快速进阶Vue3.0

在2019.10.5日发布了Vue3.0预览版源码，但是预计最早需要等到 2020 年第一季度才有可能发布 3.0 正式版。

可以直接看 github源码。

新版Vue 3.0计划并已实现的主要架构改进和新功能：

• 编译器（Compiler）

  • 使用模块化架构
  • 优化 "Block tree"
  • 更激进的 static tree hoisting 功能 （检测静态语法，进行提升）
  • 支持 Source map
  • 内置标识符前缀（又名"stripWith"）
  • 内置整齐打印（pretty-printing）功能
  • 移除 Source map 和标识符前缀功能后，使用 Brotli 压缩的浏览器版本精简了大约10KB

• 运行时（Runtime）

  • 速度显著提升
  • 同时支持 Composition API 和 Options API，以及 typings
  • 基于 Proxy 实现的数据变更检测
  • 支持 Fragments (允许组件有从多个根结点)
  • 支持 Portals (允许在DOM的其它位置进行渲染)
  • 支持 Suspense w/ async setup()

目前不支持IE11

1.剖析Vue Composition API

可以去看官方地址

• Vue 3 使用ts实现了类型推断，新版api全部采用普通函数，在编写代码时可以享受完整的类型推断（避免使用装饰器）
• 解决了多组件间逻辑重用问题 （解决：高阶组件、mixin、作用域插槽）
• Composition API 使用简单

先尝鲜Vue3.0看看效果

<script src="vue.global.js"></script>
<div id="container"></div>
<script>
    function usePosition(){ // 实时获取鼠标位置
        let state = Vue.reactive({x:0,y:0});
        function update(e) {
            state.x= e.pageX
            state.y = e.pageY
        }
        Vue.onMounted(() => {
            window.addEventListener('mousemove', update)
        })
        Vue.onUnmounted(() => {
            window.removeEventListener('mousemove', update)
        })
        return Vue.toRefs(state);
    }
    const App = {
        setup(){ // Composition API 使用的入口
            const state  = Vue.reactive({name:'youxuan'}); // 定义响应数据
            const {x,y} = usePosition(); // 使用公共逻辑
            Vue.onMounted(()=>{
                console.log('当组挂载完成')
            });
            Vue.onUpdated(()=>{
                console.log('数据发生更新')
            });
            Vue.onUnmounted(()=>{
                console.log('组件将要卸载')
            })
            function changeName(){
                state.name = 'webyouxuan';
            }
            return { // 返回上下文,可以在模板中使用
                state,
                changeName,
                x,
                y
            }
        },
        template:`<button @click="changeName">{{state.name}} 鼠标x: {{x}} 鼠标: {{y}}</button>`
    }
    Vue.createApp().mount(App,container);
</script>

到这里你会发现响应式才是Vue的灵魂

2.源码目录剖析

packages目录中包含着Vue3.0所有功能

├── packages
│   ├── compiler-core # 所有平台的编译器
│   ├── compiler-dom # 针对浏览器而写的编译器
│   ├── reactivity # 数据响应式系统
│   ├── runtime-core # 虚拟 DOM 渲染器 ，Vue 组件和 Vue 的各种API
│   ├── runtime-dom # 针对浏览器的 runtime。其功能包括处理原生 DOM API、DOM 事件和 DOM 属性等。
│   ├── runtime-test # 专门为测试写的runtime
│   ├── server-renderer # 用于SSR
│   ├── shared # 帮助方法
│   ├── template-explorer
│   └── vue # 构建vue runtime + compiler

compiler
compiler-core主要功能是暴露编译相关的API以及baseCompile方法
compiler-dom基于compiler-core封装针对浏览器的compiler (对浏览器标签进行处理)

runtime
runtime-core 虚拟 DOM 渲染器、Vue 组件和 Vue 的各种API
runtime-test将DOM结构格式化成对象，方便测试
runtime-dom 基于runtime-core编写的浏览器的runtime (增加了节点的增删改查，样式处理等)，返回render、createApp方法

reactivity
单独的数据响应式系统，核心方法reactive、effect、 ref、computed

vue
整合 compiler + runtime

到此我们解析了Vue3.0结构目录，整体来看整个项目还是非常清晰的

再来尝尝鲜：
我们可以根据官方的测试用例来看下如何使用Vue3.0

const app = {
    template:`<div>{{count}}</div>`,
    data(){
        return {count:100}
    },
}
let proxy = Vue.createApp().mount(app,container);
setTimeout(()=>{
    proxy.count = 200;
},2000)

