手写响应式实现

课程目标
前置知识

课程目标

模拟一个最小版本的 Vue
响应式原理在面试的常问问题
学习别人优秀的经验，转换成自己的经验
实际项目中出问题的原理层面的解决
- 给 Vue 实例新增一个成员是否是响应式的？
- 给属性重新赋值成对象，是否是响应式的？
为学习 Vue 源码做铺垫

前置知识
数据驱动
响应式的核心原理
发布订阅模式和观察者模式

数据驱动
数据响应式、双向绑定、数据驱动
数据响应式
- 数据模型仅仅是普通的Javascript对象，而当我们修改数据时，视图会进行更新，避免了繁琐的DOM操作，提高开发效率
双向绑定
- 数据改变视图改变；视图改变，数据也随之改变
- 我们可以使用v-model在表单元素上创建双向数据绑定
数据驱动是Vue最独特的特性之一
- 开发过程中仅需要关注数据本身，不需要关心数据是如何渲染到视图
  数据响应式的核心原理

Vue 2.x

Vue 2.x深入响应式原理
MDN-Object.defineProperty

浏览器兼容IE8以上（）不兼容IE8

<body>
<div id="app">
hello
</div>
<script>
// 模拟 Vue 中的 data 选项
let data = {
 msg: 'hello'
}
// 模拟 Vue 的实例
let vm = {}
// 数据劫持：当访问或者设置 vm 中的成员的时候，做一些干预操作
Object.defineProperty(vm, 'msg', {
 // 可枚举（可遍历）
 enumerable: true,
 // 可配置（可以使用 delete 删除，可以通过 defineProperty 重新定义）
 configurable: true,
 // 当获取值的时候执行
 get () {
   console.log('get: ', data.msg)
   return data.msg
 },
 // 当设置值的时候执行
 set (newValue) {
   console.log('set: ', newValue)
   if (newValue === data.msg) {
     return
   }
   data.msg = newValue
   // 数据更改，更新 DOM 的值
   document.querySelector('#app').textContent = data.msg
 }
})
// 测试
vm.msg = 'Hello World'
console.log(vm.msg)
</script>
</body>

如果一个对象中多个属性需要转换getter/setter的话，遍历对象中的所有属性，给每一个属性依次调用Object.defineProperty()方法，将属性转换为getter/setter

Vue 3.x

MDN-Proxy
直接监听对象，而非属性

ES 6中新增，IE不支持，性能由浏览器优化

<body>
<div id="app">
hello
</div>
<script>
// 模拟 Vue 中的 data 选项
let data = {
 msg: 'hello',
 count: 0
}
// 模拟 Vue 实例
let vm = new Proxy(data, {
 // 执行代理行为的函数
 // 当访问 vm 的成员会执行
 get (target, key) {
   console.log('get, key: ', key, target[key])
   return target[key]
 },
 // 当设置 vm 的成员会执行
 set (target, key, newValue) {
   console.log('set, key: ', key, newValue)
   if (target[key] === newValue) {
     return
   }
   target[key] = newValue
   document.querySelector('#app').textContent = target[key]
 }
})
// 测试
vm.msg = 'Hello World'
console.log(vm.msg)
</script>
</body>

发布订阅模式和观察者模式

发布/订阅模式
- 订阅者
- 发布者
- 信号中心
  
  我们假定，存在一个“信号中心”，某个任务执行完成，就向信号中心“发布”（publish）一个信号，其他任务向信号中心“订阅”（subscribe）这个信号，从而知道什么时候自己可以开始执行。这就叫做：“发布/订阅模式”（publish-subscribr pattern）
Vue的自定义事件
- https://cn.vuejs.org/v2/guide/migration.html#dispatch-%E5%92%8C-broadcast-%E6%9B%BF%E6%8D%A2 ```javascript // Vue 自定义事件 let vm = new Vue()

// 注册事件(订阅消息) vm.$on(‘dataChange’, () => { console.log(‘dataChange’) })

// 触发事件(发布消息) vm.$on(‘dataChange’, () => { console.log(‘dataChange1’) })

vm.$emit(‘dataChange’)


