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「不容错过」2.7万字手摸手解读Vue3.0源码响应式系统

鱼头的Web海洋

共 33600字，需浏览 68分钟

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2020-11-05 19:12

原文地址:https://hkc452.github.io/slamdunk-the-vue3/

作者:KC

effect 是响应式系统的核心，而响应式系统又是 vue3 中的核心，所以从 effect 开始讲起。

首先看下面 effect 的传参，fn 是回调函数，options 是传入的参数。

export function effect(
  fn: () => T,
  options: ReactiveEffectOptions = EMPTY_OBJ
): ReactiveEffect {
  if (isEffect(fn)) {
    fn = fn.raw
  }
  const effect = createReactiveEffect(fn, options)
  if (!options.lazy) {
    effect()
  }
  return effect
}
  • 其中 option 的参数如下，都是属于可选的。

参数 & 含义

  • lazy 是否延迟触发 effect
  • computed 是否为计算属性
  • scheduler 调度函数
  • onTrack 追踪时触发
  • onTrigger 触发回调时触发
  • onStop 停止监听时触发
export interface ReactiveEffectOptions {
  lazy?: boolean
  computed?: boolean
  scheduler?: (job: ReactiveEffect) => void
  onTrack?: (event: DebuggerEvent) => void
  onTrigger?: (event: DebuggerEvent) => void
  onStop?: () => void
}

  • 分析完参数之后，继续我们一开始的分析。当我们调用 effect 时，首先判断传入的 fn 是否是 effect，如果是，取出原始值，然后调用 createReactiveEffect 创建 新的effect， 如果传入的 option 中的 lazy 不为为 true，则立即调用我们刚刚创建的 effect, 最后返回刚刚创建的 effect。

  • 那么createReactiveEffect是怎样是创建 effect的呢？

function createReactiveEffect(
  fn: (...args: any[]) => T,
  options: ReactiveEffectOptions
): ReactiveEffect {
  const effect = function reactiveEffect(...args: unknown[]): unknown {
    if (!effect.active) {
      return options.scheduler ? undefined : fn(...args)
    }
    if (!effectStack.includes(effect)) {
      cleanup(effect)
      try {
        enableTracking()
        effectStack.push(effect)
        activeEffect = effect
        return fn(...args)
      } finally {
        effectStack.pop()
        resetTracking()
        activeEffect = effectStack[effectStack.length - 1]
      }
    }
  } as ReactiveEffect
  effect.id = uid++
  effect._isEffect = true
  effect.active = true
  effect.raw = fn
  effect.deps = []
  effect.options = options
  return effect
}

我们先忽略 reactiveEffect，继续看下面的挂载的属性。

effect 挂载属性 含义

  • id 自增id， 唯一标识effect

  • _isEffect 用于标识方法是否是effect

  • active effect 是否激活

  • raw 创建effect是传入的fn

  • deps 持有当前 effect 的dep 数组

  • options 创建effect是传入的options

  • 回到 reactiveEffect，如果 effect 不是激活状态，这种情况发生在我们调用了 effect 中的 stop 方法之后，那么先前没有传入调用 scheduler 函数的话，直接调用原始方法fn，否则直接返回。

  • 那么处于激活状态的 effect 要怎么进行处理呢？首先判断是否当前 effect 是否在 effectStack 当中，如果在，则不进行调用，这个主要是为了避免死循环。拿下面测试用例来看

it('should avoid infinite loops with other effects', () => {
    const nums = reactive({ num1: 0, num2: 1 })

    const spy1 = jest.fn(() => (nums.num1 = nums.num2))
    const spy2 = jest.fn(() => (nums.num2 = nums.num1))
    effect(spy1)
    effect(spy2)
    expect(nums.num1).toBe(1)
    expect(nums.num2).toBe(1)
    expect(spy1).toHaveBeenCalledTimes(1)
    expect(spy2).toHaveBeenCalledTimes(1)
    nums.num2 = 4
    expect(nums.num1).toBe(4)
    expect(nums.num2).toBe(4)
    expect(spy1).toHaveBeenCalledTimes(2)
    expect(spy2).toHaveBeenCalledTimes(2)
    nums.num1 = 10
    expect(nums.num1).toBe(10)
    expect(nums.num2).toBe(10)
    expect(spy1).toHaveBeenCalledTimes(3)
    expect(spy2).toHaveBeenCalledTimes(3)
})

  • 如果不加 effectStack，会导致 num2 改变，触发了 spy1, spy1 里面 num1 改变又触发了 spy2, spy2 又会改变 num2，从而触发了死循环。

  • 接着是清除依赖，每次 effect 运行都会重新收集依赖, deps 是持有 effect 的依赖数组，其中里面的每个 dep 是对应对象某个 key 的 全部依赖，我们在这里需要做的就是首先把 effect 从 dep 中删除，最后把 deps 数组清空。

