Vue源码学习之关于对Array的数据侦听实现

摘要

我们都知道Vue的响应式是通过Object.defineProperty来进行数据劫持。但是那是针对Object类型可以实现, 如果是数组呢? 通过set/get方式是不行的。

但是Vue作者使用了一个方式来实现Array类型的监测: 拦截器。

核心思想

通过创建一个拦截器来覆盖数组本身的原型对象Array.prototype。

拦截器

通过查看Vue源码路径vue/src/core/observer/array.js。

/**
 * Vue对数组的变化侦测
 * 思想: 通过一个拦截器来覆盖Array.prototype。
 * 拦截器其实就是一个Object, 它的属性与Array.prototype一样。 只是对数组的变异方法进行了处理。
*/

function def (obj, key, val, enumerable) {
  Object.defineProperty(obj, key, {
   value: val,
   enumerable: !!enumerable,
   writable: true,
   configurable: true
  })
}

// 数组原型对象
const arrayProto = Array.prototype
// 拦截器
const arrayMethods = Object.create(arrayProto)

// 变异数组方法：执行后会改变原始数组的方法
const methodsToPatch = [
  'push',
  'pop',
  'shift',
  'unshift',
  'splice',
  'sort',
  'reverse'
]

methodsToPatch.forEach(function (method) {
  // 缓存原始的数组原型上的方法
  const original = arrayProto[method]
  // 对每个数组编译方法进行处理(拦截)
  def(arrayMethods, method, function mutator (...args) {
   // 返回的value还是通过数组原型方法本身执行的结果
   const result = original.apply(this, args)
   // 每个value在被observer()时候都会打上一个__ob__属性
   const ob = this.__ob__
   // 存储调用执行变异数组方法导致数组本身值改变的数组，主要指的是原始数组增加的那部分(需要重新Observer)
   let inserted
   switch (method) {
    case 'push':
    case 'unshift':
     inserted = args
     break
    case 'splice':
     inserted = args.slice(2)
     break
   }
   // 重新Observe新增加的数组元素
   if (inserted) ob.observeArray(inserted)
   // 发送变化通知
   ob.dep.notify()
   return result
  })
})

关于Vue什么时候对data属性进行Observer

如果熟悉Vue源码的童鞋应该很快能找到Vue的入口文件vue/src/core/instance/index.js。

function Vue (options) {
 if (process.env.NODE_ENV !== 'production' &&
  !(this instanceof Vue)
 ) {
  warn('Vue is a constructor and should be called with the `new` keyword')
 }
 this._init(options)
}

initMixin(Vue)
// 给原型绑定代理属性$props, $data
// 给Vue原型绑定三个实例方法: vm.$watch，vm.$set，vm.$delete
stateMixin(Vue)
// 给Vue原型绑定事件相关的实例方法: vm.$on, vm.$once ,vm.$off , vm.$emit
eventsMixin(Vue)
// 给Vue原型绑定生命周期相关的实例方法: vm.$forceUpdate, vm.destroy, 以及私有方法_update
lifecycleMixin(Vue)
// 给Vue原型绑定生命周期相关的实例方法: vm.$nextTick, 以及私有方法_render, 以及一堆工具方法
renderMixin(Vue)

export default Vue

this.init()

源码路径: vue/src/core/instance/init.js。

export function initMixin (Vue: Class<Component>) {
 Vue.prototype._init = function (options?: Object) {
  // 当前实例
  const vm: Component = this
  // a uid
  // 实例唯一标识
  vm._uid = uid++

  let startTag, endTag
  /* istanbul ignore if */
  // 开发模式, 开启Vue性能检测和支持 performance.mark API 的浏览器上。
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
   startTag = `vue-perf-start:${vm._uid}`
   endTag = `vue-perf-end:${vm._uid}`
   // 处于组件初始化阶段开始打点
   mark(startTag)
  }

  // a flag to avoid this being observed
  // 标识为一个Vue实例
  vm._isVue = true
  // merge options
  // 把我们传入的optionsMerge到$options
  if (options && options._isComponent) {
   // optimize internal component instantiation
   // since dynamic options merging is pretty slow, and none of the
   // internal component options needs special treatment.
   initInternalComponent(vm, options)
  } else {
   vm.$options = mergeOptions(
    resolveConstructorOptions(vm.constructor),
    options || {},
    vm
   )
  }
  /* istanbul ignore else */
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
   initProxy(vm)
  } else {
   vm._renderProxy = vm
  }
  // expose real self
  vm._self = vm
  // 初始化生命周期
  initLifecycle(vm)
  // 初始化事件中心
  initEvents(vm)
  initRender(vm)
  callHook(vm, 'beforeCreate')
  initInjections(vm) // resolve injections before data/props
  // 初始化State
  initState(vm)
  initProvide(vm) // resolve provide after data/props
  callHook(vm, 'created')

