Vue源碼解析之數組變異

力有不逮的對象

眾所周知，在 Vue 中，直接修改對象屬性的值無法觸發響應式。當你直接修改了對象屬性的值，你會發現，只有數據改了，但是頁面內容并沒有改變。

這是什么原因？

原因在于： Vue 的響應式系統是基于Object.defineProperty這個方法的，該方法可以監聽對象中某個元素的獲取或修改，經過了該方法處理的數據，我們稱其為響應式數據。但是，該方法有一個很大的缺點，新增屬性或者刪除屬性不會觸發監聽，舉個栗子：

var vm = new Vue({data () {return {obj: {a: 1}}}
})
// `vm.obj.a` 現在是響應式的vm.obj.b = 2
// `vm.obj.b` 不是響應式的
復制代碼

原因在于，在 Vue 初始化的時候， Vue 內部會對 data 方法的返回值進行深度響應式處理，使其變為響應式數據，所以， vm.obj.a 是響應式的。但是，之后設置的 vm.obj.b 并沒有經過 Vue 初始化時響應式的洗禮，所以，理所應當的不是響應式。

那么，vm.obj.b可以變成響應式嗎？當然可以，通過 vm.$set 方法就可以完美地實現要求，在此不再贅述相關原理了，之后應該會寫一篇文章講述 vm.$set 背后的原理。

更凄慘的數組

上面說了這么多，還沒有提到本篇文章的主角——數組，現在該主角出場了。

比起對象，數組的境遇更加凄慘一些，看看官方文檔：

由于 JavaScript 的限制， Vue 不能檢測以下變動的數組：

當你利用索引直接設置一個項時，例如：vm.items[indexOfItem] = newValue
當你修改數組的長度時，例如：vm.items.length = newLength

有可能官方文檔不是很清晰，那我們繼續舉個栗子：

var vm = new Vue({data () {return {items: ['a', 'b', 'c']}}
})
vm.items[1] = 'x' // 不是響應性的
vm.items.length = 2 // 不是響應性的
復制代碼

也就是說，數組連自身元素的修改也無法監聽，原因在于， Vue 對 data 方法返回的對象中的元素進行響應式處理時，如果元素是數組時，僅僅對數組本身進行響應式化，而不對數組內部元素進行響應式化。

這也就導致如官方文檔所寫的后果，無法直接修改數組內部元素來觸發響應式。

那么，有沒有破解方法呢？

當然有，官方規定了 7 個數組方法，通過這 7 個數組方法，可以很開心地觸發數組的響應式，這 7 個數組方法分別是：

push()
pop()
shift()
unshift()
splice()
sort()
reverse()

可以發現，這 7 個數組方法貌似就是原生的那些數組方法，為什么這 7 個數組方法可以觸發應式，觸發視圖更新呢？

你是不是心里想著：數組方法了不起呀，數組方法就可以為所欲為啊？

騷瑞啊，這 7 個數組方法是真的可以為所欲為的。

因為，它們是變異后的數組方法。

數組變異思路

什么是變異數組方法？

變異數組方法即保持數組方法原有功能不變的前提下對其進行功能拓展，在 Vue 中這個所謂的功能拓展就是添加響應式功能。

將普通的數組變為變異數組的方法分為兩步：

功能拓展
數組劫持

功能拓展

先來個思考題：

有這樣一個需求，要求在不改變原有函數功能以及調用方式的情況下，使得每次調用該函數都能在控制臺中打印出'HelloWorld'

其實思路很簡單，分為三步：

使用新的變量緩存原函數
重新定義原函數
在新定義的函數中調用原函數

看看具體的代碼實現：

function A () {console.log('調用了函數A')
}const nativeA = A
A = function () {console.log('HelloWorld')nativeA()
}
復制代碼

可以看到，通過這種方式，我們就保證了在不改變 A 函數行為的前提下對其進行了功能拓展。

接下來，我們使用這種方法對數組原本方法進行功能拓展：

// 變異方法名稱
const methodsToPatch = ['push','pop','shift','unshift','splice','sort','reverse'
]const arrayProto = Array.prototype
// 繼承原有數組的方法
const arrayMethods = Object.create(arrayProto)mutationMethods.forEach(method => {// 緩存原生數組方法const original = arrayProto[method]arrayMethods[method] = function (...args) {const result = original.apply(this, args)console.log('執行響應式功能')return result}
})
復制代碼

從代碼中可以看出來，我們調用 arrayMethods 這個對象中的方法有兩種情況：

調用功能拓展方法：直接調用 arrayMethods 中的方法
調用原生方法：這種情況下，通過原型鏈查找定義在數組原型中的原生方法

通過上述方法，我們實現了對數組原生方法進行功能的拓展，但是，有一個巨大的問題擺在面前：我們該如何讓數組實例調用功能拓展后數組方法呢？

解決這一問題的方法就是：數組劫持。

數組劫持

數組劫持，顧名思義就是將原本數組實例要繼承的方法替換成我們功能拓展后的方法。

想一想，我們在前面實現了一個功能拓展后的數組 arrayMethods ，這個自定義的數組繼承自數組對象，我們只需要將其和普通數組實例連接起來，讓普通數組繼承于它即可。