- 兄弟组件通过过程
Vue的兄弟组件通信就是通过发布-订阅模式实现的
```javascript
// eventBus.js
// 事件中心
let eventHub = new Vue()
// ComponentA.vue
// 发布者
addTodo: function () {
// 发布消息(事件)
eventHub.$emit('add-todo', { text: this.newTodoText })
this.newTodoText = ''
}
// ComponentB.vue
// 订阅者
created: function () {
// 订阅消息(事件)
eventHub.$on('add-todo', this.addTodo)
}

模拟Vue自定义事件的实现
- 功能分析
  - 自定义$on()方法注册事件（订阅事件）,接收事件名称和事件处理程序两个参数
  - 我们需要一个对象用来存储$on注册的事件名称及其对应的事件处理程序

对象的属性是事件处理名称，对象的值是对应的事件处理程序
同一个事件可以注册多个事件处理程序，需要用数组存放
例如： { ‘click’: [fn1, fn2], ‘change’: [fn] }

  - 定义$emit接收参数为事件名称

$emit会在事件存储的对象中找到对应的属性
然后遍历属性的值，依次调用

// 事件触发器
class EventEmitter {
  constructor () {
    // { 'click': [fn1, fn2], 'change': [fn] }
    // 使用Object.create(null)可以提高性能
    this.subs = Object.create(null)
  }
  // 注册事件
  $on (eventType, handler) {
    // 查看subs 中是否有evenrType事件
    // 如果有，直接push
    // 如果没有，将subs[enentType]的值初始化为数组，在push
    this.subs[eventType] = this.subs[eventType] || []
    this.subs[eventType].push(handler)
  }
  // 触发事件
  $emit (eventType) {
    // 判断subs[eventType] 是否有值
    // 有值的话，遍历执行
    if (this.subs[eventType]) {
      this.subs[eventType].forEach(handler => {
        handler()
      })
    }
  }
}
// 测试
let em = new EventEmitter()
em.$on('click', () => {
  console.log('click1')
})
em.$on('click', () => {
  console.log('click2')
})
em.$emit('click')

观察者模式

vue的响应式中使用观察者模式

观察者（订阅者）— Watcher
- update()：当事件发生时，具体要做的事情
目标（发布者）— Dep
- subs数组：存储所有的观察者
- addSub()：添加观察者
- notify()：当事件发生，调用所有观察者的 update() 方法
没有事件中心 ```javascript // 发布者-目标 class Dep { constructor () { // 记录所有的订阅者 this.subs = [] } // 添加订阅者 addSub (sub) { if (sub && sub.update) { this.subs.push(sub) } } // 发布通知 notify () { this.subs.forEach(sub => { sub.update() }) } } // 订阅者-观察者 class Watcher { update () { console.log(‘update’) } }

// 测试 let dep = new Dep() let watcher = new Watcher()

dep.addSub(watcher)

dep.notify()


- **总结**
   - **观察者模式**是由具体调度，比如当事件触发，Dep就会去调用观察者的方法，所以观察者模式的订阅者与发布者之间是存在依赖的。
   - **发布/订阅模式**由统一调度中心调用，因此发布者和订阅者不需要知道对方的
![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2020/png/2693530/1607495710279-fb14955e-ca0e-4bc3-a916-5bf2309a33b7.png#align=left&display=inline&height=455&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=641&originWidth=908&size=190515&status=done&style=none&width=644)
<a name="YLFsJ"></a>
## Vue响应式原理模拟
<a name="EubXI"></a>
### 整体分析
- Vue基本结构
- 打印Vue实例观察
- 整体结构
![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2020/png/2693530/1607496267286-132c927b-7191-4e47-945c-44e89256b9f7.png#align=left&display=inline&height=235&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=259&originWidth=754&size=43274&status=done&style=none&width=684)
- Vue
   - 把data中的成员注入到Vue实例，并且把打他中的成员转成getter/setter
- Observer
   - 能够对数据对象的所有属性进行监听，如有变动可拿到最新值并通知Dep
- Compiler
   - 解析每个元素中的指令/插值表达式，并替换成相应的数据
- Dep
   - 添加观察者(watcher)，当数据变化时通知所有观察者
- Watcher
   - 数据变化更新视图
<a name="TgpAy"></a>
### Vue
- 功能
   - 负责接收初始化的参数（选项）
   - 负责把data中的属性注入到Vue实例，转换成getter/setter
   - 负责调用observer监听data中所有属性的变化
   - 负责调用compiler解析指令。插值表达式
- 结构
![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2020/png/2693530/1607501566076-ca7a8b22-4e65-4f5b-adfb-4095f4e83ce6.png#align=left&display=inline&height=321&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=396&originWidth=484&size=40924&status=done&style=none&width=392)
- 代码
```javascript
class Vue{
    constructor (options) {
        //1. 通过属性保存选项的数据
        this.$options = options || {}
        this.$data = options.data || {}
        const el = options.el
        this.$el = typeof options.el === 'string' ? document.querySelector(options.el) : options.el
        //2. 把data中的成员转化成getter和setter，注入到vue实例中
        this._proxyData(this.$data)
        //3. 负责调用 Observer 对象，监听数据的变化
        new Observer(this.$data)
        //4. 负责调用 Compiler 解析指令/插值表达式等
    }
    _proxyData(data) {
        //遍历 data 的所有属性
        Object.keys(data).forEach(key => {
            Object.defineProperty(this, key, {
                enumerable: true,
                configurable: true,
                get () {
                    return data[key]
                },
                set (newValue) {
                    if(data[key] === newValue){
                        return
                    }
                    data[key] = newValue
                }
            })
        })
    }
}

