前言

关于vue响应式的文章其实已经挺多了，不过大多都在浅尝辄止，基本就是简单介绍一下Object.defineProperty，覆盖一下setter做个小demo就算解决，好一点的会帮你引入observe、watcher、dep的概念，以及加入对Array的特殊处理，所以本篇除了上述以外，更多的重心将放在setter引发render的机制与流程上，然后结合这个这个响应式机制解析vue中的watch和computed语法实现

文章分为两部分，第一部分会简单介绍vue实例构建流程，第二部分则深入探究响应式实现。

版本信息：

• vue: 2.6.12

一、寻找vue

真正的vue实例在core/instance/index中可以找到

function Vue (options) {
  ....
  this._init(options) // 这个方法在initMixin中定义
}

initMixin(Vue)  // 挂载_init()
stateMixin(Vue)  // 挂载状态处理方法(挂载data,methods等)
eventsMixin(Vue)  // 挂载 事件 的方法($on,$off等)
lifecycleMixin(Vue) // 挂载 生命周期方法(update,destory)
renderMixin(Vue)  // 挂载与渲染有关的方法($nextTick,_render) 

每个方法可以按照代码逻辑来看，实现对应功能，这里拿initMixin举例

initMixin

initMixin中仅仅挂载了_init()方法，在_init中，初始化了整个vue的状态:

function _init(option) {
  ...
  vm._uid = uid++ // 即component id
  ...
  initLifecycle(vm)
  initEvents(vm)
  initRender(vm)
  callHook(vm, 'beforeCreate')
  initInjections(vm) // resolve injections before data/props
  initState(vm)
  initProvide(vm)
  callHook(vm, 'created')
  ...
  if (vm.$options.el) {
    vm.$mount(vm.$options.el) // 开始挂载
  }
} 

这里我们可以看到几个beforeCreate,created和Mount关键字，大概就能够猜到vue实例的部分生命周期方法就是在这里进行了挂载，再结合 vue官方文档的图示

关于初始化整个vue的状态，可以举例来说，例如initLifecycle中就赋值了parent,children,以及一些isMounted,isDestroy的标识符。initRender中就将attrs,listeners响应化，等等，诸如此类。

从initMixin=>initState=>initData,便可以看到挂载props,methods,data,computed,watch了，

在initData中，先是获取了data数据,判断props,methods变量重名问题，然后是走了一个代理，将变量名代理到vue实例上，这样的话你的vue实例中，使用this.x指向就可以访问到this.data.x,这类代理也用在了props和methods中

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)
} 

这个逻辑处理的设计也是非常巧妙，他覆盖了实例中对该key的访问，使用setter和getter将实际访问指向了this.data[key]。

走到最后，就是observe(data),也就是开始处理vue数据的双向绑定

二、双向绑定

不同于react的单向数据流，vue使用的双向绑定，单向数据流可以理解为当源头的数据发生变动则触发行为，当然这个变动是主动的，即你需要setState才能触发，而双向绑定则可以抽象为，每一个数据旁边都有一个监护人(一种处理逻辑)，当数据发生变化，这个监护人就会响应行为，这个流程是被动发生的，只要该数据发生变动，就会通过监护人触发行为。

如果你之前有过了解，大概就会知道，js每个数据的变动都是通过Object原型链中的setter去改变值，而如果你在他改变值之前，去通知监护人，就能够实现上述的逻辑，这一点很多博客文章都写的非常清楚了。

接着第一部分的initData知道最后observe(data)，这里开始正式处理响应式。

2.1 前置条件

前面一直提到，通过Object的原型链改变对象的默认行为：getter和setter，首先我们需要知道，在js中，读取一个对象的值并不是直接读取，而是通过Object的原型链上的默认行为getter拿到对应的值，而改变这种行为实际上是通过Object.defineProperty,来重新定义一个对象的getter和setter，在/src/core/observer/index.js中我们可以看一个defineReactive方法，他就是vue用来实现这种行为的方法，也是这个响应式的核心

function defineReactive(obj, key, val, ... ) {
  // 此处需要保留getter、setter是因为，开发者可能自己基于defineProperty已经做过一层覆盖，
  // 而响应式又会覆盖一次，所以为了保留开发者自己的行为，此处需要兼容原有的getter、setter
  const getter = property && property.get // 拿到默认的getter、setter行为
  const setter = property && property.set
  Object.defineProperty(obj, key, {
    enumerable: true, // 是否可以被枚举出来(例如Object.keys()，for in)
    configurable: true, // 是否可以被配置，是否可以被删除
    get: function() {
      const value = getter ? getter.call(obj) : val
      ...
      return value
    }
    set: function(newVal) {
      ...
      setter.call(obj, newVal)
  	} 
  })
} 

