手抄Vue（一）—— 简单实现数据响应

2023年3月31日 138次阅读来源: 边城少年_

Vue 中可以用 $watch 实例方法观察一个字段，当该字段的值发生变化时，会执行指定的回调函数（即观察者），实际上和 watch 选项作用相同。如下：

vm.$watch('box', () => {
    console.log('box变了')
})
vm.box = 'newValue' // 'box变了'

以上例切入，我想实现一个功能类似的方法 myWatch。

如何知道我观察的属性被修改了？

—— Object.defineProperty 方法

该方法可以为指定对象的指定属性设置 getter-setter 函数对，通过这对 getter-setter 可以捕获到对属性的读取和修改操作。示例如下：

const data = {
  box: 1
}
Object.defineProperty(data, 'box', {
  set () {
    console.log('修改了 box')
  },
  get () {
    console.log('读取了 box')
  }
})

console.log(data.box) // '读取了 box'
                      // undefined
data.box = 2   // '修改了 box'
console.log(data.box) // '读取了 box'
                      // undefined

如此，便拦截到了对 box 属性的修改和读取操作。

但 res 为 undefined，data.box = 2 的修改操作也无效。

`get` 与 `set` 函数功能不健全

故修改如下：

const data = {
  box: 1
}
let value = data.box
Object.defineProperty(data, 'box', {
  set (newVal) {
    if (newVal === value) return
    value = newVal
    console.log('修改了 box')
  },
  get () {
    console.log('读取了 box')
    return value
  }
})

console.log(data.box) // '读取了 box'
                      // 1

data.box = 2 // '修改了 box'
console.log(data.box) // '读取了 box'
                      // 2

有了这些， myWatch 方法便可实现如下：

const data = {
  box: 1
}
function myWatch(key, fn) {
  let value = data[key]
  Object.defineProperty(data, key, {
    set (newVal) {
      if (newVal === value) return
      value = newVal
      fn()
    },
    get () {
      return value
    }
  })
}
myWatch('box', () => {
    console.log('box变了')
})

data.box = 2 // 'box变了'

但存在一个问题，不能给同一属性添加多个依赖（观察者）：

myWatch('box', () => {
  console.log('我是观察者')
})
myWatch('box', () => {
  console.log('我是另一个观察者')
})

data.box = 2 // '我是另一个观察者'

后面的依赖（观察者）会将前者覆盖掉。

如何能够添加多个依赖（观察者）？

—— 定义一个数组，作为依赖收集器：

const data = {
  box: 1
}
const dep = []
function myWatch(key, fn) {
  dep.push(fn)
  let value = data[key]
  Object.defineProperty(data, key, {
    set (newVal) {
      if (newVal === value) return
      value = newVal
      dep.forEach((f) => {
        f()
      })
    },
    get () {
      return value
    }
  })
}

myWatch('box', () => {
  console.log('我是观察者')
})
myWatch('box', () => {
  console.log('我是另一个观察者')
})

data.box = 2 // '我是观察者'
             // '我是另一个观察者'

修改 data.box 后，两个依赖（观察者）都执行了。

若上例 data 对象需新增两个能够响应数据变化的属性 foo bar：

const data = {
  box: 1,
  foo: 1,
  bar: 1
}

只需执行以下代码即可：

myWatch('foo', () => {
  console.log('我是foo的观察者')
})
myWatch('bar', () => {
  console.log('我是bar的观察者')
})

但问题是，不同属性的依赖（观察者）都被收集进了同一个 dep，修改任何一个属性，都会触发所有的依赖（观察者）：

data.box = 2 // '我是观察者'
             // '我是另一个观察者'
             // '我是foo的观察者'
             // '我是bar的观察者'

