Vue 3 核心原理 -- reactivity 自己实现

标签（空格分隔）： vue 前端

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前言

为了更好地理解 vue3，阅读其源码是一个重要的途径，但是单纯阅读源码可能理解不了作者为什么这样写，因此自己根据 API 来实现一遍然后再与源码作对比，可以更深刻理解 vue3 的实现原理。

该部分源码复写，可看Vue 3 核心原理 -- reactivity 源码复写

自己实现一遍

自己实现前，需要了解一下 vue3 的 API 以及大概的实现原理，可参考以下文章：

vue 3 一个简单的例子如下

<template>
  <button @click="increment">
    Count is: {{ state.count }}, double is: {{ state.double }}
  </button>
  <button @click="addOtherCount">
    otherCount is: {{ otherCount }}, double is: {{ otherDouble }}
  </button>
</template>

<script>
import { reactive, computed } from 'vue'

export default {
  setup() {
    const state = reactive({
      count: 0,
      double: computed(() => state.count * 2)
    })
    
    function increment() {
      state.count++
    }
    
    const otherCount = ref(0)
    const otherDouble = computed(() => otherCount.value * 2)
    
    function addOhterCount() {
      otherCount.value++
    }

    return {
      state,
      increment,
      otherCount,
      addOhterCount
    }
  }
}

// 后续渲染伪代码
const renderContext = setup()
watch(() => {
  renderTemplate('...', renderContext)
})

</script>

vue 3 使用以上 API 设计的一大原因就是让业务代码可以更加高内聚低耦合，还有其他原因可以参考 API RFC。

根据以上 API ，开始动手写

ref

ref 与 reactive 两个函数都是用于监听数据修改，实现数据绑定的。 两者的区别在于 ref 是用于监听原始值的。 因为 js 原始值不能引用内存地址，就算修改了也无从知晓，因而可以将其包装成一个对象，这样就可以获取到这个变量的引用，监听修改。 ref 只有一个 value 属性。

已知使用 ref 监听变量修改，使用 watch 订阅通知。


// 以下按序号阅读，可以复制全部运行。

// 4.2 新建一个保存订阅的 WeakMap<object, Set>，使用 WeakMap 防止内存泄漏
const subscription = new WeakMap()

// 7.2 当前需要加入订阅列表的回调
let currentSub

// ---- 例子 ----
const count = ref(0)
const double = computed(() => {console.log('computed'); return count.value * 2}) // log computed #这里没做 lazy
watch(() => console.log(count.value, double.value)) // log 0 0
// log computed
count.value++ // log 1 2
connsole.log(double.value) // log 2 # 没有 log computed 证明缓存了

// -------------

// 1. 先写 ref 函数，已知使用 proxy
function ref(value) {
  const innerObj = { value }
  return new Proxy(innerObj, {
    get(obj, key, receiver) {
      if (key !== 'value') { return }
      // 9.1 收集依赖，即 将当前订阅放入到每个触发了 getter 的变量的订阅列表中
      track(obj, key)
      return Reflect.get(obj, key, receiver)
    },
    // 2. 暂不知道如何收集依赖，先写 set，修改变量就要通知订阅
    set(obj, key, v, receiver) {
       if (key !== 'value') { return false }
       const res = Reflect.set(obj, key, v, receiver)
       // 3.1 通知该变量订阅的修改
       trigger(obj, key)
       return res
    }
  })
}

// 9.2 收集依赖
function track(obj, key) {
  if (!currentSub) { return }
  let subList = subscription.get(obj)
  if (!subList) {
    subList = new Set()
    subscription.set(obj, subList)
  }
  subList.add(currentSub)
}

// 3.2 通知
function trigger(obj, key) {
  // 4.1 所有订阅应该在一个列表上才能通知到
  
  // 5. 获取当前监听变量的订阅列表
  const subList = subscription.get(obj) // Set<Function>
  if (!subList) { return }
  // subList.forEach((cb) => cb())
  
