解释 Vue 2 中 `Observer` 类和 `Dep` 类的职责,以及它们如何协同工作构建数据与视图的依赖关系图。

各位听众,早上好!今天咱们来聊聊 Vue 2 响应式系统的两位核心人物:ObserverDep。别被这两个名字吓到,他们其实就是Vue响应式系统的骨架,理解了他们,你就能看透Vue数据驱动视图的秘密。

响应式系统:Vue 的超能力

首先,我们得明白什么是响应式系统。简单来说,就是当你的数据发生变化时,视图(也就是用户界面)能自动更新,不用你手动去刷新或者操作 DOM。 这就像你的工资卡和你的购物欲望,工资涨了,购物欲望自动膨胀,这才是真正的"响应式"。

Vue 就是靠它的响应式系统实现这种“自动更新”的魔法。而 ObserverDep 正是这个魔法的核心。

主角一:Observer,数据侦察兵

Observer 类的职责很简单也很关键:把一个普通 JavaScript 对象变成“可观察”的。 也就是说,它会遍历对象的每一个属性,然后使用 Object.defineProperty 将它们转换成 getter/setter。 这样,每次你访问或修改这个属性时,getter/setter 就会被触发。

用代码来展示一下:

function Observer(value) {
  this.value = value;
  this.walk(value);
}

Observer.prototype.walk = function (obj) {
  const keys = Object.keys(obj);
  for (let i = 0; i < keys.length; i++) {
    defineReactive(obj, keys[i], obj[keys[i]]);
  }
};

function defineReactive(obj, key, val) {
  // 递归观察,处理嵌套对象
  observe(val);

  Object.defineProperty(obj, key, {
    enumerable: true,
    configurable: true,
    get: function reactiveGetter() {
      // 收集依赖
      return val;
    },
    set: function reactiveSetter(newVal) {
      if (newVal === val) return;
      // 触发更新
      val = newVal;
    }
  });
}

function observe(value) {
  if (typeof value !== 'object' || value === null) {
    return; // 不是对象或null,直接返回
  }
  return new Observer(value);
}

// 例子
const data = {
  name: '小明',
  age: 18,
  address: {
    city: '北京'
  }
};

observe(data);

console.log(data.name); // 触发 getter
data.name = '小红'; // 触发 setter

在这个例子中,observe(data) 会把 data 对象变成“可观察”的。 每次你访问 data.namereactiveGetter 就会被触发,每次你修改 data.namereactiveSetter 就会被触发。

重点:递归观察

注意 defineReactive 函数中的 observe(val)。 这意味着如果你的对象属性的值也是一个对象,那么它也会被递归地观察,直到所有的嵌套对象都被转换成“可观察”的。 这保证了无论多深层的数据变化,都能被 Vue 捕捉到。

主角二:Dep,依赖收集器

Dep 类的职责是管理所有依赖于某个数据的 Watcher 对象。 简单来说,它就是一个“依赖列表”,记录着哪些 Watcher 需要在数据变化时被通知。

可以把Dep想象成一个发布订阅模式的“主题”,当数据发生变化时,Dep 会通知所有订阅者(Watcher)。

class Dep {
  constructor() {
    this.subs = []; // 存储订阅者 (Watcher)
  }

  addSub(sub) {
    this.subs.push(sub);
  }

  removeSub(sub) {
    remove(this.subs, sub);
  }

  depend() {
    if (Dep.target) { // Dep.target 指向当前的 Watcher
      Dep.target.addDep(this); // 让 Watcher 收集 Dep
    }
  }

  notify() {
    // 遍历所有的订阅者,并通知它们更新
    const subs = this.subs.slice();
    for (let i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {
      subs[i].update(); // 调用 Watcher 的 update 方法
    }
  }
}

// 移除数组中的元素
function remove(arr, item) {
  if (arr.length) {
    const index = arr.indexOf(item);
    if (index > -1) {
      return arr.splice(index, 1);
    }
  }
}

// 全局的 Watcher 目标
Dep.target = null;

// 临时保存 Dep.target 的状态,方便嵌套依赖收集
const targetStack = [];

function pushTarget(target) {
  targetStack.push(target);
  Dep.target = target;
}

function popTarget() {
  targetStack.pop();
  Dep.target = targetStack[targetStack.length - 1];
}

在这个例子中,Dep 维护了一个 subs 数组,用于存储所有的 Watcher 对象。 depend 方法用于收集依赖,notify 方法用于通知所有订阅者更新。

重点:Dep.target

Dep.target 是一个全局变量,指向当前的 Watcher 对象。 在依赖收集的过程中,Vue 会把当前的 Watcher 赋值给 Dep.target,这样 Dep 就能知道是谁在依赖这个数据了。 依赖收集完成后,再把 Dep.target 设置为 null

Watcher:视图更新的执行者

虽然我们还没详细讲 Watcher,但有必要先提一下它,因为它在 ObserverDep 的协作中起着关键作用。

Watcher 的职责是监听数据的变化,并在数据变化时执行更新函数。 通常,一个 Watcher 对应着一个组件或者一个表达式。

ObserverDepWatcher 如何协同工作?

