Vue3响应式原理分析(reactive,ref,computed底层实现)

简介: Vue3响应式原理分析(reactive,ref,computed底层实现)

上文我们将vue2的响应式原理已经讲解完毕了,本文主要讲Vue3的响应式原理,


在Vue3中我们经常定义一个响应式对象,比如

import {reacitve} from 'vue';
const data = reactive({
name:'',
age: '',
})


这里定义好了之后我们的data就是一个响应式的数据了,那这样定义了之后我们的Vue内部会执行什么呢?


有的同学只知道Vue3比Vue2快,那为什么会快呢?本文就从响应式的底层来分析一下,首先是Vue2,Vue2通过遍历data中所有对象通过Observer劫持监听所以属性,然后数据一旦发生变化,就通知编译解析变化,更新视图。


如果有不明白的同学可以去看我上一章Vue响应式原理详细讲解


里面有Vue2响应式的详细分析,加代码实现步骤的一个小deom,


那Vue3呢? 请看下图


ae83d69964394f708c671d72bd75c382.png


Proxy

在Vue里面定义一个响应式函数 reacitive 会通过 Proxy 进行拦截,在拦截的时候里面有get和set


track

get的时候有一个跟踪函数叫 track


track里面会收集各种依赖,把依赖关系做成各种映射的关系,映射关系就叫 targetMap, vue内部拿到这个key,就可以通过映射关系找到对应的value,就可以影响这个执行函数,


trigger

set的时候有一个跟踪函数叫 trigger


在影响的时候就通过 trigger目标对象找到key 根据映射关系找到cb函数执行更新视图。


小结一下,简单理解这里Proxy两个最重要的函数就是这里的track和trigger了,track主要就是收集依赖,将一层一层的关系做成了映射


trigger就是执行依赖更新视图。


到了这里原理大家已经有基本概念了,下面我们就以代码的形式一点一点的来实现


简易版demo

effect

首先有一个cb起源函数,当数据一更新就执行这个回调

  <script>
    let name = '海海', age = 18
    let myStr = `${name}今年${age}岁了`
    console.log(myStr)
  </script>

首先看上面的代码,如果我想更改我们的age改成20,


那我们是不是需要这样重新赋值myStr

  <script>
    let name = '海海', age = 18
    let myStr = `${name}今年${age}岁了`
    console.log(myStr)
    age=20;
    myStr =`${name}今年${age}岁了`
    console.log(myStr)
  </script>

如果我们想做响应式就应该是我们的age=20一赋值上去我们的myStr就会自动更新,


那我们先简单优化一下

  <script>
    let name = '海海', age = 18
    let myStr = ''
    const effect = ()=>{
      myStr = `${name}今年${age}岁了`
    }
    effect()
    console.log(myStr)
    age=20;
    effect()
    console.log(myStr)
  </script>

 

这里我们就定义了一个effect的函数,当数据有改变的时候就调用一下effect函数,这样简单的实现了数据的改变更新,但是我们上面的需求肯定不是这样的,我们的track和trigger都还没使用,


那我们这里需要先收集依赖,


track

首先定义一个函数track来收集我们的name和age的effect函数,之前我们收集会使用我们的栈堆去使用,去遍历,这里我们使用了Set集合,我们需要new set将我们的effect收集起来

// Set集合
    const deps =new Set();
    // 收集所以依赖的effect函数 name age
    function track(){
      deps.add(effect)
    }


现在我们的effect函数里面只要name和age,以后可能会有多个effect,只要调用我们就可以通过add添加


trigger


定义函数trigger 当修改变量age的时候,去触发更新,我们的track已经将我们的依赖收集起来了,我们只需要去遍历集合就可以了。

    function trigger() {
      deps.forEach(effect =>effect())
    }

到这里我们的调用也不能直接effect调用了,应该先收集依赖,执行track,收集完依赖然后调用effect初始化,


当数据有更新就执行我们的trigger函数

  <script>
    let name = '海海', age = 18
    let myStr = ''
    const effect = ()=>{
      myStr = `${name}今年${age}岁了`
    }
    // Set集合
    const deps =new Set();
    // 收集所以依赖的effect函数 name age
    function track(){
      deps.add(effect)
    }
    function trigger() {
      deps.forEach(effect =>effect())
    }
    track()
    effect()
    console.log(myStr)
    age=20;
    trigger()
    console.log(myStr)
  </script>