function cleanup(effect: ReactiveEffect) {
  const { deps } = effect
  if (deps.length) {
    for (let i = 0; i < deps.length; i++) {
      deps[i].delete(effect)
    }
    deps.length = 0
  }
}
  • 清除完依赖，就开始重新收集依赖。首先开启依赖收集，把当前 effect 放入 effectStack 中，然后讲 activeEffect 设置为当前的 effect，activeEffect 主要为了在收集依赖的时候使用（在下面会很快讲到），然后调用 fn 并且返回值，当这一切完成的时候，finally 阶段，会把当前 effect 弹出，恢复原来的收集依赖的状态，还有恢复原来的 activeEffect。
 try {
    enableTracking()
    effectStack.push(effect)
    activeEffect = effect
    return fn(...args)
  } finally {
    effectStack.pop()
    resetTracking()
    activeEffect = effectStack[effectStack.length - 1]
  }
  • 那 effect 是怎么收集依赖的呢？vue3 利用 proxy 劫持对象，在上面运行 effect 中读取对象的时候，当前对象的 key 的依赖 set集合 会把 effect 收集进去。
export function track(target: object, type: TrackOpTypes, key: unknown) {
  ...
}
  • vue3 在 reactive 中触发 track 函数，reactive 会在单独的章节讲。触发 track 的参数中，object 表示触发 track 的对象， type 代表触发 track 类型，而 key 则是 触发 track 的 object 的 key。在下面可以看到三种类型的读取对象会触发 track，分别是 get、 has、 iterate。
export const enum TrackOpTypes {
  GET = 'get',
  HAS = 'has',
  ITERATE = 'iterate'
}
  • 回到 track 内部，如果 shouldTrack 为 false 或者 activeEffect 为空，则不进行依赖收集。接着 targetMap 里面有没有该对象，没有新建 map，然后再看这个 map 有没有这个对象的对应 key 的 依赖 set 集合，没有则新建一个。 如果对象对应的 key 的 依赖 set 集合也没有当前 activeEffect， 则把 activeEffect 加到 set 里面，同时把 当前 set 塞到 activeEffect 的 deps 数组。最后如果是开发环境而且传入了 onTrack 函数，则触发 onTrack。 所以 deps 就是 effect 中所依赖的 key 对应的 set 集合数组， 毕竟一般来说，effect 中不止依赖一个对象或者不止依赖一个对象的一个key，而且 一个对象可以能不止被一个 effect 使用，所以是 set 集合数组。
if (!shouldTrack || activeEffect === undefined) {
    return
  }
  let depsMap = targetMap.get(target)
  if (!depsMap) {
    targetMap.set(target, (depsMap = new Map()))
  }
  let dep = depsMap.get(key)
  if (!dep) {
    depsMap.set(key, (dep = new Set()))
  }
  if (!dep.has(activeEffect)) {
    dep.add(activeEffect)
    activeEffect.deps.push(dep)
    if (__DEV__ && activeEffect.options.onTrack) {
      activeEffect.options.onTrack({
        effect: activeEffect,
        target,
        type,
        key
      })
    }
  }
  • 依赖都收集完毕了，接下来就是触发依赖。如果 targetMap 为空，说明这个对象没有被追踪，直接return。
export function trigger(
  target: object,
  type: TriggerOpTypes,
  key?: unknown,
  newValue?: unknown,
  oldValue?: unknown,
  oldTarget?: Map | Set
) {
  const depsMap = targetMap.get(target)
  if (!depsMap) {
    // never been tracked
    return
  }
  ...
}
  • 其中触发的 type, 包括了 set、add、delete 和 clear。
export const enum TriggerOpTypes {
  SET = 'set',
  ADD = 'add',
  DELETE = 'delete',
  CLEAR = 'clear'
}
  • 接下来对 key 收集的依赖进行分组，computedRunners 具有更高的优先级，会触发下游的 effects 重新收集依赖，

const effects = new Set() const computedRunners = new Set() add 方法是将 effect 添加进不同分组的函数，其中 effect !== activeEffect 这个是为了避免死循环，在下面的注释也写的很清楚，避免出现 foo.value++ 这种情况。至于为什么是 set 呢，要避免 effect 多次运行。就好像循环中，set 触发了 trigger ，那么 ITERATE 和 当前 key 可能都属于同个 effect，这样就可以避免多次运行了。

const add = (effectsToAdd: Set | undefined) => {
if (effectsToAdd) {
  effectsToAdd.forEach(effect => {
    if (effect !== activeEffect || !shouldTrack) {
      if (effect.options.computed) {
        computedRunners.add(effect)
      } else {
        effects.add(effect)
      }
    } else {
      // the effect mutated its own dependency during its execution.
      // this can be caused by operations like foo.value++
      // do not trigger or we end in an infinite loop
    }
  })
}
}
  • 下面根据触发 key 类型的不同进行 effect 的处理。如果是 clear 类型，则触发这个对象所有的 effect。如果 key 是 length , 而且 target 是数组，则会触发 key 为 length 的 effects ，以及 key 大于等于新 length的 effects， 因为这些此时数组长度变化了。
if (type === TriggerOpTypes.CLEAR) {
    // collection being cleared
    // trigger all effects for target
    depsMap.forEach(add)
} else if (key === 'length' && isArray(target)) {
    depsMap.forEach((dep, key) => {
      if (key === 'length' || key >= (newValue as number)) {
        add(dep)
      }
    })
}
  • 下面则是对正常的新增、修改、删除进行 effect 的分组, isAddOrDelete 表示新增 或者不是数组的删除，这为了对迭代 key的 effect 进行触发，如果 isAddOrDelete 为 true 或者是 map 对象的设值，则触发 isArray(target) ? 'length' : ITERATE_KEY 的 effect ，如果 isAddOrDelete 为 true 且 对象为 map， 则触发 MAP_KEY_ITERATE_KEY 的 effect
else {
    // schedule runs for SET | ADD | DELETE
    if (key !== void 0) {
      add(depsMap.get(key))
    }
    // also run for iteration key on ADD | DELETE | Map.SET
    const isAddOrDelete =
      type === TriggerOpTypes.ADD ||
      (type === TriggerOpTypes.DELETE && !isArray(target))
    if (
      isAddOrDelete ||
      (type === TriggerOpTypes.SET && target instanceof Map)
    ) {
      add(depsMap.get(isArray(target) ? 'length' : ITERATE_KEY))
    }
    if (isAddOrDelete && target instanceof Map) {
      add(depsMap.get(MAP_KEY_ITERATE_KEY))
    }
}

  • 最后是运行 effect， 像上面所说的，computed effects 会优先运行，因为 computed effects 在运行过程中，第一次会触发上游把cumputed effect收集进去，再把下游 effect 收集起来。

