深入分析 Vue 3 的响应式系统原理（Proxy），解释它如何解决了 Vue 2 的痛点，并讨论其对性能的影响。

Vue 3 响应式系统深度剖析：Proxy 时代的降维打击

各位观众，晚上好！我是你们的老朋友，今天咱不聊八卦，就来硬核一把，深入扒一扒 Vue 3 响应式系统的底裤，看看它到底是怎么靠 Proxy 这把利剑，解决了 Vue 2 那些让人挠头的痛点，顺便也聊聊这玩意儿对性能到底有没有影响。

响应式，一切的起点

首先，咱们得明确一个概念：什么是响应式？简单来说，就是当你的数据发生变化时，视图能自动更新。这就像你用计算器算账，输入数字一变，结果立刻刷新，不用你手动再去按个“等于”号。

在 Vue 里，响应式系统就是负责监听数据变化，然后通知视图更新的“幕后黑手”。它的核心目标就是：让数据驱动视图，解放程序员的双手！

Vue 2：Object.defineProperty 的无奈

Vue 2 采用 Object.defineProperty 来实现响应式。这玩意儿的原理是：拦截对象属性的 getter 和 setter。当你访问一个响应式对象的属性时，getter 会被调用，Vue 就知道你在“读取”这个属性了，于是就把这个属性和当前的组件（或者 Watcher）建立联系。当你修改这个属性时，setter 会被调用，Vue 就知道这个属性被“修改”了，于是就会通知所有和这个属性有关联的组件进行更新。

听起来挺美好，对吧？但实际上，Object.defineProperty 有几个致命的缺点：

1. 只能监听已有属性： 你新增或删除一个属性，Vue 是没法知道的。必须使用 $set 和 $delete 这两个 API 才能触发更新。这就像你家装了监控，但监控只能监视已经装好的摄像头，新装的摄像头必须手动添加到监控系统里。
2. 无法监听数组的变化： Object.defineProperty 没法直接监听数组的索引和 length 属性。Vue 为了解决这个问题，重写了数组的一些方法，比如 push、pop、shift、unshift、splice、sort、reverse。这些方法被重写后，在执行原有功能的同时，还会通知 Vue 进行更新。但这依然不够完美，比如直接通过索引修改数组元素，或者直接修改 length 属性，Vue 还是没法监听到。
3. 性能问题： Object.defineProperty 需要递归遍历对象的每一个属性，并为每个属性都设置 getter 和 setter。对于大型对象来说，这个过程会非常耗时。

为了更直观地了解 Vue 2 响应式的缺陷，咱们来看几个例子：

// Vue 2 示例

new Vue({
  data: {
    obj: {
      a: 1,
      b: 2
    },
    arr: [1, 2, 3]
  },
  mounted() {
    // 新增属性，视图不会更新
    this.obj.c = 3;
    console.log(this.obj); // { a: 1, b: 2, c: 3 }
    this.$set(this.obj, 'c', 3); // 使用 $set 才能触发更新

    // 直接修改数组索引，视图不会更新
    this.arr[0] = 10;
    console.log(this.arr); // [10, 2, 3]
    this.$set(this.arr, 0, 10); // 使用 $set 才能触发更新

    // 直接修改数组长度，视图不会更新
    this.arr.length = 1;
    console.log(this.arr); // [10]
    this.$set(this.arr, 'length', 1); // 使用 $set 才能触发更新
  },
  template: `
    <div>
      <p>obj: {{ obj }}</p>
      <p>arr: {{ arr }}</p>
    </div>
  `
})

在这个例子中，你会发现，直接修改 obj 和 arr 的属性，视图并不会自动更新，必须使用 $set 方法才能触发更新。这简直太反人类了！

为了解决这些问题，Vue 3 祭出了大杀器：Proxy。

Vue 3：Proxy 的降维打击

Proxy 是 ES6 提供的一个强大的 API，它可以拦截对象的所有操作，包括读取、写入、删除属性，甚至可以拦截函数调用。这就像给对象加了一个“代理人”，所有的操作都必须经过这个代理人，代理人就可以在操作前后做一些手脚。

Vue 3 利用 Proxy 实现了更强大、更高效的响应式系统。它的主要优点有：

1. 可以监听任何属性的变化： 无论是新增、删除属性，还是修改属性值，Proxy 都能监听到。这就像你家装了全方位无死角的监控，任何风吹草动都逃不过它的眼睛。
2. 可以直接监听数组的变化： Proxy 可以直接监听数组的索引和 length 属性的变化，无需像 Vue 2 那样重写数组的方法。
3. 性能更好： Proxy 采用的是懒监听模式，只有当真正访问到对象的属性时，才会进行监听。这避免了像 Object.defineProperty 那样，一次性遍历所有属性的开销。

用人话说，Proxy 就像一个全能管家，你家里的任何事情都逃不过他的眼睛，而且他只在你需要的时候才出现，不会占用你的资源。

让我们用代码来感受一下 Proxy 的威力：

// Vue 3 示例

import { reactive } from 'vue'

const state = reactive({
  obj: {
    a: 1,
    b: 2
  },
  arr: [1, 2, 3]
})

