vue之所以能数据驱动视图发生变更的关键，就是依赖它的响应式系统了。响应式系统如果根据数据类型区分，对象和数组它们的实现会有所不同；解释响应式原理，如果只是为了说明响应式原理而说，但不是从整体流程出发，不在vue组件化的整体流程中找到响应式原理的位置，对深刻理解响应式原理并不太好。接下来笔者会从整体流程出发，试着站在巨人的肩膀上分别说明对象和数组的实现原理。
对象的响应式原理
对象响应式数据的创建
- 在组件的初始化阶段，将对传入的状态进行初始化，以下以
data为例，会将传入的数据包装为响应式的数据。
对象示例：
main.js
new Vue({ // 根组件
render: h => h(App)
})
--------------------------------------------------------------------------------------
app.vue
<template>
<div>{{info.name}}</div> // 只用了info.name属性
</template>
export default { // app组件
data() {
return {
info: {
name: 'cc',
sex: 'man' // 即使是响应式数据，没被使用就不会进行依赖收集
}
}
}
}
接下来的分析将以上面代码为示例，这种结构其实是一个嵌套组件，只不过根组件一般定义的参数比较少而已，理解这个还是很重要的。
在组件new Vue()后的执行vm._init()初始化过程中，当执行到initState(vm)时就会对内部使用到的一些状态，如props、data、computed、watch、methods分别进行初始化，再对data进行初始化的最后有这么一句：
function initData(vm) { //初始化data
...
observe(data) // info:{name:'cc',sex:'man'}
}
这个observe就是将用户定义的data变成响应式的数据，接下来看下它的创建过程：
export function observe(value) {
if(!isObject(value)) { // 不是数组或对象，再见
return
}
return new Observer(value)
}
简单理解这个observe方法就是Observer这个类的工厂方法，所以还是要看下Observer这个类的定义：
export class Observer {
constructor(value) {
this.value = value
this.walk(value) // 遍历value
}
walk(obj) {
const keys = Object.keys(obj)
for(let i = 0; i < keys.length; i++) {
defineReactive(obj, keys[i]) // 只传入了两个参数
}
}
}
当执行new Observer时，首先将传入的对象挂载到当前this下，然后遍历当前对象的每一项，执行defineReactive这个方法，看下它的定义：
export function defineReactive(obj, key, val) {
const dep = new Dep() // 依赖管理器
val = obj[key] // 计算出对应key的值
observe(val) // 递归包装对象的嵌套属性
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true,
configurable: true,
get() {
... 收集依赖
},
set(newVal) {
... 派发更新
}
})
}
这个方法的作用就是使用Object.defineProperty创建响应式数据。首先根据传入的obj和key计算出val具体的值；如果val还是对象，那就使用observe方法进行递归创建，在递归的过程中使用Object.defineProperty将对象的每一个属性都变成响应式数据：
...
data() {
return {
info: {
name: 'cc',
sex: 'man'
}
}
}
这段代码就会有三个响应式数据：
info, info.name, info.sex
知识点：
Object.defineProperty内的get方法，它的作用就是谁访问到当前key的值就用defineReactive内的dep将它收集起来，也就是依赖收集的意思。set方法的作用就是当前key的值被赋值了，就通知dep内收集到的依赖项，key的值发生了变更，视图请变更吧~
这个时候get和set只是定义了，并不会触发。什么是依赖我们接下来说明，首先还是用一张图帮大家理清响应式数据的创建过程：
依赖收集
什么是依赖了？我们看下之前mountComponent的定义：
function mountComponent(vm, el) {
...
const updateComponent = function() {
vm._update(vm._render())
}
new Watcher(vm, updateComponent, noop, { // 渲染watcher
...
}, true) // true为标志，表示是否是渲染watcher
...
}
我们首先说明下这个Watcher类，它类似与之前的VNode类，根据传入的参数不同，可以分别实例化出三种不同的Watcher实例，它们分别是用户watcher，计算watcher以及渲染watcher：
用户
(user) watcher
- 也就是用户自己定义的，如：
new Vue({
data {
msg: 'hello Vue!'
