本文介绍: 从高层设计的角度去探讨框架需要关注的问题。第二篇 响应系统。

从高层设计的角度去探讨框架需要关注的问题。

系列目录:

标题 博客
第一篇:框架设计概览 【Vue.js设计与实现】第一篇:框架设计概览-阅读笔记
第二篇:响应系统 【Vue.js设计与实现】第二篇:响应系统-阅读笔记
第三篇:渲染器 【Vue.js设计与实现】第三篇:渲染器-阅读笔记
第四篇:组件化 【Vue.js设计与实现】第四篇:组件化-阅读笔记
第五篇:编译器 【Vue.js设计与实现】第五篇:编译器-阅读笔记
第六篇:服务端渲染 【Vue.js设计与实现】第六篇:服务端渲染-阅读笔记

第二篇 响应系统

  • 第 4 章 响应系统的作用与实现
  • 第 5 章 非原始值的响应式方案
  • 第 6 章 原始值的响应式方案

第四章:响应系统的作用与实现

4.1 响应式数据与副作用函数

副作用函数,即会产生副作用的函数。

如:effect 函数的执行会直接或间接影响其他函数的执行,如修改了全局变量,它就是一个副作用函数。

function effect() {
	document.body.innerHTML = obj.text;
}

响应式数据:若obj.text变化了,我们希望副作用函数effect 重新执行,如果能实现这个目标,就是响应式。

const obj = { text: "hello world" };

function effect() {
	document.body.innerHTML = obj.text;
}

4.2 响应式数据的基本实现

如何让obj实现响应式?我们发现:

  • 当副作用函数 effect 执行时,会触发字段 obj.text 的读取操作
  • 当修改 obj.text 的值时,会触发字段 obj.text 的设置操作

也就是说,我们可以通过拦截一个对象的读取和设置操作来实现响应式:

  • 设置一个桶,来存放与响应式数据相关的副作用函数
  • 读取数据时,把与这个响应式数据相关的副作用函数放进一个桶里
  • 设置数据时(即修改数据时),桶里所有的函数都是与这个响应式数据相关的函数,因此 执行桶中所有函数

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

拦截一个对象属性的读取和设置操作,在vue2用Object.defineProperty实现,在vue3用代理对象Proxy实现。

我们根据上述思路,简单地用proxy实现响应式数据:

桶与响应式数据:

// 存储副作用函数的桶
const bucket = new Set();

// 原始数据
const data = { text: "hello world" };
// 对原始数据的代理
const obj = new Proxy(data, {
	// 拦截读取操作
	get(target, key) {
		// 将副作用函数 effect 添加到存储副作用函数的桶中
		bucket.add(effect);
		// 返回属性值
		return target[key];
	},
	// 拦截设置操作
	set(target, key, newVal) {
		// 设置属性值
		target[key] = newVal;
		// 把副作用函数从桶里取出并执行
		bucket.forEach((fn) => fn());
		// 操作成功
		return true;
	},
});

具体调用:

// 副作用函数
function effect() {
	document.body.innerHTML = obj.text;
}

// 执行副作用函数,触发读取
effect();

 // 1 秒后修改响应式数据
setTimeout(() => {
	obj.text = "hello vue3";
}, 1000);

在浏览器中运行,可以看到字符串的闪动。

4.3 设计一个完善的响应系统

由上一节可知,一个响应系统的工作流程如下:

  • 读取操作发生时,将副作用函数收集到“桶”中;
  • 设置操作发生时,从“桶”中取出副作用函数并执行

但是,上一节的操作有些缺陷:我们硬编码了副作用函数的名字(effect),导致一旦副作用函数的名字不叫 effect,那么这段代码就不能正确地工作了。我们希望,哪怕副作用函数是一个匿名函数,也能够被正确地收集到“桶”中。因此,我们需要提供用来注册副作用函数的机制

// 用一个全局变量存储被注册的副作用函数
let activeEffect;

