腳本之家服務(wù)器常用軟件

快捷導(dǎo)航

深入淺出 Vue 系列 -- 數(shù)據(jù)劫持實(shí)現(xiàn)原理

更新時(shí)間：2019年04月23日 08:43:52 作者：descire

一、前言

數(shù)據(jù)雙向綁定作為 Vue 核心功能之一，其實(shí)現(xiàn)原理主要分為兩部分：

數(shù)據(jù)劫持
發(fā)布訂閱模式

本篇文章主要介紹 Vue 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)劫持的思路，下一篇?jiǎng)t會(huì)介紹發(fā)布訂閱模式的設(shè)計(jì)。

二、針對(duì) Object 類(lèi)型的劫持

對(duì)于 Object 類(lèi)型，主要劫持其屬性的讀取與設(shè)置操作。在 JavaScript 中對(duì)象的屬性主要由一個(gè)字符串類(lèi)型的“名稱(chēng)”以及一個(gè)“屬性描述符”組成，屬性描述符包括以下選項(xiàng)：

value：該屬性的值；
writable：僅當(dāng)值為 true 時(shí)表示該屬性可以被改變；
get： getter （讀取器）；
set： setter （設(shè)置器）；
configurable：僅當(dāng)值為 true 時(shí)，該屬性可以被刪除以及屬性描述符可以被改變；
enumerable：僅當(dāng)值為 true 時(shí)，該屬性可以被枚舉。

上述 setter 和 getter 方法就是供開(kāi)發(fā)者自定義屬性的讀取與設(shè)置操作，而設(shè)置對(duì)象屬性的描述符則少不了 Object.defineProperty() 方法：

function defineReactive (obj, key) {
 let val = obj[key]
 Object.defineProperty(obj, key, {
  get () {
   console.log(' === 收集依賴(lài) === ')
   console.log(' 當(dāng)前值為：' + val)
   return val
  },
  set (newValue) {
   console.log(' === 通知變更 === ')
   console.log(' 當(dāng)前值為：' + newValue)
   val = newValue
  }
 })
}

const student = {
 name: 'xiaoming'
}

defineReactive(student, 'name') // 劫持 name 屬性的讀取和設(shè)置操作

上述代碼通過(guò) Object.defineProperty() 方法設(shè)置屬性的 setter 與 getter 方法，從而達(dá)到劫持 student 對(duì)象中的 name 屬性的讀取和設(shè)置操作的目的。

讀者可以發(fā)現(xiàn)，該方法每次只能設(shè)置一個(gè)屬性，那么就需要遍歷對(duì)象來(lái)完成其屬性的配置：

 Object.keys(student).forEach(key => defineReactive(student, key))

另外還必須是一個(gè)具體的屬性，這也非常的致命。

假如后續(xù)需要擴(kuò)展該對(duì)象，那么就必須手動(dòng)為新屬性設(shè)置 setter 和 getter 方法，**這就是為什么不在 data 中聲明的屬性無(wú)法自動(dòng)擁有雙向綁定效果的原因 **。（這時(shí)需要調(diào)用 Vue.set() 手動(dòng)設(shè)置）

以上便是對(duì)象劫持的核心實(shí)現(xiàn)，但是還有以下重要的細(xì)節(jié)需要注意：

1、屬性描述符 - configurable

在 JavaScript 中，對(duì)象通過(guò)字面量創(chuàng)建時(shí)，其屬性描述符默認(rèn)如下：

const foo = {
 name: '123'
}
Object.getOwnPropertyDescriptor(foo, 'name') // { value: '123', writable: true, enumerable: true, configurable: true }

前面也提到了 configurable 的值如果為 false，則無(wú)法再修改該屬性的描述符，所以在設(shè)置 setter 和 getter 方法時(shí)，需要注意 configurable 選項(xiàng)的取值，否則在使用 Object.defineProperty() 方法時(shí)會(huì)拋出異常：

// 部分重復(fù)代碼 這里就不再羅列了。
function defineReactive (obj, key) {
 // ...