  /* istanbul ignore if */
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
   vm._name = formatComponentName(vm, false)
   mark(endTag)
   measure(`vue ${vm._name} init`, startTag, endTag)
  }
  // 挂载
  if (vm.$options.el) {
   vm.$mount(vm.$options.el)
  }
 }
}

initState()

源码路径:vue/src/core/instance/state.js。

export function initState (vm: Component) {
 vm._watchers = []
 const opts = vm.$options
 if (opts.props) initProps(vm, opts.props)
 if (opts.methods) initMethods(vm, opts.methods)
 if (opts.data) {
  initData(vm)
 } else {
  observe(vm._data = {}, true /* asRootData */)
 }
 if (opts.computed) initComputed(vm, opts.computed)
 if (opts.watch && opts.watch !== nativeWatch) {
  initWatch(vm, opts.watch)
 }
}

这个时候你会发现observe出现了。

observe

源码路径: vue/src/core/observer/index.js

export function observe (value: any, asRootData: ?boolean): Observer | void {
 if (!isObject(value) || value instanceof VNode) {
  return
 }
 let ob: Observer | void
 if (hasOwn(value, '__ob__') && value.__ob__ instanceof Observer) {
  // value已经是一个响应式数据就不再创建Observe实例, 避免重复侦听
  ob = value.__ob__
 } else if (
  shouldObserve &&
  !isServerRendering() &&
  (Array.isArray(value) || isPlainObject(value)) &&
  Object.isExtensible(value) &&
  !value._isVue
 ) {
  // 出现目标, 创建一个Observer实例
  ob = new Observer(value)
 }
 if (asRootData && ob) {
  ob.vmCount++
 }
 return ob
}

使用拦截器的时机

Vue的响应式系统中有个Observe类。源码路径:vue/src/core/observer/index.js。

// can we use __proto__?
export const hasProto = '__proto__' in {}

const arrayKeys = Object.getOwnPropertyNames(arrayMethods)

function protoAugment (target, src: Object) {
 /* eslint-disable no-proto */
 target.__proto__ = src
 /* eslint-enable no-proto */
}

function copyAugment (target: Object, src: Object, keys: Array<string>) {
 // target: 需要被Observe的对象
 // src: 数组代理原型对象
 // keys: const arrayKeys = Object.getOwnPropertyNames(arrayMethods)
 // keys: 数组代理原型对象上的几个编译方法名
 // const methodsToPatch = [
 //  'push',
 //  'pop',
 //  'shift',
 //  'unshift',
 //  'splice',
 //  'sort',
 //  'reverse'
 // ]
 for (let i = 0, l = keys.length; i < l; i++) {
  const key = keys[i]
  def(target, key, src[key])
 }
}

export class Observer {
 value: any;
 dep: Dep;
 vmCount: number; // number of vms that have this object as root $data

 constructor (value: any) {
  this.value = value
  // 
  this.dep = new Dep()
  this.vmCount = 0
  def(value, '__ob__', this)
  // 如果是数组
  if (Array.isArray(value)) {
   if (hasProto) {
    // 如果支持__proto__属性(非标属性, 大多数浏览器支持): 直接把原型指向代理原型对象
    protoAugment(value, arrayMethods)
   } else {
    // 不支持就在数组实例上挂载被加工处理过的同名的变异方法(且不可枚举)来进行原型对象方法拦截
    // 当你访问一个对象的方法时候, 只有当自身不存在时候才会去原型对象上查找
    copyAugment(value, arrayMethods, arrayKeys)
   }
   this.observeArray(value)
  } else {
   this.walk(value)
  }
 }

 /**
  * Walk through all properties and convert them into
  * getter/setters. This method should only be called when
  * value type is Object.
  */
 walk (obj: Object) {
  const keys = Object.keys(obj)
  for (let i = 0; i < keys.length; i++) {
   defineReactive(obj, keys[i])
  }
 }

 /**
  * 遍历数组每一项来进行侦听变化,即每个元素执行一遍Observer()
  */
 observeArray (items: Array<any>) {
  for (let i = 0, l = items.length; i < l; i++) {
   observe(items[i])
  }
 }
}