  • 还有一点，就是 effect.options.scheduler，如果传入了调度函数，则通过 scheduler 函数去运行 effect， 但是 scheduler 里面可能不一定使用了 effect，例如 computed 里面，因为 computed 是延迟运行 effect， 这个会在讲 computed 的时候再讲。

const run = (effect: ReactiveEffect) => {
    if (__DEV__ && effect.options.onTrigger) {
      effect.options.onTrigger({
        effect,
        target,
        key,
        type,
        newValue,
        oldValue,
        oldTarget
      })
    }
    if (effect.options.scheduler) {
      effect.options.scheduler(effect)
    } else {
      effect()
    }
}

// Important: computed effects must be run first so that computed getters
// can be invalidated before any normal effects that depend on them are run.
computedRunners.forEach(run)
effects.forEach(run)

  • 可以发现，不管是 track 还是 trigger， 都会导致 effect 重新运行去收集依赖。

  • 最后再讲一个 stop 方法，当我们调用 stop 方法后，会清空其他对象对 effect 的依赖，同时调用 onStop 回调，最后将 effect 的激活状态设置为 false

export function stop(effect: ReactiveEffect) {
  if (effect.active) {
    cleanup(effect)
    if (effect.options.onStop) {
      effect.options.onStop()
    }
    effect.active = false
  }
}
  • 这样当再一次调用 effect 的时候，不会进行依赖的重新收集，而且没有调度函数，就直接返回原始的 fn 的运行结果，否则直接返回 undefined。
if (!effect.active) {
  return options.scheduler ? undefined : fn(...args)
}

reactive 是 vue3 中对数据进行劫持的核心，主要是利用了 Proxy 进行劫持，相比于 Object.defineproperty 能够劫持的类型和范围都更好，再也不用像 vue2 中那样对数组进行类似 hack 方式的劫持了。

  • 下面快速看看 vue3 是怎么劫持。首先看看这个对象是是不是 __v_isReadonly 只读的，这个枚举在后面进行讲述，如果是，直接返回，否者调用 createReactiveObject 进行创建。
export function reactive(target: object) {
  // if trying to observe a readonly proxy, return the readonly version.
  if (target && (target as Target).__v_isReadonly) {
    return target
  }
  return createReactiveObject(
    target,
    false,
    mutableHandlers,
    mutableCollectionHandlers
  )
}
  • createReactiveObject 中，有个四个参数，target 就是我们需要传入的对象，isReadonly 表示要创建的代理是不是只可读的，baseHandlers 是对进行基本类型的劫持，即 [Object,Array] ，collectionHandlers 是对集合类型的劫持, 即 [Set, Map, WeakMap, WeakSet]。
function createReactiveObject(
  target: Target,
  isReadonly: boolean,
  baseHandlers: ProxyHandler,
  collectionHandlers: ProxyHandler
) {
  if (!isObject(target)) {
    if (__DEV__) {
      console.warn(`value cannot be made reactive: ${String(target)}`)
    }
    return target
  }
  // target is already a Proxy, return it.
  // exception: calling readonly() on a reactive object
  if (target.__v_raw && !(isReadonly && target.__v_isReactive)) {
    return target
  }
  // target already has corresponding Proxy
  if (
    hasOwn(target, isReadonly ? ReactiveFlags.readonly : ReactiveFlags.reactive)
  ) {
    return isReadonly ? target.__v_readonly : target.__v_reactive
  }
  // only a whitelist of value types can be observed.
  if (!canObserve(target)) {
    return target
  }
  const observed = new Proxy(
    target,
    collectionTypes.has(target.constructor) ? collectionHandlers : baseHandlers
  )
  def(
    target,
    isReadonly ? ReactiveFlags.readonly : ReactiveFlags.reactive,
    observed
  )
  return observed
}

  • 如果我们传入是 target 不是object，直接返回。 而如果 target 已经是个 proxy ，而且不是要求这个proxy 是已读的，但这个 proxy 是个响应式的，则直接返回这个 target。什么意思呢？我们创建的 proxy 有两种类型，一种是响应式的，另外一种是只读的。

  • 而如果我们传入的 target 上面有挂载了响应式的 proxy，则直接返回上面挂载的 proxy 。

  • 如果上面都不满足，则需要检查一下我们传进去的 target 是否可以进行劫持观察，如果 target 上面挂载了 __v_skip 属性 为 true 或者 不是我们再在上面讲参数时候讲的六种类型，或者 对象被freeze 了，还是不能进行劫持。

const canObserve = (value: Target): boolean => {
  return (
    !value.__v_skip &&
    isObservableType(toRawType(value)) &&
    !Object.isFrozen(value)
  )
}
  • 如果上面条件满足，则进行劫持，可以看到我们会根据 target 类型的不同进行不同的 handler，最后根据把 observed 挂载到原对象上，同时返回 observed。
 const observed = new Proxy(
    target,
    collectionTypes.has(target.constructor) ? collectionHandlers : baseHandlers
  )
  def(
    target,
    isReadonly ? ReactiveFlags.readonly : ReactiveFlags.reactive,
    observed
  )
  return observed
  • 现在继续讲讲上面 ReactiveFlags 枚举，skip 用于标记对象不可以进行代理，可以用于 创建 component 的时候，把options 进行 markRaw，isReactive 和 isReadonly 都是由 proxy 劫持返回值，表示 proxy 的属性，raw 是 proxy 上面的 原始target ，reactive 和 readonly 是挂载在 target 上面的 proxy
export const enum ReactiveFlags {
  skip = '__v_skip',
  isReactive = '__v_isReactive',
  isReadonly = '__v_isReadonly',
  raw = '__v_raw',
  reactive = '__v_reactive',
  readonly = '__v_readonly'
}
  • 再讲讲可以创建的四种 proxy， 分别是reactive、 shallowReactive 、readonly 和 shallowReadonly。其实从字面意思就可以看出他们的区别了。具体细节会在 collectionHandlers 和 baseHandlers 进行讲解

