什么是响应式？

我们先来看一下响应式意味着什么？我们来看一段代码：

num 有一个初始化的值，有一段代码使用了这个值；

那么在 num 有一个新的值时，这段代码可以自动重新执行；

let num = 100;

console.log(num * 2); // num变化时这两个console.log都会执行
console.log(num * num);

num = 200;

上面的这样一种可以自动响应数据变量的代码机制，我们就称之为是响应式的。

那么我们再来看一下对象的响应式：

响应式函数设计

首先，执行的代码中可能不止一行代码，所以我们可以将这些代码放到一个函数中：

那么我们的问题就变成了，当数据发生变化时，自动去执行某一个函数；

但是有一个问题：在开发中我们是有很多的函数的，我们如何区分一个函数需要响应式，还是不需要响应式呢？

// 对象的响应式
const obj = {
  name: "why",
  age: 18,
};

function foo() {
  console.log(obj.name);
  console.log(obj.age);
}

function bar() {
  console.log(obj.age + 100);
}

// 修改obj对象
obj.name = "kobe"; // 当name发送改变只会调用foo函数，因为上面两个函数，只有foo函数依赖name
obj.age = 20; // 当age发生变化，会调用foo和bar函数，两个函数都依赖了age

响应式函数的实现 watchFn

但是我们怎么区分呢？

这个时候我们封装一个新的函数 watchFn；

凡是传入到 watchFn 的函数，就是需要响应式的；

其他默认定义的函数都是不需要响应式的；

const obj = {
  name: "why",
  age: 18,
};

// function foo() {
//   console.log("foo:", obj.name)
//   console.log("foo", obj.age)
//   console.log("foo function")
// }

// function bar() {
//   console.log("bar:", obj.name + " hello")
//   console.log("bar:", obj.age + 10)
//   console.log("bar function")
// }

// 设置一个专门执行响应式函数的一个函数
const reactiveFns = [];
function watchFn(fn) {
  reactiveFns.push(fn);
  fn(); // 函数传到watchFn会自动执行一次
}

watchFn(function foo() {
  console.log("foo:", obj.name);
  console.log("foo", obj.age);
  console.log("foo function");
});

watchFn(function bar() {
  console.log("bar:", obj.name + " hello");
  console.log("bar:", obj.age + 10);
  console.log("bar function");
});

// 修改obj的属性
console.log("name发生变化-----------------------");
obj.name = "kobe";
reactiveFns.forEach((fn) => {
  fn();
});

响应式依赖的收集

目前我们收集的依赖是放到一个数组中来保存的，但是这里会存在数据管理的问题：

我们在实际开发中需要监听很多对象的响应式；

这些对象需要监听的不只是一个属性，它们很多属性的变化，都会有对应的响应式函数；

我们不可能在全局维护一大堆的数组来保存这些响应函数；

所以我们要设计一个类，这个类用于管理某一个对象的某一个属性的所有响应式函数：

相当于替代了原来的简单 reactiveFns 的数组；

每个响应式对象都有自己的数组

class Depend {
  constructor() {
    this.reactiveFns = [];
  }

  addDepend(fn) {
    if (fn) {
      this.reactiveFns.push(fn);
    }
  }

  notify() {
    this.reactiveFns.forEach((fn) => {
      fn();
    });
  }
}

const obj = {
  name: "why",
  age: 18,
};

// 设置一个专门执行响应式函数的一个函数
const dep = new Depend();
function watchFn(fn) {
  dep.addDepend(fn);
  fn();
}

watchFn(function foo() {
  console.log("foo:", obj.name);
  console.log("foo", obj.age);
  console.log("foo function");
});

watchFn(function bar() {
  console.log("bar:", obj.name + " hello");
  console.log("bar:", obj.age + 10);
  console.log("bar function");
});

// 修改obj的属性
console.log("name发生变化-----------------------");
obj.name = "kobe";
dep.notify();

console.log("age发生变化-----------------------");
dep.notify();

console.log("name发生变化-----------------------");
obj.name = "james"; // 这里改变了name之后忘了调用notify方法，所以需要监听name属性变化，自动调用notify方法

监听对象的变化

那么我们接下来就可以通过之前学习的方式来监听对象的变量：

方式一：通过 Object.defineProperty 的方式（vue2 采用的方式）；

方式二：通过 new Proxy 的方式（vue3 采用的方式）；

class Depend {
  constructor() {
    this.reactiveFns = [];
  }

  addDepend(fn) {
    if (fn) {
      this.reactiveFns.push(fn);
    }
  }

  notify() {
    this.reactiveFns.forEach((fn) => {
      fn();
    });
  }
}

const obj = {
  name: "why",
  age: 18,
};

