Vue3设计思想及响应式源码剖析

摘要：•Vue3.0更注重模块上的拆分，在2.0中无法单独使用部分模块。需要引入完整的Vuejs(例如只想使用使用响应式部分，但是需要引入完整的Vuejs)， Vue3中的模块之间耦合度低，模块可以独立使用。拆分模块

•对TypeScript支持不友好（所有属性都放在了this对象上，难以推倒组件的数据类型）

•大量的API挂载在Vue对象的原型上，难以实现TreeShaking。

•架构层面对跨平台dom渲染开发支持不友好,vue3允许自定义渲染器，扩展能力强。

•CompositionAPI。受ReactHook启发

•对虚拟DOM进行了重写、对模板的编译进行了优化操作...

•Vue3.0更注重模块上的拆分，在2.0中无法单独使用部分模块。需要引入完整的Vuejs(例如只想使用使用响应式部分，但是需要引入完整的Vuejs)， Vue3中的模块之间耦合度低，模块可以独立使用。拆分模块

•Vue2中很多方法挂载到了实例中导致没有使用也会被打包（还有很多组件也是一样）。通过构建工具Tree-shaking机制实现按需引入，减少用户打包后体积。重写API

•Vue3允许自定义渲染器，扩展能力强。不会发生以前的事情，改写Vue源码改造渲染方式。扩展更方便

•

依然保留了Vue2的特点：

依旧是声明式框架，底层渲染逻辑不关心（命令式比较关注过程，可以控制怎么写最优？编写过程不同），如for和reduce

采用虚拟DOM

区分编译时和运行时

内部区分了编译时（模板？编程成js代码，一般在构建工具中使用）和运行时

简单来说，Vue3 框架更小，扩展更加方便

Monorepo 是管理项目代码的一个方式，指在一个项目仓库(repo)中管理多个模块/包(package)。也就是说是一种将多个package放在一个repo中的代码管理模式。Vue3内部实现了一个模块的拆分， Vue3源码采用 Monorepo 方式进行管理，将模块拆分到package目录中。

•一个仓库可维护多个模块，不用到处找仓库

•方便版本管理和依赖管理，模块之间的引用，调用都非常方便

•每个包可以独立发布

早期使用yarn workspace + lerna来管理项目，后面是pnpm

快速，节省磁盘空间的包管理器，主要采用符号链接的方式管理模块

1.快速

2.高效利用磁盘空间

pnpm 内部使用基于内容寻址的文件系统来存储磁盘上所有的文件，这个文件系统出色的地方在于:

•不会重复安装同一个包。用 npm/yarn 的时候，如果 100 个项目都依赖 lodash，那么 lodash 很可能就被安装了 100 次，磁盘中就有 100 个地方写入了这部分代码。但在使用 pnpm 只会安装一次，磁盘中只有一个地方写入，后面再次使用都会直接使用hardlink(硬链接)

•即使一个包的不同版本，pnpm 也会极大程度地复用之前版本的代码。比如 lodash 有 100 个文件，更新版本之后多了一个文件，那么磁盘当中并不会重新写入 101 个文件，而是保留原来的 100 个文件的hardlink，仅仅写入那一个新增的文件。

1.支持Monorepo

pnpm 与 npm/yarn 一个很大的不同就是支持了 monorepo

1.安全性高

之前在使用 npm/yarn 的时候，由于 node_module 的扁平结构，如果 A 依赖 B， B 依赖 C，那么 A 当中是可以直接使用 C 的，但问题是 A 当中并没有声明 C 这个依赖。因此会出现这种非法访问的情况。但 pnpm自创了一套依赖管理方式，很好地解决了这个问题，保证了安全性

默认情况下，pnpm 则是通过使用符号链接的方式仅将项目的直接依赖项添加到node_modules的根目录下。

•全局安装（node版本>16）

npm install pnpm -g

•初始化

pnpm init

根目录创建pnpm-workspace.yaml

packages: - 'packages/*'

将packages下所有的目录都作为包进行管理。这样我们的Monorepo就搭建好了。确实比lerna + yarn workspace更快捷

4、项目结构packages

•reactivity:响应式系统

•runtime-core:与平台无关的运行时核心 (可以创建针对特定平台的运行时 - 自定义渲染器)