baseHandlers 中主要包含四种 handler, mutableHandlers、readonlyHandlers、shallowReactiveHandlers、 shallowReadonlyHandlers。 这里先介绍 mutableHandlers， 因为其他三种 handler 也算是 mutableHandlers 的变形版本。

export const mutableHandlers: ProxyHandler = {
  get,
  set,
  deleteProperty,
  has,
  ownKeys
}
  • 从 mdn 上面可以看到，
    • handler.get() 方法用于拦截对象的读取属性操作。
    • handler.set() 方法是设置属性值操作的捕获器。
    • handler.deleteProperty() 方法用于拦截对对象属性的 delete 操作。
    • handler.has() 方法是针对 in 操作符的代理方法。
    • handler.ownKeys() 方法用于拦截
    • Object.getOwnPropertyNames()
    • Object.getOwnPropertySymbols()
    • Object.keys()
    • for…in循环
  • 从下面可以看到 ownKeys 触发时，主要追踪 ITERATE 操作，has 触发时，追踪 HAS 操作，而 deleteProperty 触发时，我们要看看是否删除成功以及删除的 key 是否是对象自身拥有的。
function deleteProperty(target: object, key: string | symbol): boolean {
  const hadKey = hasOwn(target, key)
  const oldValue = (target as any)[key]
  const result = Reflect.deleteProperty(target, key)
  if (result && hadKey) {
    trigger(target, TriggerOpTypes.DELETE, key, undefined, oldValue)
  }
  return result
}

function has(target: object, key: string | symbol): boolean {
  const result = Reflect.has(target, key)
  track(target, TrackOpTypes.HAS, key)
  return result
}

function ownKeys(target: object): (string | number | symbol)[] {
  track(target, TrackOpTypes.ITERATE, ITERATE_KEY)
  return Reflect.ownKeys(target)
}
  • 接下来看看 set handler, set 函数通过 createSetter 工厂方法 进行创建，/#PURE/ 是为了 rollup tree shaking 的操作。
  • 对于非 shallow , 如果原来的对象不是数组， 旧值是 ref，新值不是 ref，则让新的值 赋值给 ref.value , 让 ref 去决定 trigger，这里不展开，ref 会在ref 章节展开。 如果是 shallow ，管它三七二十一呢。
const set = /*#__PURE__*/ createSetter()
const shallowSet = /*#__PURE__*/ createSetter(true)
function createSetter(shallow = false) {
  return function set(
    target: object,
    key: string | symbol,
    value: unknown,
    receiver: object
  ): boolean {
    const oldValue = (target as any)[key]
    if (!shallow) {
      value = toRaw(value)
      if (!isArray(target) && isRef(oldValue) && !isRef(value)) {
        oldValue.value = value
        return true
      }
    } else {
      // in shallow mode, objects are set as-is regardless of reactive or not
    }

   ...
    return result
  }
}
  • 接下来进行设置，需要注意的是，如果 target 是在原型链的值，那么 Reflect.set(target, key, value, receiver) 的设值值设置起作用的是 receiver 而不是 target，这也是什么在这种情况下不要触发 trigger 的原因。
  • 那么在 target === toRaw(receiver) 时，如果原来 target 上面有 key， 则触发 SET 操作，否则触发 ADD 操作。
    const hadKey = hasOwn(target, key)
    const result = Reflect.set(target, key, value, receiver)
    // don't trigger if target is something up in the prototype chain of original
    if (target === toRaw(receiver)) {
      if (!hadKey) {
        trigger(target, TriggerOpTypes.ADD, key, value)
      } else if (hasChanged(value, oldValue)) {
        trigger(target, TriggerOpTypes.SET, key, value, oldValue)
      }
    }
  • 接下来说说 get 操作，get 有四种，我们先拿其中一种说说。
const get = /*#__PURE__*/ createGetter()
const shallowGet = /*#__PURE__*/ createGetter(false, true)
const readonlyGet = /*#__PURE__*/ createGetter(true)
const shallowReadonlyGet = /*#__PURE__*/ createGetter(true, true)

function createGetter(isReadonly = false, shallow = false) {
  return function get(target: object, key: string | symbol, receiver: object) {
    ...

    
    const res = Reflect.get(target, key, receiver)

    if (isSymbol(key) && builtInSymbols.has(key) || key === '__proto__') {
      return res
    }

    if (shallow) {
      !isReadonly && track(target, TrackOpTypes.GET, key)
      return res
    }

    if (isRef(res)) {
      if (targetIsArray) {
        !isReadonly && track(target, TrackOpTypes.GET, key)
        return res
      } else {
        // ref unwrapping, only for Objects, not for Arrays.
        return res.value
      }
    }

