為什么 Vue3.0 要重寫響應式系統

面試的時候經常被問到 響應式 相關的內容,而Vue3.0 更新后,面試官又有了新的武器;

面試官:為什么 Vue3.0 要重寫響應式系統?

懵逼樹上懵逼果,懵逼樹下你和我,面試官在問什么,我該怎么回答,完全不知道怎么回事;

有些經驗的小伙伴可能會從解釋 Proxy 的好處開始簡單聊一下,比如: Proxy 是直接代理對象,而不是劫持對象的屬性;更好的數組監控;

這樣的回答,勉強算是合格吧

那到底應該怎么答呢?

面試官背后的出題邏輯

別急,咱們先整理一下思路,孫子兵法有云:“知己知彼,百戰不殆”;面試就像打仗,你來我往,所以我們需要換位思考,想一想,為什么面試官會問這樣一個問題?面試官想從這個問題里得到什么回答?這個問題可以考察哪些技術點? 想清楚這個問題,再回到自己身上,這些技術點,你都掌握了嗎?

說得直白一點,面試就像考試,你需要先 讀題、審題才能答好這道題;

為什么很多人認為 “面試造火箭,工作擰螺絲”?因為沒有換位思考,沒有想清楚面試題背后的邏輯;

那我們想清楚這個邏輯之后,需要我們做的就是提取技術點,整理思路,做出對應解答;當然,前提是你需要具備這些技術能力

那么接下來,我就嘗試拆解一下這個面試題了,提取其中的知識點。

對于你來說,就是要看看這些知識點,你都掌握了多少?

為什么 Vue3.0 要重寫響應式系統 ?

為什么重寫?如果之前好好的,重寫就沒有意義,那之前存在什么問題,現在是怎么解決的?就是關鍵點了;

不知道你對 Vue2.x 的響應式掌握多少,是不是欠下了技術的債呢?沒關系,我來幫你還債,先梳理 Vue2.x 的響應式;

其實基于這個面試題,背后還有很多技術點,上面這些,是與當前題目有直接關系的,實際面試中,很有可能基于這些技術點,在進行深入交流,這里就不擴展了,你能把現在這些問題理清楚,就算賺到了;

Vue2.x 響應式

其實關于這一點,在Vue 的官方文檔中,早已經有過說明了,而且說得非常詳細;官方文檔:https://cn.vuejs.org/v2/guide/reactivity.html

image-20210111153114693.png

當你把一個普通的 JavaScript 對象傳入 Vue 實例作為 data 選項,Vue 將遍歷此對象所有的 property,并使用 Object.defineProperty 把這些 property 全部轉為 getter/setter。Object.defineProperty 是 ES5 中一個無法 shim 的特性,這也就是 Vue 不支持 IE8 以及更低版本瀏覽器的原因。
這些 getter/setter 對用戶來說是不可見的,但是在內部它們讓 Vue 能夠追蹤依賴,在 property 被訪問和修改時通知變更。這里需要注意的是不同瀏覽器在控制臺打印數據對象時對 getter/setter 的格式化并不同,所以建議安裝 vue-devtools 來獲取對檢查數據更加友好的用戶界面。
每個組件實例都對應一個 watcher 實例,它會在組件渲染的過程中把“接觸”過的數據 property 記錄為依賴。之后當依賴項的 setter 觸發時,會通知 watcher,從而使它關聯的組件重新渲染。

我們使用官方給的一張圖示,來梳理整個流程;


image-20210111160500712.png

我們先來看一段代碼:


image-20210111153756399.png

響應式原理

data 中的 obj 就是一個普通的 JavaScript 對象,通過點擊 Click 按鈕,將獲取到的隨機數賦值給 this.message ,而 this.message 指向的就是 data 中 obj 對象的 message 屬性;當message 發生數據改變時,頁面中 H1 標簽的內容會隨之改變,這個過程就是就是響應式的;那么Vue 是如何實現的呢?

首先,Vue 內部使用 Object.defineProperty() 將 Data 中的每一個成員都轉換為 getter / setter 的形式;getter 用來依賴收集,setter 用來派發更新;而模板內容,最終會被編譯為 render 函數,在 render 函數中,我們能發現 _v(_s(message)) message 被訪問了,就會觸發 getter 來進行依賴收集,而在代碼中的點擊事件中,一旦事件處理程序被觸發執行,那么 message 則會被修改,就會觸發 setter來進行派發更新;

image-20210111155109108.png

雖然流程理清楚了,但是總感覺少點什么,怎么才能更通透呢?