现在,我们把 ObserverDepWatcher 放在一起,看看它们是如何协同工作的:

  1. 创建 Observer: 当 Vue 实例化一个组件时,它会递归地遍历组件的数据对象,并使用 Observer 将它们转换成“可观察”的。
  2. 创建 Dep:defineReactive 函数中,会为每个属性创建一个 Dep 对象。
  3. 创建 Watcher: 当 Vue 编译模板时,它会为每个需要动态更新的 DOM 元素创建一个 Watcher 对象。
  4. 依赖收集:Watcher 的初始化过程中,会触发数据的 gettergetter 会调用 Dep.depend() 方法,将当前的 Watcher 对象添加到 Depsubs 数组中。
  5. 数据变化: 当数据发生变化时,会触发数据的 settersetter 会调用 Dep.notify() 方法,遍历 Depsubs 数组,并调用每个 Watcherupdate() 方法。
  6. 视图更新: Watcherupdate() 方法会执行更新函数,从而更新视图。

可以用一个表格来总结它们的关系:

对象 职责
Observer 将普通 JavaScript 对象转换成“可观察”的,通过 Object.defineProperty 实现 getter/setter
Dep 管理所有依赖于某个数据的 Watcher 对象,维护一个 subs 数组,用于存储所有的 Watcher 对象。 提供 depend() 方法用于收集依赖,notify() 方法用于通知所有订阅者更新。
Watcher 监听数据的变化,并在数据变化时执行更新函数。 通常,一个 Watcher 对应着一个组件或者一个表达式。 在初始化过程中,会触发数据的 getter,从而触发依赖收集。

举个例子,假设我们有以下 Vue 组件:

<template>
  <div>
    <p>姓名:{{ name }}</p>
    <p>年龄:{{ age }}</p>
  </div>
</template>

<script>
export default {
  data() {
    return {
      name: '张三',
      age: 20
    };
  }
};
</script>

在这个组件中,nameage 都是响应式数据。 当 Vue 实例化这个组件时,会发生以下事情:

  1. Observer 会把 data 对象转换成“可观察”的。
  2. 会为 nameage 各创建一个 Dep 对象。
  3. Vue 编译模板时,会为 {{ name }}{{ age }} 各创建一个 Watcher 对象。
  4. Watcher 初始化时,会触发 nameagegetter,从而将这两个 Watcher 对象添加到对应的 Depsubs 数组中。
  5. 当我们修改 nameage 的值时,会触发对应的 setter,从而调用 Dep.notify() 方法,通知所有订阅者更新。
  6. Watcher 收到通知后,会执行更新函数,从而更新视图。

依赖关系图

ObserverDepWatcher 之间的关系可以看作是一个依赖关系图。 每个响应式数据都有一个 Dep 对象,每个 Dep 对象都维护着一个 Watcher 列表。 当数据发生变化时,Dep 会通知所有依赖于它的 Watcher 对象,从而更新视图。

这个依赖关系图是 Vue 响应式系统的核心。 通过这个图,Vue 能够精确地知道哪些 DOM 元素需要更新,从而实现高效的视图更新。

深入 Dep.target 和依赖收集

Dep.target 在依赖收集过程中扮演着至关重要的角色。 让我们再深入了解一下它是如何工作的。

还记得我们之前提到过的 pushTargetpopTarget 函数吗? 它们的作用是临时保存和恢复 Dep.target 的状态

为什么需要这样做呢? 因为在组件的渲染过程中,可能会嵌套着其他的组件。 如果我们在一个组件的渲染过程中修改了 Dep.target 的值,那么可能会影响到其他组件的依赖收集。

pushTargetpopTarget 函数就是为了解决这个问题而设计的。 在每个组件的渲染开始之前,我们会调用 pushTarget 函数,将当前的 Watcher 对象赋值给 Dep.target,并将其压入一个栈中。 在渲染完成之后,我们会调用 popTarget 函数,从栈中弹出之前的 Watcher 对象,并将其赋值给 Dep.target

这样,即使在嵌套组件的渲染过程中修改了 Dep.target 的值,也不会影响到其他组件的依赖收集。

代码示例

//假设我们有一个组件
Vue.component('child-component', {
    template: '<div>{{message}}</div>',
    data: function(){
        return {
            message: 'Hello from child'
        }
    }
})

new Vue({
    el: '#app',
    template: '<div>{{parentMessage}}<child-component></child-component></div>',
    data: {
        parentMessage: 'Hello from parent'
    }
})

在这个例子中,当父组件渲染时,会先将父组件对应的 Watcher 对象赋值给 Dep.target。 然后,父组件会渲染子组件。 在子组件的渲染过程中,会创建一个新的 Watcher 对象,并将其赋值给 Dep.target。 当子组件渲染完成后,会调用 popTarget 函数,将父组件对应的 Watcher 对象重新赋值给 Dep.target

这样,父组件和子组件的依赖收集就不会互相干扰了。

总结

ObserverDep 是 Vue 2 响应式系统的核心。 Observer 负责将普通 JavaScript 对象转换成“可观察”的,Dep 负责管理所有依赖于某个数据的 Watcher 对象。 Watcher 负责监听数据的变化,并在数据变化时执行更新函数。

它们之间的协同工作构建了一个依赖关系图,Vue 通过这个图能够精确地知道哪些 DOM 元素需要更新,从而实现高效的视图更新。

理解 ObserverDep 的职责,对于深入了解 Vue 响应式系统的原理至关重要。 希望今天的讲解能帮助你更好地理解 Vue 的数据驱动视图的秘密。

好了,今天的讲座就到这里,谢谢大家! 希望各位听众能够对 Vue 的响应式系统有更深入的理解。下次再见!

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