接下来我们来对比 Vue 2 和 Vue 3 中的响应式原理区别

3.Vue2.0响应式原理机制 - defineProperty

这个原理老生常谈了，就是拦截对象，给对象的属性增加set 和 get方法，因为核心是defineProperty所以还需要对数组的方法进行拦截

3.1 对对象进行拦截

function observer(target){
    // 如果不是对象数据类型直接返回即可
    if(typeof target !== 'object'){
        return target
    }
    // 重新定义key
    for(let key in target){
        defineReactive(target,key,target[key])
    }
}
function update(){
    console.log('update view')
}
function defineReactive(obj,key,value){
    observer(value); // 有可能对象类型是多层，递归劫持
    Object.defineProperty(obj,key,{
        get(){
            // 在get 方法中收集依赖
            return value
        },
        set(newVal){
            if(newVal !== value){
                observer(value);
                update(); // 在set方法中触发更新
            }
        }
    })
}
let obj = {name:'youxuan'}
observer(obj);
obj.name = 'webyouxuan';

3.2 数组方法劫持

let oldProtoMehtods = Array.prototype;
let proto = Object.create(oldProtoMehtods);
['push','pop','shift','unshift'].forEach(method=>{
    Object.defineProperty(proto,method,{
        get(){
            update();
            oldProtoMehtods[method].call(this,...arguments)
        }
    })
})
function observer(target){
    if(typeof target !== 'object'){
        return target
    }
    // 如果不是对象数据类型直接返回即可
    if(Array.isArray(target)){
        Object.setPrototypeOf(target,proto);
        // 给数组中的每一项进行observr
        for(let i = 0 ; i < target.length;i++){
            observer(target[i])
        }
        return
    };
    // 重新定义key
    for(let key in target){
        defineReactive(target,key,target[key])
    }
}

测试

let obj = {hobby:[{name:'youxuan'},'喝']}
observer(obj)
obj.hobby[0].name = 'webyouxuan'; // 更改数组中的对象也会触发试图更新
console.log(obj)

这里依赖收集的过程就不详细描述了，我们把焦点放在Vue3.0上

• Object.defineProperty缺点

  • 无法监听数组的变化
  • 需要深度遍历，浪费内存

4.Vue3.0数据响应机制 - Proxy

在学习Vue3.0之前，你必须要先熟练掌握ES6中的 Proxy、Reflect 及 ES6中为我们提供的 Map、Set两种数据结构

先应用再说原理:

let p = Vue.reactive({name:'youxuan'});
Vue.effect(()=>{ // effect方法会立即被触发
    console.log(p.name);
})
p.name = 'webyouxuan';; // 修改属性后会再次触发effect方法

源码是采用ts编写，为了便于大家理解原理，这里我们采用js来从0编写，之后再看源码就非常的轻松啦！

4.1 reactive方法实现

通过proxy 自定义获取、增加、删除等行为

function reactive(target){
    // 创建响应式对象
    return createReactiveObject(target);
}
function isObject(target){
    return typeof target === 'object' && target!== null;
}
function createReactiveObject(target){
    // 判断target是不是对象,不是对象不必继续
    if(!isObject(target)){
        return target;
    }
    const handlers = {
        get(target,key,receiver){ // 取值
            console.log('获取')
            let res = Reflect.get(target,key,receiver);
            return res;
        },
        set(target,key,value,receiver){ // 更改 、 新增属性
            console.log('设置')
            let result = Reflect.set(target,key,value,receiver);
            return result;
        },
        deleteProperty(target,key){ // 删除属性
            console.log('删除')
            const result = Reflect.deleteProperty(target,key);
            return result;
        }
    }
    // 开始代理
    observed = new Proxy(target,handlers);
    return observed;
}
let p = reactive({name:'youxuan'});
console.log(p.name); // 获取
p.name = 'webyouxuan'; // 设置
delete p.name; // 删除

我们继续考虑多层对象如何实现代理

let p = reactive({ name: "youxuan", age: { num: 10 } });
p.age.num = 11

由于我们只代理了第一层对象，所以对age对象进行更改是不会触发set方法的，但是却触发了get方法，这是由于 p.age会造成 get操作

get(target, key, receiver) {
      // 取值
    console.log("获取");
    let res = Reflect.get(target, key, receiver);
    return isObject(res) // 懒代理，只有当取值时再次做代理，vue2.0中一上来就会全部递归增加getter,setter
    ? reactive(res) : res;
}

