大家好，今天的分享由团队的 uncle13 老师提供。

如果你是 Vue 技术栈，大家在平时的面试中，可以会经常遇到以下这些面试题。（本文较长，如果不清楚以下面试题的答案，建议耐心读完~）

1. Vue.js 的数据响应式是如何实现的？

• Vue.js 使用 Object.defineProperty 或 Proxy 对象来劫持对象属性的访问和修改，从而在访问或修改属性时执行自定义逻辑，实现数据的监听和响应。

2. Vue.js 为什么使用 Object.defineProperty 或 Proxy 来实现数据响应式？

• Object.defineProperty 可以在属性访问和修改时执行自定义逻辑，但它有一些限制，例如无法监听数组变化和动态添加属性。Vue 3 使用 Proxy 解决了这些限制，还提供了更好的性能。

3. Vue 2.x 和 Vue 3.x 数据响应式的实现有什么区别？

• Vue 2.x 使用 Object.defineProperty 来实现数据响应式，而 Vue 3.x 使用 Proxy 对象。Vue 3.x 的 Proxy 实现解决了 Vue 2.x 中的一些限制，提升了性能和开发体验。

4. Vue 数据响应式的原理中，Dep 和 Watcher 分别是什么？

• Dep 是依赖管理器，用于维护属性与订阅者之间的关系，收集依赖和触发更新。Watcher 表示一个订阅者，负责收集依赖和在数据变化时触发更新。

5. Vue 的依赖追踪是如何实现的？

• Vue 中的依赖追踪通过访问数据属性时触发的 getter 过程来建立渲染函数与数据属性的关联。在渲染函数执行过程中，会将当前的 Watcher（正在渲染的组件实例）设置为全局变量，然后访问数据属性，触发属性的 getter，建立依赖关系。

6. 数据更新时，Vue 是如何触发视图更新的？

• 当数据属性发生变化时，会触发属性的 setter，然后 Dep 实例会遍历其订阅者列表，通知所有订阅者进行更新。订阅者会执行之前建立的渲染函数，生成新的虚拟 DOM，然后通过虚拟 DOM 的比对和更新，最终更新视图。

7. Vue 的异步更新机制是什么？

• Vue 在数据变化后，会将需要更新的 Watcher 放入一个队列中，然后通过异步更新机制（如 nextTick）在合适的时机进行批量更新，避免频繁的更新操作，提高性能。

8. Vue 3 中的 Composition API 如何与数据响应式结合？

• Composition API 使用 ref、reactive 等函数来创建响应式数据，类似于 Vue 2.x 中的数据响应式。但 Vue 3 还引入了 watchEffect、computed 等新特性，使得组合式 API 更灵活和强大。

以上问题都可以考察候选人对原理的了解程度，如果深入考察，就能了解到候选人是否真正学习研究过相关源码，还是只背了一些面试题而已。

能否顺利通过面试或者定级更高，以及在后续解决项目问题上能够得心应手，系统了解一下响应式原理是有必要的，这也是我们今天分享的主要内容。

首先用两张图来帮助大家理解一下：

简单版：

详细版：

Vue.js 的数据响应式是其核心特性之一，它使得数据的变化能够自动地驱动视图的更新。

数据响应式的实现依赖于 JavaScript 的一些特性和技巧，主要包括以下几个步骤：

1. 数据劫持（Object.defineProperty）：Vue.js 使用 Object.defineProperty 方法来劫持（拦截）对象的属性访问，从而能够在访问或修改属性时执行自定义的逻辑。通过劫持对象的属性，Vue.js 能够追踪属性的变化，并在变化时触发相应的更新。

2. 依赖追踪：Vue.js 在数据劫持的过程中，会为每个属性维护一个依赖列表（Watcher 列表），用于存储依赖于该属性的订阅者。每个订阅者（Watcher）会记录当前正在渲染的组件实例以及对应的渲染函数。

3. 编译模板为渲染函数：在 Vue.js 的编译阶段，将模板编译为渲染函数。渲染函数是一个函数，用于生成虚拟 DOM（VNode）树。

4. 建立渲染函数与数据属性的关联：在渲染函数执行过程中，当访问响应式数据属性时，会触发对应属性的 getter，该 getter 会将当前渲染的组件实例与该属性关联，从而建立依赖关系。

5. 触发更新：当响应式数据属性发生变化时，其 setter 会被触发，进而通知依赖于该属性的订阅者进行更新。这些订阅者会执行之前建立的渲染函数，生成新的虚拟 DOM，并与旧的虚拟 DOM 进行对比，然后更新真实 DOM。