 const desc = Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, key)

 if (desc && desc.configurable === false) {
  return
 }

 // ...
}

而在 JavaScript 中，導(dǎo)致 configurable 值為 false 的情況還是很多的：

可能該屬性在此之前已經(jīng)通過(guò) Object.defineProperty() 方法設(shè)置了 configurable 的值；
通過(guò) Object.seal() 方法設(shè)置該對(duì)象為密封對(duì)象，只能修改該屬性的值并且不能刪除該屬性以及修改屬性的描述符；
通過(guò) Object.freeze() 方法凍結(jié)該對(duì)象，相比較 Object.seal() 方法，它更為嚴(yán)格之處體現(xiàn)在不允許修改屬性的值。

2、默認(rèn) getter 和 setter 方法

另外，開(kāi)發(fā)者可能已經(jīng)為對(duì)象的屬性設(shè)置了 getter 和 setter 方法，對(duì)于這種情況，Vue 當(dāng)然不能破壞開(kāi)發(fā)者定義的方法，所以 Vue 中還要保護(hù)默認(rèn)的 getter 和 setter 方法：

// 部分重復(fù)代碼 這里就不再羅列了
function defineReactive (obj, key) {
 let val = obj[key]

 //....

 // 默認(rèn) getter setter
 const getter = desc && desc.get
 const setter = desc && desc.set

 Object.defineProperty(obj, key, {
  get () {
   const value = getter ? getter.call(obj) : val // 優(yōu)先執(zhí)行默認(rèn)的 getter
   return value
  },
  set (newValue) {
   const value = getter ? getter.call(obj) : val
   // 如果值相同則沒(méi)必要更新 === 的坑點(diǎn) NaN!!!!
   if (newValue === value || (value !== value && newValue !== newValue)) {
    return
   }

   if (getter && !setter) {
    // 用戶(hù)未設(shè)置 setter
    return
   }

   if (setter) {
    // 調(diào)用默認(rèn)的 setter 方法
    setter.call(obj, newValue)
   } else {
    val = newValue
   }
  }
 })
}

3、遞歸屬性值

最后一種比較重要的情況就是屬性的值可能也是一個(gè)對(duì)象，那么在處理對(duì)象的屬性時(shí)，需要遞歸處理其屬性值：

function defineReactive (obj, key) {
 let val = obj[key]

 // ...

 // 遞歸處理其屬性值
 const childObj = observe(val)

 // ...
}

遞歸循環(huán)引用對(duì)象很容易出現(xiàn)遞歸爆棧問(wèn)題，對(duì)于這種情況，Vue 通過(guò)定義 ob 對(duì)象記錄已經(jīng)被設(shè)置過(guò) getter 和 setter 方法的對(duì)象，從而避免遞歸爆棧的問(wèn)題。

function isObject (val) {
 const type = val
 return val !== null && (type === 'object' || type === 'function')
}

function observe (value) {
 if (!isObject(value)) {
  return
 }

 let ob
 // 避免循環(huán)引用造成的遞歸爆棧問(wèn)題
 if (value.hasOwnProperty('__ob__') && value.__obj__ instanceof Observer) {
  ob = value.__ob__
 } else if (Object.isExtensible(value)) {
  // 后續(xù)需要定義諸如 __ob__ 這樣的屬性，所以需要能夠擴(kuò)展
  ob = new Observer(value)
 }

 return ob
}

上述代碼中提到了對(duì)象的可擴(kuò)展性，在 JavaScript 中所有對(duì)象默認(rèn)都是可擴(kuò)展的，但同時(shí)也提供了相應(yīng)的方法允許對(duì)象不可擴(kuò)展：

const obj = { name: 'xiaoming' }
Object.preventExtensions(obj)
obj.age = 20
console.log(obj.age) // undefined