这里我们将p.age取到的对象再次进行代理，这样在去更改值即可触发set方法

我们继续考虑数组问题
我们可以发现Proxy默认可以支持数组，包括数组的长度变化以及索引值的变化

let p = reactive([1,2,3,4]);
p.push(5);

但是这样会触发两次set方法，第一次更新的是数组中的第4项，第二次更新的是数组的length

我们来屏蔽掉多次触发，更新操作

set(target, key, value, receiver) {
    // 更改、新增属性
    let oldValue = target[key]; // 获取上次的值
    let hadKey = hasOwn(target,key); // 看这个属性是否存在
    let result = Reflect.set(target, key, value, receiver);
    if(!hadKey){ // 新增属性
        console.log('更新 添加')
    }else if(oldValue !== value){ // 修改存在的属性
        console.log('更新 修改')
    }
    // 当调用push 方法第一次修改时数组长度已经发生变化
    // 如果这次的值和上次的值一样则不触发更新
    return result;
}

解决重复使用reactive情况

// 情况1.多次代理同一个对象
let arr = [1,2,3,4];
let p = reactive(arr);
reactive(arr);

// 情况2.将代理后的结果继续代理
let p = reactive([1,2,3,4]);
reactive(p);

通过hash表的方式来解决重复代理的情况

const toProxy = new WeakMap(); // 存放被代理过的对象
const toRaw = new WeakMap(); // 存放已经代理过的对象
function reactive(target) {
  // 创建响应式对象
  return createReactiveObject(target);
}
function isObject(target) {
  return typeof target === "object" && target !== null;
}
function hasOwn(target,key){
  return target.hasOwnProperty(key);
}
function createReactiveObject(target) {
  if (!isObject(target)) {
    return target;
  }
  let observed = toProxy.get(target);
  if(observed){ // 判断是否被代理过
    return observed;
  }
  if(toRaw.has(target)){ // 判断是否要重复代理
    return target;
  }
  const handlers = {
    get(target, key, receiver) {
      // 取值
      console.log("获取");
      let res = Reflect.get(target, key, receiver);
      return isObject(res) ? reactive(res) : res;
    },
    set(target, key, value, receiver) {
      let oldValue = target[key];
      let hadKey = hasOwn(target,key);
      let result = Reflect.set(target, key, value, receiver);
      if(!hadKey){
        console.log('更新 添加')
      }else if(oldValue !== value){
        console.log('更新 修改')
      }
      return result;
    },
    deleteProperty(target, key) {
      console.log("删除");
      const result = Reflect.deleteProperty(target, key);
      return result;
    }
  };
  // 开始代理
  observed = new Proxy(target, handlers);
  toProxy.set(target,observed);
  toRaw.set(observed,target); // 做映射表
  return observed;
}

到这里reactive方法基本实现完毕，接下来就是与Vue2中的逻辑一样实现依赖收集和触发更新

get(target, key, receiver) {
    let res = Reflect.get(target, key, receiver);
+   track(target,'get',key); // 依赖收集
    return isObject(res) 
    ?reactive(res):res;
},
set(target, key, value, receiver) {
    let oldValue = target[key];
    let hadKey = hasOwn(target,key);
    let result = Reflect.set(target, key, value, receiver);
    if(!hadKey){
+     trigger(target,'add',key); // 触发添加
    }else if(oldValue !== value){
+     trigger(target,'set',key); // 触发修改
    }
    return result;
}

track的作用是依赖收集，收集的主要是effect，我们先来实现effect原理，之后再完善 track和trigger方法

4.2 effect实现

effect意思是副作用，此方法默认会先执行一次。如果数据变化后会再次触发此回调函数。

let school = {name:'youxuan'}
let p = reactive(school);
effect(()=>{
    console.log(p.name);  // youxuan
})

我们来实现effect方法，我们需要将effect方法包装成响应式effect。

function effect(fn) {
  const effect = createReactiveEffect(fn); // 创建响应式的effect
  effect(); // 先执行一次
  return effect;
}
const activeReactiveEffectStack = []; // 存放响应式effect
function createReactiveEffect(fn) {
  const effect = function() {
    // 响应式的effect
    return run(effect, fn);
  };
  return effect;
}
function run(effect, fn) {
    try {
      activeReactiveEffectStack.push(effect);
      return fn(); // 先让fn执行,执行时会触发get方法，可以将effect存入对应的key属性
    } finally {
      activeReactiveEffectStack.pop(effect);
    }
}

