这篇文章给大家介绍怎么在Vue3 中侦测数据,内容非常详细,感兴趣的小伙伴们可以参考借鉴,希望对大家能有所帮助。
实现可响应对象的方式
通过可响应对象,实现对数据的侦测,从而告知外界数据变化。实现可响应对象的方式:
getter 和 setter
defineProperty
Proxy
关于前两个 API 的使用方式不多赘述,单一的访问器 getter/setter 功能相对简单,而作为 Vue2.x 实现可响应对象的 API -defineProperty ,API 本身存在较多问题。
Vue2.x 中,实现数据的可响应,需要对 Object 和 Array 两种类型采用不同的处理方式。
Object 类型通过 Object.defineProperty 将属性转换成 getter/setter ,这个过程需要递归侦测所有的对象 key,来实现深度的侦测。
为了感知 Array 的变化,对 Array 原型上几个改变数组自身的内容的方法做了拦截,虽然实现了对数组的可响应,但同样存在一些问题,或者说不够方便的情况。同时,defineProperty 通过递归实现 getter/setter 也存在一定的性能问题。
更好的实现方式是通过 ES6 提供的 Proxy API。
Proxy API 的一些细节
Proxy API 具有更加强大的功能,相比旧的 defineProperty API ,Proxy 可以代理数组,并且 API 提供了多个 traps ,可以实现诸多功能。
这里主要说两个trap: get 、 set , 以及其中的一些比较容易被忽略的细节。
细节一:trap 默认行为
let data = { foo: 'foo' } let p = new Proxy(data, { get(target, key, receiver) { return target[key] }, set(target, key, value, receiver) { console.log('set value') target[key] = value // ? } }) p.foo = 123 // set value
通过 proxy 返回的对象 p 代理了对原始数据的操作,当对 p 设置时,便可以侦测到变化。但是这么写实际上是有问题,
当代理的对象数据是数组时,会报错。
let data = [1,2,3] let p = new Proxy(data, { get(target, key, receiver) { return target[key] }, set(target, key, value, receiver) { console.log('set value') target[key] = value } }) p.push(4) // VM438:12 Uncaught TypeError: 'set' on proxy: trap returned falsish for property '3'
将代码更改为:
let data = [1,2,3] let p = new Proxy(data, { get(target, key, receiver) { return target[key] }, set(target, key, value, receiver) { console.log('set value') target[key] = value return true } }) p.push(4) // set value // 打印2次
实际上,当代理对象是数组,通过 push 操作,并不只是操作当前数据,push 操作还触发数组本身其他属性更改。
let data = [1,2,3] let p = new Proxy(data, { get(target, key, receiver) { console.log('get value:', key) return target[key] }, set(target, key, value, receiver) { console.log('set value:', key, value) target[key] = value return true } }) p.push(1) // get value: push // get value: length // set value: 3 1 // set value: length 4
先看 set 操作,从打印输出可以看出,push 操作除了给数组的第 3 位下标设置值 1 ,还给数组的 length 值更改为 4。
同时这个操作还触发了 get 去获取 push 和 length 两个属性。
我们可以通过 Reflect 来返回 trap 相应的默认行为,对于 set 操作相对简单,但是一些比较复杂的默认行为处理起来相对繁琐得多,Reflect 的作用就显现出来了。
let data = [1,2,3] let p = new Proxy(data, { get(target, key, receiver) { console.log('get value:', key) return Reflect.get(target, key, receiver) }, set(target, key, value, receiver) { console.log('set value:', key, value) return Reflect.set(target, key, value, receiver) } }) p.push(1) // get value: push // get value: length // set value: 3 1 // set value: length 4
相比自己处理 set 的默认行为,Reflect 就方便得多。
细节二:多次触发 set / get
从前面的例子中可以看出,当代理对象是数组时,push 操作会触发多次 set 执行,同时,也引发 get 操作,这点非常重要,vue3 就很好的使用了这点。
我们可以从另一个例子来看这个操作:
let data = [1,2,3] let p = new Proxy(data, { get(target, key, receiver) { console.log('get value:', key) return Reflect.get(target, key, receiver) }, set(target, key, value, receiver) { console.log('set value:', key, value) return Reflect.set(target, key, value, receiver) } }) p.unshift('a') // get value: unshift // get value: length // get value: 2 // set value: 3 3 // get value: 1 // set value: 2 2 // get value: 0 // set value: 1 1 // set value: 0 a // set value: length 4
可以看到,在对数组做 unshift 操作时,会多次触发 get 和 set 。仔细观察输出,不难看出,get 先拿数组最末位下标,开辟新的下标 3 存放原有的末位数值,然后再将原数值都往后挪,将 0 下标设置为了 unshift 的值 a ,由此引发了多次 set 操作。
而这对于 通知外部操作 显然是不利,我们假设 set 中的 console 是触发外界渲染的 render 函数,那么这个 unshift 操作会引发 多次 render 。
我们后面会讲述如何解决相应的这个问题,继续。
细节三:proxy 只能代理一层
