从设计模式理解 Vue 响应式（多图警告）
序言
近日公司开发一个拖拽表单项目，用到了 Vue，部门老大便开始研读 Vue 源码，并且传授给我们，老大说，读源码不能仅仅只看懂源码，还得读懂他的设计思想，他为什么要这么设计，把自己当做设计者来读，这样才能真正理解，本文中，我会按照老大的指引方向，和自己的理解，来谈一谈 Vue 响应式原理，及其设计思想
什么是Vue响应式
官方解释： Vue 最独特的特性之一，是其非侵入性的响应式系统。数据模型仅仅是普通的 JavaScript 对象。而当你修改它们时，视图会进行更新 ，简单说就是数据发生改变视图会做出相应的更新，视图发生变化，例如 input 输入，数据也会做出对应的变化。
我们来看一个实例图：图片来源于阿宝哥的响应式原理。
这是一个Excel表格的加法表达式，我们会发现当加数发生改变，他的和就会会自动发生改变，不需要人为操作让他重新运算结果。在Vue中数据和视图的关系，就像这里的加数与和的关系。
那么Vue响应式是如何实现的呢，想要知道的话我们就得了解一下 他的设计模式了。
响应式的设计模式
Vue 响应式所使用的设计模式，是 观察者模式 ，观察者模式通俗的说就是。
例如：郭老师每天上班带一个橙子，我想在他吃橙子的时候蹭一口，但是我又不想一直盯着郭老师看他什么时候吃，于是我和郭老师约定，你吃橙子的时候通知我。然后小郭老师看到了，也想要吃，就也和郭老师约定，郭老师吃橙子的时候也通知她，然后等郭老师吃橙子的时候，想起和他做好约定的我和小郭老师，于是发送通知，我和小郭老师收到消息，立马就做出我想要做的事情（凑过去和他一起吃）。
在编程中，这样做可以省去了反复检索的资源消耗，也得到更高的反馈速度。
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观察对象 (Subject)：拥有两个必要标识，通知当前实例所拥有的观察者的方法。给当前实例添加观察者的方法，这样你才知道到时候要通知谁。
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观察者（Observer）：拥有一个必要标识，通知实例更新状态的方法。
联系方式：
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观察对象 (Subject) 通过自己内部的通知函数，调用所有观察者列表中所有观察者对应的回调函数，达到通知观察者的目的。
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观察者（Observer）通过调用观察者对象（Subject）中的添加方法，把自己回调函数传入他的观察者列表中。
响应式和观察者模式的融合
我们先来看一下实现一个基础的Vue需要哪些文件，我们以尤大的 miniVue 作为探讨的demo。
我们先来一一介绍一下这些文件分别做了什么功能；
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Vue 是事件总线文件，他会将对象描述文本中的 data 数据拿出来，然后通过 _proxyData 函数，将 data 所有数据进行劫持代理，方便后续属性的访问 。
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observer 文件，这里的 walk 方法，通过递归遍历 data 中的每一个属性。然后在 defineReactive 中给每个属性创建一个新的 Dep ，用于存储自身的依赖（观察者），Object.defineProperty 响应式的根本，如果是触发的get，就把他的 Dep.target 添加到 Dep 列表，这一步也就是收集依赖，你取了我的值说明你对我感兴趣，所以我把你添加进我的观察者俩表，如果触发set，说明数据发生改变，触发dep中的notify，通知所有观察者，有数据更新了，快行动。
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dep 文件是观察者模式中的观察对象（Subject），里面拥有一个储存观察中的容器，和添加观察者，通知观察者的方法。
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compiler 文件是一个处理文件，专门用来处理解析指令，差值表达式，等等的集合。
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watcher 文件是观察者模式中的观察者，里面有一个更新视图的方法，和调用dep中添加观察者的方法。
我们看到，除了事件总线文件，和处理文件，就剩下3个文件了，这三个文件就是Vue响应式的根本了，我们看个关系图
小结
我们可以发现dep文件和watcher文件，就是一个观察者模式的实现，然后observe文件是他们之间的桥梁，通过劫持get和set操作，告诉dep什么时候应该添加观察者，和通知观察者，形成了自动化，当数据被读取，创造观察者和被观察者的联系，当数据改变，通知被观察者发送通知消息，如此一来就实现了响应式。
Vue实例初始化
响应式三步走源码
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首先是进入口文件 vue.js 。通过
defineProperty完成了 Data 中所有数据的代理。
classVue{
constructor(options) {
this.$options = options || {}// save options
this.$el =typeofoptions.el ==='string'?document.querySelector(options.el)
:options.el// get dom
this.$data = options.data// get data
this.$methods = options.methods
// 1.data 所有数据进行劫持代理
this._proxyData(this.$data)
// 2.调用observe对象，监听数据变化
newObserver(this.$data)
// 3.调用compiler对象，解析指令和差值表达式
newCompiler(this)
}
_proxyData (data) {
// 遍历所有data
Object.keys(data).forEach(key=>{
// 将每一个data通过defineProperty进行劫持
Object.defineProperty(this, key, {
enumerable:true,
configurable:true,
get () {
returndata[key]
},
set (newValue) {
if(data[key] === newValue) {
return
}
data[key] = newValue
}
})
})
}
}
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然后进入 Observe.js ，遍历所有数据，如果是get则收集依赖，如果是set则发送通知
classObserver{
constructor(data){
this.walk(data)
}
walk (data) {// 循环执行data
if(!data ||typeofdata !=='object') {
return
}
Object.keys(data).forEach(key=>{
this.defineReactive(data, key, data[key])
})
}
defineReactive (obj, key, val) {
letthat =this
this.walk(val)// 如果val是对象，则给他绑定get和set时触发的方法
letdep =newDep()// 负责收集依赖，并发送通知
Object.defineProperty(obj, key, {
configurable:true,
enumerable:true,
get(){
Dep.target && dep.addSub(Dep.target)// 收集依赖
returnval// 如果使用obj[key]，会变成死循环
},
set(newValue){
if(newValue === val) {
return
}
val = newValue
