深入响应性原理

现在是时候深入了！Vue 最独特的特性之一，是其非侵入性的响应性系统。数据模型是被代理的 JavaScript 对象。而当你修改它们时，视图会进行更新。这让状态管理非常简单直观，不过理解其工作原理同样重要，这样你可以避开一些常见的问题。在这个章节，我们将研究一下 Vue 响应性系统的底层的细节。

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什么是响应性

这个术语在程序设计中经常被提及，但这是什么意思呢？响应性是一种允许我们以声明式的方式去适应变化的一种编程范例。人们通常展示的典型例子，是一份 excel 电子表格 (一个非常好的例子)。

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如果将数字 2 放在第一个单元格中，将数字 3 放在第二个单元格中并要求提供 SUM，则电子表格会将其计算出来给你。不要惊奇，同时，如果你更新第一个数字，SUM 也会自动更新。

JavaScript 通常不是这样工作的——如果我们想用 JavaScript 编写类似的内容：

  1. var val1 = 2
  2. var val2 = 3
  3. var sum = val1 + val2
  5. // sum
  6. // 5
  8. val1 = 3
  10. // sum
  11. // 5

如果我们更新第一个值，sum 不会被修改。

那么我们如何用 JavaScript 实现这一点呢？

  • 检测其中某一个值是否发生变化
  • 用跟踪 (track) 函数修改值
  • 用触发 (trigger) 函数更新为最新的值

Vue 如何追踪变化？

当把一个普通的 JavaScript 对象作为 data 选项传给应用或组件实例的时候，Vue 会使用带有 getter 和 setter 的处理程序遍历其所有 property 并将其转换为 Proxy深入响应性原理 - 图1 (opens new window)。这是 ES6 仅有的特性，但是我们在 Vue 3 版本也使用了 Object.defineProperty 来支持 IE 浏览器。两者具有相同的 Surface API，但是 Proxy 版本更精简，同时提升了性能。

该部分需要稍微地了解下 Proxy深入响应性原理 - 图2 (opens new window) 的某些知识！所以，让我们深入了解一下。关于 Proxy 的文献很多，但是你真正需要知道的是 Proxy 是一个包含另一个对象或函数并允许你对其进行拦截的对象。

我们是这样使用它的：new Proxy(target, handler)

  1. const dinner = {
  2.   meal: 'tacos'
  3. }
  5. const handler = {
  6.   get(target, prop) {
  7.     return target[prop]
  8.   }
  9. }
  11. const proxy = new Proxy(dinner, handler)
  12. console.log(proxy.meal)
  14. // tacos

好的，到目前为止，我们只是包装这个对象并返回它。很酷，但还不是那么有用。请注意，我们把对象包装在 Proxy 里的同时可以对其进行拦截。这种拦截被称为陷阱。

  1. const dinner = {
  2.   meal: 'tacos'
  3. }
  5. const handler = {
  6.   get(target, prop) {
  7.     console.log('intercepted!')
  8.     return target[prop]
  9.   }
  10. }
  12. const proxy = new Proxy(dinner, handler)
  13. console.log(proxy.meal)
  15. // tacos

除了控制台日志，我们可以在这里做任何我们想做的事情。如果我们愿意，我们甚至可以不返回实际值。这就是为什么 Proxy 对于创建 API 如此强大。

此外，Proxy 还提供了另一个特性。我们不必像这样返回值：target[prop]，而是可以进一步使用一个名为 Reflect 的方法，它允许我们正确地执行 this 绑定，就像这样：

  1. const dinner = {
  2.   meal: 'tacos'
  3. }
  5. const handler = {
  6.   get(target, prop, receiver) {
  7.     return Reflect.get(...arguments)
  8.   }
  9. }
  11. const proxy = new Proxy(dinner, handler)
  12. console.log(proxy.meal)
  14. // tacos

我们之前提到过，为了有一个 API 能够在某些内容发生变化时更新最终值，我们必须在内容发生变化时设置新的值。我们在处理器，一个名为 track 的函数中执行此操作，该函数可以传入 target 和 key 两个参数。