我想可以这样解决：

const data = {
  box: 1,
  foo: 1,
  bar: 1
}
const dep = {}
function myWatch(key, fn) {
  if (!dep[key]) {
    dep[key] = [fn]
  } else {
    dep[key].push(fn)
  }
  let value = data[key]
  Object.defineProperty(data, key, {
    set (newVal) {
      if (newVal === value) return
      value = newVal
      dep[key].forEach((f) => {
        f()
      })
    },
    get () {
      return value
    }
  })
}

myWatch('box', () => {
  console.log('我是box的观察者')
})
myWatch('box', () => {
  console.log('我是box的另一个观察者')
})
myWatch('foo', () => {
  console.log('我是foo的观察者')
})
myWatch('bar', () => {
  console.log('我是bar的观察者')
})

data.box = 2 // '我是box的观察者'
             // '我是box的另一个观察者'
data.foo = 2 // '我是foo的观察者'
data.bar = 2 // '我是bar的观察者'

但实际上这样更好些：

const data = {
  box: 1,
  foo: 1,
  bar: 1
}
let target = null
for (let key in data) {
  const dep = []
  let value = data[key]
  Object.defineProperty(data, key, {
    set (newVal) {
      if (newVal === value) return
      value = newVal
      dep.forEach(f => {
        f()
      })
    },
    get () {
      dep.push(target)
      return value
    }
  })
}
function myWatch(key, fn) {
  target = fn
  data[key]
}
myWatch('box', () => {
  console.log('我是box的观察者')
})
myWatch('box', () => {
  console.log('我是box的另一个观察者')
})
myWatch('foo', () => {
  console.log('我是foo的观察者')
})
myWatch('bar', () => {
  console.log('我是bar的观察者')
})

data.box = 2 // '我是box的观察者'
             // '我是box的另一个观察者'
data.foo = 2 // '我是foo的观察者'
data.bar = 2 // '我是bar的观察者'

声明 target 全局变量作为依赖（观察者）的中转站，myWatch 函数执行时用 target 缓存依赖，然后调用 data[key] 触发对应的 get 函数以收集依赖，set 函数被触发时会将 dep 里的依赖（观察者）都执行一遍。这里的 get set 函数形成闭包引用了上面的 dep 常量，这样一来，data 对象的每个属性都有了对应的依赖收集器。

且这一实现方式不需要通过 myWatch 函数显式地将 data 里的属性一一转为访问器属性。

但运行以下代码，会发现仍有问题：

console.log(data.box)
data.box = 2 // '我是box的观察者'
             // '我是box的另一个观察者'
             // '我是bar的观察者'

四个 myWatch 执行完之后 target 缓存的值变成了最后一个 myWatch 方法调用时所传递的依赖（观察者），故执行 console.log(data.box) 读取 box 属性的值时，会将最后缓存的依赖存入 box 属性所对应的依赖收集器，故而再修改 box 的值时，会打印出 '我是bar的观察者'。

我想可以在每次收集完依赖之后，将全局变量 target 设置为空函数来解决这问题：

const data = {
  box: 1,
  foo: 1,
  bar: 1
}
let target = null
for (let key in data) {
  const dep = []
  let value = data[key]
  Object.defineProperty(data, key, {
    set (newVal) {
      if (newVal === value) return
      value = newVal
      dep.forEach(f => {
        f()
      })
    },
    get () {
      dep.push(target)
      target = () => {}
      return value
    }
  })
}
function myWatch(key, fn) {
  target = fn
  data[key]
}
myWatch('box', () => {
  console.log('我是box的观察者')
})
myWatch('box', () => {
  console.log('我是box的另一个观察者')
})
myWatch('foo', () => {
  console.log('我是foo的观察者')
})
myWatch('bar', () => {
  console.log('我是bar的观察者')
})

