能不能手写Vue响应式？前端面试进阶

时间：2022-10-01 10:54:21

Vue 视图更新原理

Vue 的视图更新原理主要涉及的是响应式相关API Object.defineProperty 的使用，它的作用是为对象的某个属性对外提供 get、set 方法，从而实现外部对该属性的读和写操作时能够被内部监听，实现后续的同步视图更新功能

一、实现响应式的核心API：Object.defineProperty

Object.defineProperty的用法介绍：MDN-Object.defineProperty，下面是模拟 Vue data 值的更新对API接口进行初步了解

// 模拟 Vue 中的 data
const data = {}
// 对外不可见的内部变量
let _myName = 'Yimwu'
// 响应式监听 data 中的 name
Object.defineProperty(data, "name", {
    // 使用 data.name 时 get 方法被调用，返回内部存储变量值
    get: () => {
      console.log('get')
      return _myName
    },
    // 使用 data.name = xxx 修改变量时，set 方法被调用，设置内部存储变量值
    set: (newVal) => {
      console.log('set')
      _myName = newVal
    }
})
console.log(data.name) // 输出 Yimwu  get
data.name = 'Mr.Wu' // 输出 set (监听成功)
更多vue面试题解答参见 前端vue面试题详细解答

二、视图更新初步实现

1、updateView

为了方便 模拟视图更新，这里创建了一个函数 updateView ，当数据更新时，调用 updateView ，模拟进行了视图更新（在 Vue 中表现为 template 模板中引用了该变量值的 DOM 元素的变化）

// 验证更新是否触发
function updateView(){
  console.log('视图更新')
}

2、defineReactive

创建函数 defineReactive ，对 API Object.defineProperty 进行封装，接受三个参数，监听的目标对象、属性名，以及属性值，一个target(对象)通过调用 defineReactive 就能够实现对 key（对应属性名）进行监听，类比到 Vue 中:

<script>
export default {
    data(){            // data ---> target
        name: 'yimwu'  // name ---> key
    }                  // 'yimwu'---> value
}
</script>

具体实现如下：

// 重新定义属性，监听起来
function defineReactive(target, key, value){
  Object.defineProperty(target, key, {
    get(){
      return value
    },
    set(newVal){
      // value 一直在闭包中，此处设置完成后，下次get能够获取最新设置的值
      // 这里有个小优化，若相同则不触发更新
      if(newVal !== value){
        value = newVal
        // 触发更新
        updateView()
      }
    }
  })
}

3、observe

observe 主要是用于对对象中的每个属性进行 defineReactive 监听

// 监听对象属性
function observe(target){
  if(typeof target !== 'object' || target === null) {
    // 不是数组或对象不适合监听
    return target
  }
  // 将对象的属性用 defineProperty 重新定义
  for(let key in target) {
    defineReactive(target, key, target[key])
  }
}

4、完整代码以及测试例子

// 验证更新是否触发
function updateView(){
  console.log('视图更新')
}
// 重新定义属性，监听起来
function defineReactive(target, key, value){
  Object.defineProperty(target, key, {
    get(){
      return value
    },
    set(newVal){
      // value 一直在闭包中，此处设置完成后，下次get能够获取最新设置的值
      // 这里有个小优化，若相同则不触发更新
      if(newVal !== value){
        value = newVal
        // 触发更新
        updateView()
      }
    }
  })
}

// 监听对象属性
function observe(target){
  if(typeof target !== 'object' || target === null) {
    // 不是数组或对象不适合监听
    return target
  }
  // 将对象的属性用 defineProperty 重新定义
  for(let key in target) {
    defineReactive(target, key, target[key])
  }
}

// 准备数据
const data = {
  name: 'Yimwu',
  id: 001,
  information: {
    tel: '135xxxxx354',
    email: '15xxxxx@xx.com' 
  }
}

// 监听数据
observe(data)

// 测试
data.name = 'YI' // (监听成功)输出 --> 数据更新
data.age = { num: 21 }  (监听成功)输出 --> 数据更新
data.information.tel = '13456xxx234' // (监听失败)
data.age.num = 110 // (监听失败)

5、视图更新优化（实现对象深度监听）

从上面测试的例子可以看出，对于data.information.tel这种嵌套的对象，初版的 defineReactive 是无法进行监听的，解决的方法也很简单，对对象的所有属性进行监听函数的递归调用，即在执行 Object.defineProperty 前先进行递归调用 observe，如果该属性为对象，则 observe 会递归调用 defineReactive，不是则observe 直接返回，继续执行 Object.defineProperty，完整代码及测试例子如下：

// 重新定义属性，监听起来
function defineReactive(target, key, value){
  // 再次用value嵌套调用 observe 深，若为对象，则进行进一步监听，若非value非对象则直接返回
  observe(value)
  Object.defineProperty(target, key, {
    get(){
      return value
    },
    set(newVal){
      // value 一直在闭包中，此处设置完成后，下次get能够获取最新设置的值
      if(newVal !== value){
        value = newVal
        // 触发更新
        updateView()
      }
    }
  })
}
// 测试数据
const data = {
  name: 'Yimwu',
  id: 001,
  information: {
    tel: '135xxxxx354',
    email: '15xxxxx@xx.com' 
  }
}

// 监听数据
observe(data)