•runtime-dom: 针对浏览器的运行时。包括DOM API，属性，事件处理等

•runtime-test:用于测试

•server-renderer:用于服务器端渲染

•compiler-core:与平台无关的编译器核心

•compiler-dom: 针对浏览器的编译模块

•compiler-ssr: 针对服务端渲染的编译模块

•template-explorer：用于调试编译器输出的开发工具

•shared：多个包之间共享的内容

•vue:完整版本,包括运行时和编译器

++ | | | @vue/compiler-sfc | | | | | v v ++ ++ | | | | +>| @vue/compiler-dom +--->| @vue/compiler-core | | | | | | +----+----+ ++ ++ | | | vue | | | +----+----+ ++ ++ ++ | | | | | | | +>| @vue/runtime-dom +--->| @vue/runtime-core +--->| @vue/reactivity | | | | | | | ++ ++ ++scripts

Vue3在开发环境使用esbuild打包，生产环境采用rollup打包

包的相互依赖安装

把packages/shared安装到packages/reactivity

pnpm install @vue/shared@workspace --filter @vue/reactivity

使用

在reactivity/src/computed.ts中引入shared中相关方法

import { isFunction, NOOP } from '@vue/shared' // ts引入会报错const onlyGetter = isFunction(getterOrOptions) if (onlyGetter) { ... } else { ... }...

tips：@vue/shared引入会报错，需要在tsconfig.json中配置

{ "compilerOptions": { "baseUrl": ".", "paths": { "@vue/compat": ["packages/vue-compat/src"], "@vue/*": ["packages/*/src"], "vue": ["packages/vue/src"] } },}5、打包

所有包的入口均为src/index.ts这样可以实现统一打包.

•reactivity/package.json

{ "name": "@vue/reactivity", "version": "3.2.45", "main": "index.js", "module":"dist/reactivity.esm-bundler.js", "unpkg": "dist/reactivity.global.js", "buildOptions": { "name": "Vuereactivity", "formats": [ "esm-bundler", "cjs", "global" ] }}

•shared/package.json

{ "name": "@vue/shared", "version": "3.2.45", "main": "index.js", "module": "dist/shared.esm-bundler.js", "buildOptions": { "formats": [ "esm-bundler", "cjs" ] }}

formats为自定义的打包格式，有esm-bundler在构建工具中使用的格式、esm-browser在浏览器中使用的格式、cjs在node中使用的格式、global立即执行函数的格式

