聊聊 Vue3.0 响应式数据那些事儿
"别再更新了,实在是学不动了"这句话道出了多少前端开发者的心声,"不幸"的是 Vue 的作者在国庆区间发布了 Vue3.0 的 pre-Aplha 版本,这意味着 Vue3.0 快要和我们见面了。既来之则安之,扶我起来我要开始讲了。Vue3.0 为了达到更快、更小、更易于维护、更贴近原生、对开发者更友好的目的,在很多方面进行了重构:
- 使用 Typescript
- 放弃 class 采用 function-based API
- 重构 complier
- 重构 virtual DOM
- 新的响应式机制
今天咱就聊聊重构后的响应式数据。
尝鲜
重构后的 Vue3.0 和之前在写法上有很大的差别,早前在网络上对于 Vue3.0 这种激进式的重构方式发起了一场讨论,见仁见智。不多说先看看 Vue3.0 在写法上激进到什么程度。
<!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset="UTF-8"> <title>Document</title> <script src="../packages/vue/dist/vue.global.js"></script> </head> <body> <div id="app"></div> <script> const { reactive, computed, effect, createApp } = Vue const App = { template: ` <div id="box"> <button @click="add">{{ state.count }}</button> </div> `, setup() { const state = reactive({ count: 0 }) function add() { state.count++ } effect(() => { console.log('count改变', state.count); }) return { state, add } } } createApp().mount(App, '#app') </script> </body> </html>
确实写法上和 Vue2.x 差别有点大,还整出了个 setup。不过我的第一感觉倒不是写法上的差异,毕竟写过 React,这种写法也没啥特别的。关键是这种响应式数据的写法好像在哪里见过有没有?写过 React 项目的人可能一眼就能看出来,没错就是它 mobx,一种 React 的响应式状态管理插件
import {observable,computed,autorun} from "mobx" var numbers = observable([1,2,3]); var sum = computed(() => numbers.reduce((a, b) => a + b, 0)); var disposer = autorun(() => console.log(sum.get())); // 输出 '6' numbers.push(4); // 输出 '10' numbers.push(5);
再看看 Vue3.0 暴露的这几个和响应式数据相关的方法:
- reactive(value)
创建可观察的变量,参数可以是 JS 原始类型、引用、纯对象、类实例、数组、集合(Map|Set)。
- effect(fn)
effect 意思是副作用,此方法默认会先执行一次。如果 fn 中有依赖的可观察属性变化时,会再次触发此回调函数
- computed(()=>expression)
创建一个计算值,
computed
实现也是基于effect
来实现的,特点是computed
中的函数不会立即执行,多次取值是有缓存机制的,expression
不应该有任何副作用,而仅仅是返回一个值。当这个expression
依赖的可观察属性变化时,这个表达式会重新计算。
和 mobx 有异曲同工之妙。
Vue3.0 把创建响应式对象从组件实例初始化中抽离了出来,通过暴露 API 的方式将响应式对象创建的权利交给开发者,开发者可以自由的决定何时何地创建响应式对象,就冲这点 Vue3.0 我先粉了。
重构后的响应式机制带来了哪些改变?
每一个大版本的发布都意味着新功能、新特性的出现,那么重构后的响应式数据部分相比 3.0 之前的版本有了哪些方面的改变呢?下面听我娓娓道来:
对数组的全面监听
Vue2.x 中被大家吐槽的最多的一点就是针对数组只实现了 push,pop,shift,unshift,splice,sort,reverse'
这七个方法的监听,以前通过数组下标改变值的时候,是不能触发视图更新的。这里插一个题外话,很多人认为 Vue2.x 中数组不能实现全方位监听是 Object.defineProperty 不能监听数组下标的改变,这可就冤枉人家了,人家也能侦听数组下标变化的好吗,不信你看
const arr = ["2019","云","栖","音","乐","节"]; arr.forEach((val,index)=>{ Object.defineProperty(arr,index,{ set(newVal){ console.log("赋值"); }, get(){ console.log("取值"); return val; } }) }) let index = arr[1]; //取值 arr[0] = "2050"; //赋值
没毛病,一切变化都在人家的掌握中。上面这段代码,有没有人没看懂,我假装你们都不懂,贴张图
从数组的数据结构来看,数组也是一个 Key-Value 的键值对集合,只是 Key 是数字罢了,自然也可以通过Object.defineProperty 来实现数组的下标访问和赋值拦截了。其实 Vue2.x 没有实现数组的全方位监听主要有两方面原因:
- 数组和普通对象相比,JS 数组太"多变"了。比如:
arr.length=0
,可以瞬间清空一个数组;arr[100]=1
