摘要：三依賴收集我們知道，當一個可觀測對象的屬性被讀寫時，會觸發它的方法。依賴收集器的就是用來存放監聽器里面的方法的。

每當問到VueJS響應式原理，大家可能都會脫口而出“Vue通過Object.defineProperty方法把data對象的全部屬性轉化成getter/setter，當屬性被訪問或修改時通知變化”。然而，其內部深層的響應式原理可能很多人都沒有完全理解，網絡上關于其響應式原理的文章質量也是參差不齊，大多是貼個代碼加段注釋了事。本文將會從一個非常簡單的例子出發，一步一步分析響應式原理的具體實現思路。

首先，我們定義一個數據對象，就以王者榮耀里面的其中一個英雄為例子：

const hero = {
  health: 3000,
  IQ: 150
}

我們定義了這個英雄的生命值為3000，IQ為150。但是現在還不知道他是誰，不過這不重要，只需要知道這個英雄將會貫穿我們整篇文章，而我們的目的就是通過這個英雄的屬性，知道這個英雄是誰。

現在我們可以通過hero.health和hero.IQ直接讀寫這個英雄對應的屬性值。但是，當這個英雄的屬性被讀取或修改時，我們并不知情。那么應該如何做才能夠讓英雄主動告訴我們，他的屬性被修改了呢？這時候就需要借助Object.defineProperty的力量了。

關于Object.defineProperty的介紹，MDN上是這么說的：

Object.defineProperty() 方法會直接在一個對象上定義一個新屬性，或者修改一個對象的現有屬性， 并返回這個對象。

在本文中，我們只使用這個方法使對象變得“可觀測”，更多關于這個方法的具體內容，請參考https://developer.mozilla.org...，就不再贅述了。

那么如何讓這個英雄主動通知我們其屬性的讀寫情況呢？首先改寫一下上面的例子：

let hero = {}
let val = 3000
Object.defineProperty(hero, "health", {
  get () {
    console.log("我的health屬性被讀取了！")
    return val
  },
  set (newVal) {
    console.log("我的health屬性被修改了！")
    val = newVal
  }
})

我們通過Object.defineProperty方法，給hero定義了一個health屬性，這個屬性在被讀寫的時候都會觸發一段console.log。現在來嘗試一下：

console.log(hero.health)

// -> 3000
// -> 我的health屬性被讀取了！

hero.health = 5000
// -> 我的health屬性被修改了

可以看到，英雄已經可以主動告訴我們其屬性的讀寫情況了，這也意味著，這個英雄的數據對象已經是“可觀測”的了。為了把英雄的所有屬性都變得可觀測，我們可以想一個辦法：

/**
 * 使一個對象轉化成可觀測對象
 * @param { Object } obj 對象
 * @param { String } key 對象的key
 * @param { Any } val 對象的某個key的值
 */
function defineReactive (obj, key, val) {
  Object.defineProperty(obj, key, {
    get () {
      // 觸發getter
      console.log(`我的${key}屬性被讀取了！`)
      return val
    },
    set (newVal) {
      // 觸發setter
      console.log(`我的${key}屬性被修改了！`)
      val = newVal
    }
  })
}

/**
 * 把一個對象的每一項都轉化成可觀測對象
 * @param { Object } obj 對象
 */
function observable (obj) {
  const keys = Object.keys(obj)
  keys.forEach((key) => {
    defineReactive(obj, key, obj[key])
  })
  return obj
}

現在我們可以把英雄這么定義：

const hero = observable({
  health: 3000,
  IQ: 150
})

讀者們可以在控制臺自行嘗試讀寫英雄的屬性，看看它是不是已經變得可觀測的。

現在，英雄已經變得可觀測，任何的讀寫操作他都會主動告訴我們，但也僅此而已，我們仍然不知道他是誰。如果我們希望在修改英雄的生命值和IQ之后，他能夠主動告訴他的其他信息，這應該怎樣才能辦到呢？假設可以這樣：

watcher(hero, "type", () => {
  return hero.health > 4000 ? "坦克" : "脆皮"
})

我們定義了一個watcher作為“監聽器”，它監聽了hero的type屬性。這個type屬性的值取決于hero.health，換句話來說，當hero.health發生變化時，hero.type也應該發生變化，前者是后者的依賴。我們可以把這個hero.type稱為“計算屬性”。

那么，我們應該怎樣才能正確構造這個監聽器呢？可以看到，在設想當中，監聽器接收三個參數，分別是被監聽的對象、被監聽的屬性以及回調函數，回調函數返回一個該被監聽屬性的值。順著這個思路，我們嘗試著編寫一段代碼：

/**
 * 當計算屬性的值被更新時調用
 * @param { Any } val 計算屬性的值
 */
function onComputedUpdate (val) {
  console.log(`我的類型是：${val}`);
}