    !isReadonly && track(target, TrackOpTypes.GET, key)
    return isObject(res)
      ? isReadonly
        ? // need to lazy access readonly and reactive here to avoid
          // circular dependency
          readonly(res)
        : reactive(res)
      : res
  }
}
  • 首先如果 key 是 ReactiveFlags， 直接返回值，ReactiveFlags 的枚举值在 reactive 中讲过。
 if (key === ReactiveFlags.isReactive) {
  return !isReadonly
} else if (key === ReactiveFlags.isReadonly) {
  return isReadonly
} else if (key === ReactiveFlags.raw) {
  return target
}
  • 而如果 target 是数组，而且调用了 ['includes', 'indexOf', 'lastIndexOf'] 这三个方法，则调用 arrayInstrumentations 进行获取值，
const targetIsArray = isArray(target)
    if (targetIsArray && hasOwn(arrayInstrumentations, key)) {
      return Reflect.get(arrayInstrumentations, key, receiver)
    }
  • arrayInstrumentations 中会触发数组每一项值得 GET 追踪，因为 一旦数组的变了，方法的返回值也会变，所以需要全部追踪。对于 args 参数，如果第一次调用返回失败，会尝试将 args 进行 toRaw 再调用一次。
const arrayInstrumentations: Record = {}
;['includes', 'indexOf', 'lastIndexOf'].forEach(key => {
  arrayInstrumentations[key] = function(...args: any[]): any {
    const arr = toRaw(this) as any
    for (let i = 0, l = (this as any).length; i < l; i++) {
      track(arr, TrackOpTypes.GET, i + '')
    }
    // we run the method using the original args first (which may be reactive)
    const res = arr[key](...args)
    if (res === -1 || res === false) {
      // if that didn't work, run it again using raw values.
      return arr[key](...args.map(toRaw))
    } else {
      return res
    }
  }
})
如果 key 是 Symbol ，而且也是 ecma 中 Symbol 内置的 key 或者 key 是 获取对象上面的原型，则直接返回 res 值。
const res = Reflect.get(target, key, receiver)
if (isSymbol(key) && builtInSymbols.has(key) || key === 'proto') {
return res
}
  • 而如果是 shallow 为 true，说明而且不是只读的，则追踪 GET 追踪，这里可以看出，只读不会进行追踪。
if (shallow) {
  !isReadonly && track(target, TrackOpTypes.GET, key)
  return res
}
  • 接下来都是针对非 shallow的。 如果返回值是 ref，且 target 是数组，在非可读的情况下，进行 Get 的 Track 操作，对于如果 target 是对象，则直接返回 ref.value，但是不会在这里触发 Get 操作，而是由 ref 内部进行 track。
if (isRef(res)) {
  if (targetIsArray) {
    !isReadonly && track(target, TrackOpTypes.GET, key)
    return res
  } else {
    // ref unwrapping, only for Objects, not for Arrays.
    return res.value
  }
}
  • 对于非只读，我们还要根据 key 进行 Track。而对于返回值，如果是对象，我们还要进行一层 wrap, 但这层是 lazy 的，也就是只有我们读取到 key 的时候，才会读下面的 值进行 reactive 包装，这样可以避免出现循环依赖而导致的错误，因为这样就算里面有循环依赖也不怕，反正是延迟取值，而不会导致栈溢出。
!isReadonly && track(target, TrackOpTypes.GET, key)
return isObject(res)
  ? isReadonly
    ? // need to lazy access readonly and reactive here to avoid
      // circular dependency
      readonly(res)
    : reactive(res)
  : res
  • 这就是 mutableHandlers ，而对于 readonlyHandlers，我们可以看出首先不允许任何 set、 deleteProperty 操作，然后对于 get，我们刚才也知道，不会进行 track 操作。剩下两个 shallowGet 和 shallowReadonlyGet，就不在讲了。
export const readonlyHandlers: ProxyHandler = {
  get: readonlyGet,
  has,
  ownKeys,
  set(target, key) {
    if (__DEV__) {
      console.warn(
        `Set operation on key "${String(key)}" failed: target is readonly.`,
        target
      )
    }
    return true
  },
  deleteProperty(target, key) {
    if (__DEV__) {
      console.warn(
        `Delete operation on key "${String(key)}" failed: target is readonly.`,
        target
      )
    }
    return true
  }
}
collectionHandlers 主要是对 set、map、weakSet、weakMap 四种类型的对象进行劫持。 主要有下面三种类型的 handler，当然照旧，我们拿其中的 mutableCollectionHandlers 进行讲解。剩余两种结合理解。
export const mutableCollectionHandlers: ProxyHandler = {
  get: createInstrumentationGetter(false, false)
}

export const shallowCollectionHandlers: ProxyHandler = {
  get: createInstrumentationGetter(false, false)(false, true)
}

export const readonlyCollectionHandlers: ProxyHandler = {
  get: createInstrumentationGetter(true, false)
}
  • mutableCollectionHandlers 主要是对 collection 的方法进行劫持，所以主要是对 get 方法进行代理，接下来对 createInstrumentationGetter(false, false) 进行研究。
  • instrumentations 是代理 get 访问的 handler，当然如果我们访问的 key 是 ReactiveFlags，直接返回存储的值，否则如果访问的 key 在 instrumentations 上，在由 instrumentations 进行处理。
function createInstrumentationGetter(isReadonly: boolean, shallow: boolean) {
  const instrumentations = shallow
    ? shallowInstrumentations
    : isReadonly
      ? readonlyInstrumentations
      : mutableInstrumentations

  return (
    target: CollectionTypes,
    key: string | symbol,
    receiver: CollectionTypes
  ) => {
    if (key === ReactiveFlags.isReactive) {
      return !isReadonly
    } else if (key === ReactiveFlags.isReadonly) {
      return isReadonly
    } else if (key === ReactiveFlags.raw) {
      return target
    }

