带你彻底搞懂Vue3的Proxy响应式原理！基于函数劫持实现Map和Set的响应式 |
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前言 在本系列的上一篇文章 带你彻底搞懂Vue3的响应式原理！TypeScript从零实现基于Proxy的响应式库。中 我们详细的讲解了普通对象和数组实现响应式的原理，但是Proxy可以做的远不止于此，对于es6中新增的Map、Set、WeakMap、WeakSet也一样可以实现响应式的支持。 但是对于这部分的劫持，代码中的逻辑是完全独立的一套，这篇文章就来看一下如何基于函数劫持实现实现这个需求。 阅读本篇需要的一些前置知识： Proxy WeakMap Reflect Symbol.iterator (会讲解) 为什么特殊在上一篇文章中，假设我们通过data.a去读取响应式数据data的属性，则会触发Proxy的劫持中的get(target, key) target就是data对应的原始对象，key就是a 我们可以在这时候给key: a注册依赖，然后通过Reflect.get(data, key)去读到原始数据返回出去。 回顾一下： 代码语言：javascript复制/** 劫持get访问 收集依赖 */ function get(target: Raw, key: Key, receiver: ReactiveProxy) { const result = Reflect.get(target, key, receiver) // 收集依赖 registerRunningReaction({ target, key, receiver, type: "get" }) return result }而当我们的响应式对象是一个Map数据类型的时候，想象一下这个场景： 代码语言：javascript复制const data = reactive(new Map([['a', 1]])) observe(() => data.get('a')) data.set('a', 2)读取数据的方式变成了data.get('a')这种形式，如果还是用上一篇文章中的get，会发生什么情况呢？ get(target, key)中的target是map原始对象，key是get， 通过Reflect.get返回的是map.get这个function，这时候就通过get这个key注册依赖，这并不是我们想要的，我们想要的效果是通过a这个key来注册依赖。 所以这里的办法就是函数劫持，想象一下我们把对map上所有key的访问全部劫持掉，比如用户去使用map.get，这个get如果访问的是我们自己实现的get函数，那么这个get函数里就可以自由的做任何事情，比如收集依赖~ 那么接下里的目标就是把对于Map和Set的所有api的访问（比如has, get, set, add）全部替换成我们自己写的方法，让用户无感知的使用这些api，但是内部却已经被我们自己的代码劫持了。 实现我们把上篇文章中的目录结构调整成这样： 代码语言：javascript复制src/handlers // 数组和对象的handlers ├── base.ts // map和set的handlers ├── collections.ts // 统一导出 └── index.ts入口首先看一下handlers/index.ts入口的改造 代码语言：javascript复制import { collectionHandlers } from "./collections" import { baseHandlers } from "./base" import { Raw } from "types" // @ts-ignore // 根据对象的类型 获取Proxy的handlers export const handlers = new Map([ [Map, collectionHandlers], [Set, collectionHandlers], [WeakMap, collectionHandlers], [WeakSet, collectionHandlers], [Object, baseHandlers], [Array, baseHandlers], [Int8Array, baseHandlers], [Uint8Array, baseHandlers], [Uint8ClampedArray, baseHandlers], [Int16Array, baseHandlers], [Uint16Array, baseHandlers], [Int32Array, baseHandlers], [Uint32Array, baseHandlers], [Float32Array, baseHandlers], [Float64Array, baseHandlers], ]) /** 获取Proxy的handlers */ export function getHandlers(obj: Raw) { return handlers.get(obj.constructor) }这里定义了一个Map: handlers，导出了一个getHandlers方法，根据传入数据的类型获取Proxy的第二个参数handlers， baseHandlers在第一篇中已经进行了详细讲解。 这篇文章主要是讲解collectionHandlers。 collections先看一下collections的入口： 代码语言：javascript复制// 真正交给Proxy第二个参数的handlers只有一个get // 把用户对于map的get、set这些api的访问全部移交给上面的劫持函数 export const collectionHandlers = { get(target: Raw, key: Key, receiver: ReactiveProxy) { // 返回上面被劫持的api target = hasOwnProperty.call(instrumentations, key) ? instrumentations : target return Reflect.get(target, key, receiver) }, }我们所有的handlers只有一个get，也就是用户对于map或者set上所有api的访问（比如has, get, set, add），都会被转移到我们自己定义的api上，这其实就是函数劫持的一种应用。 那关键就在于instrumentations这个对象上，我们对于这些api的自己的实现。 劫持api的实现get和set代码语言：javascript复制export const instrumentations = { get(key: Key) { // 获取原始数据 const target = proxyToRaw.get(this) // 获取原始数据的__proto__ 拿到原型链上的方法 const proto: any = Reflect.getPrototypeOf(this) // 注册get类型的依赖 registerRunningReaction({ target, key, type: "get" }) // 调用原型链上的get方法求值 然后对于复杂类型继续定义成响应式 return findReactive(proto.get.apply(target, arguments)) }, set(key: Key, value: any) { const target = proxyToRaw.get(this) const proto: any = Reflect.getPrototypeOf(this) // 是否是新增的key const hadKey = proto.has.call(target, key) // 拿到旧值 const oldValue = proto.get.call(target, key) // 求出结果 const result = proto.set.apply(target, arguments) if (!hadKey) { // 新增key值时以type: add触发观察函数 queueReactionsForOperation({ target, key, value, type: "add" }) } else if (value !