Vue3之响应式 API reactive、 effect源码，详细注释

简单记录一下 Vue3 和 Vue2 区别

Vue3 源码采用 monorepo 方式进行管理，将模块拆分到 package 目录中
Vue3 采用 ts 开发,增强类型检测, Vue2 采用 flow，对 ts 支持并不好，flow 貌似已经不再维护了
Vue3 劫持数据采用 proxy, Vue2 劫持数据采用 defineProperty。 使用 defineProperty 会进行递归操作，有性能问题和缺陷
proxy 拦截器当数据有很多层时，不需要一上来就全部递归，只有当取到某一个值时，在使用 proxy 进行代理。

一.实现响应式 API:reactive、shallowReactive、readonly、shallowReadonly

实现以下响应式 API：reactive, shallowReactive, readonly, shallowReadonly，核心就是 new proxy
只能实现对象数据的响应式同一个对象，只会被代理一次,支持嵌套属性的响应式,被代理过的对象，不会被再次代理

• reactive：如果是深度监听，在取值的时候，默认会再次进行代理,
• shallowReactive：如果是浅层监听，不会再做深度遍历
• readonly：如果只读属性，就没有 set 方法，不能修改它，而且只读属性不会收集依赖
• shallowReadonly：如果是浅的只读属性，仅第一层不能修改，里层的可以修改

const { reactive, shallowReactive, readonly, shallowReadonly } = VueReactivity;
let obj = { name: "echo", age: { n: 18 } };
const state1 = reactive(obj);
const state2 = shallowReactive(obj);
const state3 = readonly(obj);
const state4 = shallowReadonly(obj);

1. 针对不同的 API 创建不同的响应式对象

// reactive.ts文件
import {
  mutableHandlers,
  shallowReactiveHandlers,
  readonlyHandlers,
  shallowReadonlyHandlers,
} from "./baseHandlers"; //  不同的拦截函数

export function reactive(target) {
  return createReactiveObject(target, false, mutableHandlers);
}
export function shallowReactive(target) {
  return createReactiveObject(target, false, shallowReactiveHandlers);
}

export function readonly(target) {
  return createReactiveObject(target, true, readonlyHandlers);
}

export function shallowReadonly(target) {
  return createReactiveObject(target, true, shallowReadonlyHandlers);
}

/**
 *
 * @param target 拦截的目标/对象
 * @param isReadonly 是不是仅读属性
 * @param baseHandlers 对应的拦截函数
 */
function createReactiveObject(target, isReadonly, baseHandlers) {}

2. 实现 createReactiveObject

Vue3 中采用 proxy 实现数据代理, 核心就是拦截 get 方法和 set 方法，当获取值时收集 effect 函数，当修改值时触发对应的 effect 重新执行

// reactive.ts文件
import { isObject } from "./shared";

const reactiveMap = new WeakMap(); // WeakMap 会自动垃圾回收，不会造成内存泄漏， 存储的key只能是对象
const readonlyMap = new WeakMap();

export function createReactiveObject(target, isReadonly, baseHandlers) {
  // 1.如果不是对象直接返回
  if (!isObject(target)) {
    return target;
  }
  // 2.获取缓存对象
  const proxyMap = isReadonly ? readonlyMap : reactiveMap;
  const existProxy = proxyMap.get(target); // proxy代理结果
  // 3.代理过直接返回即可
  if (existProxy) {
    return existProxy;
  }
  // 4.代理的核心
  const proxy = new Proxy(target, baseHandlers); // 使用不同的拦截函数构建proxy
  proxyMap.set(target, proxy); // 将代理对象和对应代理结果缓存起来
  // 5.返回代理对象
  return proxy;
}

3. 实现不同的拦截函数 baseHandlers.ts

实现 new Proxy(target, handler)重写 target 的 get 和 set 方法

// baseHandlers.ts文件

import { extend } from "./shared";

const get = createGetter();
const shallowGet = createGetter(false, true);
const readonlyGet = createGetter(true);
const showllowReadonlyGet = createGetter(true, true);
const set = createSetter();
const shallowSet = createSetter(true);
export const mutableHandlers = {
  get,
  set,
};
export const shallowReactiveHandlers = {
  get: shallowGet,
  set: shallowSet,
};

//仅读的属性set时会报异常
let readonlyObj = {
  set: (target, key) => {
    console.warn(`set on key ${key} falied`);
  },
};
export const readonlyHandlers = extend(
  {
    get: readonlyGet,
  },
  readonlyObj
);
export const shallowReadonlyHandlers = extend(
  {
    get: showllowReadonlyGet,
  },
  readonlyObj
);

// 拦截get功能：执行effect时会取值并且收集effect
function createGetter(isReadonly = false, shallow = false) {
  return function get(target, key, receiver) {};
}