// 设置一个专门执行响应式函数的一个函数
const dep = new Depend();
function watchFn(fn) {
  dep.addDepend(fn);
  fn();
}

// 方案一: Object.defineProperty() -> Vue2
Object.keys(obj).forEach((key) => {
  let value = obj[key];

  Object.defineProperty(obj, key, {
    set: function (newValue) {
      value = newValue;
      dep.notify();
    },
    get: function () {
      return value;
    },
  });
});

// 方式二: new Proxy() -> Vue3

watchFn(function foo() {
  console.log("foo:", obj.name);
  console.log("foo", obj.age);
  console.log("foo function");
});

watchFn(function bar() {
  console.log("bar:", obj.name + " hello");
  console.log("bar:", obj.age + 10);
  console.log("bar function");
});

// 修改obj的属性
console.log("name发生变化-----------------------");
obj.name = "kobe";

console.log("age发生变化-----------------------");
obj.age = 20;

console.log("name发生变化-----------------------");
obj.name = "james";

对象的依赖管理

我们目前是创建了一个 Depend 对象，用来管理对于 name 变化需要监听的响应函数：

但是实际开发中我们会有不同的对象，另外会有不同的属性需要管理；

我们如何可以使用一种数据结构来管理不同对象的不同依赖关系呢？

在前面我们刚刚学习过 WeakMap，并且在学习 WeakMap 的时候我讲到了后面通过 WeakMap 如何管理这种响应式的数据依赖：

之前我们将 obj 对象的 name 和 age 属性的变化放在同一个 dep 对象里面，这样假如说：只修改 name 的情况下，但是有个函数没有依赖 name，但是该函数也会被执行，类似下面这样。

watchFn(function foo() {
  console.log("foo function");
  console.log("foo:", obj.name);
  console.log("foo", obj.age);
});

watchFn(function bar() {
  console.log("bar function");
  console.log("bar:", obj.age + 10);
});

所以我们应该是 name 属性有自己的 dep 对象，age 属性也有自己的 dep 对象。

但是，对于这样的数据结构该怎么管理呢？因为除了 obj 对象还有别的对象，比如 user 对象，user 对象里面也有自己的属性需要监听。

我们可以使用 WeakMap 来实现，有一个 objMap 对象，obj 对象对应 map1 对象，user 对象对应 map2 对象，map1 和 map2 对象里面放的是各自属性对应的 dep 对象，假如 obj 对象的 name 属性发生变化了，我们就可以通过调用 objMap.get(obj).get(name).notify()来监听 name 的变化。

对象依赖管理的实现

/**
 * 1.dep对象数据结构的管理(最难理解)
 * 每一个对象的每一个属性都会对应一个dep对象
 * 同一个对象的多个属性的dep对象是存放一个map对象中
 * 多个对象的map对象, 会被存放到一个objMap的对象中
 * 2.依赖收集: 当执行get函数, 自动的添加fn函数
 */

class Depend {
  constructor() {
    this.reactiveFns = [];
  }

  addDepend(fn) {
    if (fn) {
      this.reactiveFns.push(fn);
    }
  }

  notify() {
    this.reactiveFns.forEach((fn) => {
      fn();
    });
  }
}

const obj = {
  name: "why",
  age: 18,
};

// 设置一个专门执行响应式函数的一个函数
let reactiveFn = null;
function watchFn(fn) {
  reactiveFn = fn;
  fn();
  reactiveFn = null;
}

// 封装一个函数: 负责通过obj的key获取对应的Depend对象
const objMap = new WeakMap();
function getDepend(obj, key) {
  // 1.根据对象obj, 找到对应的map对象
  let map = objMap.get(obj);
  if (!map) {
    map = new Map();
    objMap.set(obj, map);
  }

  // 2.根据key, 找到对应的depend对象
  let dep = map.get(key);
  if (!dep) {
    dep = new Depend();
    map.set(key, dep);
  }

  return dep;
}

// 方案一: Object.defineProperty() -> Vue2
Object.keys(obj).forEach((key) => {
  let value = obj[key];