    return Reflect.get(
      hasOwn(instrumentations, key) && key in target
        ? instrumentations
        : target,
      key,
      receiver
    )
  }
}
  • 接下来看看 mutableInstrumentations ，可以看到 mutableInstrumentations 对常见集合的增删改查以及 迭代方法进行了代理，我们就顺着上面的 key 怎么进行拦截的。注意 this: MapTypes 是 ts 上对 this 类型进行标注
const mutableInstrumentations: Record = {
  get(this: MapTypes, key: unknown) {
    return get(this, key, toReactive)
  },
  get size() {
    return size((this as unknown) as IterableCollections)
  },
  has,
  add,
  set,
  delete: deleteEntry,
  clear,
  forEach: createForEach(false, false)
}
const iteratorMethods = ['keys', 'values', 'entries', Symbol.iterator]
iteratorMethods.forEach(method => {
  mutableInstrumentations[method as string] = createIterableMethod(
    method,
    false,
    false
  )
  readonlyInstrumentations[method as string] = createIterableMethod(
    method,
    true,
    false
  )
  shallowInstrumentations[method as string] = createIterableMethod(
    method,
    true,
    true
  )
})
  • get 方法
首先获取 target ，对 target 进行 toRaw， 这个会被 createInstrumentationGetter 中的 proxy 拦截返回原始的 target，然后对 key 也进行一次 toRaw, 如果两者不一样，说明 key 也是 reative 的， 对 key 和 rawkey 都进行 track ，然后调用 target 原型上面的 has 方法，如果 key 为 true ，调用 get 获取值，同时对值进行 wrap ，对于 mutableInstrumentations 而言，就是 toReactive。
function get(
  target: MapTypes,
  key: unknown,
  wrap: typeof toReactive | typeof toReadonly | typeof toShallow
) {
  target = toRaw(target)
  const rawKey = toRaw(key)
  if (key !== rawKey) {
    track(target, TrackOpTypes.GET, key)
  }
  track(target, TrackOpTypes.GET, rawKey)
  const { has, get } = getProto(target)
  if (has.call(target, key)) {
    return wrap(get.call(target, key))
  } else if (has.call(target, rawKey)) {
    return wrap(get.call(target, rawKey))
  }
}
  • has 方法
跟 get 方法差不多，也是对 key 和 rawkey 进行 track。
function has(this: CollectionTypes, key: unknown): boolean {
  const target = toRaw(this)
  const rawKey = toRaw(key)
  if (key !== rawKey) {
    track(target, TrackOpTypes.HAS, key)
  }
  track(target, TrackOpTypes.HAS, rawKey)
  const has = getProto(target).has
  return has.call(target, key) || has.call(target, rawKey)
}
  • size 和 add 方法
size 最要是返回集合的大小，调用原型上的 size 方法，同时触发 ITERATE 类型的 track，而 add 方法添加进去之前要判断原本是否已经存在了，如果存在，则不会触发 ADD 类型的 trigger。
function size(target: IterableCollections) {
  target = toRaw(target)
  track(target, TrackOpTypes.ITERATE, ITERATE_KEY)
  return Reflect.get(getProto(target), 'size', target)
}
function add(this: SetTypes, value: unknown) {
  value = toRaw(value)
  const target = toRaw(this)
  const proto = getProto(target)
  const hadKey = proto.has.call(target, value)
  const result = proto.add.call(target, value)
  if (!hadKey) {
    trigger(target, TriggerOpTypes.ADD, value, value)
  }
  return result
}
set 方法
  • set 方法是针对 map 类型的，从 this 的类型我们就可以看出来了， 同样这里我们也会对 key 做两个校验，第一，是看看现在 map 上面有没有存在同名的 key，来决定是触发 SET 还是 ADD 的 trigger， 第二，对于开发环境，会进行 checkIdentityKeys 检查
function set(this: MapTypes, key: unknown, value: unknown) {
  value = toRaw(value)
  const target = toRaw(this)
  const { has, get, set } = getProto(target)

  let hadKey = has.call(target, key)
  if (!hadKey) {
    key = toRaw(key)
    hadKey = has.call(target, key)
  } else if (__DEV__) {
    checkIdentityKeys(target, has, key)
  }

  const oldValue = get.call(target, key)
  const result = set.call(target, key, value)
  if (!hadKey) {
    trigger(target, TriggerOpTypes.ADD, key, value)
  } else if (hasChanged(value, oldValue)) {
    trigger(target, TriggerOpTypes.SET, key, value, oldValue)
  }
  return result
}
  • checkIdentityKeys 就是为了检查目标对象上面，是不是同时存在 rawkey 和 key，因为这样可能会数据不一致。
function checkIdentityKeys(
  target: CollectionTypes,
  has: (key: unknown) => boolean,
  key: unknown
) {
  const rawKey = toRaw(key)
  if (rawKey !== key && has.call(target, rawKey)) {
    const type = toRawType(target)
    console.warn(
      `Reactive ${type} contains both the raw and reactive ` +
        `versions of the same object${type === `Map` ? `as keys` : ``}, ` +
        `which can lead to inconsistencies. ` +
        `Avoid differentiating between the raw and reactive versions ` +
        `of an object and only use the reactive version if possible.`
    )
  }
}
  • deleteEntry 和 clear 方法
  • deleteEntry 主要是为了触发 DELETE trigger ，流程跟上面 set 方法差不多，而 clear 方法主要是触发 CLEAR track，但是里面做了一个防御性的操作，就是如果集合的长度已经为0，则调用 clear 方法不会触发 trigger。
function deleteEntry(this: CollectionTypes, key: unknown) {
  const target = toRaw(this)
  const { has, get, delete: del } = getProto(target)
  let hadKey = has.call(target, key)
  if (!hadKey) {
    key = toRaw(key)
    hadKey = has.call(target, key)
  } else if (__DEV__) {
    checkIdentityKeys(target, has, key)
  }

  const oldValue = get ? get.call(target, key) : undefined
  // forward the operation before queueing reactions
  const result = del.call(target, key)
  if (hadKey) {
    trigger(target, TriggerOpTypes.DELETE, key, undefined, oldValue)
  }
  return result
}