}
created() {
this.$watch('msg', cb()) // 定义用户watcher
},
watch: {
msg() {...} // 定义用户watcher
}
})
这里的两种方式内部都是使用Watcher这个类实例化的，只是参数不同，具体实现我们之后章节说明，这里大家只用知道这个是用户watcher即可。
计算
(computed) watcher
- 顾名思义，这个是当定义计算属性实例化出来的一种：
new Vue({
data: {
msg: 'hello'
},
computed() {
sayHi() { // 计算watcher
return this.msg + 'vue!'
}
}
})
渲染
(render) watcher
- 只是用做视图渲染而定义的
Watcher实例，再组件执行vm.$mount的最后会实例化Watcher类，这个时候就是以渲染watcher的格式定义的，收集的就是当前渲染watcher的实例，我们来看下它内部是如何定义的：
class Watcher {
constructor(vm, expOrFn, cb, options, isRenderWatcher) {
this.vm = vm
if(isRenderWatcher) { // 是否是渲染watcher
vm._watcher = this // 当前组件下挂载vm._watcher属性
}
vm._watchers.push(this) //vm._watchers是之前初始化initState时定义的[]
this.before = options.before // 渲染watcher特有属性
this.getter = expOrFn // 第二个参数
this.get() // 实例化就会执行this.get()方法
}
get() {
pushTarget(this) // 添加
...
this.getter.call(this.vm, this.vm) // 执行vm._update(vm._render())
...
popTarget() // 移除
}
addDep(dep) {
...
dep.addSub(this) // 将当前watcher收集到dep实例中
}
}
当执行new Watcher的时候内部会挂载一些属性，然后执行this.get()这个方法，首先会执行一个全局的方法pushTarget(this)，传入当前watcher的实例，我们看下这个方法定义的地方：
Dep.target = null
const targetStack = [] // 组件从父到子对应的watcher实例集合
export function pushTarget (_target) { // 添加
if (Dep.target) {
targetStack.push(Dep.target) // 添加到集合内
}
Dep.target = _target // 当前的watcher实例
}
export function popTarget() { // 移除
targetStack.pop() // 移除数组最后一项
Dep.target = targetStack[targetStack.length - 1] // 赋值为数组最后一项
}
首先会定义一个Dep类的静态属性Dep.target为null，这是一个全局会用到的属性，保存的是当前组件对应渲染watcher的实例；targetStack内存储的是再执行组件化的过程中每个组件对应的渲染watcher实例集合，使用的是一个先进后出的形式来管理数组的数据，这里可能有点不太好懂，稍等再看到最后的流程图后自然就明白了；然后将传入的watcher实例赋值给全局属性Dep.target，再之后的依赖收集过程中就是收集的它。
watcher的get这个方法然后会执行getter这个方法，它是new Watcher时传入的第二个参数，这个参数就是之前的updateComponent变量：
function mountComponent(vm, el) {
...
const updateComponent = function() { //第二个参数
vm._update(vm._render())
}
...
}
只要一执行就会执行当前组件实例上的vm._update(vm._render())将render函数转为VNode，这个时候如果render函数内有使用到data中已经转为了响应式的数据，就会触发get方法进行依赖的收集，补全之前依赖收集的逻辑：
export function defineReactive(obj, key, val) {
const dep = new Dep() // 依赖管理器
val = obj[key] // 计算出对应key的值
observe(val) // 递归的转化对象的嵌套属性
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true,
configurable: true,
get() { // 触发依赖收集
if(Dep.target) { // 之前赋值的当前watcher实例
dep.depend() // 收集起来，放入到上面的dep依赖管理器内
...