这里我们只修改了一个数据,实现了一个简易版的 ,


那如果我们想修改的是一个对象呢,


单个对象demo


首先数据是这样

    let person = {
      name:'海海',
      age:18
    }
    let myStr = ''
    let myStr1 = ''
    const effect = ()=>{
      myStr = `我叫${person.name}`
    }
    const effect1 = ()=>{
      myStr1 = `我今年${person.age}岁了`
    }

 

track


如果这里首先思考一下,收集依赖的时候就不能跟上面那样了,我们可能需要收集多个,

    // 收集依赖
    track('name')
    track('age')


这里我们的track函数内部


我们这里就先写死判断是否等于name

    function track(key){
      // deps.add(effect)
      if(key ==='name') {
        deps.add(effect)
      }else {
        deps.add(effect1)
      }
    }

 

现在我们的集合存放的这种格式 [effect,effect1]我们传过的name一个name就是需要对应一个映射关系,这里我们的格式应该就是这样 name:[effect,effect1],这种格式我们需要怎么存呢?


这种结构我们可以使用map去存

dc8ca50e9265448f82294dcec1fbea18.png


     // Set集合
    // const deps =new Set();
    const depsMap = new Map()
    // 收集所以依赖的effect函数 name age
    function track(key){
      let deps = depsMap.get(key)
      // 第一次为空
      if(!deps){
        // 如果为空那么 new一个空set
        depsMap.set(key,(deps = new Set()))
      }
      if(key ==='name') {
        deps.add(effect)
      }else {
        deps.add(effect1)
      }
    }


trigger

    trigger('name')
    trigger('age')

 

我们这里通过depsMap.get获取key

    function trigger(key) {
      const deps = depsMap.get(key)
      if(deps) {
        deps.forEach(effect =>effect())
      }
    }

完整代码

 <script>
    let person = {
      name:'海海',
      age:18
    }
    let myStr = ''
    let myStr1 = ''
    const effect = ()=>{
      myStr = `我叫${person.name}`
    }
    const effect1 = ()=>{
      myStr1 = `我今年${person.age}岁了`
    }
    // Set集合
    // const deps =new Set();
    const depsMap = new Map()
    // 收集所以依赖的effect函数 name age
    function track(key){
      let deps = depsMap.get(key)
      // 第一次为空
      if(!deps){
        // 如果为空那么 new一个空set
        depsMap.set(key,(deps = new Set()))
      }
      if(key ==='name') {
        deps.add(effect)
      }else {
        deps.add(effect1)
      }
    }
    function trigger(key) {
      const deps = depsMap.get(key)
      if(deps) {
        deps.forEach(effect =>effect())
      }
    }
    // 收集依赖
    track('name')
    track('age')
    effect()
    effect1()
    console.log(myStr,myStr1)
    person.name='海海呐'
    person.age=20;
    trigger('name')
    trigger('age')
    console.log(myStr,myStr1)
  </script>

8a2cafcaeb2d48d7a468433536af85e1.png



多个对象demo


这里首先我们思考一下,一个对象我们用的是Map


Map{name:[effect],age:[effect1]}


多个对象也可以使用map,但是像我们上面那样直接trigger('name') trigger('age')这样就显得不是那么合理了,因为那么多对象万一有重复的呢? 所以我们这里就可以把多个对象存起来,一个个map就可以了,那我们如何存起来呢?接着往下看。


WeakMap

978ad31dc11c4eac8a34ca6b98085388.png


{
targetOjb1:{name:[effect],age:[effect2]},
targetOjb2:{name1:[effectName],age:[effectAge]},
}


那这里我们的 track 和我们的 trigger 的传参就需要变化一下了

    // 收集依赖
    track(person,'name')
    track(person,'age')
    effect()
    effect1()
    console.log(myStr,myStr1)
    person.name='海海呐'
    person.age=20;
    trigger(person,'name')
    trigger(person,'age')
    console.log(myStr,myStr1)

 

参数改变了,接下里我们就需要修改一下我们的两个函数


track


首先我们的target可能是一个对象,也可能是多个对象,如果是多个对象我们就需要我们的WeakMap 将我们的数据存起来 我们先new一个 WeakMap

    const weaTargetMaps = new WeakMap()

 