  Object.defineProperty(obj, key, {
    set: function (newValue) {
      value = newValue;
      const dep = getDepend(obj, key);
      dep.notify();
    },
    get: function () {
      // 拿到obj -> key
      // console.log("get函数中:", obj, key)
      // 找到对应的obj对象的key对应的dep对象
      const dep = getDepend(obj, key);
      dep.addDepend(reactiveFn);

      return value;
    },
  });
});

// 方式二: new Proxy() -> Vue3

watchFn(function foo() {
  console.log("foo function");
  console.log("foo:", obj.name);
  console.log("foo", obj.age);
});

watchFn(function bar() {
  console.log("bar function");
  console.log("bar:", obj.age + 10);
});

// 修改obj的属性
// console.log("name发生变化-----------------------")
// obj.name = "kobe"  // name发生变化只会执行foo函数
console.log("age发生变化-----------------------");
obj.age = 20;

对 Depend 重构

但是这里有两个问题：

问题一：如果函数中有用到两次 key，比如 name，那么这个函数会被收集两次；

问题二：我们并不希望将添加 reactiveFn 放到 get 中，因为它是属于 Dep 的行为；

所以我们需要对 Depend 类进行重构：

解决问题一的方法：不使用数组，而是使用 Set；

解决问题二的方法：添加一个新的方法，用于收集依赖；

class Depend {
  constructor() {
    this.reactiveFns = new Set(); // 改成Set，它的key不能重复
  }

  addDepend(fn) {
    if (fn) {
      this.reactiveFns.add(fn);
    }
  }

  depend() {
    // 增加depend方法
    if (reactiveFn) {
      this.reactiveFns.add(reactiveFn);
    }
  }

  notify() {
    this.reactiveFns.forEach((fn) => {
      fn();
    });
  }
}

// 设置一个专门执行响应式函数的一个函数
let reactiveFn = null;
function watchFn(fn) {
  reactiveFn = fn;
  fn();
  reactiveFn = null;
}

// 封装一个函数: 负责通过obj的key获取对应的Depend对象
const objMap = new WeakMap();
function getDepend(obj, key) {
  // 1.根据对象obj, 找到对应的map对象
  let map = objMap.get(obj);
  if (!map) {
    map = new Map();
    objMap.set(obj, map);
  }

  // 2.根据key, 找到对应的depend对象
  let dep = map.get(key);
  if (!dep) {
    dep = new Depend();
    map.set(key, dep);
  }

  return dep;
}

const obj = {
  name: "why",
  age: 18,
  address: "广州市",
};

// 方案一: Object.defineProperty() -> Vue2
Object.keys(obj).forEach((key) => {
  let value = obj[key];

  Object.defineProperty(obj, key, {
    set: function (newValue) {
      value = newValue;
      const dep = getDepend(obj, key);
      dep.notify();
    },
    get: function () {
      // 拿到obj -> key
      // console.log("get函数中:", obj, key)
      // 找到对应的obj对象的key对应的dep对象
      const dep = getDepend(obj, key);
      // dep.addDepend(reactiveFn)
      dep.depend();

      return value;
    },
  });
});

// 方式二: new Proxy() -> Vue3

// ========================= 业务代码 ========================
watchFn(function () {
  console.log(obj.name);
  console.log(obj.age);
  console.log(obj.age); // 使用Set，这里依赖了2次age，但是只会执行一次
});

// watchFn(function() {
//   console.log(obj.address)
// })

// watchFn(function() {
//   console.log(obj.age)
//   console.log(obj.address)
// })

// 修改name
console.log("--------------");
// obj.name = "kobe"
obj.age = 20;
// obj.address = "上海市"

多个对象响应式和 Proxy 代理

多个对象响应式

class Depend {
  constructor() {
    this.reactiveFns = new Set();
  }

  addDepend(fn) {
    if (fn) {
      this.reactiveFns.add(fn);
    }
  }

  depend() {
    if (reactiveFn) {
      this.reactiveFns.add(reactiveFn);
    }
  }

  notify() {
    this.reactiveFns.forEach((fn) => {
      fn();
    });
  }
}

// 设置一个专门执行响应式函数的一个函数
let reactiveFn = null;
function watchFn(fn) {
  reactiveFn = fn;
  fn();
  reactiveFn = null;
}

// 封装一个函数: 负责通过obj的key获取对应的Depend对象
const objMap = new WeakMap();
function getDepend(obj, key) {
  // 1.根据对象obj, 找到对应的map对象
  let map = objMap.get(obj);
  if (!map) {
    map = new Map();
    objMap.set(obj, map);
  }