/**
 * 觀測者
 * @param { Object } obj 被觀測對象
 * @param { String } key 被觀測對象的key
 * @param { Function } cb 回調函數，返回“計算屬性”的值
 */
function watcher (obj, key, cb) {
  Object.defineProperty(obj, key, {
    get () {
      const val = cb()
      onComputedUpdate(val)
      return val
    },
    set () {
      console.error("計算屬性無法被賦值！")
    }
  })
}

現在我們可以把英雄放在監聽器里面，嘗試跑一下上面的代碼：

watcher(hero, "type", () => {
  return hero.health > 4000 ? "坦克" : "脆皮"
})

hero.type

hero.health = 5000

hero.type

// -> 我的health屬性被讀取了！
// -> 我的類型是：脆皮
// -> 我的health屬性被修改了！
// -> 我的health屬性被讀取了！
// -> 我的類型是：坦克

現在看起來沒毛病，一切都運行良好，是不是就這樣結束了呢？別忘了，我們現在是通過手動讀取hero.type來獲取這個英雄的類型，并不是他主動告訴我們的。如果我們希望讓英雄能夠在health屬性被修改后，第一時間主動發起通知，又該怎么做呢？這就涉及到本文的核心知識點——依賴收集。

我們知道，當一個可觀測對象的屬性被讀寫時，會觸發它的getter/setter方法。換個思路，如果我們可以在可觀測對象的getter/setter里面，去執行監聽器里面的onComputedUpdate()方法，是不是就能夠實現讓對象主動發出通知的功能呢？

由于監聽器內的onComputedUpdate()方法需要接收回調函數的值作為參數，而可觀測對象內并沒有這個回調函數，所以我們需要借助一個第三方來幫助我們把監聽器和可觀測對象連接起來。

這個第三方就做一件事情——收集監聽器內的回調函數的值以及onComputedUpdate()方法。

現在我們把這個第三方命名為“依賴收集器”，一起來看看應該怎么寫：

const Dep = {
  target: null
}

就是這么簡單。依賴收集器的target就是用來存放監聽器里面的onComputedUpdate()方法的。

定義完依賴收集器，我們回到監聽器里，看看應該在什么地方把onComputedUpdate()方法賦值給Dep.target：

function watcher (obj, key, cb) {
  // 定義一個被動觸發函數，當這個“被觀測對象”的依賴更新時調用
  const onDepUpdated = () => {
    const val = cb()
    onComputedUpdate(val)
  }

  Object.defineProperty(obj, key, {
    get () {
      Dep.target = onDepUpdated
      // 執行cb()的過程中會用到Dep.target，
      // 當cb()執行完了就重置Dep.target為null
      const val = cb()
      Dep.target = null
      return val
    },
    set () {
      console.error("計算屬性無法被賦值！")
    }
  })
}

我們在監聽器內部定義了一個新的onDepUpdated()方法，這個方法很簡單，就是把監聽器回調函數的值以及onComputedUpdate()給打包到一塊，然后賦值給Dep.target。這一步非常關鍵，通過這樣的操作，依賴收集器就獲得了監聽器的回調值以及onComputedUpdate()方法。作為全局變量，Dep.target理所當然的能夠被可觀測對象的getter/setter所使用。

重新看一下我們的watcher實例：

watcher(hero, "type", () => {
  return hero.health > 4000 ? "坦克" : "脆皮"
})

在它的回調函數中，調用了英雄的health屬性，也就是觸發了對應的getter函數。理清楚這一點很重要，因為接下來我們需要回到定義可觀測對象的defineReactive()方法當中，對它進行改寫：

function defineReactive (obj, key, val) {
  const deps = []
  Object.defineProperty(obj, key, {
    get () {
      if (Dep.target && deps.indexOf(Dep.target) === -1) {
        deps.push(Dep.target)
      }
      return val
    },
    set (newVal) {
      val = newVal
      deps.forEach((dep) => {
        dep()
      })
    }
  })
}

可以看到，在這個方法里面我們定義了一個空數組deps，當getter被觸發的時候，就會往里面添加一個Dep.target。回到關鍵知識點Dep.target等于監聽器的onComputedUpdate()方法，這個時候可觀測對象已經和監聽器捆綁到一塊。任何時候當可觀測對象的setter被觸發時，就會調用數組中所保存的Dep.target方法，也就是自動觸發監聽器內部的onComputedUpdate()方法。

至于為什么這里的deps是一個數組而不是一個變量，是因為可能同一個屬性會被多個計算屬性所依賴，也就是存在多個Dep.target。定義deps為數組，若當前屬性的setter被觸發，就可以批量調用多個計算屬性的onComputedUpdate()方法了。

完成了這些步驟，基本上我們整個響應式系統就已經搭建完成，下面貼上完整的代碼：

/**
 * 定義一個“依賴收集器”
 */
const Dep = {
  target: null
}

/**
 * 使一個對象轉化成可觀測對象
 * @param { Object } obj 對象
 * @param { String } key 對象的key
 * @param { Any } val 對象的某個key的值
 */
function defineReactive (obj, key, val) {
  const deps = []
  Object.defineProperty(obj, key, {
    get () {
      console.log(`我的${key}屬性被讀取了！`)
      if (Dep.target && deps.indexOf(Dep.target) === -1) {
        deps.push(Dep.target)
      }
      return val
    },
    set (newVal) {
      console.log(`我的${key}屬性被修改了！`)
      val = newVal
      deps.forEach((dep) => {
        dep()
      })
    }
  })
}

