各位观众，掌声在哪里？欢迎来到今天的“Vue 2 依赖追踪与更新机制深度剖析”讲座！我是你们今天的导游，老司机带你飞，深入Vue源码，扒一扒 Watcher 类那些不可告人的秘密。
今天我们要聊的，是Vue响应式系统的核心，也就是当数据发生变化的时候，Vue是如何知道哪些地方需要更新的，以及如何高效地进行更新。别担心，我们会把复杂的事情简单化，用最通俗易懂的方式来解释。
1. Watcher 类：你的专属侦察兵
首先，我们得认识一下今天的主角——Watcher 类。这家伙就像一个侦察兵，专门负责监视某个表达式（通常是一个数据属性）的变化。一旦这个表达式的值发生了改变，Watcher 就会立刻通知相关的视图进行更新。
// Vue 2 源码中 Watcher 的简化版
class Watcher {
constructor(vm, expOrFn, cb, options) {
this.vm = vm; // Vue 实例
this.getter = typeof expOrFn === 'function' ? expOrFn : parsePath(expOrFn); // 获取表达式的值
this.cb = cb; // 回调函数，当值发生变化时执行
this.options = options;
this.id = ++uid; // Watcher 的唯一 ID
this.active = true;
this.dirty = this.options.lazy; // 懒加载
this.deps = []; // 依赖的 Dep 实例列表
this.newDeps = []; // 新的依赖 Dep 实例列表
this.depIds = new Set(); // 依赖 Dep 实例的 ID 集合
this.newDepIds = new Set(); // 新的依赖 Dep 实例的 ID 集合
this.value = this.options.lazy ? undefined : this.get(); // 立即求值，除非是 computed 属性
}
get() {
pushTarget(this); // 将当前 Watcher 实例设置为全局的 target
let value;
const vm = this.vm;
try {
value = this.getter.call(vm, vm); // 执行 getter，触发依赖收集
} catch (e) {
// 处理错误
} finally {
// "清理"
if (this.deep) {
traverse(value);
}
popTarget(); // 移除全局 target
this.cleanupDeps(); // 清理过期依赖
}
return value;
}
update() {
if (this.options.lazy) {
this.dirty = true;
} else if (this.sync) {
this.run();
} else {
queueWatcher(this); // 将 Watcher 加入更新队列
}
}
run() {
if (this.active) {
const value = this.get();
if (value !== this.value || typeof value == 'object' || this.deep) {
// 新旧值不相等，或者新值是对象（需要深度比较），或者开启了深度监听
const oldValue = this.value;
this.value = value;
this.cb.call(this.vm, value, oldValue); // 执行回调函数
}
}
}
addDep(dep) {
const depId = dep.id;
if (!this.newDepIds.has(depId)) {
this.newDepIds.add(depId);
this.newDeps.push(dep);
if (!this.depIds.has(depId)) {
dep.addSub(this);
}
}
}
cleanupDeps() {
let i = this.deps.length;
while (i--) {
const dep = this.deps[i];
if (!this.newDepIds.has(dep.id)) {
dep.removeSub(this);
}
}
let tmp = this.depIds;
this.depIds = this.newDepIds;
this.newDepIds = tmp;
this.newDepIds.clear();
tmp = this.deps;
this.deps = this.newDeps;
this.newDeps = tmp;
this.newDeps.length = 0;
}
evaluate() {
this.value = this.get();
this.dirty = false;
}
depend() {
