浅析 Vue3 响应式原理

Proxy

Vue3 的响应式原理依赖了 Proxy 这个核心 API，通过 Proxy 可以劫持对象的某些操作。

const obj = { a: 1 };
const p = new Proxy(obj, {
  get(target, property, receiver) {
    console.log("get");
    return Reflect.get(target, property, receiver);
  },
  set(target, property, value, receiver) {
    console.log("set");
    return Reflect.set(target, property, receiver);
  },
  has(target, prop) {
    console.log("has");
    return Reflect.has(target, prop);
  },
  deleteProperty(target, prop) {
    console.log("deleteProperty");
    return Reflect.deleteProperty(target, prop);
  },
});

p.a; // 输出 --> get
p.a = 2; // 输出 --> set
"a" in p; // 输出 --> has
delete p.a; // 输出 --> deleteProperty

如上例子，我们用 Proxy 代理了 Obj 对象的属性访问、属性赋值、in 操作符、delete 的操作，并进行 console.log 输出。

Reflect

Reflect 是与 Proxy 搭配使用的一个 API，当我们劫持了某些操作时，如果需要再把这些操作反射回去，那么就需要 Reflect 这个 API。

由于我们拦截了对象的操作，所以这些操作该有的功能都丧失了，例如，访问属性 p.a 应该得到 a 属性的值，但此时却不会有任何结果，如果我们还想拥有拦截之前的功能，那我们就需要用 Reflect 反射回去。

const obj = { a: 1 };
const p = new Proxy(obj, {
  get(target, property, receiver) {
    console.log("get");
    return Reflect.get(target, property, receiver);
  },
  set(target, property, value, receiver) {
    console.log("set");
    return Reflect.set(target, property, receiver);
  },
  has(target, prop) {
    console.log("has");
    return Reflect.has(target, prop);
  },
  deleteProperty(target, prop) {
    console.log("deleteProperty");
    return Reflect.deleteProperty(target, prop);
  },
});

举个例子

以下全文我们都会通过这个例子来讲述 Vue3 响应式的原理。

<div id="app"></div>

<script>
  // 创建一个响应式对象
  const state = reactive({ counter: 1 });

  // 立即运行一个函数，当响应式对象的属性发生改变时重新执行。
  effect(() => {
    document.querySelector("#app").innerHTML = state.counter;
  });

  // 2s 后视图更新
  setTimeout(() => {
    state.counter += 1;
  }, 2000);
</script>

我们用 reactive 创建了一个响应式对象 state，并调用了 effect 方法，该方法接受一个副作用函数，effect 的执行会立即调用副作用函数，并将 state.counter 赋值给 #app.innerHTML；两秒后，state.counter += 1，此时，effect 的副作用函数会重新执行，页面也会变成 2.

内部的执行过程大概如下图所示：

1. 调用 reactive() 返回一个 Proxy 代理对象，并劫持对象的 get 与 set 操作
2. 调用 effect() 方法时，会访问属性 state.counter，此时会触发 proxy 的 get 操作。
3. get 方法会调用 track() 进行依赖收集；建立一个对象（state）、属性（counter）、effect 副作用函数的依赖关系；
4. set 方法会调用 trigger() 进行依赖更新；通过对象（state）与属性（coutner）找到对应的 effect 副作用函数，然后重新执行。

reactive

reactive 会返回如下一个 Proxy 对象

const reactive = (target) => {
  return new Proxy(target, {
    get(target, key, receiver) {
      const res = Reflect.get(target, key, receiver);

      track(target, key); // 收集依赖

      if (isObject(res)) {
        // 如果当前获取的属性值是一个对象，则继续将为此对象创建 Proxy 代理
        return reactive(res);
      }

      return res;
    },

    set(target, key, value, receiver) {
      Reflect.set(target, key, value, receiver);
      trigger(target, key); // 依赖更新
    },
  });
};

effect

let activeEffect;
function effect(fn) {
  const _effect = function reactiveEffect() {
    activeEffect = _effect;
    fn();
  };

  _effect();
}

首先定义全局的 activeEffect，它永远指向当前正在执行的 effect 副作用函数。effect 为 fn 创建一个内部的副作用函数，然后立即执行，此时会触发对象的 get 操作，调用 track() 方法。

effect(() => {
  // effect 的立即执行会访问 state.counter，触发了对象的 get 操作。
  document.querySelector("#app").innerHTML = state.counter;
});

track

track 会建立一个 对象（state） => 属性（counter） => effect 的一个依赖关系

const targetMap = new WeakMap();
function track(target, key) {
  if (!activeEffect) {
    return;
  }

  let depsMap = targetMap.get(target);
  if (!depsMap) {
    targetMap.set(target, (depsMap = new Map()));
  }

  let dep = depsMap.get(key);
  if (!dep) {
    depsMap.set(key, (dep = new Set()));
  }

  if (!dep.has(activeEffect)) {
    dep.add(activeEffect);
  }
}

执行完成成后我们得到一个如下的数据结构：

[ // map 集合
  {
    key: {counter: 1} // state 对象,
    value: [ // map 集合
      {
        key: "counter",
        value: [ // set
          function reactiveEffect() {} // effect 副作用函数
        ],
      }
    ],
  },
];

注意：当我们调用 effect 时，会将当前的副作用函数赋值给全局的 activeEffect，所以此时我们可以正确关联其依赖。

trigger

当我们给 state.counter 赋值的时候就会触发代理对象的 set 操作，从而调用 trigger 方法

setTimeout(() => {
  // 给 counter 属性赋值会触发 set 操作
  state.counter += 1;
}, 2000);

function trigger(target, key) {
  const depsMap = targetMap.get(target);
  if (!depsMap) return;

  const effects = depsMap.get(key);
  effects && effects.forEach((effect) => effect());
}

- END -

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