== oldValue) { // 已存在的key的值发生变化时以type: set触发观察函数 queueReactionsForOperation({ target, key, value, oldValue, type: "set" }) } return result }, } /** 对于返回值 如果是复杂类型 再进一步的定义为响应式 */ function findReactive(obj: Raw) { const reactiveObj = rawToProxy.get(obj) // 只有正在运行观察函数的时候才去定义响应式 if (hasRunningReaction() && isObject(obj)) { if (reactiveObj) { return reactiveObj } return reactive(obj) } return reactiveObj || obj }核心的get和set方法和上一篇文章中的实现就几乎一样了，get返回的值通过findReactive确保进一步定义响应式数据，从而实现深度响应。 至此，这样的用例就可以跑通了： 代码语言：javascript复制const data = reactive(new Map([['a', 1]])) observe(() => console.log('a', data.get('a'))) data.set('a', 5) // 重新打印出a 5接下来再针对一些特有的api进行实现： has代码语言：javascript复制 has (key) { const target = proxyToRaw.get(this) const proto = Reflect.getPrototypeOf(this) registerRunningReactionForOperation({ target, key, type: 'has' }) return proto.has.apply(target, arguments) },addadd就是典型的新增key的流程，会触发循环相关的观察函数。 代码语言：javascript复制 add (key: Key) { const target = proxyToRaw.get(this) const proto: any = Reflect.getPrototypeOf(this) const hadKey = proto.has.call(target, key) const result = proto.add.apply(target, arguments) if (!hadKey) { queueReactionsForOperation({ target, key, value: key, type: 'add' }) } return result },deletedelete也和上一篇中的deleteProperty的实现大致相同，会触发循环相关的观察函数。 代码语言：javascript复制 delete (key: Key) { const target = proxyToRaw.get(this) const proto: any = Reflect.getPrototypeOf(this) const hadKey = proto.has.call(target, key) const result = proto.delete.apply(target, arguments) if (hadKey) { queueReactionsForOperation({ target, key, type: 'delete' }) } return result },clear代码语言：javascript复制 clear () { const target: any = proxyToRaw.get(this) const proto: any = Reflect.getPrototypeOf(this) const hadItems = target.size !== 0 const result = proto.clear.apply(target, arguments) if (hadItems) { queueReactionsForOperation({ target, type: 'clear' }) } return result },在触发观察函数的时候，针对clear这个type做了一些特殊处理，也是触发循环相关的观察函数。 代码语言：javascript复制export function getReactionsForOperation ({ target, key, type }) { const reactionsForTarget = connectionStore.get(target) const reactionsForKey = new Set() + if (type === 'clear') { + reactionsForTarget.forEach((_, key) => { + addReactionsForKey(reactionsForKey, reactionsForTarget, key) + }) } else { addReactionsForKey(reactionsForKey, reactionsForTarget, key) } if ( type === 'add' || type === 'delete' + || type === 'clear' ) { const iterationKey = Array.isArray(target) ? 'length' : ITERATION_KEY addReactionsForKey(reactionsForKey, reactionsForTarget, iterationKey) } return reactionsForKey }clear的时候，把每一个key收集到的观察函数都给拿到，并且把循环的观察函数也拿到，可以说是触发最全的了。 逻辑也很容易理解，clear的行为每一个key都需要关心，只要在observe函数中读取了任意的key，clear的时候也需要重新执行这个observe的函数。 forEach代码语言：javascript复制 forEach (cb, ...args) { const target = proxyToRaw.get(this) const proto = Reflect.getPrototypeOf(this) registerRunningReaction({ target, type: 'iterate' }) const wrappedCb = (value, ...rest) => cb(findObservable(value), ...rest) return proto.forEach.call(target, wrappedCb, ...args) },到了forEach的劫持 就稍微有点难度了。 首先registerRunningReaction注册依赖的时候，用的key是iterate，这个很容易理解，因为这是遍历的操作。 