经测无误。

但开发过程中，还常碰到需观测嵌套对象的情形：

const data = {
  box: {
    gift: 'book'
  }
}

这时，上述实现未能观测到 gift 的修改，显出不足。

如何进行深度观测？

——递归

通过递归将各级属性均转为响应式属性即可：

const data = {
  box: {
    gift: 'book'
  }
}
let target = null
function walk(data) {
  for (let key in data) {
    const dep = []
    let value = data[key]
    if (Object.prototype.toString.call(value) === '[object Object]') {
      walk(value)
    }
    Object.defineProperty(data, key, {
      set (newVal) {
        if (newVal === value) return
        value = newVal
        dep.forEach(f => {
          f()
        })
      },
      get () {
        dep.push(target)
        target = () => {}
        return value
      }
    })
  }
}
walk(data)
function myWatch(key, fn) {
  target = fn
  data[key]
}

myWatch('box', () => {
  console.log('我是box的观察者')
})
myWatch('box.gift', () => {
  console.log('我是gift的观察者')
})

data.box = {gift: 'basketball'} // '我是box的观察者'
data.box.gift = 'guitar'

这时 gift 虽已是访问器属性，但 myWatch 方法执行时 data[box.gift] 未能触发相应 getter 以收集依赖， data[box.gift] 访问不到 gift 属性，data[box][gift] 才可以，故 myWatch 须改写如下：

function myWatch(exp, fn) {
  target = fn
  let pathArr,
      obj = data
  if (/\./.test(exp)) {
    pathArr = exp.split('.')
    pathArr.forEach(p => {
      obj = obj[p]
    })
    return
  }
  data[exp]
}

如果要读取的字段包括 . ，那么按照 . 将其分为数组，然后使用循环读取嵌套对象的属性值。

这时执行代码后发现，data.box.gift = 'guitar' 还是未能触发相应的依赖，即打印出 '我是gift的观察者' 这句信息。调试之后找到问题：

myWatch('box.gift', () => {
  console.log('我是gift的观察者')
})

执行以上代码时，pathArr 即 ['box', 'gift']，循环内 obj = obj[p] 实际上就是 obj = data[box]，读取了一次 box，触发了 box 对应的 getter，收集了依赖：

() => {
  console.log('我是gift的观察者')
}

收集完将全局变量 target 置为空函数，而后，循环继续执行，又读取了 gift 的值，但这时，target 已是空函数，导致属性 gift 对应的 getter 收集了一个“空依赖”，故，data.box.gift = 'guitar' 的操作不能触发期望的依赖。

以上代码有两个问题：

修改 box 会触发“我是gift的观察者”这一依赖
修改 gift 未能触发“我是gift的观察者”的依赖

第一个问题，读取 gift 时，必然经历读取 box 的过程，故触发 box 对应的 getter 无可避免，那么，box 对应 getter 收集 gift 的依赖也就无可避免。但想想也算合理，因为 box 修改时，隶属于 box 的 gift 也算作修改，从这一点看，问题一也不算作问题，划去。

第二个问题，我想可以这样解决：

function myWatch(exp, fn) {
  let pathArr,
      obj = data
  if (/\./.test(exp)) {
    pathArr = exp.split('.')
    pathArr.forEach(p => {
      target = fn
      obj = obj[p]
    })
    return
  }
  target = fn
  data[exp]
}

data.box.gift = 'guitar' // '我是gift的观察者'
data.box = {gift: 'basketball'} // '我是box的观察者'
                                // '我是gift的观察者'

保证属性读取时 target = fn 即可。

那么：

const data = {
  box: {
    gift: 'book'
  }
}
let target = null
function walk(data) {
  for (let key in data) {
    const dep = []
    let value = data[key]
    if (Object.prototype.toString.call(value) === '[object Object]') {
      walk(value)
    }
    Object.defineProperty(data, key, {
      set (newVal) {
        if (newVal === value) return
        value = newVal
        dep.forEach(f => {
          f()
        })
      },
      get () {
        dep.push(target)
        target = () => {}
        return value
      }
    })
  }
}
walk(data)
function myWatch(exp, fn) {
  let pathArr,
      obj = data
  if (/\./.test(exp)) {
    pathArr = exp.split('.')
    pathArr.forEach(p => {
      target = fn
      obj = obj[p]
    })
    return
  }
  target = fn
  data[exp]
}

myWatch('box', () => {
  console.log('我是box的观察者')
})
myWatch('box.gift', () => {
  console.log('我是gift的观察者')
})