我们需要存储的数据结构大概是这样


{person:Map1,animal:Map2}


   首先我们需要在track里面拿到我们定义好的 weaTargetMaps

      let depsMap = weaTargetMaps.get(target)
      // 第一次为空
      if(!depsMap){
        // 如果为空那么 new一个空Map
        weaTargetMaps.set(target,(depsMap = new Map()))
      }

 

下面内容就不变,只需要在加一层判断,因为这里主要测试person,其他情况就不一一演示,

let deps = depsMap.get(key)
      // 第一次为空
      if(!deps){
        // 如果为空那么 new一个空set
        depsMap.set(key,(deps = new Set()))
      }
      if(target === person){
        if(key ==='name') {
        deps.add(effect)
      }else {
        deps.add(effect1)
      }
      }else{
      }


trigger


咱们的trigger也是拿到我们weaTargetMaps的get参数

      let depsMap = weaTargetMaps.get(target)
      if(depsMap){
        const deps = depsMap.get(key)
      if(deps) {
        deps.forEach(effect =>effect())
      }
      }

   

运行

fd5b1f5c6a0a4580ba11cdbe137e34a3.png


测试多个对象


新增 animal

    let animay = {
      type:'小狗'
    }
    let animayStr =''
    const effectAnimal =() =>{
      animayStr = `这里有一条${animay.type}`
    }

 

接着在我们的 track函数里面else 新增animay的逻辑

else{
        if(target ===animay){
          deps.add(effectAnimal)
        }
      }


然后到我们执行他

   track(animay,'type')
   effectAnimal()
   console.log(myStr,myStr1,animayStr)
   animay.type ='大狗'
   trigger(animay,'type')
   console.log(myStr,myStr1,animayStr)


执行


935378e784934000be5c68f7b205914f.png


这里我们使用了我们的weaTargetMaps这种数据关系完成了他们之间触发更新的动作。

完整demo


上面我们实现的数据全是写死的,在实际开发中肯定是不行的,那怎么解决呢?


effect


首先在外部定义变量activeEffect 默认null,然后在定义函数 effect,第一个参数,进入就需要将我们的参数fn赋值给我们的 activeEffect  然后调用我们的activeEffect调用完毕就清空我们的activeEffect,保证每次都是最新的。

    let activeEffect = null
    function effect(fn){
      activeEffect = fn
      activeEffect()
      activeEffect = null
    }

 

track


接下来需要在我们的track里面判断如果我们的数据依赖是个空值,那么就不用继续执行下去了,直接return

if(!activeEffect) return


接着往下需要将我们之前写死的数据删除,改成deps.add(activeEffect),每次都加到这里,


那我们的track现在完整的代码应该是


 

    function track(target,key){
      if(!activeEffect) return
    let depsMap = weaTargetMaps.get(target)
            // 第一次为空
      if(!depsMap){
        // 如果为空那么 new一个空Map
        weaTargetMaps.set(target,(depsMap = new Map()))
      }
      let deps = depsMap.get(key)
      // 第一次为空
      if(!deps){
        // 如果为空那么 new一个空set
        depsMap.set(key,(deps = new Set()))
      }
      deps.add(activeEffect)
    }


reactive


我们的trigger就不需要改变,接着往下走,我们在Vue中是暴露出一个reacive函数。这个reactive我们会去声明响应式数据,一个对象,

    let person = reactive({name:'海海呐',age:18})

 

Vue中打印会是一个Proxy对象里面会有get和set,里面会把当前reactive里面的对象key


value整个对象都变成一个响应式的。接下里其实我们就是实现一个响应式函数就可以了,


首先定义一下我们的 reactive函数第一个参数就是我们的目标对象,最终返回了一个new Proxy,


返回第一个参数是我们的target,


handler


第二个是我们的handler处理器 需要我们自己声明,handler里面就有我们的get和set。

    function reactive(target){
      const handler = {
        get(){
        },
        set(){
        }
      }
      return new Proxy(target,handler)
    }

get


get有三个参数 第一个是我们的目标对象target,第二个是我们的key,第三个是我们的reveiver


get就是我们的初始值,获取的这个值的时候我们就要收集依赖,track的时候就要把我们的目标对象收集起来。最后return 一个反射 Reflect.get我们的get的三个参数,将他们返回出去。

    get(target,key,reveiver){
          // 收集依赖
          track(target,key)
        },

 

set


在我们set的时候会有四个参数。 我们set的时候就是调用trigger 触发更新,

        set(target,key,value,reveiver){
            // trigger触发更新
            trigger(target,key)
        }