开发环境esbuild打包

开发时执行脚本，参数为要打包的模块

"scripts": { "dev": "node scripts/dev.js reactivity -f global"}// Using esbuild for faster dev builds.// We are still using Rollup for production builds because it generates// smaller files w/ better tree-shaking.// @ts-checkconst { build } = require('esbuild')const nodePolyfills = require('@esbuild-plugins/node-modules-polyfill')const { resolve, relative } = require('path')const args = require('minimist')(process.argv.slice(2))const target = args._[0] || 'vue'const format = args.f || 'global'const inlineDeps = args.i || args.inlineconst pkg = require(resolve(__dirname, `../packages/${target}/package.json`))// resolve outputconst outputFormat = format.startsWith('global') ? 'iife' : format === 'cjs' ? 'cjs' : 'esm'const postfix = format.endsWith('-runtime') ? `runtime.${format.replace(/-runtime$/, '')}` : formatconst outfile = resolve( __dirname, `../packages/${target}/dist/${ target === 'vue-compat' ? `vue` : target }.${postfix}.js`)const relativeOutfile = relative(process.cwd, outfile)// resolve externals// TODO this logic is largely duplicated from rollup.config.jslet external = if (!inlineDeps) { // cjs & esm-bundler: external all deps if (format === 'cjs' || format.includes('esm-bundler')) { external = [ ...external, ...Object.keys(pkg.dependencies || {}), ...Object.keys(pkg.peerDependencies || {}), // for @vue/compiler-sfc / server-renderer 'path', 'url', 'stream' ] } if (target === 'compiler-sfc') { const consolidateDeps = require.resolve('@vue/consolidate/package.json', { paths: [resolve(__dirname, `../packages/${target}/`)] }) external = [ ...external, ...Object.keys(require(consolidateDeps).devDependencies), 'fs', 'vm', 'crypto', 'react-dom/server', 'teacup/lib/express', 'arc-templates/dist/es5', 'then-pug', 'then-jade' ] }}build({ entryPoints: [resolve(__dirname, `../packages/${target}/src/index.ts`)], outfile, bundle: true, external, sourcemap: true, format: outputFormat, globalName: pkg.buildOptions?.name, platform: format === 'cjs' ? 'node' : 'browser', plugins: format === 'cjs' || pkg.buildOptions?.enableNonBrowserBranches ? [nodePolyfills.default] : undefined, define: { __COMMIT__: `"dev"`, __VERSION__: `"${pkg.version}"`, __DEV__: `true`, __TEST__: `false`, __BROWSER__: String( format !== 'cjs' && !pkg.buildOptions?.enableNonBrowserBranches ), __GLOBAL__: String(format === 'global'), __ESM_BUNDLER__: String(format.includes('esm-bundler')), __ESM_BROWSER__: String(format.includes('esm-browser')), __NODE_JS__: String(format === 'cjs'), __SSR__: String(format === 'cjs' || format.includes('esm-bundler')), __COMPAT__: String(target === 'vue-compat'), __FEATURE_SUSPENSE__: `true`, __FEATURE_OPTIONS_API__: `true`, __FEATURE_PROD_DEVTOOLS__: `false` }, watch: { onRebuild(error) { if (!error) console.log(`rebuilt: ${relativeOutfile}`) } }}).then( => { console.log(`watching: ${relativeOutfile}`)})

生产环境rollup打包

具体代码参考rollup.config.mjs

build.js

二、Vue3中Reactivity模块1、vue3对比vue2的响应式变化

•在Vue2的时候使用defineProperty来进行数据的劫持, 需要对属性进行重写添加getter及setter性能差。

•当新增属性和删除属性时无法监控变化。需要通过$set、$delete实现

•数组不采用defineProperty来进行劫持（浪费性能，对所有索引进行劫持会造成性能浪费）需要对数组单独进行处理

Vue3中使用Proxy来实现响应式数据变化。从而解决了上述问题

•在Vue2中采用的是OptionsAPI, 用户提供的data,props,methods,computed,watch等属性 (用户编写复杂业务逻辑会出现反复横跳问题)

•Vue2中所有的属性都是通过this访问，this存在指向明确问题

•Vue2中很多未使用方法或属性依旧会被打包，并且所有全局API都在Vue对象上公开。Composition API对 tree-shaking 更加友好，代码也更容易压缩。

•组件逻辑共享问题， Vue2 采用mixins 实现组件之间的逻辑共享；但是会有数据来源不明确，命名冲突等问题。 Vue3采用CompositionAPI 提取公共逻辑非常方便

简单的组件仍然可以采用OptionsAPI进行编写，compositionAPI在复杂的逻辑中有着明显的优势~。reactivity模块中就包含了很多我们经常使用到的API例如：computed、reactive、ref、effect等

3、基本使用const { effect, reactive } = VueReactivity// console.log(effect, reactive);const state = reactive({name: 'qpp', age:18, address: {city: '南京'}})console.log(state.address);effect(=>{ console.log(state.name)})import { mutableHandlers } from'./baseHandlers'; // 代理相关逻辑import{ isObject }from'./util';// 工具方法export function reactive(target: object) { // if trying to observe a readonly proxy, return the readonly version. if (isReadonly(target)) { return target } return createReactiveObject( target, false, mutableHandlers, mutableCollectionHandlers, reactiveMap )}function createReactiveObject(target, baseHandler){ if(!isObject(target)){ return target; } ... const observed =new Proxy(target, baseHandler); return observed}

baseHandlers

import { isObject, hasOwn, hasChanged } from"@vue/shared";import { reactive } from"./reactive";const get = createGetter;const set = createSetter;function createGetter{ return function get(target, key, receiver){ // 对获取的值进行放射 const res = Reflect.get(target, key, receiver); console.log('属性获取',key) if(isObject(res)){// 如果获取的值是对象类型，则返回当前对象的代理对象 return reactive(res); } return res; }}function createSetter{ return function set(target, key, value, receiver){ const oldValue = target[key]; const hadKey =hasOwn(target, key); const result = Reflect.set(target, key, value, receiver); if(!hadKey){ console.log('属性新增',key,value) }else if(hasChanged(value, oldValue)){ console.log('属性值被修改',key,value) } return result; }}export const mutableHandlers ={ get,// 当获取属性时调用此方法 set// 当修改属性时调用此方法}