又可以瞬间将一个数组的长度变为 100(其他位置用空元素填充),等等骚操作。对于一个普通对象,我们一般只会改变 Key 对应的 Value 值,而不会连key都改变了,而数组就不一样了 Key 和 Value 都经常增加或减少,因此每次变化后我们都需要重新将整个数组的所有 key 递归的使用 Object.defineProperty 加上 setter 和 getter,同时我们还要穷举每一种数组变化的可能,这样势必就会带来性能开销问题,有的人会觉得这点性能开销算个 x 呀,但是性能问题都是由小变大的,如果数组中存的数据量大而且操作频繁时,这就会是一个大问题。React16.x 在就因为在优化 textNode 的时候,移除了无意义的 span 标签,性能据说都提升了多少个百分点,所以性能问题不可小看。 - 数组在应用中经常会被操作,但是通常
push,pop,shift,unshift,splice,sort,reverse
这 7 种操作就能达到目的。因此,出于性能方面的考虑 Vue2.x 做出了一定的取舍。
那么 Vue3.0 怎么又走回头路去实现了数组的全面监听了呢?答案就是 Proxy 和 Reflet 这一对原生 CP 的出现,Vue3.0 使用 Proxy 作为响应式数据实现的核心,用 Proxy 返回一个代理对象,通过代理对象来收集依赖和触发更新。大概的原理像这段代码一样:
const arr = ["2019","云","栖","音","乐","节"]; let ProxyArray = new Proxy(arr,{ get:function(target, name, value, receiver) { console.log("取值") return Reflect.get(target,name); }, set: function(target, name, value, receiver) { console.log("赋值") Reflect.set(target,name, value, receiver);; } }) const index = ProxyArray[0]; //取值 ProxyArray[0]="2050" //赋值
效果和 Object.defineProperty 一样一样的,又显得清新脱俗有没有?而且 Proxy 只要是对象都能代理,后面还会提到。当然 Vue3.0 是虽然有了新欢,但也没忘记旧爱,对于在之前版本中数组的几种方法的监听还是照样支持的。
惰性监听
什么是"惰性监听"?
简单讲就是"偷懒",开发者可以选择性的生成可观察对象。在平时的开发中常有这样的场景,一些页面上的数据在页面的整个生命周期中是不会变化的,这时这部分数据不需要具备响应式能力,这在 Vue3.0 以前是没有选择余地的,所有在模板中使用到的数据都需要在 data 中定义,组件实例在初始化的时候会将 data 整个对象变为可观察对象。
惰性监听有什么好处?
- 提高了组件实例初始化速度
Vue3.0 以前组件实例在初始化的时候会将 data 整个对象变为可观察对象,通过递归的方式给每个 Key 使用Object.defineProperty 加上 getter 和 settter,如果是数组就重写代理数组对象的七个方法。而在 Vue3.0 中,将可响应式对象创建的权利交给了开发者,开发者可以通过暴露的 reactive, compted, effect 方法自定义自己需要响应式能力的数据,实例在初始化时不需要再去递归 data 对象了,从而降低了组件实例化的时间。
- 降低了运行内存的使用
Vue3.0 以前生成响应式对象会对对象进行深度遍历,同时为每个 Key 生成一个 def 对象用来保存 Key 的所有依赖项,当 Key 对应的 Value 变化的时候通知依赖项进行 update。但如果这些依赖项在页面整个生命周期内不需要更新的时候,这时 def 对象收集的依赖项不仅没用而且还会占用内存,如果可以在初始化 data 的时候忽略掉这些不会变化的值就好了。Vue3.0 通过暴露的 reactive 方法,开发者可以选择性的创建可观察对象,达到减少依赖项的保存,降低了运行内存的使用。
Map、Set、WeakSet、WeakMap的监听
前面提到 Proxy 可以代理所有的对象,立马联想到了 ES6 里面新增的集合 Map、Set, 聚合类型的支持得益于 Proxy 和 Reflect。讲真的这之前还真不知道 Proxy 这么刚啥都能代理,二话不说直接动手用 Proxy 代理了一个 map 试试水
let map = new Map([["name","zhengcaiyun"]]) let mapProxy = new Proxy(map, { get(target, key, receiver) { console.log("取值:",key) return Reflect.get(target, key, receiver) } }) mapProxy.get("name")
Uncaught TypeError: Method Map.prototype.get called on incompatible receiver [object Object]
一盆凉水泼来,报错了。原来 Map、Set
对象赋值、取值和他们内部的 this 指向有关系,但这里的 this 指向的是其实是 Proxy 对象,所以得这样干
let map = new Map([['name','wangyangyang']]) let mapProxy = new Proxy(map, { get(target, key, receiver) { var value = Reflect.get(...arguments) console.log("取值:",...arguments) return typeof value == 'function' ? value.bind(target) : value } }) mapProxy.get("name")
当获取的是一个函数的时候,通过作用域绑定的方式将原对象绑定到 Map、Set
对象上就好了。
Vue3.0 是如何实现集合类型数据监听的?