  // 2.根据key, 找到对应的depend对象
  let dep = map.get(key);
  if (!dep) {
    dep = new Depend();
    map.set(key, dep);
  }

  return dep;
}

// 方案一: Object.defineProperty() -> Vue2
function reactive(obj) {
  Object.keys(obj).forEach((key) => {
    let value = obj[key];

    Object.defineProperty(obj, key, {
      set: function (newValue) {
        value = newValue;
        const dep = getDepend(obj, key);
        dep.notify();
      },
      get: function () {
        // 拿到obj -> key
        // console.log("get函数中:", obj, key)
        // 找到对应的obj对象的key对应的dep对象
        const dep = getDepend(obj, key);
        // dep.addDepend(reactiveFn)
        dep.depend();

        return value;
      },
    });
  });
  return obj;
}

// 方式二: new Proxy() -> Vue3

// ========================= 业务代码 ========================
const obj = reactive({
  name: "why",
  age: 18,
  address: "广州市",
});

watchFn(function () {
  console.log(obj.name);
  console.log(obj.age);
  console.log(obj.age);
});

// 修改name
console.log("--------------");
// obj.name = "kobe"
obj.age = 20;
// obj.address = "上海市"

console.log("=============== user =================");
const user = reactive({
  nickname: "abc",
  level: 100,
});

watchFn(function () {
  console.log("nickname:", user.nickname);
  console.log("level:", user.level);
});

user.nickname = "cba";

监听对象 Proxy

class Depend {
  constructor() {
    this.reactiveFns = new Set();
  }

  addDepend(fn) {
    if (fn) {
      this.reactiveFns.add(fn);
    }
  }

  depend() {
    if (reactiveFn) {
      this.reactiveFns.add(reactiveFn);
    }
  }

  notify() {
    this.reactiveFns.forEach((fn) => {
      fn();
    });
  }
}

// 设置一个专门执行响应式函数的一个函数
let reactiveFn = null;
function watchFn(fn) {
  reactiveFn = fn;
  fn();
  reactiveFn = null;
}

// 封装一个函数: 负责通过obj的key获取对应的Depend对象
const objMap = new WeakMap();
function getDepend(obj, key) {
  // 1.根据对象obj, 找到对应的map对象
  let map = objMap.get(obj);
  if (!map) {
    map = new Map();
    objMap.set(obj, map);
  }

  // 2.根据key, 找到对应的depend对象
  let dep = map.get(key);
  if (!dep) {
    dep = new Depend();
    map.set(key, dep);
  }

  return dep;
}

// 方案一: Object.defineProperty() -> Vue2
// function reactive(obj) {
//   Object.keys(obj).forEach(key => {
//     let value = obj[key]

//     Object.defineProperty(obj, key, {
//       set: function(newValue) {
//         value = newValue
//         const dep = getDepend(obj, key)
//         dep.notify()
//       },
//       get: function() {
//         // 拿到obj -> key
//         // console.log("get函数中:", obj, key)
//         // 找到对应的obj对象的key对应的dep对象
//         const dep = getDepend(obj, key)
//         // dep.addDepend(reactiveFn)
//         dep.depend()

//         return value
//       }
//     })
//   })
//   return obj
// }

// 方式二: new Proxy() -> Vue3
function reactive(obj) {
  const objProxy = new Proxy(obj, {
    set: function (target, key, newValue, receiver) {
      // target[key] = newValue
      Reflect.set(target, key, newValue, receiver);
      const dep = getDepend(target, key);
      dep.notify();
    },
    get: function (target, key, receiver) {
      const dep = getDepend(target, key);
      dep.depend();
      return Reflect.get(target, key, receiver);
    },
  });
  return objProxy;
}

// ========================= 业务代码 ========================
const obj = reactive({
  name: "why",
  age: 18,
  address: "广州市",
});

watchFn(function () {
  console.log(obj.name);
  console.log(obj.age);
  console.log(obj.age);
});

// 修改name
console.log("--------------");
// obj.name = "kobe"
obj.age = 20;
// obj.address = "上海市"

console.log("=============== user =================");
const user = reactive({
  nickname: "abc",
  level: 100,
});

watchFn(function () {
  console.log("nickname:", user.nickname);
  console.log("level:", user.level);
});

user.nickname = "cba";

Vue2 主要是通过 Object.defineProerty 的方式来实现对象属性的监听；

Vue3 主要是通过 Proxy 来监听数据的变化以及收集相关的依赖的。