图解 Vue 响应式原理

  • Vue 初始化
  • 模板渲染
  • 组件渲染

为了便于理解,本文将从以下两个方面进行探索:

  • 从 Vue 初始化,到首次渲染生成 DOM 的流程。

  • 从 Vue 数据修改,到页面更新 DOM 的流程。

Vue 初始化

先从最简单的一段 Vue 代码开始:
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<template>  <div>	{{ message }}  </div></template><script>new Vue({  data() {	return {	  message: "hello world",	};  },});</script>

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这段代码很简单,最终会在页面上打印一个 hello world,它是如何实现的呢?

我们从源头:new Vue 的地方开始分析。
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// 执行 new Vue 时会依次执行以下方法// 1. Vue.prototype._init(option)// 2. initState(vm)// 3. observe(vm._data)// 4. new Observer(data) // 5. 调用 walk 方法,遍历 data 中的每一个属性,监听数据的变化。function walk(obj) {  const keys = Object.keys(obj);  for (let i = 0; i < keys.length; i++) {	defineReactive(obj, keys[i]);  }} // 6. 执行 defineProperty 监听数据读取和设置。function defineReactive(obj, key, val) {  // 为每个属性创建 Dep(依赖搜集的容器,后文会讲)  const dep = new Dep();  // 绑定 get、set  Object.defineProperty(obj, key, {	get() {	  const value = val;	  // 如果有 target 标识,则进行依赖搜集	  if (Dep.target) {		dep.depend();	  }	  return value;	},	set(newVal) {	  val = newVal;	  // 修改数据时,通知页面重新渲染	  dep.notify();	},  });}

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数据描述符绑定完成后,我们就能得到以下的流程图:


image


图中我们可以看到,Vue 初始化时,进行了数据的 get、set 绑定,并创建了一个 Dep 对象。

对于数据的 get、set 绑定我们并不陌生,但是 Dep 对象什么呢?

Dep 对象用于依赖收集,它实现了一个发布订阅模式,完成了数据 Data 和渲染视图 Watcher 的订阅,我们一起来剖析一下。
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class Dep {  // 根据 ts 类型提示,我们可以得出 Dep.target 是一个 Watcher 类型。  static target: ?Watcher;  // subs 存放搜集到的 Watcher 对象集合  subs: Array<Watcher>;  constructor() {	this.subs = [];  }  addSub(sub: Watcher) {	// 搜集所有使用到这个 data 的 Watcher 对象。	this.subs.push(sub);  }  depend() {	if (Dep.target) {	  // 搜集依赖,最终会调用上面的 addSub 方法	  Dep.target.addDep(this);	}  }  notify() {	const subs = this.subs.slice();	for (let i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {	  // 调用对应的 Watcher,更新视图	  subs[i].update();	}  }}

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根据对 Dep 的源码分析,我们得到了下面这张逻辑图:


image


了解 Data 和 Dep 之后,我们来继续揭开 Watcher 的面纱。
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class Watcher {  constructor(vm: Component, expOrFn: string | Function) {	// 将 vm._render 方法赋值给 getter。	// 这里的 expOrFn 其实就是 vm._render,后文会讲到。	this.getter = expOrFn;	this.value = this.get();  }  get() {	// 给 Dep.target 赋值为当前 Watcher 对象	Dep.target = this;	// this.getter 其实就是 vm._render	// vm._render 用来生成虚拟 dom、执行 dom-diff、更新真实 dom。	const value = this.getter.call(this.vm, this.vm);	return value;  }  addDep(dep: Dep) {	// 将当前的 Watcher 添加到 Dep 收集池中	dep.addSub(this);  }  update() {	// 开启异步队列,批量更新 Watcher	queueWatcher(this);  }  run() {	// 和初始化一样,会调用 get 方法,更新视图	const value = this.get();  }}

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源码中我们看到,Watcher 实现了渲染方法 _render

和 Dep 的关联, 初始化 Watcher 的时候,打上

Dep.target 标识,然后调用 get 方法进行页面渲

染。加上上文的 Data,目前 Data、Dep、Watcher

三者的关系如下:


image


我们再拉通串一下整个流程:

Vue 通过defineProperty 完成了 Data 中所有数据

的代理,当数据触发 get 查询时,会将当前的

Watcher 对象加入到依赖收集池 Dep 中,当数据

Data 变化时,会触发 set 通知所有使用到这个 Data

的 Watcher 对象去 update 视图。

目前的整体流程如下:


image


上图的流程中 Data 和 Dep 都是 Vue 初始化时创建的,但现在我们并不知道 Wacher 是从哪里创建的,带着这个问题,我们接着往下探索。

模板渲染

上文中,我们分析了初始化 Vue 过程中处理数据的

部分,接下来,我们分析一下数据渲染的部分。

其实 new Vue 执行到最后,会调用 mount 方法,

将 Vue 实例渲染成 dom 。
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// new Vue 执行流程。// 1. Vue.prototype._init(option)// 2. vm.$mount(vm.$options.el)// 3. render = compileToFunctions(template) ,编译 Vue 中的 template 模板,生成 render 方法。// 4. Vue.prototype.$mount 调用上面的 render 方法挂载 dom。// 5. mountComponent // 6. 创建 Watcher 实例const updateComponent = () => {  vm._update(vm._render());};// 结合上文,我们就能得出,updateComponent 就是传入 Watcher 内部的 getter 方法。new Watcher(vm, updateComponent); // 7. new Watcher 会执行 Watcher.get 方法// 8. Watcher.get 会执行 this.getter.call(vm, vm) ,也就是执行 updateComponent 方法// 9. updateComponent 会执行 vm._update(vm._render()) // 10. 调用 vm._render 生成虚拟 domVue.prototype._render = function (): VNode {  const vm: Component = this;  const { render } = vm.$options;  let vnode = render.call(vm._renderProxy, vm.$createElement);  return vnode;};// 11. 调用 vm._update(vnode) 渲染虚拟 domVue.prototype._update = function (vnode: VNode) {  const vm: Component = this;  if (!prevVnode) {	// 初次渲染	vm.$el = vm.__patch__(vm.$el, vnode, hydrating, false);  } else {	// 更新	vm.$el = vm.__patch__(prevVnode, vnode);  }};// 12. vm.__patch__ 方法就是做的 dom diff 比较,然后更新 dom,这里就不展开了。

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看完 Vue 模板渲染的过程,我们可以得到如下的流程图:


image


到这里,我们就知道了 Watcher 其实是在 Vue 初始

化的阶段创建的,属于生命周期中 beforeMount 的

位置创建的,创建 Watcher 时会执行 render 方法,

最终将 Vue 代码渲染成真实的 DOM。

我们再将之前的流程整合一下,就能得到以下的流程:

image


上图分析了 Vue 初始化到渲染 DOM 的整个过程,最后我们再分析一

下,当数据变化时,Vue 又是怎么进行更新的?

其实,在上图也能看出,在 Data 变化时,会调用 Dep.notify 方法,随

即调用 Watcher 内部的 update 方法,此方法会将所有使用到这个 Data

的 Watcher 加入一个队列,并开启一个异步队列进行更新,最终执行

_render 方法完成页面更新。

整体的流程如下:


image


好了,探索到这里,Vue 的响应式原理,已经被我们分析透彻了,如果你

还没有明白,不妨再细品一下上图。

组件渲染

本来探索到上面的流程图就结束了,但好奇的我又想到了一个问题 ?

Vue 组件又是怎么渲染的呢?

带着这个问题,我继续查阅了源码。
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// 从模板编译开始,当发现一个自定义组件时,会执行以下函数// 1. compileToFunctions(template)// 2. compile(template, options);// 3. const ast = parse(template.trim(), options)// 4. const code = generate(ast, options)// 5. createElement // 6. createComponentexport function createComponent(   Ctor: Class<Component> | Function | Object | void,  data: ?VNodeData,  context: Component,  children: ?Array<VNode>,  tag?: string ): VNode | Array<VNode> | void {  // $options._base 其实就是全局 Vue 构造函数,在初始化时 initGlobalAPI 中定义的:Vue.options._base = Vue  const baseCtor = context.$options._base;  // Ctor 就是 Vue 组件中 <script> 标签下 export 出的对象  if (isObject(Ctor)) {	// 将组件中 export 出的对象,继承自 Vue,得到一个构造函数	// 相当于 Vue.extend(YourComponent)	Ctor = baseCtor.extend(Ctor);  }  const vnode = new VNode(`vue-component-${Ctor.cid}xxx`);  return vnode;} // 7. 实现组件继承 Vue,并调用 Vue._init 方法,进行初始化Vue.extend = function (extendOptions: Object): Function {  const Super = this;  const Sub = function VueComponent(options) {	// 调用 Vue.prototype._init,之后的流程就和首次加载保持一致	this._init(options);  };  // 原型继承,相当于:Component extends Vue  Sub.prototype = Object.create(Super.prototype);  Sub.prototype.constructor = Sub;  return Sub;};

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看完组件渲染的源码后,结合上文,重新整理了一张流程图,图中的蓝色

部分就是渲染组件的过程。


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好了,现在是真的结束了,最终的流程图就是上面的这一张图。

问个问题,现在你理解 Vue 响应式原理了吗?

如果仍觉得不好理解,我这里还准备了一张带标注的简图 ?


image


思考与总结

本文从源码的角度,介绍了 Vue 响应式原理,来简单回顾一下吧。

  • 从 new Vue 开始,首先通过 get、set 监听 Data 中的数据变化,同时创建 Dep 用来搜集使用该 Data 的 Watcher。

  • 编译模板,创建 Watcher,并将 Dep.target 标识为当前 Watcher。

  • 编译模板时,如果使用到了 Data 中的数据,就会触发 Data 的 get 方法,然后调用 Dep.addSub 将 Watcher 搜集起来。

  • 数据更新时,会触发 Data 的 set 方法,然后调用 Dep.notify 通知所有使用到该 Data 的 Watcher 去更新 DOM。

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THE END
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