function clear(this: IterableCollections) {
  const target = toRaw(this)
  const hadItems = target.size !== 0
  const oldTarget = __DEV__
    ? target instanceof Map
      ? new Map(target)
      : new Set(target)
    : undefined
  // forward the operation before queueing reactions
  const result = getProto(target).clear.call(target)
  if (hadItems) {
    trigger(target, TriggerOpTypes.CLEAR, undefined, undefined, oldTarget)
  }
  return result
}
  • forEach 方法
在调用 froEach 方法的时候会触发 ITERATE 类型的 track，需要注意 Size 方法也会同样类型的 track，毕竟集合整体的变化会导致整个两个方法的输出不一样。顺带提一句，还记得我们的 effect 时候的 trigger 吗，对于 SET | ADD | DELETE 等类似的操作，因为会导致集合值得变化，所以也会触发 ITERATE_KEY 或则 MAP_KEY_ITERATE_KEY 的 effect 重新收集依赖。
  • 在调用原型上的 forEach 进行循环的时候，会对 key 和 value 都进行一层 wrap，对于我们来说，就是 reactive。
function createForEach(isReadonly: boolean, shallow: boolean) {
  return function forEach(
    this: IterableCollections,
    callback: Function,
    thisArg?: unknown
  ) {
    const observed = this
    const target = toRaw(observed)
    const wrap = isReadonly ? toReadonly : shallow ? toShallow : toReactive
    !isReadonly && track(target, TrackOpTypes.ITERATE, ITERATE_KEY)
    // important: create sure the callback is
    // 1. invoked with the reactive map as `this` and 3rd arg
    // 2. the value received should be a corresponding reactive/readonly.
    function wrappedCallback(value: unknown, key: unknown) {
      return callback.call(thisArg, wrap(value), wrap(key), observed)
    }
    return getProto(target).forEach.call(target, wrappedCallback)
  }
}
  • createIterableMethod 方法
主要是对集合中的迭代进行代理，['keys', 'values', 'entries', Symbol.iterator] 主要是这四个方法。
const iteratorMethods = ['keys', 'values', 'entries', Symbol.iterator]
iteratorMethods.forEach(method => {
  mutableInstrumentations[method as string] = createIterableMethod(
    method,
    false,
    false
  )
  readonlyInstrumentations[method as string] = createIterableMethod(
    method,
    true,
    false
  )
  shallowInstrumentations[method as string] = createIterableMethod(
    method,
    true,
    true
  )
})
  • 可以看到，这个方法也会触发 TrackOpTypes.ITERATE 类型的 track，同样也会在遍历的时候对值进行 wrap，需要主要的是，这个方法主要是 iterator protocol 进行一个 polyfill， 所以需要实现同样的接口方便外部进行迭代。
function createIterableMethod(
  method: string | symbol,
  isReadonly: boolean,
  shallow: boolean
) {
  return function(this: IterableCollections, ...args: unknown[]) {
    const target = toRaw(this)
    const isMap = target instanceof Map
    const isPair = method === 'entries' || (method === Symbol.iterator && isMap)
    const isKeyOnly = method === 'keys' && isMap
    const innerIterator = getProto(target)[method].apply(target, args)
    const wrap = isReadonly ? toReadonly : shallow ? toShallow : toReactive
    !isReadonly &&
      track(
        target,
        TrackOpTypes.ITERATE,
        isKeyOnly ? MAP_KEY_ITERATE_KEY : ITERATE_KEY
      )
    // return a wrapped iterator which returns observed versions of the
    // values emitted from the real iterator
    return {
      // iterator protocol
      next() {
        const { value, done } = innerIterator.next()
        return done
          ? { value, done }
          : {
              value: isPair ? [wrap(value[0]), wrap(value[1])] : wrap(value),
              done
            }
      },
      // iterable protocol
      [Symbol.iterator]() {
        return this
      }
    }
  }
}
  • 总的来说对集合的代理，就是对集合方法的代理，在集合方法的执行的时候，进行不同类型的 key 的 track 或者 trigger。
ref 其实就是 reactive 包了一层，读取值要要通过 ref.value 进行读取，同时进行 track ，而设置值的时候，也会先判断相对于旧值是否有变化，有变化才进行设置，以及 trigger。话不多说，下面就进行 ref 的分析。
  • 通过 createRef 创建 ref，如果传入的 rawValue 本身就是一个 ref 的话，直接返回。
  • 而如果 shallow 为 false， 直接让 ref.value 等于 value，否则对 rawValue 进行 convert 转化成 reactive。可以看到 __v_isRef 标识 一个对象是否是 ref，读取 value 触发 track，设置 value 而且 newVal 的 toRaw 跟 原先的 rawValue 不一致，则进行设置，同样对于非 shallow 也进行 convert。
export function ref(value?: unknown) {
  return createRef(value)
}
const convert = (val: T): T =>
  isObject(val) ? reactive(val) : val
function createRef(rawValue: unknown, shallow = false) {
  if (isRef(rawValue)) {
    return rawValue
  }
  let value = shallow ? rawValue : convert(rawValue)
  const r = {
    __v_isRef: true,
    get value() {
      track(r, TrackOpTypes.GET, 'value')
      return value
    },
    set value(newVal) {
      if (hasChanged(toRaw(newVal), rawValue)) {
        rawValue = newVal
        value = shallow ? newVal : convert(newVal)
        trigger(
          r,
          TriggerOpTypes.SET,
          'value',
          __DEV__ ? { newValue: newVal } : void 0
        )
      }
    }
  }
  return r
}
  • triggerRef 手动触发 trigger ，对 shallowRef 可以由调用者手动触发。 unref 则是反向操作，取出 ref 中的 value 值。
export function triggerRef(ref: Ref) {
  trigger(
    ref,
    TriggerOpTypes.SET,
    'value',
    __DEV__ ? { newValue: ref.value } : void 0
  )
}

export function unref(ref: T): T extends Ref ? V : T {
  return isRef(ref) ? (ref.value as any) : ref
}
  • toRefs 是将一个 reactive 对象或者 readonly 转化成 一个个 refs 对象，这个可以从 toRef 方法可以看出。
export function toRefs(object: T): ToRefs {
  if (__DEV__ && !isProxy(object)) {
    console.warn(`toRefs() expects a reactive object but received a plain one.`)
  }
  const ret: any = {}
  for (const key in object) {
    ret[key] = toRef(object, key)
  }
  return ret
}