that.walk(newValue)// 修改后可能是对象，set函数内部调用，修改了this指向
dep.notify()// 发送通知
}
})
}
}
小结：这个文件是响应式自动化的实现，使用了一个 walk 方法，通过递归遍历 data 中的每一个属性，然后在放进 defineReactive 中给每个对象创建一个新的 Dep ，用于存储自身的依赖（观察者），然后将对象的可枚举和可写属性打开，并且定义一个 set 和 get 触发时的方法。 如果是触发的 get ，就把他的 Dep.target 添加到 Dep 列表，这一步也就是收集依赖，你取了我的说明你对我感兴趣，所以我把你添加进我的观察者列表。如果触发 set ，说明数据发生改变，触发 dep 中的 notify ，通知所有观察者，有数据更新了，快行动，以此达成响应式。
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然后进入 watcher.js 。这里通过一个 Dep 类的静态属性 target ，用来记录当前 watcher 对象，通过使用其中的属性，触发 get ，使自身依赖添加进观察者列表，形成了观察者模式，然后复原Dep.target,方便下一个Watcher使用。在接收到观察对象的通知后，调用自身的更新方法，完成视图更新。
classWatcher{
constructor(vm, key, cb) {
this.vm = vm
// data中的属性名称
this.key = key
// 回调函数负责更新视图
this.cb = cb
// 把watcher对象记录到Dep类的静态属性target
Dep.target =this
// 触发get方法，在get方法中会调用addSub
this.oldValue = vm[key]
Dep.target =null
}
// 当数据发生变化的时候通知视图更新
update () {
letnewValue =this.vm[this.key]
if(this.oldValue === newValue) {
return
}
this.cb(newValue)
}
}
我们最后来看一下初始化流程图
按照箭头得知：首先初始化阶段做了三个步骤：
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调用 vue.js 中的 _proxyData 进行数据劫持。
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进入 Observe.js ，创建 Dep（观察目标），所有他拥有一个储存观察者列表的容器，和添加观察者，通知观察者的方法。
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创建 Watcher （观察者） ，他是观察者模式中的观察者，所以他拥有一个通知更新的响应方法。
小结：这三个步骤是 Vue 响应式的核心，也是观察者模式的实现，Watcher（观察者）通过触发 get ，将自身添加进观察目标的观察者列表。Dep 通过遍历自身观察者列表实现通知所有观察者，从而实现响应式。
视图渲染和视图更新
我们来看看 compiler.js 文件的主要内容
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compile ：编辑模板
-
compileElement ：编译元素节点
-
compileText ：编译文本节点，处理差值表达式
// 解析 v-model
modelUpdater (node, value, key) {
node.value = value
newWatcher(this.vm, key,(newValue) =>{// 创建watcher对象，当数据改变更新视图
node.value = newValue
})
// 双向绑定
node.addEventListener('input',() =>{
this.vm[key] = node.value
})
}
// 编译模板
compile (el) {
letchildNodes = el.childNodes
Array.from(childNodes).forEach(node=>{
if(this.isTextNode(node)) {// 处理文本节点
this.compileText(node)
}elseif(this.isElementNode(node)) {// 处理元素节点
this.compileElement(node)
}
// 如果还有子节点，递归调用
if(node.childNodes && node.childNodes.length >0) {
this.compile(node)
}
})
}
// 编译元素节点，处理指令
compileElement (node) {
// console.log(node.attributes)
if(node.attributes.length) {
Array.from(node.attributes).forEach(attr=>{// 遍历所有元素节点
letattrName = attr.name
if(this.isDirective(attrName)) {// 判断是否是指令
attrName = attrName.indexOf(':') > -1? attrName.substr(5) : attrName.substr(2)
// 获取 v- 后面的值
letkey = attr.value// 获取data名称
this.update(node, key, attrName)
}
})
}
}
// 编译文本节点，处理差值表达式
compileText (node) {
// 获取 {{ }} 中的值
// console.dir(node) // console.dir => 转成对象形式
letreg =/\{\{(.+?)\}\}/
letvalue = node.textContent
if(reg.test(value)) {
letkey =RegExp.$1.trim()// 返回匹配到的第一个字符串，去掉空格
node.textContent = value.replace(reg,this.vm[key])
newWatcher(this.vm, key,(newValue) =>{// 创建watcher对象，当数据改变更新视图
node.textContent = newValue
})
}
}
我们再看一幅流程图
小结：compile 把元素转换为数据模型，他是普通的 JavaScript 对象，我们这叫做 vnode 对象，然后遍历 vnode 对象，根据标识分为元素节点，文本节点，数据三个分类，分别进入不同的处理函数，并且创建一个 Watcher 对象，然后在 Watcher 对象中触发 get 实现响应式，同步会进行 updata 更新数据，转换成真实 dom ，完成页面渲染，更新就是如此反复。
整体响应式运行流程图
最后，我们根据这张流程图进行一下知识回顾。首先是初始化三步走：
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通过 _proxyData 进行数据劫持，对 Data 进行代理，
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创建 Dep（观察目标）对象，
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然后创建 Watcher （观察者）对象，
然后开始渲染阶段
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vm.render（）触发后进行模板编译
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complie（template）将元素编译成 vnode 对象，遍历该对象，创建 Watcher ，添加依赖完成响应式。
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updata 更新数据，然后转化成真实 dom，完成渲染。
至此, Vue响应式原理及其设计模式应该很清楚啦，如有疑问欢迎留言提出。
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