let i = this.deps.length;
while (i--) {
this.deps[i].depend();
}
}
teardown() {
if (this.active) {
let i = this.deps.length;
while (i--) {
this.deps[i].removeSub(this);
}
this.vm = this.expression = this.cb = null;
this.active = false;
}
}
}
// 辅助函数，用于解析简单的路径表达式
function parsePath(path) {
const segments = path.split('.');
return function(obj) {
for (let i = 0; i < segments.length; i++) {
if (!obj) return;
obj = obj[segments[i]];
}
return obj;
}
}
// 全局变量，用于存储当前正在求值的 Watcher 实例
let targetStack = [];
function pushTarget(_target) {
if (Dep.target) targetStack.push(Dep.target);
Dep.target = _target;
}
function popTarget() {
Dep.target = targetStack.pop();
}
// 模拟 traverse 函数，用于深度监听对象
function traverse(value) {
if (typeof value !== 'object' || value === null) {
return;
}
for (const key in value) {
traverse(value[key]);
}
}
// 模拟 queueWatcher 函数，用于将 Watcher 加入更新队列
const queue = [];
let has = {};
let pending = false;
function queueWatcher(watcher) {
const id = watcher.id;
if (has[id] == null) {
has[id] = true;
queue.push(watcher);
// 异步刷新队列
if (!pending) {
pending = true;
nextTick(flushSchedulerQueue);
}
}
}
function flushSchedulerQueue() {
let watcher;
queue.sort((a, b) => a.id - b.id);
for (let i = 0; i < queue.length; i++) {
watcher = queue[i];
watcher.run();
}
queue.length = 0;
has = {};
pending = false;
}
const callbacks = [];
let waiting = false;
function nextTick(cb) {
callbacks.push(cb);
if (!waiting) {
waiting = true;
setTimeout(() => {
let copies = callbacks.slice(0);
callbacks.length = 0;
waiting = false;
for (let i = 0; i < copies.length; i++) {
copies[i]();
}
}, 0);
}
}构造函数：
vm: Vue 实例，Watcher需要知道它监视的数据属于哪个实例。expOrFn: 它可以是一个字符串（属性路径）或者一个函数。如果是字符串，会被解析成一个函数，用来获取对应属性的值。如果是函数，通常是渲染函数或者计算属性。cb: 当监视的表达式的值发生变化时，Watcher会调用的回调函数。通常是更新视图的函数。options: 一些配置选项，例如是否深度监听 (deep)，是否立即执行 (immediate)，是否是计算属性 (lazy) 等。
get 方法：依赖收集的发动机
get 方法是 Watcher 类中最关键的方法之一，它负责触发依赖收集。它的工作流程如下：
pushTarget(this): 首先，它会将当前的Watcher实例设置为全局的Dep.target。这个Dep.target是一个全局变量，用于指示当前正在进行依赖收集的Watcher。value = this.getter.call(vm, vm): 接下来，它会执行this.getter函数，获取需要监视的表达式的值。这个getter函数可能是用户定义的渲染函数，也可能是解析后的属性路径。在getter函数执行的过程中，如果访问了响应式数据，就会触发响应式数据的get拦截器。popTarget(): 最后，它会将全局的Dep.target恢复为之前的状态，清理环境。