// effect 函数用于注册副作用函数
function effect(fn) {
	activeEffect = fn;
	fn();
}

这样一来,就可以使用一个匿名的副作用函数作为 effect 函数的参数。 响应系统就不依赖副作用函数的名字了

const obj = new Proxy(data, {
	get(target, key) {
        // 新增
		if(activeEffect){
            bucket.add(activeEffect)
        }

		return target[key];
	},

	set(target, key, newVal) {
		target[key] = newVal;
		bucket.forEach((fn) => fn());
		return true;
	},
});

然而,上述代码还有缺陷:假设我们给obj的其他字段赋值,也会触发proxyset,这是不对的,我们的初衷是只obj.text有响应式。这个问题的根本原因:没有在副作用函数与被操作的目标字段之间建立明确的联系。

解决方法:重新设计“桶”的数据结构。

观察下面代码:

function effect() {
	document.body.innerHTML = obj.text;
}

此副作用函数中有3个角色:

  • 被读取的代理对象obj
  • 被读取的字段text
  • 副作用函数effect

如果用 target 来表示一个代理对象所代理的原始对象,用 key 来表示被操作的字段名,用 effectFn 来表示被注册的副作用函数,则他们的数据结构为树形数据结构,关系如下:

target
	-- key
		--effectFn

举个例子:

两个副作用函数同时读取同一个对象的属性值

target
	-- key
		--effectFn1
		--effectFn2

一个副作用函数中读取了一个对象的两个属性

target
	-- key1
		--effectFn
	-- key2
		--effectFn

不同的副作用函数中读取了两个不同对象的不同属性

target1
	-- key1
		--effectFn1
		
target2
	-- key2
		--effectFn2

构建数据结构与代码:

  • 桶:WeakMap 由 target –> Map 构成
  • 桶里的target: Map 由 key –> Set 构成
const bucket = new WeakMap();

const obj = new Proxy(data, {
	get(target, key) {
		if (!activeEffect) return target[key];

		// key -> effects
		let depsMap = bucket.get(target);
		if (!depsMap) {
			bucket.set(target, (depsMap = new Map()));
		}

		// deps 存储所有与[target,key]相关的副作用函数
		let deps = depsMap.get(key);
		if (!deps) {
			depsMap.set(key, (deps = new Set()));
		}

		deps.add(activeEffect);

		return target[key];
	},
	set(target, key, newVal) {
		target[key] = newVal;
		const depsMap = bucket.get(target);
		if (!depsMap) return;

		const effects = depsMap.get(key);

		effects && effects.forEach((effect) => effect());
	},
});

WeakMap 的键是原始对象 target,WeakMap 的值是一个Map 实例,而 Map 的键是原始对象 target 的 key,Map 的值是一个由副作用函数组成的 Set。

我们把下图中 Set 数据结构所存储的副作用函数集合称为 key 的依赖集合

在这里插入图片描述
为什么桶要使用WeakMap?

const map = new Map();
const weakMap = new WeakMap()

(function () {
	const foo = { foo: 1 };
	const bar = { bar: 2 };

	map.set(foo, 1);
	weakMap.set(bar, 2);
})()

上述代码定义了一个立即执行的函数表达式(IIFE),当它执行完时,map的key 强引用 foo,则它不会被垃圾回收器回收;而WeakMap的 key 是弱引用,垃圾回收器就会把对象 bar 从内存中移除。

简单地说,WeakMap 对 key 是弱引用,不影响垃圾回收器的工作。 常用于存储那些只有当 key 所引用的对象存在时(没有被回收)才有价值的信息,如上述场景:若 target 对象没有引用了,说明用户不需要它了,此时垃圾回收器会完成回收任务。