眼尖的同学看完上面这段代码会发现一个问题,集合是没有 set 方法,集合赋值用的是 add 操作,那咋办呢?来看看那么 Vue3.0 是怎么处理的,上一段简化后的源码
function reactive(target: object) { return createReactiveObject( target, rawToReactive, reactiveToRaw, mutableHandlers, mutableCollectionHandlers ) } function createReactiveObject( target: any, toProxy: WeakMap<any, any>, toRaw: WeakMap<any, any>, baseHandlers: ProxyHandler<any>, collectionHandlers: ProxyHandler<any> ) { //collectionTypes = new Set<Function>([Set, Map, WeakMap, WeakSet]) const handlers = collectionTypes.has(target.constructor) ? collectionHandlers : baseHandlers //生成代理对象 observed = new Proxy(target, handlers) toProxy.set(target, observed) toRaw.set(observed, target) if (!targetMap.has(target)) { targetMap.set(target, new Map()) } return observed }
根据 target 类型适配不同的 handler,如果是集合 (Map、Set
)就使用 collectionHandlers,是其他类型就使用 baseHandlers。接下来看看 collectionHandlers
export const mutableCollectionHandlers: ProxyHandler<any> = { get: createInstrumentationGetter(mutableInstrumentations) } export const readonlyCollectionHandlers: ProxyHandler<any> = { get: createInstrumentationGetter(readonlyInstrumentations) }
没有意外只有 get,骚就骚在这儿:
// 可变数据插桩对象,以及一系列相应的插桩方法 const mutableInstrumentations: any = { get(key: any) { return get(this, key, toReactive) }, get size() { return size(this) }, has, add, set, delete: deleteEntry, clear, forEach: createForEach(false) } // 迭代器相关的方法 const iteratorMethods = ['keys', 'values', 'entries', Symbol.iterator] iteratorMethods.forEach(method => { mutableInstrumentations[method] = createIterableMethod(method, false) readonlyInstrumentations[method] = createIterableMethod(method, true) }) // 创建getter的函数 function createInstrumentationGetter(instrumentations: any) { return function getInstrumented( target: any, key: string | symbol, receiver: any ) { target = hasOwn(instrumentations, key) && key in target ? instrumentations : target return Reflect.get(target, key, receiver) } }
由于 Proxy 的 traps 跟 Map|Set
集合的原生方法不一致,因此无法通过 Proxy 劫持 set,所以作者在在这里进行了"偷梁换柱",这里新创建了一个和集合对象具有相同属性和方法的普通对象,在集合对象 get 操作时将 target 对象换成新创建的普通对象。这样,当调用 get 操作时 Reflect 反射到这个新对象上,当调用 set 方法时就直接调用新对象上可以触发响应的方法,是不是很巧妙?所以多看源码好处多多,可以多学学人家的骚操作。
IE 怎么办?
这是个实在不想提但又绕不开的话题,IE 在前端开发者眼里和魔鬼没什么区别。在 Vue3.0 之前,响应式数据的实现是依赖 ES5 的 Object.defineProperty,因此只要支持 ES5 的浏览器都支持 Vue,也就是说 Vue2.x 能支持到 IE9。Vue3.0 依赖的是 Proxy 和 Reflect 这一对出生新时代的 CP,且无法被转译成 ES5,或者通过 Polyfill 提供兼容,这就尴尬了。开发者技术前线获悉的信息,官方在发布最终版本之前会做到兼容 IE11,至于更低版本的 IE 那就只有送上一曲凉凉了。
其实也不用太纠结IE的问题,因为连微软自己都已经放弃治疗 IE 拥抱 Chromium 了,我们又何必纠结呢?
结语
在使用开源框架时不要忘了,我们之所以能免费试用他,靠的维护者投入的大量精力。希望我们多去发现它带来的优点和作者想通过它传递的编程思想。最后期待 Vue3.0 正式版本的早日到来。
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