依赖收集的秘密：Dep 类的功劳
在 get 方法执行 getter 函数的过程中，如果访问了响应式数据，就会触发该数据的 get 拦截器。在 get 拦截器中，会调用 Dep 类的 depend 方法。
// Vue 2 源码中 Dep 的简化版
class Dep {
constructor() {
this.id = ++uid;
this.subs = []; // 存储订阅者，也就是 Watcher 实例
}
addSub(sub) {
this.subs.push(sub);
}
removeSub(sub) {
remove(this.subs, sub);
}
depend() {
if (Dep.target) {
Dep.target.addDep(this); // 将当前的 Dep 实例添加到 Watcher 的依赖列表中
}
}
notify() {
const subs = this.subs.slice();
for (let i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {
subs[i].update(); // 触发 Watcher 的更新
}
}
}
// 辅助函数，用于从数组中移除元素
function remove(arr, item) {
if (arr.length) {
const index = arr.indexOf(item);
if (index > -1) {
return arr.splice(index, 1);
}
}
}
// 全局唯一 ID
let uid = 0;Dep 类就像一个“数据管理员”，它负责管理所有依赖于某个数据的 Watcher 实例。当数据发生变化时，Dep 类会通知所有订阅了该数据的 Watcher 实例进行更新。
depend 方法会将当前的 Dep.target（也就是当前的 Watcher 实例）添加到 Dep 实例的 subs 列表中。这样，Watcher 就成为了该数据的订阅者。
addDep 方法：建立 Watcher 和 Dep 之间的联系
Watcher 类的 addDep 方法负责建立 Watcher 和 Dep 实例之间的联系。它会将 Dep 实例添加到 Watcher 的依赖列表中，并且调用 Dep 实例的 addSub 方法，将 Watcher 实例添加到 Dep 实例的订阅者列表中。
这个过程就像是在“登记结婚”，Watcher 和 Dep 之间建立了正式的“恋爱关系”。
简化版依赖收集流程图：
| 步骤 | 操作 | 角色 |
|---|---|---|
| 1 | Watcher 调用 get 方法 |
Watcher |
| 2 | pushTarget(this)，将当前 Watcher 实例设置为 Dep.target |
Watcher |
| 3 | 执行 getter 函数，访问响应式数据 |
渲染函数 |
| 4 | 触发响应式数据的 get 拦截器，调用 Dep.depend() |
Dep |
| 5 | Dep.depend() 调用 Dep.target.addDep(this)，将 Dep 实例添加到 Watcher 的依赖列表中 |
Dep |
| 6 | addDep 方法中，调用 Dep.addSub(this)，将 Watcher 实例添加到 Dep 的订阅者列表中 |
Watcher |
| 7 | popTarget()，清理 Dep.target |
Watcher |
2. update 方法：变化推送的调度员
当响应式数据发生变化时，会触发 Dep 类的 notify 方法，notify 方法会遍历所有订阅了该数据的 Watcher 实例，并调用它们的 update 方法。
update 方法是 Watcher 类中另一个关键的方法，它负责将变化推送到更新队列。它的工作流程如下：
this.options.lazy: 如果Watcher是一个计算属性，并且没有被“激活”（也就是没有被访问过），那么会将this.dirty设置为true，表示该计算属性的值已经过时，需要重新计算。this.sync: 如果Watcher是同步更新，那么会直接调用this.run()方法，立即执行更新。queueWatcher(this): 否则，会将Watcher实例添加到更新队列中，等待异步更新。
queueWatcher 函数：更新队列的管理员
queueWatcher 函数负责管理更新队列。它的工作流程如下：
- 检查是否已经存在： 首先，它会检查该
Watcher实例是否已经存在于更新队列中。如果已经存在，则直接跳过，避免重复更新。 - 加入队列： 如果不存在，则将该
Watcher实例添加到更新队列中。 - 异步刷新： 如果当前没有正在刷新的队列，则会启动一个异步任务（通过
nextTick函数），在下一个事件循环中刷新更新队列。
nextTick 函数：异步更新的幕后英雄
nextTick 函数是 Vue 中实现异步更新的关键。它会将一个回调函数添加到微任务队列或者宏任务队列中，等待在下一个事件循环中执行。