如果使用 Map 来代替 WeakMap, 那么即使用户的代码对 target 没有任何引用,这个 target 也不会被回收,最终可能导致内存溢出

最后,把收集、触发副作用函数封装到tracktrigger中:

const bucket = new WeakMap();

const obj = new Proxy(data, {
	get(target, key) {
		track(target, key);
		return target[key];
	},
	set(target, key, newVal) {
		target[key] = newVal;
        trigger(target, key)
	},
});

function track(target, key) {
	if (!activeEffect) return;

	let depsMap = bucket.get(target);
	if (!depsMap) {
		bucket.set(target, (depsMap = new Map()));
	}

	let deps = depsMap.get(key);
	if (!deps) {
		depsMap.set(key, (deps = new Set()));
	}

	deps.add(activeEffect);
}

function trigger(target, key) {
	const depsMap = bucket.get(target);
	if (!depsMap) return;

	const effects = depsMap.get(key);

	effects && effects.forEach((effect) => effect());
}

4.4 分支切换与 cleanup

分支切换:当字段 obj.ok 的值发生变化时,代码执行的分支会跟着变化,这就是分支切换

document.body.innerHTML = obj.ok ? obj.text : "not";

分支切换可能会产生遗留的副作用函数。obj.ok的初始值为true时,会读取字段obj.text,则副作用函数与响应式数据之间的联系如下:

data
	--ok
		--effectFn
	--text
		--effectFn
	

在这里插入图片描述

当obj.ok的值为false时,obj.text不会被读取,此时副作
用函数 effectFn 应该被字段 obj.text 所对应的依赖集合收集:

在这里插入图片描述

然而,在obj.ok改为false时,我们并没有删除key为text的副作用函数,这就产生了遗留的副作用函数

遗留的副作用函数会导致不必要的更新。即,会调用不必要的副作用函数。举个例子:

effect(function effectFn(){
    document.body.innerHTML = obj.ok ? obj.text : "not";
})

若此时obj.ok为false,但修改了obj.text的值,副作用函数仍然会执行,尽管我们已经不再读取obj.text了。

解决这个问题的方法:每次副作用函数执行时,我们可以 先把它从所有与之关联的依赖集合中删除。当副作用函数执行完毕后,会重新建立联系,但在新的联系中不会包含遗留的副作用函数。如图:

在这里插入图片描述

要将一个副作用函数从所有与之关联的依赖集合中移除,就需要知道哪些依赖集合中包含它,即,需要一个数组来存储包含当前副作用函数的依赖集合

effectFn 添加一个属性deps ,用来存储会调用此副作用函数的依赖集合。

function effect(fn) {
	const effectFn = () => {
		activeEffect = effect;
		fn();
	};

	// 存储所有与该副作用函数相关联的依赖集合
	effectFn.deps = [];
	effectFn();
}

track中添加:

function track(target, key) {
	if (!activeEffect) return;

	let depsMap = bucket.get(target);
	if (!depsMap) {
		bucket.set(target, (depsMap = new Map()));
	}

	let deps = depsMap.get(key);
	if (!deps) {
		depsMap.set(key, (deps = new Set()));
	}

	deps.add(activeEffect);

	// 新增
	activeEffect.deps.push(deps);
}

在副作用函数执行时,将包含此副作用函数的依赖集合中的此函数移除:

function effect(fn) {
	const effectFn = () => {
		// 调用 cleanup 函数完成清除工作
		cleanup(effectFn);
		activeEffect = effect;
		fn();
	};

	// 存储所有与该副作用函数相关联的依赖集合
	effectFn.deps = [];
	effectFn();
}

function cleanup(effectFn) {
	for (let i = 0; i < effectFn.deps.length; i++) {
		const deps = effectFn.deps[i];
		deps.delete(effectFn);
	}
	// 重置数组
	effectFn.deps.length = 0;
}

到这里,我们已经清除了遗留的副作用函数。然而,运行此代码,会发现:出现了死循环。问题出现在trigger 函数中:

function trigger(target, key) {
	const depsMap = bucket.get(target);
	if (!depsMap) return;

	const effects = depsMap.get(key);