Observer

功能
- 负责把data选项中的属性转换成响应式数据
- data中的某个属性也是对象，把该属性转换成响应式数据
- 数据变化发送通知
结构

代码

class Observer {
  constructor(data){
      this.walk(data)
  }
  walk(data){
      // 1. 判断data是否是对象
      if(!data || typeof data !== 'object'){
          return
      }
      // 2. 遍历data对象的所有属性
      Object.keys(data).forEach(key => {
          this.defineReactive(data, key, data[key])
      })
  }
  defineReactive(data, key, value){
      let that = this
      // 如果val是对象，把value内部的属性转换成响应式数据
      this.walk(value)
      Object.defineProperty(data, key, {
          enumerable: true,
          configurable: true,
          get(){
              return value
          },
          set(newValue){
              if(newValue === value){
                  return
              }
              value = newValue
              that.walk(newValue)
              // 发布通知
          }
      })
  }
}

注意事项：

defineReactive()方法，需要传递value参数，而不能直接使用data[key]，原因是因为get()中需要返回value值，如果直接返回data[key]的话，会触发get()，产生循环调用，导致栈溢出。
$data对get()有引用，get()使用了value变化，此处会产生闭包。
set()中的this指向的是data，因此需要使用that保存this.。

Compiler

功能
- 负责编译模板，解析指令/插值表达式
- 负责页面的首次渲染
- 当数据变化后重新渲染视图
结构

compile()

// 负责解析指令/插值表达式
class Compiler {
  constructor (vm) {
    this.vm = vm
    this.el = vm.$el
    compileText()
    负责编译插值表达式
    // 编译模板
    this.compile(this.el)
}
// 编译模板
// 处理文本节点和元素节点
compile (el) {
  const nodes = el.childNodes
  Array.from(nodes).forEach(node => {
    // 判断是文本节点还是元素节点
    if (this.isTextNode(node)) {
      this.compileText(node)
    } else if (this.isElementNode(node)) {
      this.compileElement(node)
    }
    if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
      // 如果当前节点中还有子节点，递归编译
      this.compile(node)
    }
  })    
}
  // 判断是否是文本节点
  isTextNode (node) {
    return node.nodeType === 3
  }
  // 判断是否是属性节点
  isElementNode (node) {
    return node.nodeType === 1
  }
  // 判断是否是以 v- 开头的指令
  isDirective (attrName) {
    return attrName.startsWith('v-')
  }
  // 编译文本节点
    compileText (node) {
  }
  // 编译属性节点
    compileElement (node) {
  }
}

compileText()

负责编译插值表达式

// 编译文本节点
compileText (node) {
const reg = /\{\{(.+)\}\}/
// 获取文本节点的内容
const value = node.textContent
if (reg.test(value)) {
  // 插值表达式中的值就是我们要的属性名称
  const key = RegExp.$1.trim()
  // 把插值表达式替换成具体的值
  node.textContent = value.replace(reg, this.vm[key])
}
}

compileElement()