// 测试
data.name = 'YI' // (监听成功)输出 --> 数据更新
data.information.tel = '00000000000' (监听成功)输出 --> 数据更新

6、如何理解 Vue.set

在使用 Vue 的过程中，我们或许都有过这样子的经历，在 data 中定义了一个对象，然后在程序执行过程中给他动态添加了属性，然后对当我们对该新增属性进行值更新时并没有触发视图更新，作为Vue初学者时，将 data 响应式当成黑盒对待，就很难理解它为啥不更新，而今天拨开原理后，这里就很容易理解了

data.id = { num: 010 } // (监听成功)输出 --> 数据更新
data.id.num = 110 // (监听失败)

如上图所示，当给 id 赋值为一个对象时，触发了 id 的数据更新，而当对 id.num 进行赋值时，未触发数据更新，根据 步骤5 的代码可以看出，这其实是因为执行 set 的时候没有对设置的 value 进行处理，导致了 num 属性没有被设置监听。在这里的实例中，解决办法就比较简单粗暴了，只需要直接在 set 里将 set 接受的 value 放到 observe 函数里执行，就能够对 value 进行监听了，下面是最终的defineReactive函数代码以及测试例子：

// 重新定义属性，监听起来
function defineReactive(target, key, value){
  // 再次用value嵌套调用 observe 深，若为对象，则进行进一步监听，若非value非对象则直接返回
  observe(value)
  Object.defineProperty(target, key, {
    get(){
      return value
    },
    set(newVal){
      // 对于新增加的值进行深度监听，如 data.id = { num: 101 }, 新增加的 num 也将能够被监听到
      observe(newVal)
      // value 一直在闭包中，此处设置完成后，下次get能够获取最新设置的值
      if(newVal !== value){
        value = newVal
        // 触发更新
        updateView()
      }
    }
  })
}

// 测试数据
const data = {
  name: 'Yimwu',
  id: 001,
  information: {
    tel: '135xxxxx354',
    email: '15xxxxx@xx.com' 
  }
}

// 监听数据
observe(data)

// 测试
data.id = { num: 010 } // (监听成功)输出 --> 数据更新
data.id.num = 110 // (监听成功)输出 --> 数据更新

三、视图更新优化———实现数组监听

在上一节【初步实现】中，已经实现了对对象的所有属性、嵌套属性进行监听，但是，如果 某个属性是一个数组 呢，对数组进行 push、pop 等操作，会触发更新吗？很显然是不会的，因为 Object.defineProperty 并不具备监听数组内部变化的能力，那么我们该如何解决呢————重写数组原型上的方法。

1、定义监听数组的原型

我们都知道，在 JS 中，任何对象都有原型，而我们的目的是通过重写数组原型上方法（push、pop等）实现监听，而作为库或是框架，我们都不应该去改变全局原型上的任何原生方法或者属性，污染全局环境，所以，这里分3步：

第一步：创建一个对象，将数组的原型赋值给该对象
const oldArrayProperty = Array.prototype
第二步：创建新对象，原型指向该对象
const arrProperty = Object.create(oldArrayProperty)
第三步：重写该对象上的方法
arrProperty.push = function(){} ...
arrProperty.pop = function(){} ...

// 重新定义数组原型，加入触发更新的机制
const oldArrayProperty = Array.prototype
// 创建新对象，原型指向oldArrayProperty
const arrProperty = Object.create(oldArrayProperty)
// 重写原型上的方法（可以所有都重写，这里只进行少量举例）
// arrProperty.push = function(){} 
// arrProperty.pop = function(){}
// 优化写法
const methods = ['push','pop','shift','unshift','splice']
methods.forEach(method => {
  arrProperty[method] = function(){
    updateView()
    Array.prototype[method].call(this, ...arguments)
  }
})

2、将需要监听的数组的原型指向自定义的特殊原型

对原来的 observe 进行修改，加入数组判断，如果是数组则修改该数组的原型，至此，数组监听完成，下面是 observe 修改后代码以及测试例子

// 监听对象属性
function observe(target){
  if(typeof target !== 'object' || target === null) {
    // 不是数组或对象
    return target
  }
  // 如果是数组则修改该数组的原型
  if(Array.isArray(target)){
    target.__proto__ = arrProperty
    return
  }

  // 重新定义属性
  for(let key in target) {
    defineReactive(target, key, target[key])
  }
}

// 测试数据
const data = {
  myCars: ['Bugatti','Koenigsegg']
}

// 监听数据
observe(data)

// 测试
data.myCars.push('AE86') // (监听成功)输出 --> 数据更新

四、性能分析

为了实现对象的每个嵌套 属性监听 的 全覆盖 ，需要对对象的属性进行 深度遍历，递归到底，所以对于性能的损耗是非常大的，特别是在初始化阶段，如果有大量的层级非常高的对象进行响应式监听的绑定，会 极大耗费 初始化时的 性能，导致拖慢 First Paint Time

总结

当使用 Vue 一段时间后，或者说已经能够熟练使用 Vue 的时候，我们就需要开始进一步挖掘 Vue 的高级用法、原理等，从根本上学习、了解 Vue 的 底层原理，通过了解 Vue 的相关 设计原理 后，能够使得我们在平时开发的过程中，突破 用得爽 这一层次，来到 用得好、用得巧 这样一种更加高级的层次，从底层原理的角度出发，将是性能优化以及架构设计的最好突破口！

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