依赖收集

Vue会把普通对象变成响应式对象，响应式对象getter相关的逻辑就是做依赖收集，我们来详细分析这个过程。
我们先来回顾一下getter部分的逻辑：

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
    },
    // ...
  })
}

这段代码我们只需要关注2个地方，一个是const dep = new Dep()实例化一个Dep的实例，另一个是在get函数中通过dep.depend做依赖收集，这里还有个对childOb判断的逻辑。

Dep

Dep是整个getter依赖收集的核心，它的定义在src/core/observer/dep.js中：

import type Watcher from './watcher'
import { remove } from '../util/index'

let uid = 0

/**
 * A dep is an observable that can have multiple
 * directives subscribing to it.
 */
export default class Dep {
  static target: ?Watcher;
  id: number;
  subs: Array<Watcher>;

  constructor () {
    this.id = uid++
    this.subs = []
  }

  addSub (sub: Watcher) {
    this.subs.push(sub)
  }

  removeSub (sub: Watcher) {
    remove(this.subs, sub)
  }

  depend () {
    if (Dep.target) {
      Dep.target.addDep(this)
    }
  }

  notify () {
    // stabilize the subscriber list first
    const subs = this.subs.slice()
    for (let i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {
      subs[i].update()
    }
  }
}

// the current target watcher being evaluated.
// this is globally unique because there could be only one
// watcher being evaluated at any time.
Dep.target = null
const targetStack = []

export function pushTarget (_target: ?Watcher) {
  if (Dep.target) targetStack.push(Dep.target)
  Dep.target = _target
}

export function popTarget () {
  Dep.target = targetStack.pop()
}

Dep是一个Class，它定义了一些属性和方法，这里需要特别注意的是它有一个静态属性target，这是一个全局唯一Watcher，这是一个非常巧妙的设计，因为在同一时间只能有一个全局的Watcher被计算，另外它的自身属性subs也是Watcher的数组。

Dep实际上就是对Watcher的一种管理，Dep脱离Watcher单独存在是没有意义的，为了完整地讲清楚依赖收集过程，我们有必要看一下Watcher的一些相关实现，它的定义在src/core/observer/watcher.js中：

Watcher

let uid = 0

/**
 * A watcher parses an expression, collects dependencies,
 * and fires callback when the expression value changes.
 * This is used for both the $watch() api and directives.
 */
export default class Watcher {
  vm: Component;
  expression: string;
  cb: Function;
  id: number;
  deep: boolean;
  user: boolean;
  computed: boolean;
  sync: boolean;
  dirty: boolean;
  active: boolean;
  dep: Dep;
  deps: Array<Dep>;
  newDeps: Array<Dep>;
  depIds: SimpleSet;
  newDepIds: SimpleSet;
  before: ?Function;
  getter: Function;
  value: any;

  constructor (
    vm: Component,
    expOrFn: string | Function,
    cb: Function,
    options?: ?Object,
    isRenderWatcher?: boolean
  ) {
    this.vm = vm
    if (isRenderWatcher) {
      vm._watcher = this
    }
    vm._watchers.push(this)
    // options
    if (options) {
      this.deep = !!options.deep
      this.user = !!options.user
      this.computed = !!options.computed
      this.sync = !!options.sync
      this.before = options.before
    } else {
      this.deep = this.user = this.computed = this.sync = false
    }
    this.cb = cb
    this.id = ++uid // uid for batching
    this.active = true
    this.dirty = this.computed // for computed watchers
    this.deps = []
    this.newDeps = []
    this.depIds = new Set()
    this.newDepIds = new Set()
    this.expression = process.env.NODE_ENV !== 'production'
      ? expOrFn.toString()
      : ''
    // parse expression for getter
    if (typeof expOrFn === 'function') {
      this.getter = expOrFn
    } else {
      this.getter = parsePath(expOrFn)
      if (!this.getter) {
        this.getter = function () {}
        process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
          `Failed watching path: "${expOrFn}" ` +
          'Watcher only accepts simple dot-delimited paths. ' +
          'For full control, use a function instead.',
          vm
        )
      }
    }
    if (this.computed) {
      this.value = undefined
      this.dep = new Dep()
    } else {
      this.value = this.get()
    }
  }

  /**
   * Evaluate the getter, and re-collect dependencies.
   */
  get () {
    pushTarget(this)
    let value
    const vm = this.vm
    try {
      value = this.getter.call(vm, vm)
    } catch (e) {
      if (this.user) {
        handleError(e, vm, `getter for watcher "${this.expression}"`)
      } else {
        throw e
      }
    } finally {
      // "touch" every property so they are all tracked as
      // dependencies for deep watching
      if (this.deep) {
        traverse(value)
      }
      popTarget()
      this.cleanupDeps()
    }
    return value
  }

  /**
   * Add a dependency to this directive.
   */
  addDep (dep: Dep) {
    const id = dep.id
    if (!this.newDepIds.has(id)) {
      this.newDepIds.add(id)
      this.newDeps.push(dep)
      if (!this.depIds.has(id)) {
        dep.addSub(this)
      }
    }
  }

  /**
   * Clean up for dependency collection.
   */
  cleanupDeps () {
    let i = this.deps.length
    while (i--) {
      const dep = this.deps[i]
      if (!this.newDepIds.has(dep.id)) {
        dep.removeSub(this)
      }
    }
    let tmp = this.depIds
    this.depIds = this.newDepIds
    this.newDepIds = tmp
    this.newDepIds.clear()
    tmp = this.deps
    this.deps = this.newDeps
    this.newDeps = tmp
    this.newDeps.length = 0
  }
  // ...
}