现在我想，假如我有以下数据：

const data = {
  player: 'James Harden',
  team: 'Houston Rockets'
}

执行以下代码：

function render() {
  document.body.innerText = `The last season's MVP is ${data.player}, he's from ${data.team}`
}
render()
myWatch('player', render)
myWatch('team', render)

data.player = 'Kobe Bryant'
data.team = 'Los Angeles Lakers'

是不是就可以将数据映射到页面，并响应数据的变化？

执行代码发现，data.player = 'Kobe Bryant' 报错，究其原因，render 方法执行时，会去获取 data.player 和 data.team 的值，但此时，target 为 null，那么读取 player 时对应的依赖收集器 dep 便收集了 null，导致 player 的 setter 调用依赖时报错。

那么我想，在 render 执行时便主动去收集依赖，就不会导致 dep 里收集了 null。

细看 myWatch，这方法做的事情其实就是帮助 getter 收集依赖，它的第一个参数就是要访问的属性，要触发谁的 getter，第二个参数是相应要收集的依赖。

这么看来，render 方法既可以帮助 getter 收集依赖（render 执行时会读取 player team），而且它本身就是要收集的依赖。那么，我能不能修改一下 myWatch 的实现，以支持这样的写法：

myWatch(render, render)

第一个参数作为函数执行一下便有了之前第一个参数的作用，第二个参数还是需要被收集的依赖，嗯，想来合理。

那么，myWatch 改写如下：

function myWatch(exp, fn) {
  target = fn
  if (typeof exp === 'function') {
    exp()
    return
  }
  let pathArr,
      obj = data
  if (/\./.test(exp)) {
    pathArr = exp.split('.')
    pathArr.forEach(p => {
      target = fn
      obj = obj[p]
    })
    return
  }
  data[exp]
}

但，对 team 的修改未能触发页面更新，想来因为 render 执行读取 player 收集依赖后 target 变为空函数，导致读取 team 收集依赖时收集到了空函数。这里大家的依赖都是 render，故可将 target = () => {} 这句删去。

myWatch 这样实现还有个好处，假如 data 中有许多属性都需要通过 render 渲染至页面，一句 myWatch(render, render) 便可，无须如此这般繁复：

myWatch('player', render)
myWatch('team', render)
myWatch('number', render)
myWatch('height', render)
...

那么最终：

const data = {
  player: 'James Harden',
  team: 'Houston Rockets'
}
let target = null
function walk(data) {
  for (let key in data) {
    const dep = []
    let value = data[key]
    if (Object.prototype.toString.call(value) === '[object Object]') {
      walk(value)
    }
    Object.defineProperty(data, key, {
      set (newVal) {
        if (newVal === value) return
        value = newVal
        dep.forEach(f => {
          f()
        })
      },
      get () {
        dep.push(target)
        return value
      }
    })
  }
}
walk(data)
function myWatch(exp, fn) {
  target = fn
  if (typeof exp === 'function') {
    exp()
    return
  }
  let pathArr,
      obj = data
  if (/\./.test(exp)) {
    pathArr = exp.split('.')
    pathArr.forEach(p => {
      target = fn
      obj = obj[p]
    })
    return
  }
  data[exp]
}
function render() {
  document.body.innerText = `The last season's MVP is ${data.player}, he's from ${data.team}`
}

myWatch(render, render)

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如何知道我观察的属性被修改了？

get 与 set 函数功能不健全

如何能够添加多个依赖（观察者）？

如何进行深度观测？

`get` 与 `set` 函数功能不健全