我們用代碼來模擬整個的實現過程;

defineProperty 模擬代碼

defineProperty 的基本用法,直接看手冊就行了:https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/Reference/Global_Objects/Object/defineProperty

我們來看看代碼:

<div id="app"> 
    hello 
</div> 
<script> 
    // 模擬 Vue 中的 data 選項 
    let data = { 
      msg: 'hello' 
    } 
    // 模擬 Vue 的實例 
    let vm = {} 
    // 數據劫持:當訪問或者設置 vm 中的成員的時候,做一些干預操作 
    Object.defineProperty(vm, 'msg', { 
      // 可枚舉(可遍歷) 
      enumerable: true, 
      // 可配置(可以使用 delete 刪除,可以通過 defineProperty 重新定義) 
      configurable: true, 
      // 當獲取值的時候執行 
      get () { 
        console.log('get: ', data.msg) 
        return data.msg 
      }, 
      // 當設置值的時候執行 
      set (newValue) { 
        console.log('set: ', newValue) 
        if (newValue === data.msg) { 
          return 
        } 
        data.msg = newValue 
        // 數據更改,更新 DOM 的值 
        document.querySelector('#app').textContent = data.msg 
      } 
    }) 
    // 測試 
    vm.msg = 'Hello World' 
    console.log(vm.msg) 
</script>

你沒有看錯,加上注釋,一共 36行代碼,這就是 Vue2.x 對響應式實現的整個流程;
繼續實現多個數據的響應式

<body>
  <div id="app">
    hello
  </div>
  <script>
    // 模擬 Vue 中的 data 選項
    let data = {
      msg: 'hello',
      count: 10
    }
    // 模擬 Vue 的實例
    let vm = {}
    proxyData(data)
    function proxyData(data) {
      // 遍歷 data 對象的所有屬性
      Object.keys(data).forEach(key => {
        // 把 data 中的屬性,轉換成 vm 的 setter/setter
        Object.defineProperty(vm, key, {
          enumerable: true,
          configurable: true,
          get () {
            console.log('get: ', key, data[key])
            return data[key]
          },
          set (newValue) {
            console.log('set: ', key, newValue)
            if (newValue === data[key]) {
              return
            }
            data[key] = newValue
            // 數據更改,更新 DOM 的值
            document.querySelector('#app').textContent = data[key]
          }
        })
      })
    }
    // 測試
    vm.msg = 'Hello World'
    console.log(vm.msg)
  </script>
</body>

上面的代碼只是模擬了 響應式 的原理,但Vue在實現中,肯定不會那么簡單,接下來,我們看一下源碼呀……

Vue2 源碼解讀

首先找到響應式代碼的處理位置:


t1.png

t2.png

看完Vue2.x 響應式的代碼,我們再回過頭來思考最開始的問題,為什么 Vue3.0 要重寫響應式系統 ?

為什么重寫?如果之前好好的,重寫就沒有意義,那之前存在什么問題,換句話問就是 defineProperty 有什么問題?

Object.defineProperty 的問題

其實, defineProperty 的問題,在Vue2.x 的手冊中,已經說過了;“哎,很多人就是不看文檔啊”

https://cn.vuejs.org/v2/guide/reactivity.html#%E5%AF%B9%E4%BA%8E%E6%95%B0%E7%BB%84

下面分別使用 Vue2 和 Vue3 實現了一個小功能,代碼一模一樣,功能當然也一樣,但是,在 Vue2 中就會有Bug,而運行在vue3中的,則沒有任何問題;

Vue2:

<template>
  <div class="about">
    <h1>This is an about page</h1>
    <p v-for="(v, k) in users">
      {{ v.names }}
    </p>
    <button @click="changes">更新</button>
  </div>
</template>

<script>
export default {
  data() {
    return {
      users: [
        { id: 1, names: "路飛-v2" },
        { id: 2, names: "鳴人-v2" },
      ],
    };
  },

  methods: {
    changes() {
      // this.users[0] = {id:'0',names:'liuneng'}
      // this.users[1].names = 'lnsdsdfg'
      this.users[1] = { id: "1", names: "劉能-v2" };
    },
  },
};
</script>