负责编译元素的指令
处理v-text的首次渲染

处理v-model的首次渲染

// 编译属性节点
compileElement (node) {
// 遍历元素节点中的所有属性，找到指令
Array.from(node.attributes).forEach(attr => {
  // 获取元素属性的名称
  let attrName = attr.name
  // 判断当前的属性名称是否是指令
  if (this.isDirective(attrName)) {
    // attrName 的形式 v-text v-model
    // 截取属性的名称，获取 text model
    attrName = attrName.substr(2)
    // 获取属性的名称，属性的名称就是我们数据对象的属性 v-text="name"，获取的是
    name
    const key = attr.value
    // 处理不同的指令
    this.update(node, key, attrName)
  }
})
}
// 负责更新 DOM
// 创建 Watcher
update (node, key, dir) {
// node 节点，key 数据的属性名称，dir 指令的后半部分
const updaterFn = this[dir + 'Updater']
updaterFn && updaterFn(node, this.vm[key])
}
// v-text 指令的更新方法
textUpdater (node, value) {
  node.textContent = value
}
// v-model 指令的更新方法
modelUpdater (node, value) {
  node.value = value
}

Dep(Dependency)

功能
- 收集依赖，添加观察者（watcher）
- 通知所有观察者
结构

代码

class Dep {
constructor () {
  // 存储所有的观察者
  this.subs = []
}
// 添加观察者
addSub (sub) {
  if (sub && sub.update) {
      this.subs.push(sub)
  }
}
// 通知所有观察者
notify () {
  this.subs.forEach(sub => {
      sub.update()
  })
}
}

在compiler.js中收集依赖，发送通知 ```javascript // defineReactive 中 // 创建 dep 对象收集依赖 const dep = new Dep()

// getter 中 // get 的过程中收集依赖 Dep.target && dep.addSub(Dep.target)

// setter 中 // 当数据变化之后，发送通知 dep.notify()

<a name="8KEME"></a>
### Watcher
![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2020/png/2693530/1607569728235-f74a80dc-8b01-4c89-bfdb-324e1159474c.png#align=left&display=inline&height=230&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=379&originWidth=1176&size=132528&status=done&style=none&width=715)
- 功能
   - 当数据变化触发依赖，dep通知所有的Watcher实例更新视图
   - 自身实例化的时候往dep对象中添加自己
- 结构
![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2020/png/2693530/1607569807377-42b917fb-6be3-46bd-b157-64799800889f.png#align=left&display=inline&height=466&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=583&originWidth=575&size=58896&status=done&style=none&width=460)
- 代码
```javascript
class Watcher {
  constructor (vm, key, cb) {
    this.vm = vm
    // data 中的属性名称
    this.key = key
    // 当数据变化的时候，调用 cb 更新视图
    this.cb = cb
    // 在 Dep 的静态属性上记录当前 watcher 对象，当访问数据的时候把 watcher 添加到
    dep 的 subs 中
    Dep.target = this
    // 触发一次 getter，让 dep 为当前 key 记录 watcher
    this.oldValue = vm[key]
    // 清空 target
    Dep.target = null
  }
  update () {
    const newValue = this.vm[this.key]
    if (this.oldValue === newValue) {
           return
    }
    this.cb(newValue)
  }
}

在compiler.js中为每一个指令/插值表达式创建watcher对象，监视数据的变化

// 因为在 textUpdater等中要使用 this
updaterFn && updaterFn.call(this, node, this.vm[key], key)
// v-text 指令的更新方法
textUpdater (node, value, key) {
node.textContent = value
// 每一个指令中创建一个 watcher，观察数据的变化
new Watcher(this.vm, key, value => {
    node.textContent = value
})
}

视图变化更新数据

// v-model 指令的更新方法
modelUpdater (node, value, key) {
node.value = value
// 每一个指令中创建一个 watcher，观察数据的变化
new Watcher(this.vm, key, value => {
    node.value = value
})
// 监听视图的变化
node.addEventListener('input', () => {
    this.vm[key] = node.value
})
}

调试

通过调试加深对代码的理解

调试页面首次渲染的过程
调试数据改变更新视图的过程
总结

问题
- 给属性重新赋值成对象，是否是响应式的？
- 给Vue实例新增一个成员是否是响应式的？
通过下图回顾整体流程

课程目标

前置知识

数据驱动

数据响应式的核心原理

发布订阅模式和观察者模式

Observer

Compiler

Dep(Dependency)

视图变化更新数据

调试

总结