2. 2响应式

首先，我们猜想一下，双向绑定的行为，数据能够响应行为的变化，而行为又能够操作数据的改变，虽然有部分教程会让你站在数据的角度去理解这种行为，实际上，我们站在行为的角度上去理解是更加方便的。

我们将一种行为定义为一个Watcher，他有可能是一个vue文件的template中的dom节点渲染行为，也有可能是computed的计算值行为，总之，我们从行为的角度出发，一个行为的发生，会伴随着对变量的读取（回想一下我们在vue文件中的template写html标签时，总是会使用{{obj.xxx}}来读取某个变量并渲染），我们想要实现，变量的改变也会带动这个行为的重新渲染，是不是我们只需要在首次行为发生的周期内，在读取某个变量时，在这个变量内记录这个Watcher，这样的话，下次变量的改变时，我只要触发我之前记录过的Watcher就行了。所以，我们只需要在一个Watcher发生时，将其挂载到一个公共变量上，这样在读取一个值的时候，记录这个公共变量，就能够实现上述操作。

2.2.1 Watcher

既然说到将一种行为定义为一个watcher，那么可以在/src/core/observer/watcher.js中看到Watcher的实体类，而我们之前一直所说的“行为”，实际上就是构造器的第二个参数expOrFn，可以有表达式或者函数读取的两种模式

class Watcher {
 	constructor ( vm: Component, // vue实例
    expOrFn: string | Function, // 行为
    cb: Function, // 为watch服务
    options?: ?Object,
    isRenderWatcher?: boolean // 判断是否为渲染watcher， )
} 

接着来看一种最典型的watcher行为，在/src/core/instance/lifecycle.js中的moundComponent方法中，可以看到一个实例化watcher的方法

new Watcher(vm, updateComponent, noop, {
    before () {
      if (vm._isMounted && !vm._isDestroyed) {
        callHook(vm, 'beforeUpdate')
      }
    }
  }, true /* isRenderWatcher */) 

可以看到，他将updateComponent(可以抽象为渲染行为)传给Watcher，而在Watcher的实例化中，将会执行此方法，当然在执行之前，pushTarget(this),将这个watcher挂载到公共变量上而后开始执行渲染行为，

class Watch {
  constructor(...) {
    ....
    if (typeof expOrFn === 'function') {
      this.getter = expOrFn
    }
    this.get();
  }
  get() {
    pushTarget(this) // 挂载行为至公共Target
    value = this.getter.call(vm, vm) // 开始执行行为，之所以会有返回值是为了computed服务
    popTarget() // 取消挂载，避免下次读取变量时又会绑定此行为
  }
} 

此时，如果此行为读取了某个响应式变量，那么该变量的getter将会存储公共变量target，当行为完成后就会取消行为的挂载，这个时候我们再回过头来看前面的defineReactive的逻辑

function defineReactive(obj, key) {
  const dep = new Dep(); // 每个数据都有一个自己的存储列表
  const getter = property && property.get
  const setter = property && property.set
  Object.defineProperty(obj, key, {
    enumerable: true,
    configurable: true,
    get: function reactiveGetter () {
      const value = getter ? getter.call(obj) : val
      if (Dep.target) { // 判断公共变量中是否挂载了行为(watcher)
        dep.depend() // 将行为(watcher)加入dep(即此变量的存储行为列表)
        ...
      }
      return value
    },
    set: function reactiveSetter(newVal) {
      const value = getter ? getter.call(obj) : val
      if (newVal === value || (newVal !== newVal && value !== value)) {
        return // 判断变量没有变化，则直接返回(后两者判断则是因为NaN!==NaN的特性)
      }
      if (setter) {
        setter.call(obj, newVal) // 开始
      } else {
        val = newVal
      }
      dep.notify() // 通知自己这个数据的存储列表，数据发生改变，需要重新执行行为(watcher)
    }
   });
  } 

这个时候就很清晰明了了，这就是很多博客文章所说的依赖收集，变量在get时通过公共变量Target收集依赖(也就是本文所说的行为),在set时，即变量数据发生改变时，触发更新notify;

2.2.2 Computed

前文有大致介绍computed的实现，实际上在介绍完Wacher之后就可以来详细介绍了，计算属性computed并没有实际的变量，他通过原型链覆盖创造了一个变量指向(src/core/instance/state.js的initComputed),回忆一下computed的两种写法

'fullName': function() {
  return this.firstName + this.secondeName;
}
'fullName': {
  get: function () {...},
  set: function() {...},
} 