// 拦截set功能：当数据更新时通知对应属性的effect重新执行(相当于Vue2中的notify)
function createSetter(shallow = false) {
  return function set(target, key, value, receiver) {};
}

二.实现响应式 effect

默认在 Vue 源码中，不包含这个方法的，不能解构出 effect，意思就是说我们在使用 vue 模块时，是内部所有包的整合，但是它并不导出所有包的方法，effect方法是存在于 reactivity 响应式模块中的，但是 reactivity 响应式模块并没有把 effect 方法暴露给最外层的 Vue 模块 所以解构拿不到

effect 方法 相当于 vue2 中的 watcher
effect 方法的作用：该默认会执行一次，一般会放入一些渲染逻辑，执行时会进行取值操作，只要取值就会调用 proxy 的 get 方法 中，此时可以将对应的 effect 函数存起来，
更新数据时，数据变了(effect 中用到的数据变化才会触发) 就会触发 set 方法，重新执行刚刚存储的 effect 函数，重新渲染页面，触发 set 重新渲染的逻辑又相当于 Vue2 中的 notify

// 1. effect中的所有属性 都会收集effect  触发track方法
// 2. 当这个属性值发生变化 会重新执行effect 触发trigger方法

let { effect, reactive } = VueReactivity;
let state = reactive({ name: "echo" });
effect(() => {
  console.log("render");
  app.innerHTML = state.name;
});
setTimeout(() => {
  state.name = "yya"; // 更改name属性需要重新执行
}, 1000);

1. 创建响应式的 effect，并与原函数进行关联

// effect.ts文件
export function effect(fn, options: any = {}) {
  // 创建响应式effect，可以做到数据变化重新执行
  const effect = createReactiveEffect(fn, options);
  // 响应式的effect默认会先执行一次
  if (!options.lazy) {
    effect();
  }
  return effect;
}

let uid = 0;
let activeEffect; // 存储当前的effect
const effectStack = []; // 利用栈型结构存储effect，保证依赖关系的顺序

function createReactiveEffect(fn, options) {
  const effect = function reactiveEffect() {
    //  1.判断 effect是否存在于 effectStack栈中
    if (!effectStack.includes(effect)) {
      try {
        effectStack.push(effect);
        // 2.记录当前的effect
        activeEffect = effect;
        // 3.执行用户传递的fn，函数执行时会取值，会执行get方法
        return fn(); // effect方法是有返回值的，用户的返回值就是effect的返回值
      } finally {
        // 4.执行完effect 弹出栈
        effectStack.pop();
        // 5.获取栈中最后一个，作为当前活跃effect
        activeEffect = effectStack[effectStack.length - 1];
      }
    }
  };
  effect.id = uid++; // 标识用于区分effect
  effect._isEffect = true; // 标识是响应式effect
  effect.raw = fn; // 记录effect对应的原函数->映射关系
  effect.options = options; // 在effect上保存用户的属性
  return effect;
}

2. 拦截 get 功能 createGetter 函数

createGetter：取值时会在 proxy 对应的 get 方法中，执行依赖收集方法

// baseHandlers.ts文件
import { isObject } from "./shared";
import { TrackOpTypes } from "./shared";
import { track } from "./effect";
import { reactive, readonly } from "./reactive";

// 拦截get功能：执行effect时会取值并且收集effect
function createGetter(isReadonly = false, shallow = false) {
  return function get(target, key, receiver) {
    const res = Reflect.get(target, key, receiver);
    // 非仅读才需要依赖收集
    if (!isReadonly) {
      // 收集依赖，数据变化会更新对应的视图
      track(target, TrackOpTypes.GET, key); // 会在effect.ts文件中实现
    }
    // 如果是浅代理，直接返回代理对象结果
    if (shallow) {
      return res;
    }
    if (isObject(res)) {
      // vue2 是一上来就递归，vue3 是当取值时会进行代理，代理模式是懒代理
      return isReadonly ? readonly(res) : reactive(res);
    }
    return res;
  };
}

3. 依赖收集 track 函数

track：依赖收集方法

让对象中的属性 收集当前对应的 effect 函数，维护构建 对象 => 对象属性 => effect之间的关系

最外层是一个 WeakMap,weakMap 的可以是一个对象，value 值是一个 Map, Map 的 key 是属性名，value 是对应的 effect 集合 Set,因为一个属性可能对应多个 effect 函数
{ key => {name:'echo',age:18}, value => (map) => { name => set(effect), age => set(effect) }}