整个过程中，数据变化自动触发视图更新的关键在于数据劫持和依赖追踪。这使得 Vue.js 的组件能够在数据变化时精确地更新视图，而无需手动操作 DOM。

需要注意的是，Vue.js 2.x 版本使用了 Object.defineProperty 来实现数据响应式，但这种方式有一些限制，例如无法监听数组的变化和动态添加属性。

在 Vue.js 3.0 版本中，采用了 Proxy 对象来实现数据响应式，解决了许多 Object.defineProperty 的限制，并且性能也有所提升。

源码学习

Vue.js 数据响应式的核心源码位于 src/core/observer 目录下，涵盖了依赖追踪、数据劫持、订阅者（Watcher）等关键部分。以下是数据响应式相关源码的一些关键文件和内容：

1. dep.js：该文件定义了 Dep（Dependency）类，用于管理依赖关系。每个被劫持的属性都会对应一个 Dep 实例，用于存储依赖于该属性的订阅者（Watchers）。

2. observer.js：定义了 Observer 类，用于将一个对象转化为响应式对象。在这个文件中，通过递归地对对象的属性应用 Object.defineProperty 进行劫持，同时创建相应的 Dep 实例。

3. watcher.js：实现了 Watcher 类，表示一个依赖于响应式数据的订阅者。Watcher 在实例化时，会收集依赖并建立与对应属性的关联。当属性变化时，会触发 Watcher 的更新逻辑，从而更新视图。

4. scheduler.js：定义了一个调度器，用于在更新过程中收集和触发订阅者的更新。

5. index.js：这个文件是整个数据响应式模块的入口文件，它将 Observer 和 Watcher 相关的类导出。

数据劫持（Object.defineProperty）

数据劫持是通过 Object.defineProperty 方法来拦截对象属性的访问和修改，从而实现对属性的监听和响应。

下面简要解析 Vue.js 中关于数据劫持的源码:

Vue.js 的数据劫持源码位于 src/core/observer/index.js 文件中。

在该文件中，首先定义了一个 Observer 类，用于将对象转化为响应式对象：

export class Observer {
  constructor(value: any) {
    this.value = value;
    this.dep = new Dep();
    def(value, '__ob__', this);

    if (Array.isArray(value)) {
      // 对数组进行特殊处理
      // ...
    } else {
      this.walk(value); // 对对象进行劫持
    }
  }

  // ...
}

在 Observer 类的构造函数中，会判断传入的值是否为数组，如果是数组，会进行特殊处理（这里简化处理，不涉及数组的情况）。对于非数组的情况，会调用 walk 方法对对象进行劫持：

walk(obj: Object) {
  const keys = Object.keys(obj);
  for (let i = 0; i < keys.length; i++) {
    defineReactive(obj, keys[i]);
  }
}

walk 方法通过遍历对象的属性，对每个属性调用 defineReactive 方法，将其转化为响应式属性。defineReactive 的定义如下：

export function defineReactive(
  obj: Object,
  key: string,
  val: any,
  customSetter?: ?Function,
  shallow?: boolean
) {
  const dep = new Dep(); // 创建一个依赖管理器

  const property = Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, key);
  if (property && property.configurable === false) {
    return;
  }

  const getter = property && property.get;
  const setter = property && property.set;

  let value = val;
  if (!shallow) {
    // 递归调用，实现深度劫持
    if (getter || !setter) {
      value = val ? val : observe(val);
    }
  }

  Object.defineProperty(obj, key, {
    enumerable: true,
    configurable: true,
    get: function reactiveGetter() {
      const val = getter ? getter.call(obj) : value;
      if (Dep.target) {
        dep.depend(); // 建立属性与当前正在渲染的 Watcher 之间的关联
        if (childOb) {
          childOb.dep.depend(); // 对象属性值也建立关联
          if (Array.isArray(val)) {
            dependArray(val);
          }
        }
      }
      return val;
    },
    set: function reactiveSetter(newVal) {
      const val = getter ? getter.call(obj) : value;
      if (newVal === val || (newVal !== newVal && val !== val)) {
        return;
      }
      // ...
      dep.notify(); // 当属性值发生变化时，通知所有订阅该属性变化的 Watcher 进行更新
    }
  });
}

defineReactive 函数会通过 Object.defineProperty 来劫持对象属性。在 get 方法中，会建立属性与当前正在渲染的 Watcher 之间的关联，从而建立依赖关系。在 set 方法中，当属性值发生变化时，会通知订阅该属性变化的所有 Watcher 进行更新。

这样，通过对对象属性的劫持，Vue.js 实现了数据的监听和响应，使得数据变化时能够自动更新视图。整个过程依赖于 Object.defineProperty 方法的特性，以及 Dep 类的依赖追踪机制。在 Vue.js 3.0 中，使用了 Proxy 对象来取代 Object.defineProperty，但核心原理类似。

