前言
Vue.js是一个流行的JavaScript框架，用于构建用户界面。自Vue.js 2以来，它就以其响应式系统而闻名，这使得状态管理变得简单而直观。Vue 3在这个基础上进行了重大改进，引入了使用Proxy作为其核心的全新响应式系统，这不仅提高了性能，还使得响应式更加灵活和强大。
一、Vue 3响应式系统的基石：Proxy
Vue 3的响应式系统的核心改变是使用ES6的Proxy代替了Vue 2中的Object.defineProperty。Proxy可以创建一个对象的代理，拦截并自定义基本操作，如属性读取、赋值、枚举等。
const reactiveHandler = {
get(target, property) {
// 依赖收集
track(target, property);
return Reflect.get(target, property);
},
set(target, property, value) {
// 设置新值
const result = Reflect.set(target, property, value);
// 触发更新
trigger(target, property);
return result;
}
};
function reactive(target) {
return new Proxy(target, reactiveHandler);
}
使用Proxy有几个关键优势：
代理对象可以直接拦截对原始对象的操作。
Proxy可以拦截对对象所有操作，包括属性访问、赋值、枚举等，而Object.defineProperty只能拦截属性的读取和设置。
Proxy可以拦截数组操作，而Vue 2中数组响应式是通过覆盖数组方法实现的，这在某些情况下可能会有限制。
二、响应式系统的核心流程
Vue 3的响应式系统可以大致分为三个主要部分：响应式对象的创建、依赖收集和依赖触发。
2.1 响应式对象的创建
在Vue 3中，我们通常使用reactive函数来创建一个响应式对象。当你将一个普通的JavaScript对象传递给reactive函数时，Vue会使用Proxy来创建这个对象的响应式代理。
2.2 依赖收集
依赖收集是响应式系统的关键环节。当一个响应式对象的属性被读取时，Vue会记录这个操作，这样它就知道哪个组件依赖了这个属性的值。这个过程是通过track函数实现的。
let activeEffect;
function track(target, property) {
if (activeEffect) {
let depsMap = targetMap.get(target);
if (!depsMap) {
targetMap.set(target, (depsMap = new Map()));
}
let dep = depsMap.get(property);
if (!dep) {
depsMap.set(property, (dep = new Set()));
}
if (!dep.has(activeEffect)) {
dep.add(activeEffect);
}
}
}
2.3 依赖触发
当响应式对象的一个属性被设置了新的值时，Vue需要通知所有依赖于这个属性的地方，使得它们可以更新。这个过程是通过trigger函数实现的。
function trigger(target, property) {
const depsMap = targetMap.get(target);
if (depsMap) {
const dep = depsMap.get(property);
if (dep) {
dep.forEach(effect => {
effect();
});
}
}
}
三、响应式系统的高级特性
3.1 计算属性和侦听器
Vue 3不仅支持响应式数据，还支持计算属性和侦听器。计算属性是基于它们的响应式依赖进行缓存的，只有当依赖发生变化时它们才会重新计算。侦听器则可以对数据的变化做出响应，并执行一些副作用。
3.2 组合式API
Vue 3引入了组合式API，包括ref, reactive, computed, watch等函数，这些API使得在组件外部管理和重用逻辑变得更加容易。
3.3 响应式系统的边界情况处理
Vue 3的响应式系统还处理了一些边界情况，比如当你在一个响应式对象上使用非响应式的值时，Vue会如何处理，或者当你有循环引用时，Vue会如何避免无限循环等。
3.4 ref和reactive的区别
在Vue 3中，ref和reactive是创建响应式数据的两个基本API。虽然它们都可以创建响应式数据，但它们的用途和行为有所不同。
ref用于包装基本数据类型（如字符串、数字等），使其成为响应式的。ref返回的是一个包含value属性的响应式对象，当你需要访问或修改被ref包装的值时，你需要通过.value属性来操作。
const count = ref(0);
console.log(count.value); // 0
count.value++;
reactive用于创建一个响应式的复杂数据类型，如对象或数组。与ref不同，reactive返回的是一个响应式的代理对象，可以直接访问或修改对象的属性而不需要.value。
const state = reactive({ count: 0 });
console.log(state.count); // 0
state.count++;
选择ref还是reactive通常取决于你需要响应式的数据类型。一般来说，如果你想让一个基本类型的变量变成响应式的，使用ref；如果你想让一个对象或数组变成响应式的，使用reactive。