let data = { foo: 'foo', bar: { key: 1 }, ary: ['a', 'b'] } let p = new Proxy(data, { get(target, key, receiver) { console.log('get value:', key) return Reflect.get(target, key, receiver) }, set(target, key, value, receiver) { console.log('set value:', key, value) return Reflect.set(target, key, value, receiver) } }) p.bar.key = 2 // get value: bar
执行代码,可以看到并没有触发 set 的输出,反而是触发了 get ,因为 set 的过程中访问了 bar 这个属性。
由此可见,proxy 代理的对象只能代理到第一层,而对象内部的深度侦测,是需要开发者自己实现的。同样的,对于对象内部的数组也是一样。
p.ary.push('c') // get value: ary
同样只走了 get 操作,set 并不能感知到。
我们注意到 get/set 还有一个参数:receiver ,对于 receiver ,其实接收的是一个代理对象:
let data = { a: {b: {c: 1 } } } let p = new Proxy(data, { get(target, key, receiver) { console.log(receiver) const res = Reflect.get(target, key, receiver) return res }, set(target, key, value, receiver) { return Reflect.set(target, key, value, receiver) } }) // Proxy {a: {…}}
这里 receiver 输出的是当前代理对象,注意,这是一个已经代理后的对象。
let data = { a: {b: {c: 1 } } } let p = new Proxy(data, { get(target, key, receiver) { const res = Reflect.get(target, key, receiver) console.log(res) return res }, set(target, key, value, receiver) { return Reflect.set(target, key, value, receiver) } }) // {b: {c: 1} }
当我们尝试输出 Reflect.get 返回的值,会发现,当代理的对象是多层结构时,Reflect.get 会返回对象的内层结构。
记住这一点,Vue3 实现深度的proxy ,便是很好的使用了这点。
解决 proxy 中的细节问题
前面提到了使用 Proxy 来侦测数据变化,有几个细节问题,包括:
使用 Reflect 来返回 trap 默认行为
对于 set 操作,可能会引发代理对象的属性更改,导致 set 执行多次
proxy 只能代理对象中的一层,对于对象内部的操作 set 未能感知,但是 get 会被执行
接下来,我们将先自己尝试解决这些问题,后面再分析 Vue3 是如何解决这些细节的。
setTimeout 解决重复 trigger
function reactive(data, cb) { let timer = null return new Proxy(data, { get(target, key, receiver) { return Reflect.get(target, key, receiver) }, set(target, key, value, receiver) { clearTimeout(timer) timer = setTimeout(() => { cb && cb() }, 0); return Reflect.set(target, key, value, receiver) } }) } let ary = [1, 2] let p = reactive(ary, () => { console.log('trigger') }) p.push(3) // trigger
程序输出结果为一个: trigger
这里实现了 reactive 函数,接收两个参数,第一个是被代理的数据 data ,还有一个回调函数 cb,我们这里先简单的在 cb 中打印 trigger 操作,来模拟通知外部数据的变化。
解决重复的 cb 调用有很多中方式,比方通过标志,来决定是否调用。而这里是使用了定时器 setTimeout ,每次调用 cb 之前,都清除定时器,来实现类似于 debounce 的操作,同样可以解决重复的 callback 问题。
解决数据深度侦测
目前还有一个问题,那便是深度的数据侦测,我们可以使用递归代理的方式来实现:
function reactive(data, cb) { let res = null let timer = null res = data instanceof Array ? []: {} for (let key in data) { if (typeof data[key] === 'object') { res[key] = reactive(data[key], cb) } else { res[key] = data[key] } } return new Proxy(res, { get(target, key) { return Reflect.get(target, key) }, set(target, key, val) { let res = Reflect.set(target, key, val) clearTimeout(timer) timer = setTimeout(() => { cb && cb() }, 0) return res } }) } let data = { foo: 'foo', bar: [1, 2] } let p = reactive(data, () => { console.log('trigger') }) p.bar.push(3) // trigger
对代理的对象进行遍历,对每个 key 都做一次 proxy,这是递归实现的方式。同时,结合前面提到的 timer 避免重复 set 的问题。
这里我们可以输出代理后的对象 p :
可以看到深度代理后的对象,都携带 proxy 的标志。
到这里,我们解决了使用 proxy 实现侦测的系列细节问题,虽然这些处理方式可以解决问题,但似乎并不够优雅,尤其是递归 proxy 是一个性能隐患,当数据对象比较大时,递归的 proxy 会消耗比较大的性能,并且有些数据并非需要侦测,我们需要对数据侦测做更细的控制。
接下来我们就看下 Vue3 是如何使用 Proxy 实现数据侦测的。
Vue3 中的 reactivity
Vue3 项目结构采用了 lerna 做 monorepo 风格的代码管理,目前比较多的开源项目切换到了 monorepo 的模式,比较显著的特征是项目中会有个 packages/ 的文件夹。
Vue3 对功能做了很好的模块划分,同时使用 TS 。我们直接在 packages 中找到响应式数据的模块:
其中,reactive.ts 文件提供了 reactive 函数,该函数是实现响应式的核心。同时这个函数也挂载在了全局的 Vue 对象上。
这里对源代码做一点程度的简化:
const rawToReactive = new WeakMap() const reactiveToRaw = new WeakMap() // utils function isObject(val) { return typeof val === 'object' } function hasOwn(val, key) { const hasOwnProperty = Object.prototype.hasOwnProperty return hasOwnProperty.call(val, key) } // traps function createGetter() { return function get(target, key, receiver) { const res = Reflect.get(target, key, receiver) return isObject(res) ? reactive(res) : res } } function set(target, key, val, receiver) { const hadKey = hasOwn(target, key) const oldValue = target[key] val = reactiveToRaw.get(val) || val const result = Reflect.set(target, key, val, receiver) if (!hadKey) { console.log('trigger ...') } else if(val !== oldValue) { console.log('trigger ...') } return result } // handler const mutableHandlers = { get: createGetter(), set: set, } // entry function reactive(target) { return createReactiveObject( target, rawToReactive, reactiveToRaw, mutableHandlers, ) } function createReactiveObject(target, toProxy, toRaw, baseHandlers) { let observed = toProxy.get(target) // 原数据已经有相应的可响应数据, 返回可响应数据 if (observed !== void 0) { return observed } // 原数据已经是可响应数据 if (toRaw.has(target)) { return target } observed = new Proxy(target, baseHandlers) toProxy.set(target, observed) toRaw.set(observed, target) return observed }
rawToReactive 和 reactiveToRaw 是两个弱引用的 Map 结构,这两个 Map 用来保存 原始数据 和 可响应数据 ,在函数 createReactiveObject 中,toProxy 和 toRaw 传入的便是这两个 Map 。
我们可以通过它们,找到任何代理过的数据是否存在,以及通过代理数据找到原始的数据。
除了保存了代理的数据和原始数据,createReactiveObject 函数仅仅是返回了 new Proxy 代理后的对象。重点在 new Proxy 中传入的handler参数 baseHandlers。
还记得前面提到的 Proxy 实现数据侦测的细节问题吧,我们尝试输入:
let data = { foo: 'foo', ary: [1, 2] } let r = reactive(data) r.ary.push(3)
打印结果:
可以看到打印输出了一次 trigger ...
问题一:如何做到深度的侦测数据的 ?
深度侦测数据是通过 createGetter 函数实现的,前面提到,当对多层级的对象操作时,set 并不能感知到,但是 get 会触发,于此同时,利用 Reflect.get() 返回的“多层级对象中内层” ,再对“内层数据”做一次代理。
function createGetter() { return function get(target, key, receiver) { const res = Reflect.get(target, key, receiver) return isObject(res) ? reactive(res) : res } }
可以看到这里判断了 Reflect 返回的数据是否还是对象,如果是对象,则再走一次 proxy ,从而获得了对对象内部的侦测。
并且,每一次的 proxy 数据,都会保存在 Map 中,访问时会直接从中查找,从而提高性能。
当我们打印代理后的对象时:
可以看到这个代理后的对象内层并没有代理的标志,这里仅仅是代理外层对象。
输出其中一个存储代理数据的 rawToReactive :
对于内层 ary: [1, 2] 的代理,已经被存储在了 rawToReactive 中。
由此实现了深度的数据侦测。
问题二:如何避免多次 trigger ?
function hasOwn(val, key) { const hasOwnProperty = Object.prototype.hasOwnProperty return hasOwnProperty.call(val, key) } function set(target, key, val, receiver) { console.log(target, key, val) const hadKey = hasOwn(target, key) const oldValue = target[key] val = reactiveToRaw.get(val) || val const result = Reflect.set(target, key, val, receiver) if (!hadKey) { console.log('trigger ... is a add OperationType') } else if(val !== oldValue) { console.log('trigger ... is a set OperationType') } return result }
关于多次 trigger 的问题,vue 处理得很巧妙。
在 set 函数中 hasOwn 前打印 console.log(target, key, val) 。
输入:
let data = ['a', 'b'] let r = reactive(data) r.push('c')
输出结果:
r.push('c') 会触发 set 执行两次,一次是值本身 'c' ,一次是 length 属性设置。
设置值 'c' 时,传入的新增索引 key 为 2,target 是原始的代理对象 ['a', 'c'] ,hasOwn(target, key) 显然返回 false ,这是一个新增的操作,此时可以执行 trigger ... is a add OperationType 。
当传入 key 为 length 时,hasOwn(target, key) ,length 是自身属性,返回 true,此时判断 val !== oldValue , val 是 3, 而 oldValue 即为 target['length'] 也是 3,此时不执行 trigger 输出语句。
所以通过 判断 key 是否为 target 自身属性,以及设置val是否跟target[key]相等 可以确定 trigger 的类型,并且避免多余的 trigger。
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