在 Vue 2 中，nextTick 优先使用 Promise.resolve().then() 来实现微任务队列，如果不支持 Promise，则会使用 setTimeout(fn, 0) 来实现宏任务队列。
flushSchedulerQueue 函数：更新队列的执行者
flushSchedulerQueue 函数负责刷新更新队列。它的工作流程如下：
- 排序： 首先，它会对更新队列进行排序，确保父组件的
Watcher在子组件的Watcher之前执行，以及用户自定义的Watcher在渲染Watcher之前执行。 - 遍历执行： 然后，它会遍历更新队列，依次执行每个
Watcher实例的run方法。 - 清理： 最后，它会清理更新队列，并将
pending标志设置为false，表示当前没有正在刷新的队列。
run 方法：更新的真正执行者
run 方法是 Watcher 类中真正执行更新的方法。它的工作流程如下：
this.active: 首先，它会检查Watcher实例是否仍然处于激活状态。如果已经失活，则直接跳过。this.get(): 然后，它会调用this.get()方法，重新获取需要监视的表达式的值。- 比较新旧值： 接下来，它会比较新值和旧值是否相等。如果相等，则直接跳过，避免不必要的更新。
- 执行回调： 如果新旧值不相等，则会调用
this.cb方法，执行回调函数，通常是更新视图的函数。 - 更新
this.value: 最后，它会将this.value更新为新值，以便下次比较。
简化版更新流程图：
| 步骤 | 操作 | 角色 |
|---|---|---|
| 1 | 响应式数据发生变化，触发 Dep.notify() |
Dep |
| 2 | Dep.notify() 遍历所有订阅者，调用 Watcher.update() |
Dep |
| 3 | Watcher.update() 将 Watcher 实例添加到更新队列 queueWatcher(this) |
Watcher |
| 4 | queueWatcher() 函数检查队列中是否已存在该 Watcher，如果不存在则加入队列并异步刷新 |
调度器 |
| 5 | nextTick() 创建异步任务，在下一个事件循环中执行 flushSchedulerQueue() |
调度器 |
| 6 | flushSchedulerQueue() 对队列进行排序，然后遍历队列，依次执行 Watcher.run() |
调度器 |
| 7 | Watcher.run() 调用 Watcher.get() 重新求值，比较新旧值，如果不同则执行回调函数 Watcher.cb() |
Watcher |
3. 总结：Vue 响应式系统的核心机制
通过以上的分析，我们可以总结出 Vue 2 响应式系统的核心机制：
- 依赖收集： 当渲染函数访问响应式数据时，会触发依赖收集，将
Watcher实例添加到Dep实例的订阅者列表中。 - 变化推送： 当响应式数据发生变化时，会触发
Dep实例的notify方法，通知所有订阅了该数据的Watcher实例进行更新。 - 异步更新： Vue 使用异步更新队列来提高性能，避免不必要的重复更新。
Watcher类：Watcher类是连接响应式数据和视图的桥梁，它负责监视数据的变化，并将变化推送到更新队列。
核心概念对比：
| 概念 | 作用 | 比喻 |
|---|---|---|
Watcher |
监视某个表达式的值，当值发生变化时，执行回调函数。 | 侦察兵，时刻关注着目标的变化，一旦发现变化，立即汇报。 |
Dep |
负责管理所有依赖于某个数据的 Watcher 实例。 |
数据管理员，负责记录谁依赖于它，并在数据发生变化时通知他们。 |
| 依赖收集 | 建立 Watcher 和 Dep 之间的联系，将 Watcher 实例添加到 Dep 实例的订阅者列表中。 |
登记结婚，Watcher 和 Dep 之间建立了正式的“恋爱关系”。 |
| 异步更新队列 | 将多个数据变化合并成一次更新，避免不必要的重复渲染。 | 高速公路，将多个任务集中起来，一次性处理，提高效率。 |
4. 深入思考：一些进阶问题
-
为什么 Vue 要使用异步更新队列？
因为同步更新可能会导致多次重复渲染，影响性能。使用异步更新队列可以将多个数据变化合并成一次更新，避免不必要的重复渲染。
-
nextTick函数是如何实现的？nextTick函数优先使用Promise.resolve().then()来实现微任务队列，如果不支持Promise，则会使用setTimeout(fn, 0)来实现宏任务队列。 -
如何优化 Vue 应用的性能？
- 减少不必要的依赖收集。
- 使用
v-once指令来缓存静态内容。 - 避免在
computed属性中进行耗时操作。 - 使用
key属性来提高列表渲染的效率。
好了，今天的讲座就到这里。希望通过今天的讲解，大家对 Vue 2 的依赖追踪与更新机制有了更深入的了解。记住，理解源码是成为高手的必经之路！下次再见！