Watcher是一个Class，在它的构造函数中，定义了一些和Dep相关的属性：

this.deps = []
this.newDeps = []
this.depIds = new Set()
this.newDepIds = new Set()

其中，this.deps和this.newDeps表示Watcher实例持有的Dep实例的数组；而this.depIds和this.newDepIds分别代表this.deps和this.newDeps的id Set（它的实现在src/core/util/env.js中）。

Watcher还定义了一些原型的方法，和依赖收集相关的有get、addDep和cleanupDeps方法。

过程分析

当对数据对象的访问会触发他们的getter方法，那么这些对象什么时候被访问呢？Vue的mount过程是通过mountComponent函数，其中有一段比较重要的逻辑，大致如下：

updateComponent = () => {
  vm._update(vm._render(), hydrating)
}
new Watcher(vm, updateComponent, noop, {
  before () {
    if (vm._isMounted) {
      callHook(vm, 'beforeUpdate')
    }
  }
}, true /* isRenderWatcher */)

当我们去实例化一个渲染watcher的时候，首先进入watcher的构造函数逻辑，然后会执行它的this.get()方法，进入get函数，首先会执行：

pushTarget(this)

pushTarget的定义在src/core/observer/dep.js中：

export function pushTarget (_target: Watcher) {
  if (Dep.target) targetStack.push(Dep.target)
  Dep.target = _target
}

实际上就是把Dep.target赋值为当前的渲染watcher并压栈（为了恢复用）。接着又执行了：

value = this.getter.call(vm, vm)

this.getter对应就是updateComponent函数，这实际上就是在执行：

vm._update(vm._render(), hydrating)

它会先执行vm._render()方法，因为之前分析过这个方法会生成渲染VNode，并且在这个过程中会对vm上的数据访问，这个时候就触发了数据对象的getter。

那么每个对象值的getter都持有一个dep，在触发getter的时候会调用dep.depend()方法，也就会执行 Dep.target.addDep(this)。

刚才我们提到这个时候Dep.target 已经被赋值为渲染watcher，那么就执行到addDep方法：

addDep (dep: Dep) {
  const id = dep.id
  if (!this.newDepIds.has(id)) {
    this.newDepIds.add(id)
    this.newDeps.push(dep)
    if (!this.depIds.has(id)) {
      dep.addSub(this)
    }
  }
}

这时候会做一些逻辑判断（保证同一数据不会被添加多次）后执行dep.addSub(this)，那么就会执行 this.subs.push(sub)，也就是说把当前的 watcher 订阅到这个数据持有的dep的subs中，这个目的是为后续数据变化时候能通知到哪些subs做准备。

所以在 vm._render() 过程中，会触发所有数据的getter，这样实际上已经完成了一个依赖收集的过程。那么到这里就结束了么，其实并没有，在完成依赖收集后，还有几个逻辑要执行，首先是：

if (this.deep) {
  traverse(value)
}

这个是要递归去访问value，触发它所有子项的getter。接下来执行：

popTarget()

popTarget 的定义在src/core/observer/dep.js中：

Dep.target = targetStack.pop()

实际上就是把 Dep.target 恢复成上一个状态，因为当前vm的数据依赖收集已经完成，那么对应的渲染Dep.target 也需要改变。最后执行：

this.cleanupDeps()

依赖清空的过程。

cleanupDeps () {
  let i = this.deps.length
  while (i--) {
    const dep = this.deps[i]
    if (!this.newDepIds.has(dep.id)) {
      dep.removeSub(this)
    }
  }
  let tmp = this.depIds
  this.depIds = this.newDepIds
  this.newDepIds = tmp
  this.newDepIds.clear()
  tmp = this.deps
  this.deps = this.newDeps
  this.newDeps = tmp
  this.newDeps.length = 0
}

考虑到Vue是数据驱动的，所以每次数据变化都会重新render，那么vm._render()方法又会再次执行，并再次触发数据的getters，所以Wathcer在构造函数中会初始化2个Dep实例数组，newDeps表示新添加的Dep实例数组，而deps表示上一次添加的Dep实例数组。

在执行cleanupDeps函数的时候，会首先遍历deps，移除对dep.subs数组中Wathcer的订阅，然后把newDepIds和depIds交换，newDeps和deps交换，并把newDepIds和newDeps清空。

那么为什么需要做deps订阅的移除呢，在添加deps的订阅过程，已经能通过id去重避免重复订阅了。

考虑到一种场景，我们的模板会根据v-if 去渲染不同子模板a和b，当我们满足某种条件的时候渲染a的时候，会访问到a中的数据，这时候我们对a使用的数据添加了getter，做了依赖收集，那么当我们去修改a的数据的时候，理应通知到这些订阅者。那么如果我们一旦改变了条件渲染了b模板，又会对b使用的数据添加了getter，如果我们没有依赖移除的过程，那么这时候我去修改a模板的数据，会通知a数据的订阅的回调，这显然是有浪费的。

因此Vue设计了在每次添加完新的订阅，会移除掉旧的订阅，这样就保证了在我们刚才的场景中，如果渲染b模板的时候去修改a模板的数据，a数据订阅回调已经被移除了，所以不会有任何浪费。

总结

我们对Vue数据的依赖收集过程做了分析。收集依赖的目的是为了当这些响应式数据发生变化，触发它们的setter的时候，能知道应该通知哪些订阅者去做相应的逻辑处理，我们把这个过程叫派发更新，其实Watcher和Dep就是一个非常经典的观察者设计模式的实现。