}
return val
},
set(newVal) {
... 派发更新
}
})
}
这个时候我们知道watcher是个什么东西了，简单理解就是数据和组件之间一个通信工具的封装，当某个数据被组件读取时，就将依赖数据的组件使用Dep这个类给收集起来。
当前例子data内的属性是只有一个渲染watcher的，因为没有被其他组件所使用。但如果该属性被其他组件使用到，也会将使用它的组件收集起来，例如作为了props传递给了子组件，再dep的数组内就会存在多个渲染watcher。我们来看下Dep类这个依赖管理器的定义：
let uid = 0
export default class Dep {
constructor() {
this.id = uid++
this.subs = [] // 对象某个key的依赖集合
}
addSub(sub) { // 添加watcher实例到数组内
this.subs.push(sub)
}
depend() {
if(Dep.target) { // 已经被赋值为了watcher的实例
Dep.target.addDep(this) // 执行watcher的addDep方法
}
}
}
----------------------------------------------------------
class Watcher{
...
addDep(dep) { // 将当前watcher实例添加到dep内
...
dep.addSub(this) // 执行dep的addSub方法
}
}
这个Dep类的作用就是管理属性对应的watcher，如添加/删除/通知。至此，依赖收集的过程算是完成了，还是以一张图片加深对过程的理解：
派发更新
如果只是收集依赖，那其实是没任何意义的，将收集到的依赖在数据发生变化时通知到并引起视图变化，这样才有意义。如现在我们对数据重新赋值：
app.vue
export default { // app组件
...
methods: {
changeInfo() {
this.info.name = 'ww';
}
}
}
这个时候就会触发创建响应式数据时的set方法了，我们再补全那里的逻辑：
export function defineReactive(obj, key, val) {
const dep = new Dep() // 依赖管理器
val = obj[key] // 计算出对应key的值
observe(val) // 递归转化对象的嵌套属性
Object.defineProperty(obj, key, {
enumerable: true,
configurable: true,
get() {
... 依赖收集
},
set(newVal) { // 派发更新
if(newVal === val) { // 相同
return
}
val = newVal // 赋值
observer(newVal) // 如果新值是对象也递归包装
dep.notify() // 通知更新
}
})
}
当赋值触发set时，首先会检测新值和旧值，不能相同；然后将新值赋值给旧值；如果新值是对象则将它变成响应式的；最后让对应属性的依赖管理器使用dep.notify发出更新视图的通知。我们看下它的实现：
let uid = 0
class Dep{
constructor() {
this.id = uid++
this.subs = []
}
notify() { // 通知
const subs = this.subs.slice()
for(let i = 0, i < subs.length; i++) {
subs[i].update() // 挨个触发watcher的update方法
}
}
}
这里做的事情只有一件，将收集起来的watcher挨个遍历触发update方法：
class Watcher{
...
update() {
queueWatcher(this)
}
}
---------------------------------------------------------
const queue = []
let has = {}
function queueWatcher(watcher) {
const id = watcher.id
if(has[id] == null) { // 如果某个watcher没有被推入队列
...
has[id] = true // 已经推入
queue.push(watcher) // 推入到队列
}
...
nextTick(flushSchedulerQueue) // 下一个tick更新
}
执行update方法时将当前watcher实例传入到定义的queueWatcher方法内，这个方法的作用是把将要执行更新的watcher收集到一个队列queue之内，保证如果同一个watcher内触发了多次更新，只会更新一次对应的watcher，我们举两个小示例：
export default {
data() {
return { // 都被模板引用了
num: 0,
name: 'cc',
sex: 'man'
}
},
methods: {
changeNum() { // 赋值100次
for(let i = 0; i < 100; i++) {
this.num++
}
},
changeInfo() { // 一次赋值多个属性的值
this.name = 'ww'
this.sex = 'woman'
}
}
}
这里的三个响应式属性它们收集都是同一个渲染watcher。所以当赋值100次的情况出现时，再将当前的渲染watcher推入到的队列之后，之后赋值触发的set队列内并不会添加任何渲染watcher；当同时赋值多个属性时也是，因为它们收集的都是同一个渲染watcher，所以推入到队列一次之后就不会添加了。
知识点：
vue还是挺聪明的，通过这两个实例大家也看出来了，派发更新通知的粒度是组件级别，至于组件内是哪个属性赋值了，派发更新并不关心，而且怎么高效更新这个视图，那是之后diff比对做的事情。
队列有了，执行nextTick(flushSchedulerQueue)再下一次tick时更新它，这里的nextTick就是我们经常使用的this.$nextTick方法的原始方法，它们作用一致，实现原理之后章节说明。看下参数flushSchedulerQueue是个啥？
let index = 0
function flushSchedulerQueue() {
let watcher, id
queue.sort((a, b) => a.id - b.id) // watcher 排序
for(index = 0; index < queue.length; index++) { // 遍历队列
watcher = queue[index]
if(watcher.before) { // 渲染watcher独有属性
watcher.before() // 触发 beforeUpdate 钩子
}
id = watcher.id
has[id] = null
watcher.run() // 真正的更新方法
...