  // 13. 先执行 computed 再执行 watch
  Array.from(subList)
    .sort((a, b) => Number(!!b.computed) - Number(!!a.computed))
    .forEach(cb => cb())
}

// 6. 既然发现有一个订阅列表了，那么 watch 的时候就是将订阅放入对应的列表
function watch(cb, opt = {}) {

  // 12. 标记 computed
  cb.computed = opt.computed

  // 7.1 怎么放？ 可以使用一个全局变量来标记当前的订阅
  currentSub = cb
  // 8. 执行一下，这样可以触发变量的 getter
  cb()
  // 10. 收集完成，清理
  currentSub = null
  
}

// 11. 最后实现 computed，其实就是 watch 的 lazy 版，触发订阅时注意要先 computed 再到 watch
function computed(getter, setter) {
  // 数值要缓存起来，不要每次都算
  let value
  // 这里将订阅放到 computed 所依赖的变量的订阅列表，就是 count
  watch(() => { value = getter() }, { computed: true })
  return new Proxy({}, {
    get(obj, key, receiver) {
      if (key !== 'value') { return }
      return value
    },
    set(obj, key, v, receiver) {
      if (key !== 'value' || !setter) { return false }
      return setter(obj, key, v, receiver)
    }
  })
}

reactive

有了 ref 的实现思路，实现 reactive 就很简单了。 ref 其实可以算是 reactive 的特化版 -- 只包装 { value } 对象。

reactive 需要实现对象的遍历监听以及属性增删的监听。其他跟 ref 类似的代码就不写注释了，只写 reactive 特有的


const subMap = new WeakMap()
let currentCb
// 保存已经 reactive 的对象
const alreadyReactive = new WeakMap()

// --- 例子 ---
const state = reactive({
  count: 0, 
  obj: {a: 0},
  arr: [1,2,3]
})
watch(() => {  console.log('count:', state.count) })
watch(() => {  console.log('obj.a:', state.obj.a) })
// 这里有问题了，watch 的时候只收集到子对象的，没收集到子对象的属性，那么就监听不到了其属性修改
watch(() => {  console.log('obj:', state.obj) })
watch(() => {  console.log('arr:', state.arr) })
state.count++ // log count: 1
state.obj.a++ // log obj.a: 1
// 这里就监听不到了，要查看源码才知道什么做
state.arr.push(4)
state.arr.pop()
state.arr[0] = 11
// ---------

function reactive(target) {
  const cache = alreadyReactive.get(target)
  if (cache) { return cache }
  const proxy = new Proxy(target, {
    get(obj, key, receiver) {
      track(obj, key)
      const res = Reflect.get(obj, key, receiver)
      // 如果属性是对象，就返回一个 reactive 包装的对象，递归遍历
      // 由于频发触发 reacitve 函数有性能问题，因此可以缓存起来
      // 使用 alreadyReactive 保存已包装过的对象
      return typeof res === 'object' ? reactive(res) : res
    },
    set(obj, key, value, receiver) {
      const res = Reflect.set(obj, key, value, receiver)
      trigger(obj, key)
      return res
    }
  })
  alreadyReactive.set(target, cache)
  return proxy
}

// 由于对象有多个属性，每个属性都有对应的订阅列表
// 因此容器 subMap 的数据结构为 WeakMap<object, Map<string, Set>
function trigger(obj, key) {
  const target = subMap.get(obj)
  if (!target) { return }
  const sub = target.get(key)
  if (!sub) { return }
  sub.forEach(cb => cb())
}

function track(obj, key) {
  if (!currentCb) { return }
  let target = subMap.get(obj)
  if (!target) {
    target = new Map()
    subMap.set(obj, target)
  }
  let sub = target.get(key)
  if (!sub) {
    sub = new Set()
    target.set(key, sub)
  }
  sub.add(currentCb)
}

function watch(cb) {
  currentCb = cb
  cb()
  currentCb = null
}

以上就是 ref reactive 的核心原理，带着自己实现时的理解与疑惑， 再去阅读源码，更容易理解作者的思路与实现。

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