  1. const dinner = {
  2.   meal: 'tacos'
  3. }
  5. const handler = {
  6.   get(target, prop, receiver) {
  7.     track(target, prop)
  8.     return Reflect.get(...arguments)
  9.   }
  10. }
  12. const proxy = new Proxy(dinner, handler)
  13. console.log(proxy.meal)
  15. // tacos

最后，当某些内容发生改变时我们会设置新的值。为此，我们将通过触发这些更改来设置新 Proxy 的更改：

  1. const dinner = {
  2.   meal: 'tacos'
  3. }
  5. const handler = {
  6.   get(target, prop, receiver) {
  7.     track(target, prop)
  8.     return Reflect.get(...arguments)
  9.   },
  10.   set(target, key, value, receiver) {
  11.     trigger(target, key)
  12.     return Reflect.set(...arguments)
  13.   }
  14. }
  16. const proxy = new Proxy(dinner, handler)
  17. console.log(proxy.meal)
  19. // tacos

还记得几段前的列表吗？现在我们有了一些关于 Vue 如何处理这些更改的答案：

  • 当某个值发生变化时进行检测：我们不再需要这样做，因为 Proxy 允许我们拦截它
  • 跟踪更改它的函数：我们在 Proxy 中的 getter 中执行此操作，称为 effect
  • 触发函数以便它可以更新最终值：我们在 Proxy 中的 setter 中进行该操作，名为 trigger

Proxy 对象对于用户来说是不可见的，但是在内部，它们使 Vue 能够在 property 的值被访问或修改的情况下进行依赖跟踪和变更通知。从 Vue 3 开始，我们的响应性现在可以在独立的包深入响应性原理 - 图3 (opens new window)中使用。需要注意的是，记录转换后的数据对象时，浏览器控制台输出的格式会有所不同，因此你可能需要安装 vue-devtools深入响应性原理 - 图4 (opens new window)，以提供一种更易于检查的界面。

Proxy 对象

Vue 在内部跟踪所有已被设置为响应式的对象，因此它始终会返回同一个对象的 Proxy 版本。

从响应式 Proxy 访问嵌套对象时，该对象在返回之前也被转换为 Proxy：

  1. const handler = {
  2.   get(target, prop, receiver) {
  3.     track(target, prop)
  4.     const value = Reflect.get(...arguments)
  5.     if (isObject(value)) {
  6.       return reactive(value)
  7.     } else {
  8.       return value
  9.     }
  10.   }
  11.   // ...
  12. }

Proxy vs 原始标识

Proxy 的使用确实引入了一个需要注意的新警告：在身份比较方面，被代理对象与原始对象不相等 (===)。例如：

  1. const obj = {}
  2. const wrapped = new Proxy(obj, handlers)
  4. console.log(obj === wrapped) // false

在大多数情况下，原始版本和包装版本的行为相同，但请注意，它们在依赖严格比对的操作下将是失败的，例如 .filter() 或 .map()。使用选项 API 时，这种警告不太可能出现，因为所有响应式都是从 this 访问的，并保证已经是 Proxy。

但是，当使用合成 API 显式创建响应式对象时，最佳做法是不要保留对原始对象的引用，而只使用响应式版本：

  1. const obj = reactive({
  2.   count: 0
  3. }) // no reference to original

侦听器

每个组件实例都有一个相应的侦听器实例，该实例将在组件渲染期间把“触碰”的所有 property 记录为依赖项。之后，当触发依赖项的 setter 时，它会通知侦听器，从而使得组件重新渲染。

将对象作为数据传递给组件实例时，Vue 会将其转换为 Proxy。这个 Proxy 使 Vue 能够在 property 被访问或修改时执行依赖项跟踪和更改通知。每个 property 都被视为一个依赖项。

首次渲染后，组件将跟踪一组依赖列表——即在渲染过程中被访问的 property。反过来，组件就成为了其每个 property 的订阅者。当 Proxy 拦截到 set 操作时，该 property 将通知其所有订阅的组件重新渲染。

如果你使用的是 Vue2.x 及以下版本，你可能会对这些版本中存在的一些更改检测警告感兴趣，在这里进行更详细的探讨。