3.5 computed和watch的工作原理
computed和watch是Vue 3中处理响应式数据的另外两个重要API。
computed用于创建计算属性，它接收一个getter函数，并根据这个getter函数的返回值返回一个不可变的响应式引用。计算属性的值会被缓存，只有当它的依赖发生变化时，它才会重新计算。
const count = ref(1);
const doubled = computed(() => count.value * 2);
console.log(doubled.value); // 2
count.value = 2;
console.log(doubled.value); // 4
watch用于观察响应式数据的变化，并执行一些副作用。它接收一个响应式引用或一个getter函数，并在引用的值变化时执行回调函数。
const count = ref(0);
watch(count, (newValue, oldValue) => {
console.log(`count changed from ${oldValue} to ${newValue}`);
});
count.value++; // 控制台输出: count changed from 0 to 1
computed通常用于那些依赖其他响应式数据并且需要缓存结果的场景，而watch则更适合那些需要响应数据变化来执行异步操作或昂贵的运算的场景。
3.6 在实际项目中应用响应式原理
在实际的Vue 3项目中，理解并正确应用响应式原理是至关重要的。以下是一些最佳实践：
状态封装：使用reactive封装组件的状态，确保状态的变化能够触发组件的更新。
最小化响应式变量：尽量不要创建过多的响应式变量，这样可以避免不必要的性能开销。
计算属性的利用：对于任何复杂逻辑或派生状态，使用computed属性来保持代码的清晰和性能的优化。
合理使用watch：只在必要时使用watch，避免滥用，因为watch可能会引入副作用和性能问题。
3.7 响应式系统的性能优化
Vue 3的响应式系统在设计上就考虑了性能优化，但开发者在使用时也需要注意：
避免不必要的响应式转换：不是所有数据都需要是响应式的，比如从服务器获取的静态数据。
批量更新：Vue 3的响应式系统会尽可能地合并多个状态更新，以减少重渲染的次数。
使用shallowReactive和shallowRef：当你不需要深层次的响应式或只有顶层属性需要响应式时，可以使用这些API来减少性能开销。
3.8 注意解构
在Vue 3中，响应式系统是基于ES6的Proxy特性实现的。当你使用reactive或ref来创建响应式对象时，Vue会返回一个Proxy代理对象，通过这个代理来跟踪对对象属性的访问和修改，从而实现响应性。然而，当你对一个响应式对象进行解构时，会出现一些问题。
为什么解构会破坏响应式？
当你对一个响应式对象进行解构操作时，实际上你提取了对象的属性值，并创建了对这些值的直接引用。这些直接引用并不是响应式的，因为它们不再是Proxy代理对象的一部分。因此，当原始响应式对象更新时，这些解构出来的变量不会收到更新。
const state = reactive({ count: 0 });
const { count } = state; // 解构操作
// 这时，count是一个普通的JavaScript值，不是响应式的
state.count++; // state对象内部的count变化了，但解构出来的count变量不会更新
如何保持解构的响应式？
要保持解构后变量的响应性，你需要使用Vue提供的toRefs或toRef函数。这些函数可以将reactive对象的每个属性转换为一个独立的响应式ref，即使在解构后也能保持响应性。
import { toRefs } from 'vue';
const state = reactive({ count: 0 });
const { count } = toRefs(state); // 使用toRefs来保持解构后的响应性
// 现在，count是一个响应式的ref对象
state.count++; // state对象内部的count变化了，解构出来的count也会更新
console.log(count.value); // 1
如果你只需要从响应式对象中解构出一个属性，并保持其响应性，你可以使用toRef。
import { toRef } from 'vue';
const state = reactive({ count: 0, name: 'Vue' });
const count = toRef(state, 'count'); // 只对count属性保持响应性
// count现在是一个响应式的ref对象
state.count++;
console.log(count.value); // 1
所以在Vue 3中，解构响应式对象时需要特别小心，以避免破坏响应性。通过使用toRefs和toRef，你可以在解构时保持属性的响应性。这样，即使在属性被提取出来后，它们仍然能够响应原始响应式对象的变化。这使得你可以在组合式API中灵活地使用解构，同时保持应用的响应性和可维护性。
结语
Vue 3的响应式系统是其性能和灵活性的基石。它不仅使得状态管理变得简单，还提供了更强大的工具来构建复杂的应用程序。通过使用Proxy和细致的依赖追踪，Vue 3确保了应用的数据流是可预测和可维护的。希望通过上面的讲解可以让大家对vue3的响应式有更好的理解。