export function toRef(
  object: T,
  key: K
): Ref {
  return {
    __v_isRef: true,
    get value(): any {
      return object[key]
    },
    set value(newVal) {
      object[key] = newVal
    }
  } as any
}
  • 需要提到 baseHandlers 一点的是，对于非 shallow 模式中，对于 target 不是数组，会直接拿 ref.value 的值，而不是 ref。
 if (isRef(res)) {
      if (targetIsArray) {
        !isReadonly && track(target, TrackOpTypes.GET, key)
        return res
      } else {
        // ref unwrapping, only for Objects, not for Arrays.
        return res.value
      }
    }
而 set 中，如果对于 target 是对象，oldValue 是 ref， value 不是 ref，直接把 vlaue 设置给 oldValue.value
if (!shallow) {
      value = toRaw(value)
      if (!isArray(target) && isRef(oldValue) && !isRef(value)) {
        oldValue.value = value
        return true
      }
}
  • 需要注意的是， ref 还支持自定义 ref，就是又调用者手动去触发 track 或者 trigger，就是通过工厂模式生成我们的 ref 的 get 和 set
export type CustomRefFactory = (
  track: () => void,
  trigger: () => void
) => {
  get: () => T
  set: (value: T) => void
}

export function customRef(factory: CustomRefFactory): Ref {
  const { get, set } = factory(
    () => track(r, TrackOpTypes.GET, 'value'),
    () => trigger(r, TriggerOpTypes.SET, 'value')
  )
  const r = {
    __v_isRef: true,
    get value() {
      return get()
    },
    set value(v) {
      set(v)
    }
  }
  return r as any
}
  • 这个用法，我们可以在测试用例找到，
 const custom = customRef((track, trigger) => ({
  get() {
    track()
    return value
  },
  set(newValue: number) {
    value = newValue
    _trigger = trigger
  }
}))
computed 就是计算属性，可能会依赖其他 reactive 的值，同时会延迟和缓存计算值，具体怎么操作。show the code。需要注意的是，computed 不一定有 set 操作，因为可能是只读 computed。
  • 首先我们会对传入的 getterOrOptions 进行解析，如果是方法，说明是只读 computed，否则从 getterOrOptions 解析出 get 和 set 方法。
  • 紧接着，利用 getter 创建 runner effect，需要注意的 effect 的三个参数，第一是 lazy ，表明内部创建 effect 之后，不会立即执行。第二是 coumputed, 表明 computed 上游依赖改变的时候，会优先 trigger runner effect，而 runner 也不会在这时被执行的，原因看第三。第三，我们知道，effect 传入 scheduler 的时候， effect 会 trigger 的时候会调用 scheduler 而不是直接调用 effect。而在 computed 中，我们可以看到 trigger(computed, TriggerOpTypes.SET, 'value') 触发依赖 computed 的 effect 被重新收集依赖。同时因为 computed 是缓存和延迟计算，所以在依赖 computed effect 重新收集的过程中，runner 会在第一次计算 value，以及重新让 runner 被收集依赖。这也是为什么要 computed effect 的优先级要高的原因，因为让 依赖的 computed的 effect 重新收集依赖，以及让 runner 最早进行依赖收集，这样才能计算出最新的 computed 值。
export function computed(
  getterOrOptions: ComputedGetter | WritableComputedOptions
) {
  let getter: ComputedGetter
  let setter: ComputedSetter

  if (isFunction(getterOrOptions)) {
    getter = getterOrOptions
    setter = __DEV__
      ? () => {
          console.warn('Write operation failed: computed value is readonly')
        }
      : NOOP
  } else {
    getter = getterOrOptions.get
    setter = getterOrOptions.set
  }

  let dirty = true
  let value: T
  let computed: ComputedRef

  const runner = effect(getter, {
    lazy: true,
    // mark effect as computed so that it gets priority during trigger
    computed: true,
    scheduler: () => {
      if (!dirty) {
        dirty = true
        trigger(computed, TriggerOpTypes.SET, 'value')
      }
    }
  })
  computed = {
    __v_isRef: true,
    // expose effect so computed can be stopped
    effect: runner,
    get value() {
      if (dirty) {
        value = runner()
        dirty = false
      }
      track(computed, TrackOpTypes.GET, 'value')
      return value
    },
    set value(newValue: T) {
      setter(newValue)
    }
  } as any
  return computed
}
  • 从上面可以看出，effect 有可能被多次调用，像下面中 value.foo++，会导致 effectFn 运行两次，因为同时被 effectFn 同时被 effectFn 和 c1 依赖了。PS: 下面这个测试用例是自己写的，不是 Vue 里面的。
it('should trigger once', () => {
    const value = reactive({ foo: 0 })
    const getter1 = jest.fn(() => value.foo)
    const c1 = computed(getter1)
    const effectFn = jest.fn(() => {
        value.foo
        c1.value
    })
    effect(effectFn)
    expect(effectFn).toBe(1)
    value.foo++
    // 原本以为是 2
    expect(effectFn).toHaveBeenCalledTimes(3)
  })
  • 对于 computed 暴露出来的 effect ，主要为了调用 effect 里面 stop 方法停止依赖收集。至此，响应式模块分析完毕。
最后

如果你喜欢探讨技术，或者对本文有任何的意见或建议，非常欢迎加鱼头微信好友一起探讨，当然，鱼头也非常希望能跟你一起聊生活，聊爱好，谈天说地。鱼头的微信号是：krisChans95 也可以扫码关注公众号，订阅更多精彩内容。


                
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