// effect.ts文件
const targetMap = new WeakMap();

export function track(target, type, key) {
  // 1. activeEffect 拿到当前正在运行的effect
  if (activeEffect === undefined) {
    // 此属性不用收集依赖，因为没在effect中使用
    return;
  }
  // 2. 通过对象取值，取到的值应该是一个Map
  let depsMap = targetMap.get(target);
  if (!depsMap) {
    targetMap.set(target, (depsMap = new Map())); // 不存在就构建一个Map
  }
  // 3. 判断当前 Map 中有没有 key对应的依赖收集
  let dep = depsMap.get(key);
  if (!dep) {
    depsMap.set(key, (dep = new Set())); // 不存在就构建一个Set,存放去重后的effect方法
  }
  // 4. 判断当前 Set 中有没有activeEffect
  if (!dep.has(activeEffect)) {
    dep.add(activeEffect); // 不存在就存放 effect方法
  }
}

4. 拦截 set 功能 createSetter 函数

createSetter：当数据更新时通知对应属性的 effect 重新执行(相当于 Vue2 中的 notify)

// baseHandlers.ts文件
import { hasChanged, hasOwn, isArray, isIntegerKey } from "./shared";
import { TriggerOrTypes } from "./shared";
import { trigger } from "./effect";

// 拦截set功能：当数据更新时通知对应属性的effect重新执行
function createSetter(shallow = false) {
  return function set(target, key, value, receiver) {
    const oldValue = target[key]; // 获取老的值
    // hadKey = 既是数组 && 修改的是索引 ? 判断索引是否是当前长度以内的(长度以内就是修改，反之新增) : 其他情况就是对象，判断target有没有key这个属性
    let hadKey =
      isArray(target) && isIntegerKey(key)
        ? Number(key) < target.length
        : hasOwn(target, key);
    const result = Reflect.set(target, key, value, receiver); // target[key] = value
    // 对新增属性和修改属性做分类，
    if (!hadKey) {
      // 新增属性
      trigger(target, TriggerOrTypes.ADD, key, value);
    } else if (hasChanged(oldValue, value)) {
      // 判断新旧两值是否相等
      // 修改属性
      trigger(target, TriggerOrTypes.SET, key, value, oldValue);
    }
    return result;
  };
}

5. 触发更新 trigger 函数

将需要触发的 effect 找到依次执行

// effect.ts文件
export function trigger(target, type, key?, newValue?, oldValue?) {
  // 1.如果这个属性没有 收集过effect，那就直接return
  const depsMap = targetMap.get(target);
  if (!depsMap) return;

  // 2. 将所有要执行的effect 全部存到一个新的集合中，最终一起执行
  const effects = new Set();
  const add = (effectsToAdd) => {
    if (effectsToAdd) {
      effectsToAdd.forEach((effect) => effects.add(effect));
    }
  };

  // 3. 看修改的是不是数组的长度
  if (key === "length" && isArray(target)) {
    // 4. 如果对应的长度 有依赖收集 需要更新
    depsMap.forEach((dep, key) => {
      // 更改的长度小于收集的索引，那么这个索引也需要触发effect重新执行
      if (key === "length" || key > newValue) { //
        add(dep);
        /**代码实例
            effect(() => {
                app.innerHTML = state.arr[2] // 收集的索引为 2
            })
            setTimeout(() => {
                state.arr.length = 1 ; // 更改的长度为1，需要重新执行
                }, 1000);
            }
        */
    });
  } else {  // 5. 其他情况可能是对象
    if (key !== undefined) { // 这里肯定是修改，不能是新增，新增的属性没有收集过effect，不需要重新渲染
      add(depsMap.get(key));
    }
    // vue2里无法监控更改索引，无法监控数组的长度变化  -> 需要通过hack的方法特殊处理
    // 修改数组中的 某一个索引: 如果添加了一个索引就触发长度的更新
    switch (type){
      case TriggerOrTypes.ADD:
        if (isArray(target) && isIntegerKey(key)) {
          add(depsMap.get("length"));
        }
    }
  }
  effects.forEach((effect: any) => {
    if (effect.options.scheduler) {
      effect.options.scheduler();
    } else {
      effect();
    }
  });
}

shared 工具方法抽离

export const isObject = (value) => typeof value == "object" && value !== null;
export const extend = Object.assign;
export const isArray = Array.isArray;
export const isIntegerKey = (key) => parseInt(key) + "" === key;

let hasOwnpRroperty = Object.prototype.hasOwnProperty;
// 判断target上是否存在属性key
export const hasOwn = (target, key) => hasOwnpRroperty.call(target, key);

// 判断新值与旧值是否相等
export const hasChanged = (oldValue, value) => oldValue !== value;

// track 操作符
export const enum TrackOpTypes {
  GET,
}
// trigger 操作符
export const enum TriggerOrTypes {
  ADD,
  SET,
}