如何收集依赖

Vue里面真正做数据响应式处理的是defineReactive()。 defineReactive方法就是把对象的数据属性转为访问器属性, 即为数据属性设置get/set。

function dependArray (value: Array<any>) {
 for (let e, i = 0, l = value.length; i < l; i++) {
  e = value[i]
  e && e.__ob__ && e.__ob__.dep.depend()
  if (Array.isArray(e)) {
   dependArray(e)
  }
 }
}


export function defineReactive (
 obj: Object,
 key: string,
 val: any,
 customSetter?: ?Function,
 shallow?: boolean
) {
 // dep在访问器属性中闭包使用
 // 每一个数据字段都通过闭包引用着属于自己的 dep 常量
 // 每个字段的Dep对象都被用来收集那些属于对应字段的依赖。
 const dep = new Dep()

 // 获取该字段可能已有的属性描述对象
 const property = Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, key)
 // 边界情况处理： 一个不可配置的属性是不能使用也没必要使用 Object.defineProperty 改变其属性定义的。
 if (property && property.configurable === false) {
  return
 }

 // 由于一个对象的属性很可能已经是一个访问器属性了，所以该属性很可能已经存在 get 或 set 方法
 // 如果接下来会使用 Object.defineProperty 函数重新定义属性的 setter/getter
 // 这会导致属性原有的 set 和 get 方法被覆盖，所以要将属性原有的 setter/getter 缓存
 const getter = property && property.get
 const setter = property && property.set
 // 边界情况处理
 if ((!getter || setter) && arguments.length === 2) {
  val = obj[key]
 }
 // 默认就是深度观测，引用子属性的__ob__
 // 为Vue.set 或 Vue.delete 方法提供触发依赖。
 let childOb = !shallow && observe(val)
 Object.defineProperty(obj, key, {
  enumerable: true,
  configurable: true,
  get: function reactiveGetter () {
   // 如果 getter 存在那么直接调用该函数，并以该函数的返回值作为属性的值，保证属性的原有读取操作正常运作
   // 如果 getter 不存在则使用 val 作为属性的值
   const value = getter ? getter.call(obj) : val
   // Dep.target的值是在对Watch实例化时候赋值的
   if (Dep.target) {
    // 开始收集依赖到dep
    dep.depend()
    if (childOb) {
     childOb.dep.depend()
     if (Array.isArray(value)) {
      // 调用 dependArray 函数逐个触发数组每个元素的依赖收集
      dependArray(value)
     }
    }
   }
   // 正确地返回属性值。
   return value
  },
  set: function reactiveSetter (newVal) {
   // 获取原来的值
   const value = getter ? getter.call(obj) : val
   /* eslint-disable no-self-compare */
   // 比较新旧值是否相等, 考虑NaN情况
   if (newVal === value || (newVal !== newVal && value !== value)) {
    return
   }
   /* eslint-enable no-self-compare */
   if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && customSetter) {
    customSetter()
   }
   // #7981: for accessor properties without setter
   if (getter && !setter) return
   // 如果数据之前有setter, 那么应该继续使用该函数来设置属性的值
   if (setter) {
    setter.call(obj, newVal)
   } else {
    // 赋新值
    val = newVal
   }
   // 由于属性被设置了新的值，那么假如我们为属性设置的新值是一个数组或者纯对象，
   // 那么该数组或纯对象是未被观测的，所以需要对新值进行观测
   childOb = !shallow && observe(newVal)
   // 通知dep中的watcher更新
   dep.notify()
  }
 })
}

存储数组依赖的列表

我们为什么需要把依赖存在Observer实例上。 即

export class Observer {
  constructor (value: any) {
    ...
    this.dep = new Dep()
  }
}

首先我们需要在getter里面访问到Observer实例

// 即上述的
let childOb = !shallow && observe(val)
...
if (childOb) {
 // 调用Observer实例上dep的depend()方法收集依赖
 childOb.dep.depend()
 if (Array.isArray(value)) {
  // 调用 dependArray 函数逐个触发数组每个元素的依赖收集
  dependArray(value)
 }
}

另外我们在前面提到的拦截器中要使用Observer实例。

methodsToPatch.forEach(function (method) {
  ...
  // this表示当前被操作的数据
  // 但是__ob__怎么来的?
  const ob = this.__ob__
  ...
  // 重新Observe新增加的数组元素
  if (inserted) ob.observeArray(inserted)
  // 发送变化通知
  ob.dep.notify()
  ...
})

思考上述的this.__ob__属性来自哪里?

export class Observer {
  constructor () {
    ...
    this.dep = new Dep()
    // 在vue上新增一个不可枚举的__ob__属性, 这个属性的值就是Observer实例
    // 因此我们就可以通过数组数据__ob__获取Observer实例
    // 进而获取__ob__上的dep
    def(value, '__ob__', this)
    ...
  }
}

牢记所有的属性一旦被侦测了都会被打上一个__ob__的标记, 即表示是响应式数据。

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