而想實現上述操作，就是通過原型鏈。

實現方法如下代碼所示：

let arr = []
// 通過隱式原型繼承arrayMethods
arr.__proto__ = arrayMethods// 執行變異后方法
arr.push(1)
復制代碼

通過功能拓展和數組劫持，我們終于實現了變異數組，接下來讓我們看看 Vue 源碼是如何實現變異數組的。

源碼解析

我們來到 src/core/observer/index.js 中在 Observer 類中的 constructor 函數：

constructor (value: any) {this.value = valuethis.dep = new Dep()this.vmCount = 0def(value, '__ob__', this)// 檢測是否是數組if (Array.isArray(value)) {// 能力檢測const augment = hasProto? protoAugment: copyAugment// 通過能力檢測的結果選擇不同方式進行數組劫持augment(value, arrayMethods, arrayKeys)// 對數組的響應式處理this.observeArray(value)} else {this.walk(value)}
}
復制代碼

Observer 這個類是 Vue 響應式系統的核心組成部分，在初始化階段最主要的功能是將目標對象進行響應式化。在這里，我們主要關注其對數組的處理。

其對數組的處理主要是以下代碼

// 能力檢測
const augment = hasProto
? protoAugment
: copyAugment
// 通過能力檢測的結果選擇不同方式進行數組劫持
augment(value, arrayMethods, arrayKeys)
// 對數組的響應式處理，很本文關系不大，略過
this.observeArray(value)
復制代碼

首先定義了 augment 常量，這個常量的值由 hasProto 決定。

我們來看看 hasProto：

export const hasProto = '__proto__' in {}
復制代碼

可以發現， hasProto 其實就是一個布爾值常量，用來表示瀏覽器是否支持直接使用 __proto__ （隱式原型）。

所以，第一段代碼很好理解：根據根據能力檢測結果選擇不同的數組劫持方法，如果瀏覽器支持隱式原型，則調用 protoAugment 函數作為數組劫持的方法，反之則使用 copyAugment 。

不同的數組劫持方法

現在我們來看看 protoAugment 以及 copyAugment 。

function protoAugment (target, src: Object, keys: any) {/* eslint-disable no-proto */target.__proto__ = src/* eslint-enable no-proto */
}
復制代碼

可以看到， protoAugment 函數極其簡潔，和在數組變異思路中所說的方法一致：將數組實例直接通過隱式原型與變異數組連接起來，通過這種方式繼承變異數組中的方法。

接下來我們再看看 copyAugment ：

function copyAugment (target: Object, src: Object, keys: Array<string>) {for (let i = 0, l = keys.length; i < l; i++) {const key = keys[i]// Object.defineProperty的封裝def(target, key, src[key])}
}
復制代碼

由于在這種情況下，瀏覽器不支持直接使用隱式原型，所以數組劫持方法要麻煩很多。我們知道該函數接收的第一個參數是數組實例，第二個參數是變異數組，那么第三個參數是什么？

// 獲取變異數組中所有自身屬性的屬性名
const arrayKeys = Object.getOwnPropertyNames(arrayMethods)
復制代碼

arrayKeys 在該文件的開頭就定義了，即變異數組中的所有自身屬性的屬性名，是一個數組。

回頭再看 copyAugment 函數就很清晰了，將所有變異數組中的方法，直接定義在數組實例本身，相當于變相的實現了數組的劫持。

實現了數組劫持后，我們再來看看 Vue 中是怎樣實現數組的功能拓展的。

功能拓展

數組功能拓展的代碼位于 src/core/observer/array.js ，代碼如下：

import { def } from '../util/index'// 緩存數組原型
const arrayProto = Array.prototype
// 實現 arrayMethods.__proto__ === Array.prototype
export const arrayMethods = Object.create(arrayProto)// 需要進行功能拓展的方法
const methodsToPatch = ['push','pop','shift','unshift','splice','sort','reverse'
]/*** Intercept mutating methods and emit events*/
methodsToPatch.forEach(function (method) {// cache original method// 緩存原生數組方法const original = arrayProto[method]// 在變異數組中定義功能拓展方法def(arrayMethods, method, function mutator (...args) {// 執行并緩存原生數組方法的執行結果const result = original.apply(this, args)// 響應式處理const ob = this.__ob__let insertedswitch (method) {case 'push':case 'unshift':inserted = argsbreakcase 'splice':inserted = args.slice(2)break}if (inserted) ob.observeArray(inserted)// notify changeob.dep.notify()// 返回原生數組方法的執行結果return result})
})
復制代碼