我们再来看一下initComputed

function initComputed (vm: Component, computed: Object) {
 const watchers = vm._computedWatchers = Object.create(null)
 for (const key in computed) {
   const userDef = computed[key]
   // 对照着computed的两种写法，就能理解为什么这里有这样的判断，
   const getter = typeof userDef === 'function' ? userDef : userDef.get
   watchers[key] = new Watcher(
    vm,
    getter || noop,
    noop,
    { lazy: true }
  )
   defineComputed(vm, key, userDef) // 通过defineProperty来创造一个挂载在vm上key(fullName)的指向
 }
} 

可以看到，他将computed的getter方法，作为Watcher的行为传递了进去，这样在执行getter时，可以将此行为绑定至过程中所读取到的变量(firstName),如此，再下次firstName发生改变时，就会触发此Watcher，重新运行getter方法，得到一个新的fullName的值（还记得前文class Watch中的value = this.getter.call(vm, vm)吗？这个返回值就是computed的返回值），这样就实现了computed的逻辑

2.2.3 Watch

watch的用法，是监听某个变量，当该变量发生变化时，执行特定的逻辑，

上文提到的两种Watcher行为都是函数行为，但是Watcher的行为是支持函数或者表达式的(expOrFn)，所以此处的exp(expression)这里就是可以提现到的，我们只需要在变量发生变化时，执行watch定义的逻辑即可，

还记得前文代码defineReactive中 set方法通知依赖更新(dep.notify()),虽然前文一直为了方便理解，将Dep描述为一种抽象的列表结构，仅用于依赖收集，但实际上他是一个单独的数据结构，

let uid = 0；
class Dep {
  constructor() {
    this.id = uid ++; 
    this.subs = []; // 真正用于收集依赖的数据
  }
  depend () { // 依赖收集
    if (Dep.target) {
      Dep.target.addDep(this)
    }
  }
  addSub (sub: Watcher) {
    this.subs.push(sub)
  }
  notify() { // 变量值发生变化，通知更新
    // 遍历所有收集的依赖，注意触发更新，
    for (let i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {
      subs[i].update()
    }
  }
  ...
}
Dep.target = null; // 这就是一直说的，用于挂载Watcher行为的公共变量
function pushTarget(target){ Dep.target = target };
function popTarget() { Dep.target = null }; 

可以看到，每次变量更新，都会触发watcher.update，那么对于watch监听的回调，就可以放到在update中调用

class Watch {
  constructor(vm, expOrFn, cb, ...) {
    this.cb = cb // 这个cb就是watch监听的回调
  }
  update() {
    this.run()
  }
  run() {
    ...
    this.cb.call(this.vm, ...)
	}
} 

至此，关于watch监听的实现逻辑大致就是如此

所以现在我们回过头来看，前文说了，每个数据都有一个“监护人”，来记录此数据所绑定的行为，那么这个“监护人”到底在哪里呢？ 可以看到/src/core/observer/index.js的class Observer中，

class Observer {
  constructor(val) {
    ...
    def(value, '__ob__', this) // 对value定义__ob__属性，挂载此object
    ...
  }
} 

对于每一份需要响应式处理的数据，都会挂载一个Observer实例，其内subs就是用于记录绑定此数据的Watcher，同时也可以看到，这份数据的get、set方法已经是被重写过了，也就是前文的defineReactive中的覆盖行为。

2.2.4 其他

其实对于Array的响应式是需要特殊处理的，因为他除了set、get之外，还会对数组进行增减操作(splice等)，而这些操作是set无法捕捉的，所以覆盖get、set显然无法实现数组的响应式，而vue中采用的是直接覆盖数组的原型链中会对数据本身改变的方法(push、shift、splice等)，/src/core/observer/array.js整个文件就是对数据的特殊处理 最新的vue3中，使用了ES6的proxy特性来替代这种覆盖set、get实现响应式行为，这种模式同时也能够处理Array。

三、结尾

vue的源码当然没有如此简单，很多东西文章都没有涉及到，譬如说，通过上面的逻辑其实你可以发现，dep和watcher其实是互相引用的，而js的垃圾回收是检测变量引用的机制，所以如果是简单的复制上文的逻辑，最终的这部分的内存其实是无法被回收的，需要你手动清除，当然vue中也做了这样的处理(每个vm下其实有一个watcherList,用于记录这个示例中所有使用到的watcher，再vm.destroy时，通过遍历watcherList，再销毁每一个watcher，而watcher中又会自己销毁Dep)，但是限于篇幅原因无法详细介绍了。

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