依赖追踪

依赖追踪用于建立数据属性与视图之间的关联，使得在数据变化时能够自动触发视图的更新。依赖追踪的核心在于将依赖（订阅者）与数据属性关联起来，从而在数据发生变化时，能够通知相应的订阅者进行更新。

在 Vue.js 的源码中，依赖追踪主要是通过 Dep（Dependency）类来实现的。

下面简要解析 Vue.js 中的依赖追踪机制：

1. Dep 类：Dep 类是依赖管理器，它的作用是维护订阅者（Watchers）列表，管理数据属性与订阅者之间的关系。每个被劫持的数据属性都会关联一个 Dep 实例。

2. Watcher 类：Watcher 类表示一个订阅者，它在数据属性发生变化时负责执行相应的更新操作。每个组件实例在渲染过程中都会对应一个 Watcher 实例。

3. 建立依赖关系：在组件的渲染过程中，当访问数据属性时，会触发该属性的 getter。这时，Dep.target 会被设置为当前的 Watcher 实例，表示该属性依赖于当前的渲染过程。然后，Dep 实例会将当前的 Watcher 添加到其订阅者列表中，建立起依赖关系。

4. 触发更新：当数据属性发生变化时，其 setter 会被触发，Dep 实例会遍历其订阅者列表，通知每个订阅者进行更新操作。这时，订阅者会执行之前建立的渲染函数，生成新的虚拟 DOM 并更新视图。

以下是部分 Dep 类的源码，用于演示依赖追踪的关键部分：

class Dep {
  constructor() {
    this.subs = []; // 订阅者列表
  }

  // 添加订阅者
  addSub(sub) {
    this.subs.push(sub);
  }

  // 移除订阅者
  removeSub(sub) {
    remove(this.subs, sub);
  }

  // 通知订阅者进行更新
  notify() {
    // 遍历订阅者列表，依次触发更新操作
    for (let i = 0, l = this.subs.length; i < l; i++) {
      this.subs[i].update();
    }
  }
}

Dep.target = null; // 当前正在渲染的 Watcher

export function pushTarget(_target) {
  Dep.target = _target;
}

export function popTarget() {
  Dep.target = null;
}

在上述代码中，Dep 类维护了一个订阅者列表 subs，用于存储依赖于该属性的订阅者。Dep.target 表示当前正在渲染的 Watcher，通过 pushTarget 和 popTarget 方法来设置和恢复 Dep.target。当访问数据属性时，会将当前的 Watcher 添加到对应属性的 Dep 实例中，从而建立起依赖关系。当数据属性发生变化时，会通过 notify 方法通知所有订阅者进行更新。

总的来说，依赖追踪机制是 Vue.js 数据响应式的核心，它通过 Dep 类建立数据属性与订阅者之间的关系，使得数据变化能够自动触发视图的更新。

编译模板为渲染函数

Vue.js 在渲染组件时，会将模板编译为渲染函数，从而生成虚拟 DOM 并最终更新视图。

以下是简要的编译模板为渲染函数的源码解析：

编译过程的源码位于 src/compiler/index.js 文件中，其中的 compileToFunctions 函数负责将模板编译为渲染函数。

import { parse } from './parser'; // 解析模板，生成 AST
import { optimize } from './optimizer'; // 优化 AST
import { generate } from './codegen'; // 生成渲染函数代码
import { createCompilerError, ErrorCodes } from './errors'; // 编译错误处理

export function compileToFunctions(template: string): CompiledFunctionResult {
  // 解析模板，生成 AST
  const ast = parse(template.trim(), options);
  
  if (options.optimize !== false) {
    // 优化 AST
    optimize(ast, options);
  }

  // 生成渲染函数代码
  const code = generate(ast, options);
  
  // 创建渲染函数
  const render = new Function(code)() as RenderFunction;

  return {
    ast,
    render,
    staticRenderFns
  };
}

在 compileToFunctions 函数中，主要经过以下几个步骤：

1. 解析模板（parse）：调用 parse 函数将模板字符串解析为抽象语法树（AST）。AST 表示模板的抽象结构，用于后续的优化和代码生成。

2. 优化 AST（optimize）：通过调用 optimize 函数，对 AST 进行优化处理，例如静态节点的标记、静态属性的提取等。优化可以减少渲染时的开销。

3. 生成渲染函数代码（generate）：调用 generate 函数，将优化后的 AST 生成渲染函数的代码字符串。这个渲染函数包含了模板的渲染逻辑，用于生成虚拟 DOM。