这里我只选了对最常用到的get和set方法的代码，还应该有has、deleteProperty、ownKeys。这里为了快速掌握核心流程就先暂且跳过这些代码

5、effect实现

我们再来看effect的代码，默认effect会立即执行，当依赖的值发生变化时effect会重新执行

export let activeEffect = undefined;// 依赖收集的原理是借助js是单线程的特点，默认调用effect的时候会去调用proxy的get，此时让属性记住// 依赖的effect，同理也让effect记住对应的属性// 靠的是数据结构 weakMap : {map:{key:new Set}}// 稍后数据变化的时候找到对应的map 通过属性出发set中effectfunction cleanEffect(effect) { // 需要清理effect中存入属性中的set中的effect // 每次执行前都需要将effect只对应属性的set集合都清理掉 // 属性中的set 依然存放effect let deps = effect.deps for (let i = 0; i ( fn: => T, options?: ReactiveEffectOptions ){ // 将用户传递的函数编程响应式的effect const _effect = new ReactiveEffect(fn,options.scheduler); // 更改runner中的this _effect.run const runner = _effect.run.bind(_effect); runner.effect = _effect; // 暴露effect的实例 return runner// 用户可以手动调用runner重新执行}export class ReactiveEffect { public active = true; public parent = null; public deps = ; // effect中用了哪些属性，后续清理的时候要使用 constructor(public fn,public scheduler?) { } // 你传递的fn我会帮你放到this上 // effectScope 可以来实现让所有的effect停止 run { // 依赖收集让熟悉和effect 产生关联 if (!this.active) { return this.fn; } else { try { this.parent = activeEffect activeEffect = this; cleanEffect(this); // vue2 和 vue3中都是要清理的 return this.fn; // 去proxy对象上取值, 取之的时候我要让这个熟悉和当前的effect函数关联起来，稍后数据变化了，可以重新执行effect函数 } finally { // 取消当前正在运行的effect activeEffect = this.parent; this.parent = null; } } } stop { if (this.active) { this.active = false; cleanEffect(this); } }}

在effect方法调用时会对属性进行取值，此时可以进行依赖收集。

effect(=>{ console.log(state.name) // 执行用户传入的fn函数，会取到state.name,state.age... 会触发reactive中的getter app.innerHTML = 'name:' + state.name + 'age:' + state.age + 'address' + state.address.city })6、依赖收集核心代码// 收集属性对应的effectexport function track(target, type, key){}// 触发属性对应effect执行export function trigger(target, type, key){}function createGetter{ return function get(target, key, receiver){ const res = Reflect.get(target, key, receiver); // 取值时依赖收集 track(target, TrackOpTypes.GET, key); if(isObject(res)){ return reactive(res); } return res; }}function createSetter{ return function set(target, key, value, receiver){ const oldValue = target[key]; const hadKey =hasOwn(target, key); const result = Reflect.set(target, key, value, receiver); if(!hadKey){ // 设置值时触发更新 - ADD trigger(target, TriggerOpTypes.ADD, key); }else if(hasChanged(value, oldValue)){ // 设置值时触发更新 - SET trigger(target, TriggerOpTypes.SET, key, value, oldValue); } return result; }}

track的实现

trigger实现

export function trigger(target, type, key){ const depsMap = targetMap.get(target); if(!depsMap){ return; } const run=(effects)=>{ if(effects){ effects.forEach(effect=>effect); } } // 有key 就找到对应的key的依赖执行 if(key !==void0){ run(depsMap.get(key)); } // 数组新增属性 if(type == TriggerOpTypes.ADD){ run(depsMap.get(isArray(target)?'length':''); }}