 

因为我们这里做了响应式,只要我们的数据改变了就会自动触发更新。在我们触发之前也需要反射将我们的四个参数传出去

        set(target,key,value,reveiver){
          Reflect.set(target,key,value,reveiver)
            // trigger触发更新
            trigger(target,key)
        }

 

总结一下,我们的这个reactive方法返回了Proxy,内部调用了get和set,在get中去track收集依赖,


set就是trigger触发更新。根据数据结构一层一层去找。


到这里其实我们功能已经实现了,测试一下

    console.log(person)
    effect(()=>{
      console.log('effect',person.name)
    })
    person.name = '海海'


5cc1fb5f44aa4bf0aad2dd92075cb7df.png


我们的effect就相当于我们的自动更新,第一个是我们的初始值,第二个就是我们的修改值,赋值修改之后就再次打印。


到这里我们的reactive就完成了,reactive完成了 我们的ref computed都很好实现了,


reactive完整代码

    function reactive(target){
      const handler = {
        get(target,key,reveiver){
          // 收集依赖
          track(target,key)
          return Reflect.get(target,key,reveiver)
        },
        set(target,key,value,reveiver){
          Reflect.set(target,key,value,reveiver)
            // trigger触发更新
            trigger(target,key)
        }
      }
      return new Proxy(target,handler)
    }

 

ref


首先定义一个ref函数,ref只有我们可以利用上面reactive。ref的实现就非常简单了。

    function ref(initVal) {
      return reactive({
        value:initVal
      })
    }

 

测试ref

    let z = ref(1)
    effect(()=>{
      console.log(z,'ref',z.value)
    })
    setTimeout(() => {
      z.value ++
    }, 0);

 

运行

cad66b28fd0d49c98f892ad934793d61.png


可以看出我们的ref也是可以实现的。接下里在简单实现一下computed


computed


先定义我们的computed,定义一个result 然后里面是一个回调,最终返回我们的result

    function computed(fn) {
      const result = ref(null)
      effect(()=>{
      })
      return result
    }

 

在我们的effect里面执行什么呢? 其实很简单,就把我们的参数fn赋值给我们的result就可以了,

    function computed(fn) {
      const result = ref(null)
      effect(()=>{
        result.value = fn()
      })
      return result
    }

 

测试一下

    const ageSun =computed(()=>person.age+2)
    console.log(ageSun)

 

运行


5c2cbc740ce04e26b6d08daa7a62e967.png


可以看到我们的computed也是可以实现的。


看到这里,你对Vue3的响应式原理理解了吗?


最后附上完整代码


      <script>
    let activeEffect = null
    function effect(fn){
      activeEffect = fn
      activeEffect()
      activeEffect = null
    }
    const weaTargetMaps = new WeakMap()
    const depsMap = new Map()
 function track(target,key){
      if(!activeEffect) return
    let depsMap = weaTargetMaps.get(target)
            // 第一次为空
      if(!depsMap){
        // 如果为空那么 new一个空Map
        weaTargetMaps.set(target,(depsMap = new Map()))
      }
      let deps = depsMap.get(key)
      // 第一次为空
      if(!deps){
        // 如果为空那么 new一个空set
        depsMap.set(key,(deps = new Set()))
      }
      deps.add(activeEffect)
    }
  function trigger(target,key) {
      let depsMap = weaTargetMaps.get(target)
      if(depsMap){
        const deps = depsMap.get(key)
      if(deps) {
        deps.forEach(effect =>effect())
      }
      }
    }
  function reactive(target){
      const handler = {
        get(target,key,reveiver){
          // 收集依赖
          track(target,key)
          return Reflect.get(target,key,reveiver)
        },
        set(target,key,value,reveiver){
          Reflect.set(target,key,value,reveiver)
            // trigger触发更新
            trigger(target,key)
        }
      }
      return new Proxy(target,handler)
    }
    function ref(initVal) {
      return reactive({
        value:initVal
      })
    }
    function computed(fn) {
      const result = ref(null)
      effect(()=>{
        result.value = fn()
      })
      return result
    }
    let person = reactive({name:'海海呐',age:18})
    let z = ref(1)
    effect(()=>{
      console.log(z,'ref',z.value)
    })
    const ageSun =computed(()=>person.age+2)
    console.log(ageSun)
    person.name = '海海'
  </script>

 

到这里我们的Vue3响应式原理就分析完啦。


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