最开始初始化Dep对象的实例，接着拿到obj的属性描述符，然后对子对象递归调用observe方法，这样就保证了无论obj的结构多复杂，它的所有子属性也能变成响应式的对象，这样我们访问或修改obj中一个嵌套较深的属性，也能触发getter和setter。最后利用Object.defineProperty去给obj的属性key添加getter和setter。

总结

响应式对象核心就是利用Object.defineProperty 给数据添加了getter和setter，目的就是为了在我们访问数据以及写数据的时候能自动执行一些逻辑：getter做的事情是依赖收集，setter做的事情是派发更新。