<style lang="stylus" scoped></style>

Vue3:

<template>
  <div class="about">
    <h1>This is an about page</h1>
    <p v-for="(v, k) in users">
      {{ v.names }}
    </p>

    <button @click="changes">更新</button>
  </div>
</template>

<script>
export default {
  data() {
    return {
      users: [
        { id: 1, names: "路飛-v3" },
        { id: 2, names: "鳴人-v3" },
      ],
    };
  },

  methods: {
    changes() {
      // this.users[0] = {id:'0',names:'liuneng'}
      // this.users[1].names = 'lnsdsdfg'
      this.users[1] = { id: "1", names: "劉能-v3" };
    },
  },
};
</script>

其核心點在于 defineProperty 不能很好的實現對數組下標的監控,而在 Vue2 的實現代碼中,沒有更好的方案對此進行改善,尤大索性直接放棄了實現;關于這個問題,尤大也在 github 做過回應,截個圖給大家看看;


946301182-5b5a8e2ddb4e7_articlex.png

那么,Vue 目前還沒有解決的問題,Vue3中顯然是已經解決的了,問題是,Vue3 是如何解決的呢?前面在 Vue3 的代碼中我們使用的是傳統的 Options Api 來實現的數據響應式, 而在 Vue3 中全新的 Composition Api 也實現了響應式系統,我們先來感受一下 Composition Api 的基礎用法

Composition API 的響應式系統

ref 響應式
<template>
  <!-- 不需要.value -->
  <button @click="addNu"> Composition API: {{nu}}</button>
</template>

<script>
// 引入 ref 
import {ref} from "vue"
export default {
  setup() {
    // 定義 ref 響應式數據
    const nu = ref(1);
    // 定義函數
    function addNu(){
      nu.value++;
    }

    // 將數據和方法返回,即可在模板中直接使用
    return {
      nu,
      addNu
    };
  },
};
</script>

reactive 響應式

<template>
  <!-- 不需要.value -->
  <button @click="addNu"> Composition API: {{nu}}</button>
  <!-- reactive 響應式數據 -->
  <h2>{{revData.name}}</h2>
  <h3 @click="ageAdd">年齡:{{revData.age}}</h3>
  <p v-for="(v,k) in revData.skill"> {{v}} </p> 
</template>

<script>
// 引入 ref 
import {reactive, ref} from "vue"
export default {
  setup() {
    // 定義 ref 響應式數據
    const nu = ref(1);

    // reactive 響應式數據
    const revData = reactive({
      name: '路飛',
      age: 22,
      skill:['橡膠機關槍','吃雞腿'],
    })

    function ageAdd(){
      revData.age++
    }

    // 定義函數
    function addNu(){
      nu.value++;
    }

    // 將數據和方法返回,即可在模板中直接使用
    return {
      nu,
      addNu,
      revData,
      ageAdd
    };
  },
};
</script>

Vue3 中的響應式是如何實現的呢?關鍵點在于Proxy 函數;

Proxy 實現原理

使用 Proxy 實現的響應式代碼,要比使用 defineProperty 的代碼簡單得多,因為 Proxy 天然的能夠對整個對象做監聽,而不需要對數據行遍歷后做監聽,同時也就解決了數組下標的問題;
我們來一段模擬代碼看一下:

<div id="app">
    hello
  </div>
  <script>
    // 模擬 Vue 中的 data 選項
    let data = {
      msg: 'hello',
      count: 0
    }

    // 模擬 Vue 實例
    const vm = new Proxy(data, {
      // 執行代理行為的函數
      // 當訪問 vm 的成員會執行
      get (target, key) {
        console.log('get, key: ', key, target[key])
        return target[key]
      },
      // 當設置 vm 的成員會執行
      set (target, key, newValue) {
        console.log('set, key: ', key, newValue)
        if (target[key] === newValue) {
          return
        }
        target[key] = newValue
        document.querySelector('#app').textContent = target[key]
      }
    })

    // 測試
    vm.msg = 'Hello World'
    console.log(vm.msg)
  </script>
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