这样用户后续对集合数据进行新增或者删除、或者使用clear操作的时候，会重新触发内部调用了forEach的观察函数 重点看下接下来这两段代码： 代码语言：javascript复制const wrappedCb = (value, ...rest) => cb(findObservable(value), ...rest) return proto.forEach.call(target, wrappedCb, ...args)wrappedCb包裹了用户自己传给forEach的cb函数，然后传给了集合对象原型链上的forEach，这又是一个函数劫持。用户传入的是map.forEach(cb)，而我们最终调用的是map.forEach(wrappedCb)。 在这个wrappedCb中，我们把cb中本应该获得的原始值value通过findObservable定义成响应式数据交给用户，这样用户在forEach中进行的响应式操作一样可以收集到依赖了，不得不赞叹这个设计的巧妙。 keys && size代码语言：javascript复制 get size () { const target = proxyToRaw.get(this) const proto = Reflect.getPrototypeOf(this) registerRunningReaction({ target, type: 'iterate' }) return Reflect.get(proto, 'size', target) }, keys () { const target = proxyToRaw.get(this) const proto: any = Reflect.getPrototypeOf(this) registerRunningReaction({ target, type: 'iterate' }) return proto.keys.apply(target, arguments) },由于keys和size返回的值不需要定义成响应式，所以直接返回原值就可以了。 values再来看一个需要做特殊处理的典型 代码语言：javascript复制 values () { const target = proxyToRaw.get(this) const proto: any = Reflect.getPrototypeOf(this) registerRunningReaction({ target, type: 'iterate' }) const iterator = proto.values.apply(target, arguments) return patchIterator(iterator, false) },这里有一个知识点需要注意一下，就是集合对象的values方法返回的是一个迭代器对象Map.values， 这个迭代器对象每一次调用next()都会返回Map中的下一个值 ，为了让next()得到的值也可以变成响应式proxy，我们需要用patchIterator劫持iterator 代码语言：javascript复制// 把iterator劫持成响应式的iterator function patchIterator (iterator) { const originalNext = iterator.next iterator.next = () => { let { done, value } = originalNext.call(iterator) if (!done) { value = findReactive(value) } return { done, value } } return iterator }也是经典的函数劫持逻辑，把原有的{ done, value }值拿到，把value值定义成响应式proxy。 理解了这个概念以后，剩下相关几个handler也好理解了 entries代码语言：javascript复制 entries () { const target = proxyToRaw.get(this) const proto: any = Reflect.getPrototypeOf(this) registerRunningReaction({ target, type: 'iterate' }) const iterator = proto.entries.apply(target, arguments) return patchIterator(iterator, true) },对应entries也有特殊处理，把迭代器传给patchIterator的时候需要特殊标记一下这是entries，看一下patchIterator的改动： 代码语言：javascript复制/** 把iterator劫持成响应式的iterator */ function patchIterator (iterator, isEntries) { const originalNext = iterator.next iterator.next = () => { let { done, value } = originalNext.call(iterator) if (!done) { + if (isEntries) { + value[1] = findReactive(value[1]) } else { value = findReactive(value) } } return { done, value } } return iterator }entries操作的每一项是一个[key, val]的数组，所以通过下标[1]，只把值定义成响应式，key不需要特殊处理。 Symbol.iterator代码语言：javascript复制 [Symbol.iterator] () { const target = proxyToRaw.get(this) const proto: any = Reflect.getPrototypeOf(this) registerRunningReaction({ target, type: 'iterate' }) const iterator = proto[Symbol.iterator].apply(target, arguments) return patchIterator(iterator, target instanceof Map) },这里又是一个比较特殊的处理了，[Symbol.iterator]这个内置对象会在for of操作的时候被触发，具体可以看本文开头给出的mdn文档。所以也要用上面的迭代器劫持的思路。 patchIterator的第二个参数，是因为对Map数据结构使用for of操作的时候，返回的是entries结构，所以也需要进行特殊处理。 TypeScript小彩蛋既然本篇讲到了Map，我想到了在TS中对Map做类型推断是不友好的，比如如下的方法： 代码语言：javascript复制function createMap(obj: T) { const map = new Map() Object.keys(obj).forEach((key) => { map.set(key as K, obj[key]) }) return map } // 提示出来的类型是 { // a: number; // b: string; // } const a = createMap({a: 1, b: '2'}).get('a')由于Map是调用set去赋值的，ts没有办法很好的去进行类型推断，把key值对应的类型给精准的推断出来，如果我们用本文的劫持思路呢？ 总结本文的代码都在这个仓库里 github.com/sl1673495/p… 函数劫持的思路在各种各样的前端库中都有出现，这几乎是进阶必学的一种技巧了，希望通过本文的学习，你可以理解函数劫持的一些强大的作用。也可以想象Vue3里用proxy来实现响应式能力有多么强。 |
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