}
}
原来是个函数，再nextTick方法的内部会执行第一个参数。首先会将queue这个队列进行一次排序，依据是每次new Watcher生成的id，以从小到大的顺序。当前示例只是做渲染，而且队列内只存在了一个渲染watcher，所以是不存在顺序的。但是如果有定义user watcher和computed watcher加上render watcher后，它们之间就会存在一个执行顺序的问题了。
知识点：
watcher的执行顺序是先父后子，然后是从computed watcher到user watcher最后render watcher，这从它们的初始化顺序就能看出。
然后就是遍历这个队列，因为是渲染watcher，所有是有before属性的，执行传入的before方法触发beforeUpdate钩子。最后执行watcher.run()方法，执行真正的派发更新方法。我们去看下run干了啥：
class Watcher {
...
run () {
if (this.active) {
this.getAndInvoke(this.cb) // 有一种要抓狂的感觉
}
}
getAndInvoke(cb) { // 渲染watcher的cb为noop空函数
const value = this.get()
... 后面是用户watcher逻辑
}
}
执行run就是执行getAndInvoke方法，因为是渲染watcher，参数cb是noop空函数。看了这么多，其实...就是重新执行一次this.get()方法，让vm._update(vm._render())再走一遍而已。然后生成新旧VNode，最后进行diff比对以更新视图。
最后我们来说下vue基于Object.defineProperty响应式系统的一些不足。如只能监听到数据的变化，所以有时data中要定义一堆的初始值，因为加入了响应式系统后才能被感知到；还有就是常规JavaScript操作对象的方式，并不能监听到增加以及删除，例如：
export default {
data() {
return {
info: {
name: 'cc'
}
}
},
methods: {
addInfo() { // 增加属性
this.info.sex = 'man'
},
delInfo() { // 删除属性
delete info.name
}
}
}
数据是被赋值了，但是视图并不会发生变更。vue为了解决这个问题，提供了两个API：$set和$delete，它们又是怎么办到的了？原理之后章节分析。
最后惯例的面试问答就扯扯最近工作中遇到趣事吧。对于一个数据不会变更的列表，笔者把它定义再了created钩子内，很少结对编程，这次例外。
created() {
this.list = [...]
}
旁边的妹子接过后：
妹子： 这个列表怎么data里没有阿？在哪定义的？
我：我定义在created钩子里了。
妹子：你怎么定义在这了？
我：因为它是不会被变更的，所以不需要... 算了，那你移到data里吧。
妹子：嗯！？ 好。 小声说道：我还是第一次看见这么写的。
我：...有种被嫌弃了的感觉
面试官微笑而又不失礼貌的问道：
- 当前组件模板中用到的变量一定要定义在
data里么？
怼回去：
-
data中的变量都会被代理到当前this下，所以我们也可以在this下挂载属性，只要不重名即可。而且定义在data中的变量在vue的内部会将它包装成响应式的数据，让它拥有变更即可驱动视图变化的能力。但是如果这个数据不需要驱动视图，定义在created或mounted钩子内也是可以的，因为不会执行响应式的包装方法，对性能也是一种提升。
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