// 新增属性，视图会自动更新
state.obj.c = 3;
console.log(state.obj); // { a: 1, b: 2, c: 3 }

// 直接修改数组索引，视图会自动更新
state.arr[0] = 10;
console.log(state.arr); // [10, 2, 3]

// 直接修改数组长度，视图会自动更新
state.arr.length = 1;
console.log(state.arr); // [10]

console.log(state);

在这个例子中，你会发现，无论是新增 obj 的属性，还是修改 arr 的索引和长度，视图都会自动更新，无需像 Vue 2 那样使用 $set 方法。这简直太爽了！

Proxy 的实现原理

Proxy 的实现原理其实并不复杂，它主要依赖于两个 Handler：get 和 set。

• get Handler： 当你访问一个响应式对象的属性时，get Handler 会被调用。在这个 Handler 中，Vue 会做两件事：

  1. 建立依赖关系： 将当前组件（或者 Watcher）和这个属性建立联系，也就是告诉 Vue，这个组件依赖于这个属性。
  2. 返回属性值： 将属性值返回给调用者。

• set Handler： 当你修改一个响应式对象的属性时，set Handler 会被调用。在这个 Handler 中，Vue 会做两件事：

  1. 修改属性值： 将属性值修改为新的值。
  2. 触发更新： 通知所有和这个属性有关联的组件进行更新。

为了更好地理解 Proxy 的实现原理，咱们可以模拟一个简单的 Proxy：

function reactive(obj) {
  return new Proxy(obj, {
    get(target, key, receiver) {
      console.log(`Getting ${key}!`);
      return Reflect.get(target, key, receiver);
    },
    set(target, key, value, receiver) {
      console.log(`Setting ${key} to ${value}!`);
      Reflect.set(target, key, value, receiver);
      // 在这里触发更新
      return true;
    }
  });
}

const obj = reactive({ a: 1 });

console.log(obj.a); // Getting a!  1
obj.a = 2; // Setting a to 2!
console.log(obj.a); // Getting a!  2

当然，这只是一个非常简化的例子，真正的 Vue 3 响应式系统要复杂得多，它还涉及到依赖收集、依赖追踪、调度更新等一系列机制。

Proxy 对性能的影响

既然 Proxy 这么强大，那它对性能有没有影响呢？答案是：有，但总体来说，Vue 3 的性能比 Vue 2 更好。

Proxy 的性能开销主要体现在以下几个方面：

1. 创建 Proxy 对象的开销： 创建 Proxy 对象需要一定的计算资源，特别是对于大型对象来说，这个开销会比较明显。
2. 拦截操作的开销： 每次访问或修改属性时，都需要经过 Proxy 的拦截，这会增加一定的延迟。

但是，Proxy 也带来了一些性能优势：

1. 懒监听： Proxy 采用的是懒监听模式，只有当真正访问到对象的属性时，才会进行监听。这避免了像 Object.defineProperty 那样，一次性遍历所有属性的开销。
2. 更精确的更新： Proxy 可以更精确地追踪数据的变化，避免不必要的更新。

总的来说，Proxy 的性能开销是可以接受的，而且 Vue 3 在很多方面都做了优化，比如采用了更高效的 VDOM 算法、更智能的编译策略等，这些优化使得 Vue 3 的整体性能比 Vue 2 更好。

为了更直观地比较 Vue 2 和 Vue 3 的性能，咱们可以看一张表格：

特性	Vue 2 (Object.defineProperty)	Vue 3 (Proxy)
监听属性	只能监听已有属性	可以监听所有属性
监听数组	需要重写数组方法	可以直接监听
懒监听	否	是
初始渲染性能	较好	更好
更新性能	一般	更好
内存占用	较高	较低
总体性能	一般	更好

从表格中可以看出，Vue 3 在监听能力、性能和内存占用方面都优于 Vue 2。

兼容性问题

虽然 Proxy 很强大，但它也有一个缺点：兼容性问题。 Proxy 是 ES6 提供的 API，在一些老版本的浏览器中并不支持。

为了解决这个问题，Vue 3 提供了一个降级方案：如果浏览器不支持 Proxy，Vue 3 会自动降级到 Object.defineProperty。

虽然降级到 Object.defineProperty 会损失一些性能和功能，但至少保证了 Vue 3 可以在所有浏览器中运行。

总结

总而言之，Vue 3 采用 Proxy 作为响应式系统的核心，解决了 Vue 2 的诸多痛点，带来了更强大、更高效的响应式能力。虽然 Proxy 存在一些性能开销，但 Vue 3 在其他方面做了很多优化，使得整体性能优于 Vue 2。当然，Proxy 的兼容性问题也是一个需要考虑的因素，但 Vue 3 提供了降级方案，保证了在所有浏览器中的可用性。

所以，如果你正在考虑升级到 Vue 3，那么 Proxy 绝对是一个值得你关注的亮点。它不仅能让你摆脱 $set 的束缚，还能让你享受到更流畅、更高效的开发体验。

好了，今天的讲座就到这里，希望大家有所收获！如果有什么问题，欢迎在评论区留言，我会尽力解答。咱们下期再见！