/**
 * 把一個對象的每一項都轉化成可觀測對象
 * @param { Object } obj 對象
 */
function observable (obj) {
  const keys = Object.keys(obj)
  for (let i = 0; i < keys.length; i++) {
    defineReactive(obj, keys[i], obj[keys[i]])
  }
  return obj
}

/**
 * 當計算屬性的值被更新時調用
 * @param { Any } val 計算屬性的值
 */
function onComputedUpdate (val) {
  console.log(`我的類型是：${val}`)
}

/**
 * 觀測者
 * @param { Object } obj 被觀測對象
 * @param { String } key 被觀測對象的key
 * @param { Function } cb 回調函數，返回“計算屬性”的值
 */
function watcher (obj, key, cb) {
  // 定義一個被動觸發函數，當這個“被觀測對象”的依賴更新時調用
  const onDepUpdated = () => {
    const val = cb()
    onComputedUpdate(val)
  }

  Object.defineProperty(obj, key, {
    get () {
      Dep.target = onDepUpdated
      // 執行cb()的過程中會用到Dep.target，
      // 當cb()執行完了就重置Dep.target為null
      const val = cb()
      Dep.target = null
      return val
    },
    set () {
      console.error("計算屬性無法被賦值！")
    }
  })
}

const hero = observable({
  health: 3000,
  IQ: 150
})

watcher(hero, "type", () => {
  return hero.health > 4000 ? "坦克" : "脆皮"
})

console.log(`英雄初始類型：${hero.type}`)

hero.health = 5000

// -> 我的health屬性被讀取了！
// -> 英雄初始類型：脆皮
// -> 我的health屬性被修改了！
// -> 我的health屬性被讀取了！
// -> 我的類型是：坦克

上述代碼可以直接在code pen或者瀏覽器控制臺上執行。

在上面的例子中，依賴收集器只是一個簡單的對象，其實在defineReactive()內部的deps數組等和依賴收集有關的功能，都應該集成在Dep實例當中，所以我們可以把依賴收集器改寫一下：

class Dep {
  constructor () {
    this.deps = []
  }

  depend () {
    if (Dep.target && this.deps.indexOf(Dep.target) === -1) {
      this.deps.push(Dep.target)
    }
  }

  notify () {
    this.deps.forEach((dep) => {
      dep()
    })
  }
}

Dep.target = null

同樣的道理，我們對observable和watcher都進行一定的封裝與優化，使這個響應式系統變得模塊化：

class Observable {
  constructor (obj) {
    return this.walk(obj)
  }

  walk (obj) {
    const keys = Object.keys(obj)
    keys.forEach((key) => {
      this.defineReactive(obj, key, obj[key])
    })
    return obj
  }

  defineReactive (obj, key, val) {
    const dep = new Dep()
    Object.defineProperty(obj, key, {
      get () {
        dep.depend()
        return val
      },
      set (newVal) {
        val = newVal
        dep.notify()
      }
    })
  }
}

class Watcher {
  constructor (obj, key, cb, onComputedUpdate) {
    this.obj = obj
    this.key = key
    this.cb = cb
    this.onComputedUpdate = onComputedUpdate
    return this.defineComputed()
  }

  defineComputed () {
    const self = this
    const onDepUpdated = () => {
      const val = self.cb()
      this.onComputedUpdate(val)
    }

    Object.defineProperty(self.obj, self.key, {
      get () {
        Dep.target = onDepUpdated
        const val = self.cb()
        Dep.target = null
        return val
      },
      set () {
        console.error("計算屬性無法被賦值！")
      }
    })
  }
}

然后我們來跑一下：

const hero = new Observable({
  health: 3000,
  IQ: 150
})

new Watcher(hero, "type", () => {
  return hero.health > 4000 ? "坦克" : "脆皮"
}, (val) => {
  console.log(`我的類型是：${val}`)
})

console.log(`英雄初始類型：${hero.type}`)

hero.health = 5000

// -> 英雄初始類型：脆皮
// -> 我的類型是：坦克

代碼已經放在code pen，瀏覽器控制臺也是可以運行的~

看到上述的代碼，是不是發現和VueJS源碼里面的很像？其實VueJS的思路和原理也是類似的，只不過它做了更多的事情，但核心還是在這里邊。

在學習VueJS源碼的時候，曾經被響應式原理弄得頭昏腦漲，并非一下子就看懂了。后在不斷的思考與嘗試下，同時參考了許多其他人的思路，才總算把這一塊的知識點完全掌握。希望這篇文章對大家有幫助，如果發現有任何錯漏的地方，也歡迎向我指出，謝謝大家~