当调用fn()时可能会触发get方法，此时会触发track

const targetMap = new WeakMap();
function track(target,type,key){
    // 查看是否有effect
    const effect = activeReactiveEffectStack[activeReactiveEffectStack.length-1];
    if(effect){
        let depsMap = targetMap.get(target);
        if(!depsMap){ // 不存在map
            targetMap.set(target,depsMap = new Map());
        }
        let dep = depsMap.get(target);
        if(!dep){ // 不存在set
            depsMap.set(key,(dep = new Set()));
        }
        if(!dep.has(effect)){
            dep.add(effect); // 将effect添加到依赖中
        }
    }
}

当更新属性时会触发trigger执行，找到对应的存储集合拿出effect依次执行

function trigger(target,type,key){
    const depsMap = targetMap.get(target);
    if(!depsMap){
        return
    }
    let effects = depsMap.get(key);
    if(effects){
        effects.forEach(effect=>{
            effect();
        })
    }
}

我们发现如下问题

let school = [1,2,3];
let p = reactive(school);
effect(()=>{
    console.log(p.length);
})
p.push(100);

新增了值，effect方法并未重新执行，因为push中修改length已经被我们屏蔽掉了触发trigger方法，所以当新增项时应该手动触发length属性所对应的依赖。

function trigger(target, type, key) {
  const depsMap = targetMap.get(target);
  if (!depsMap) {
    return;
  }
  let effects = depsMap.get(key);
  if (effects) {
    effects.forEach(effect => {
      effect();
    });
  }
  // 处理如果当前类型是增加属性，如果用到数组的length的effect应该也会被执行
  if (type === "add") {
    let effects = depsMap.get("length");
    if (effects) {
      effects.forEach(effect => {
        effect();
      });
    }
  }
}

4.3 ref实现

ref可以将原始数据类型也转换成响应式数据，需要通过.value属性进行获取值

function convert(val) {
  return isObject(val) ? reactive(val) : val;
}
function ref(raw) {
  raw = convert(raw);
  const v = {
    _isRef:true, // 标识是ref类型
    get value() {
      track(v, "get", "");
      return raw;
    },
    set value(newVal) {
      raw = newVal;
      trigger(v,'set','');
    }
  };
  return v;
}

问题又来了我们再编写个案例

let r = ref(1);
let c = reactive({
    a:r
});
console.log(c.a.value);

这样做的话岂不是每次都要多来一个.value，这样太难用了

在get方法中判断如果获取的是ref的值，就将此值的value直接返回即可

let res = Reflect.get(target, key, receiver);
if(res._isRef){
  return res.value
}

4.4 computed实现

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

先来看用法:

let a = reactive({name:'youxuan'});
let c = computed(()=>{
  console.log('执行次数')
  return a.name +'webyouxuan';
})
// 不取不执行，取n次只执行一次
console.log(c.value);
console.log(c.value);

function computed(getter){
  let dirty = true;
  const runner = effect(getter,{ // 标识这个effect是懒执行
    lazy:true, // 懒执行
    scheduler:()=>{ // 当依赖的属性变化了，调用此方法，而不是重新执行effect
      dirty = true;
    }
  });
  let value;
  return {
    _isRef:true,
    get value(){
      if(dirty){
        value = runner(); // 执行runner会继续收集依赖
        dirty = false;
      }
      return value;
    }
  }
}

修改effect方法

function effect(fn,options) {
  let effect = createReactiveEffect(fn,options);
  if(!options.lazy){ // 如果是lazy 则不立即执行
    effect();
  }
  return effect;
}
function createReactiveEffect(fn,options) {
  const effect = function() {
    return run(effect, fn);
  };
  effect.scheduler = options.scheduler;
  return effect;
}

在trigger时判断

deps.forEach(effect => {
  if(effect.scheduler){ // 如果有scheduler 说明不需要执行effect
    effect.scheduler(); // 将dirty设置为true,下次获取值时重新执行runner方法
  }else{
    effect(); // 否则就是effect 正常执行即可
  }
});

let a = reactive({name:'youxuan'});
let c = computed(()=>{
  console.log('执行次数')
  return a.name +'webyouxuan';
})
// 不取不执行，取n次只执行一次
console.log(c.value);
a.name = 'zf10'; // 更改值 不会触发重新计算,但是会将dirty变成true

console.log(c.value); // 重新调用计算方法

到此我们将Vue3.0核心的 Composition Api 就讲解完毕了！ 不管是面试还是后期的应用也再也不需要担心啦！~