    // 问题出现在这里
	effects && effects.forEach((effect) => effect());
}

原因:

在调用 forEach 遍历 Set 集合时,如果一个值已经被访问过了,但该值被删除并重新添加到集合,如果此时 forEach 遍历没有结束,那么该值会重新被访问

因此,想要解决这个问题,我们可以创建一个新的set集合并遍历它:

function trigger(target, key) {
	const depsMap = bucket.get(target);
	if (!depsMap) return;

	const effects = depsMap.get(key);

	// 新增
	const effectsToRun = new Set(effects);
	effectsToRun.forEach((effect) => effect());
}

4.5 嵌套的 effect 与 effect 栈

上述代码在effect嵌套时会出错,原因是:

同一时刻 activeEffect 所存储的副作用函数只能有一个。当副作用函数发生嵌套时,内层副作用函数的执行会覆盖 activeEffect 的值,并且永远不会恢复到原来的值。

解决方法:需要一个副作用函数栈 effectStack,在副作用函数执行时,将当前副作用函数压入栈中,执行完毕后将其从栈中弹出,并始终让 activeEffect 指向栈顶的副作用函数。

let activeEffect;
const effectStack = [];

function effect(fn) {
	const effectFn = () => {
		cleanup(effectFn);
        
		activeEffect = effectFn;
		effectStack.push(effectFn);

		fn();

		effectStack.pop();
		activeEffect = effectStack[effectStack.length - 1];
	};

	effectFn.deps = [];
	effectFn();
}

4.6 避免无限递归循环

如下代码会无限递归循环:

const data = { foo: 1 };
const obj = new Proxy(data, {
	//
});

effect(() => obj.foo++);

原因是:obj.foo++语句,会读取也会设置,因此它会触发tracktrigger,不断地添加副作用函数。

解决方法:可以在 trigger 动作发生时增加守卫条件:如果 trigger 触发执行的副作用函数与当前正在执行的副作用函数相同,则不触发执行。

function trigger(target, key) {
	const depsMap = bucket.get(target);
	if (!depsMap) return;

	const effects = depsMap.get(key);
    // 新增
	const effectsToRun = new Set();

	effects &&
		effects.forEach((effect) => {
			if (effect !== activeEffect) {
				effectsToRun.add(effect);
			}
		});

	effectsToRun.forEach((effect) => effect());
}

4.7 调度执行


其他

响应式数据

先了解两个概念:副作用函数和响应式数据。

副作用函数:会产生副作用的函数。

如:

let val=1

function effect(){
	val=2
}

这个函数改变了全局变量val,产生了副作用,因此是副作用函数。

而如果val这个数据的变化改变了视图的变化,那么val就称作响应式数据

想要实现响应式数据,需要依赖两个行为:

  • getter:数据读取
  • setter:数据修改

vue2中这两个行为通过Object.defineProperty实现
vue3中这两个行为通过Proxy实现。

响应式数据的实现原理

Vue在组件和实例初始化的时候,会将data里的数据进行数据劫持,即Object.defineProperty对数据进行处理。被劫持后的数据会有两个属性:gettersetter

使用数据时触发getter,修改数据时触发setter,同时也出发了底层的watcher监听,通知DOM修改刷新。 这就实现了响应式数据。

Vue中的数据变页面一定变吗?

不一定。数据变页面也变是因为数据有getter和setter两个属性。如果没有则不会变。

vue中的响应式是什么?
怎么理解响应式原理?_vue响应式属性_J.P_P的博客-CSDN博客

Vue 核心之数据劫持 – Jaye8584 – 博客园 (cnblogs.com)

调度系统

调度系统,指的是响应性的可调度性

可调度性,指的是,当数据更新的动作,触发副作用函数重新执行时,有能力决定:副作用函数effect执行的时机、次数以及方式。

想要实现一个调度系统,需要依赖:异步Promise和队列jobQueue。需要:基于Set构建出一个基本的队列数组jobQueue,利用Promise的异步特性,来控制执行的顺序。