除了上述方法，還有前面提到的 Object.seal() 和 Object.freeze() 方法。

三、針對(duì) Array 類(lèi)型的劫持

數(shù)組是一種特殊的對(duì)象，其下標(biāo)實(shí)際上就是對(duì)象的屬性，所以理論上是可以采用 Object.defineProperty() 方法處理數(shù)組對(duì)象。

但是 Vue 并沒(méi)有采用上述方法劫持?jǐn)?shù)組對(duì)象，筆者猜測(cè)主要由于以下兩點(diǎn)：（讀者有更好的見(jiàn)解，歡迎留言。）

1、特殊的 length 屬性

數(shù)組對(duì)象的 length 屬性的描述符天生獨(dú)特：

const arr = [1, 2, 3]

Object.getOwnPropertyDescriptor(arr, 'length').configurable // false

這就意味著無(wú)法通過(guò) Object.defineProperty() 方法劫持 length 屬性的讀取和設(shè)置方法。

相比較對(duì)象的屬性，數(shù)組下標(biāo)變化地相對(duì)頻繁，并且改變數(shù)組長(zhǎng)度的方法也比較靈活，一旦數(shù)組的長(zhǎng)度發(fā)生變化，那么在無(wú)法自動(dòng)感知的情況下，開(kāi)發(fā)者只能手動(dòng)更新新增的數(shù)組下標(biāo)，這可是一個(gè)很繁瑣的工作。

2、數(shù)組的操作場(chǎng)景

數(shù)組主要的操作場(chǎng)景還是遍歷，而對(duì)于每一個(gè)元素都掛載一個(gè) get 和 set 方法，恐怕也是不小的性能負(fù)擔(dān)。

3、數(shù)組方法的劫持

最終 Vue 選擇劫持一些常用的數(shù)組操作方法，從而知曉數(shù)組的變化情況：

const methods = [
 'push',
 'pop',
 'shift',
 'unshift',
 'sort',
 'reverse',
 'splice'
]

數(shù)組方法的劫持涉及到原型相關(guān)的知識(shí)，首先數(shù)組實(shí)例大部分方法都是來(lái)源于 Array.prototype 對(duì)象。

但是這里不能直接篡改 Array.prototype 對(duì)象，這樣會(huì)影響所有的數(shù)組實(shí)例，為了避免這種情況，需要采用原型繼承得到一個(gè)新的原型對(duì)象：

const arrayProto = Array.prototype
const injackingPrototype = Object.create(arrayProto)

拿到新的原型對(duì)象之后，再重寫(xiě)這些常用的操作方法：

methods.forEach(method => {
 const originArrayMethod = arrayProto[method]
 injackingPrototype[method] = function (...args) {
  const result = originArrayMethod.apply(this, args)
  let inserted
  switch (method) {
   case 'push':
   case 'unshift':
    inserted = args
    break
   case 'splice':
    inserted = args.slice(2)
    break
  }
  if (inserted) {
   // 對(duì)于新增的元素，繼續(xù)劫持
   // ob.observeArray(inserted)
  }
  // 通知變化
  return result
 }
})

最后，更新劫持?jǐn)?shù)組實(shí)例的原型，在 ES6 之前，可以通過(guò)瀏覽器私有屬性 proto 指定原型，之后，便可以采用如下方法：

Object.setPrototypeOf(arr, injackingPrototype)

順便提一下，采用 Vue.set() 方法設(shè)置數(shù)組元素時(shí)，Vue 內(nèi)部實(shí)際上是調(diào)用劫持后的 splice() 方法來(lái)觸發(fā)更新。

四、總結(jié)

由上述內(nèi)容可知，Vue 中的數(shù)據(jù)劫持分為兩大部分：

針對(duì) Object 類(lèi)型，采用 Object.defineProperty() 方法劫持屬性的讀取和設(shè)置方法；
針對(duì) Array 類(lèi)型，采用原型相關(guān)的知識(shí)劫持常用的函數(shù)，從而知曉當(dāng)前數(shù)組發(fā)生變化。

并且 Object.defineProperty() 方法存在以下缺陷：