分析 Vue 3 源码中 `reactive` 函数的实现细节,特别是如何处理嵌套对象和数组的响应式转换,以及 `baseHandlers` 的作用。

各位掘友,大家好!我是你们的老朋友,今天要给大家带来一场关于 Vue 3 响应式系统核心 reactive 函数的深度剖析。咱们不搞虚的,直接撸代码,扒细节,保证你听完之后,对 Vue 3 的响应式理解更上一层楼。

一、开场白:响应式,Vue 的灵魂

咱们都知道,Vue 的核心特性之一就是响应式数据绑定。简单来说,就是数据一变,视图跟着变,反之亦然。这背后离不开 reactive 函数的功劳。它就像一个魔法棒,把普通 JavaScript 对象变成响应式对象,让数据拥有了“感知”变化的能力。

二、reactive 函数:表面功夫与内在乾坤

reactive 函数的职责很简单:将一个对象变成响应式对象。但是,它的实现却远比表面看起来复杂。咱们先来看看 reactive 的简化版核心代码:

import { isObject } from './utils';
import { mutableHandlers } from './baseHandlers';

export function reactive(target: object) {
  return createReactiveObject(target, mutableHandlers);
}

function createReactiveObject(
  target: object,
  baseHandlers: ProxyHandler<any>
) {
  if (!isObject(target)) {
    return target; // 不是对象,直接返回
  }

  const existingProxy = reactiveMap.get(target);
  if (existingProxy) {
    return existingProxy; // 已经代理过,直接返回
  }

  const proxy = new Proxy(target, baseHandlers);
  reactiveMap.set(target, proxy);
  return proxy;
}

const reactiveMap = new WeakMap(); // 缓存已经代理过的对象

是不是感觉有点懵?别慌,咱们一步步来。

  1. 类型检查: reactive 函数接收一个 target 参数,首先判断它是不是对象。如果不是对象(比如数字、字符串),那就直接返回,毕竟这些基本类型不需要响应式。
  2. 缓存机制: reactiveMap 是一个 WeakMap,用来缓存已经代理过的对象。如果 target 已经存在于 reactiveMap 中,说明它已经被代理过了,直接返回缓存的 Proxy 对象,避免重复代理。这是一种优化手段,可以提高性能。
  3. Proxy 登场: new Proxy(target, baseHandlers) 是核心。Proxy 是 ES6 提供的代理对象,可以拦截对象的操作,比如读取、设置、删除属性等。baseHandlers 是一个对象,包含了各种拦截器函数,定义了 Proxy 如何处理不同的操作。
  4. 缓存 Proxy:target 和对应的 Proxy 对象存入 reactiveMap,方便下次使用。
  5. 返回 Proxy: 最终返回 Proxy 对象,这个对象就是响应式的。

三、baseHandlers:拦截器的集合

baseHandlers 是一个关键对象,它定义了 Proxy 如何拦截对象的各种操作。Vue 3 提供了 mutableHandlersreadonlyHandlers 两种 baseHandlers,分别用于处理可变对象和只读对象。咱们重点看看 mutableHandlers

import { track, trigger } from './effect';
import { reactive, readonly } from './reactive';
import { isObject } from './utils';

const get = createGetter();
const set = createSetter();
const readonlyGet = createGetter(true);
const readonlySet = createSetter(true);

export const mutableHandlers = {
  get,
  set
};

export const readonlyHandlers = {
  get: readonlyGet,
  set: readonlySet
};

function createGetter(isReadonly = false) {
  return function get(target, key, receiver) {
    const res = Reflect.get(target, key, receiver);

    if (!isReadonly) {
      track(target, key); // 依赖收集
    }

    if (isObject(res)) {
      // 嵌套对象或数组的响应式处理
      return isReadonly ? readonly(res) : reactive(res);
    }

    return res;
  };
}

function createSetter(isReadonly = false) {
  return function set(target, key, value, receiver) {
    if (isReadonly) {
      console.warn(`Set operation on key "${String(key)}" failed: target is readonly.`, target);
      return true;
    }

    const oldValue = target[key];
    const result = Reflect.set(target, key, value, receiver);

    if (oldValue !== value) {
      trigger(target, key); // 触发更新
    }

    return result;
  };
}

咱们来逐一分析:

  1. get 拦截器: 当访问响应式对象的属性时,get 拦截器会被触发。它的作用是:
    • Reflect.get(target, key, receiver): 使用 Reflect.get 获取属性值,这是 ES6 推荐的做法,可以避免一些奇怪的问题。
    • track(target, key): 进行依赖收集。这是响应式系统的核心,它会将当前正在执行的 Effect 函数(比如组件的渲染函数)与被访问的属性关联起来。
    • 嵌套对象/数组的响应式处理: 如果属性值是一个对象或数组,那么需要递归地调用 reactivereadonly 函数,将其也变成响应式对象。这是实现嵌套响应式的关键。
    • 返回属性值。
  2. set 拦截器: 当设置响应式对象的属性时,set 拦截器会被触发。它的作用是:
    • Reflect.set(target, key, value, receiver): 使用 Reflect.set 设置属性值。
    • trigger(target, key): 触发更新。当属性值发生改变时,它会通知所有依赖于该属性的 Effect 函数重新执行,从而更新视图。
    • 返回设置结果。

四、嵌套对象/数组的响应式转换:递归的艺术

Vue 3 的响应式系统可以处理嵌套的对象和数组,这是非常强大的。实现的关键就在于 get 拦截器中的递归调用 reactive 函数。

当访问一个响应式对象的属性时,如果属性值是一个对象或数组,get 拦截器会再次调用 reactive 函数,将这个对象或数组也变成响应式对象。这样,无论对象嵌套多深,都可以实现响应式。

举个例子:

const data = {
  name: '张三',
  address: {
    city: '北京',
    street: '长安街'
  },
  hobbies: ['吃饭', '睡觉', '打豆豆']
};

const reactiveData = reactive(data);

// 当访问 reactiveData.address.city 时,会触发两次 get 拦截器:
// 1. 访问 reactiveData.address,触发第一次 get 拦截器,将 address 对象变成响应式对象。
// 2. 访问 reactiveData.address.city,触发第二次 get 拦截器,返回 city 的值。

reactiveData.address.city = '上海'; // 触发更新
reactiveData.hobbies.push('看电影'); // 触发更新

在这个例子中,address 对象和 hobbies 数组都会被递归地变成响应式对象,所以修改它们的属性都会触发更新。

五、tracktrigger:依赖收集与触发更新

tracktrigger 是响应式系统的两个核心函数,它们分别负责依赖收集和触发更新。

  • track 函数: 当访问响应式对象的属性时,track 函数会被调用,它会将当前正在执行的 Effect 函数(比如组件的渲染函数)与被访问的属性关联起来。这个关联关系存储在一个全局的依赖关系图中。
  • trigger 函数: 当设置响应式对象的属性时,trigger 函数会被调用,它会从依赖关系图中找到所有依赖于该属性的 Effect 函数,并执行这些 Effect 函数,从而更新视图。

这两个函数的具体实现比较复杂,涉及到 Effect 函数、依赖关系图等概念,咱们这里不做深入讲解,后面有机会再详细介绍。

六、readonly:只读对象的守护者

除了 reactive 函数,Vue 3 还提供了 readonly 函数,用于创建只读对象。只读对象不能被修改,任何修改操作都会触发警告。

readonly 函数的实现与 reactive 函数类似,也是通过 Proxy 来拦截对象的各种操作。不同之处在于,readonly 函数使用的是 readonlyHandlers,而不是 mutableHandlers

readonlyHandlers 中的 set 拦截器会阻止任何修改操作,并发出警告。

const data = {
  name: '张三',
  age: 18
};

const readonlyData = readonly(data);

readonlyData.name = '李四'; // 触发警告:Set operation on key "name" failed: target is readonly.

七、总结:reactive 的核心逻辑

咱们来总结一下 reactive 函数的核心逻辑:

  1. 检查参数是否为对象,如果不是对象,直接返回。
  2. 检查是否已经代理过,如果已经代理过,直接返回缓存的 Proxy 对象。
  3. 使用 Proxy 创建代理对象,baseHandlers 定义了 Proxy 如何拦截对象的各种操作。
  4. get 拦截器中进行依赖收集,并将嵌套的对象/数组递归地变成响应式对象。
  5. set 拦截器中触发更新。
  6. 缓存 Proxy 对象,方便下次使用。

八、reactive 相关面试题

为了帮助大家巩固知识,这里给大家准备一些 reactive 相关的面试题:

  1. reactive 函数的作用是什么?
  2. Proxy 是什么?它在 reactive 函数中起什么作用?
  3. baseHandlers 是什么?Vue 3 提供了哪些 baseHandlers?它们有什么区别?
  4. 如何实现嵌套对象/数组的响应式转换?
  5. tracktrigger 函数的作用是什么?
  6. readonly 函数的作用是什么?它与 reactive 函数有什么区别?
  7. 为什么要用 WeakMap 作为缓存? Map 可以吗?

九、写在最后:深入源码,才能理解本质

通过今天的讲解,相信大家对 Vue 3 的 reactive 函数有了更深入的理解。记住,深入源码是理解框架本质的最佳途径。希望大家能够继续探索 Vue 3 的源码,掌握更多核心技术,成为一名优秀的 Vue 开发者!

感谢大家的聆听!下次再见!

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