计算属性

计算属性的本质:一个属性值,当依赖响应式数据发生变化时,重新计算。

计算属性的实现:依赖于调度系统。

懒惰执行

watch监听器:观测一个响应式数据,当数据发生变化时,通知并执行对应的回调函数。

这意味着,watch很多时候不需要立即执行。因此,需要懒惰执行进行控制。

懒惰执行的实现:比调度系统简单。本质上是一个boolean型的值,被添加到effet函数中,用来控制副作用的执行。

if(!lazy){
	//执行副作用函数
}

watch的实现原理

基于调度系统和懒惰执行。

过期的副作用

我们可以在watch完成异步操作。但是,大量的异步操作可能导致竞态问题

竞态问题:在描述一个系统或进程的输出,依赖于不受控制的事件出现顺序或者出现时机。

如:

let findData

watch(obj,async()=>{
	const res=await fetch('/path/to/request')
	findData=res
})

这段代码是异步操作。若obj改变了两次,就会发送两次网络请求。我们无法知道findData最后保存的值是哪一次网络请求的。这种问题就是竞态问题

而如果想要解决这问题,那么就需要使用到 watch 回调函数的第三个参数 onInvalidate,它本身也是一个回调函数。并且该回调函数(onInvalidate)会在副作用下一次重新执行前调用,可以用来清除无效的副作用,例如等待中的异步请求
而onInvalidate 的实现原理也非常简单,只需要 在副作用函数(effct)重新执行前,先触发 onInvalidate 即可。

好抽象,没太懂。

第七章:渲染器的设计

渲染器和渲染函数不是一个东西。

  • 渲染器是createRenderer的返回值,是一个对象
  • 渲染函数是渲染器对象中的render方法

在vue 3.2.37 源码中,createRenderer函数具体是通过baseCreateRenderer进行的。总体可以分为两部分:

  1. 在浏览器端渲染时,利用DOM API完成DOM操作:如渲染DOM用createElement,删除DOM使用removeChild
  2. 渲染器不能和宿主环境(浏览器)强耦合:vue中有浏览器渲染和服务端渲染。若与浏览器强耦合就不好实现服务端渲染了。

vnode

一个普通的JS对象,代表了渲染的内容。 对象中通过type表示渲染的DOM。如type===div表示div标签。type===Fragment表示文档片段。

第八章:挂载与更新

对于渲染器,它所作的最核心的事情是:对节点进行挂载、更新。

第八章分为两部分来讲解这件事:

  1. DOM节点操作
  2. 属性节点操作

DOM节点操作

分为3部分:

  • 挂载:节点的初次渲染。如用createElement新建一个节点。
  • 更新:当响应性数据发生变化时,可能会涉及到DOM的更新。本质上属于属性的更新。
  • 卸载:旧节点不再需要了,就删除旧节点。如通过parentEl.removeChild进行。

属性节点操作

属性可以分为两类:

  1. 属性,如:class,id,value…
  2. 事件,如:click、input…

先了解非事件的属性部分。
想了解vue对属性的处理,需要先了解浏览器中的属性分类。
浏览器中,DOM属性被分为两类:

  1. HTML Attributes:直接定义在HTML上的属性
  2. DOM Properties:拿到DOM对象后定义的属性。

对于HTML Attributes,它只能在html中操作。而想要在JS中操作DOM,需要通过DOM Properties来实现。因为JS本身特性的问题,会导致某些DOM Properties的设置存在特殊性,如classtypevalue。为了保证DOM Properties的成功设置,我们需要知道不同属性的DOM Properties定义方式。

  1. el.setAttribute('属性名','属性值')
  2. . 属性赋值el.属性名=属性值el[属性名]=属性值

在这里插入图片描述
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事件

原文地址:https://blog.csdn.net/karshey/article/details/135933592

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