4. 创建渲染函数（new Function）：通过 new Function 创建渲染函数，将之前生成的代码字符串转化为可执行的 JavaScript 函数。这个渲染函数会返回一个虚拟 DOM（VNode）。

最终，compileToFunctions 函数返回一个对象，包含了解析的 AST、渲染函数以及静态渲染函数等信息。

上述源码是一个简化的解析过程，Vue.js 的编译过程涉及更多的细节，包括模板解析、AST 的优化、代码生成等。编译模板为渲染函数的过程是将模板转化为可执行的渲染逻辑，使得 Vue 组件能够通过渲染函数来生成虚拟 DOM，进而进行视图的更新。

建立渲染函数与数据属性

在 Vue.js 中，建立渲染函数与数据属性的关联是通过依赖追踪机制来实现的。当渲染函数执行过程中访问响应式数据属性时，会触发属性的 getter，从而建立依赖关系。

以下是源码解析，主要涉及 Watcher 和 Dep 类的部分代码。

1. Watcher 类（src/core/observer/watcher.js）：

Watcher 类表示一个订阅者，负责收集依赖关系并在数据变化时触发更新。

export default class Watcher {
  constructor(vm, expOrFn, cb) {
    this.vm = vm;
    this.getter = expOrFn;
    this.cb = cb;
    this.value = this.get();
  }

  get() {
    pushTarget(this);
    const value = this.getter.call(this.vm);
    popTarget();
    return value;
  }

  update() {
    const oldValue = this.value;
    this.value = this.get();
    this.cb.call(this.vm, this.value, oldValue);
  }
}

在 Watcher 类中，get 方法用于收集依赖关系。在执行 get 方法时，会将当前的 Watcher 实例（即正在渲染的组件实例）设置为全局变量 Dep.target，然后访问响应式属性，触发属性的 getter。在 getter 中，会调用 dep.depend() 方法建立依赖关系。

2. Dep 类（src/core/observer/dep.js）：

Dep 类是依赖管理器，负责管理订阅者和属性之间的关系。

export default class Dep {
  constructor() {
    this.subs = [];
  }

  depend() {
    if (Dep.target) {
      Dep.target.addDep(this);
    }
  }

  addSub(sub) {
    this.subs.push(sub);
  }

  notify() {
    for (let i = 0, l = this.subs.length; i < l; i++) {
      this.subs[i].update();
    }
  }
}

在 Dep 类中，depend 方法用于建立依赖关系。当访问响应式属性时，会调用 dep.depend()，它会将当前的 Watcher（即正在渲染的组件实例）添加到 Dep 实例的订阅者列表中，建立依赖关系。

总结起来，建立渲染函数与数据属性的关联是通过在渲染函数执行过程中访问响应式数据属性时，触发属性的 getter，从而触发依赖追踪机制，建立依赖关系。这个过程涉及到 Watcher 类和 Dep 类的协作，使得数据变化时能够通知相关的订阅者进行更新，从而实现视图的自动更新。在 Vue.js 3.0 中，采用了 Proxy 对象来实现类似的依赖追踪机制。

触发更新

触发更新是 Vue.js 中数据变化时通知订阅者进行更新的过程。这个过程涉及到 Dep 类和订阅者（Watcher）的协作，以及虚拟 DOM 的生成和比对。

以下是触发更新的源码解析：

1. Dep 类（src/core/observer/dep.js）：

Dep 类是依赖管理器，负责管理订阅者和属性之间的关系。

export default class Dep {
  constructor() {
    this.subs = [];
  }

  addSub(sub) {
    this.subs.push(sub);
  }

  removeSub(sub) {
    remove(this.subs, sub);
  }

  notify() {
    for (let i = 0, l = this.subs.length; i < l; i++) {
      this.subs[i].update();
    }
  }
}

在 Dep 类中，notify 方法用于触发更新。当数据属性发生变化时，会调用 dep.notify()，它会遍历订阅者列表（subs），逐个调用订阅者的 update 方法来触发更新。

2. Watcher 类（src/core/observer/watcher.js）：

Watcher 类表示一个订阅者，负责收集依赖关系并在数据变化时触发更新。

export default class Watcher {
  constructor(vm, expOrFn, cb) {
    this.vm = vm;
    this.getter = expOrFn;
    this.cb = cb;
    this.value = this.get();
  }

  get() {
    pushTarget(this);
    const value = this.getter.call(this.vm);
    popTarget();
    return value;
  }

  update() {
    const oldValue = this.value;
    this.value = this.get();
    this.cb.call(this.vm, this.value, oldValue);
  }
}

在 Watcher 类中，update 方法用于触发更新。当数据属性变化时，会调用 watcher.update()，它会重新计算属性值，然后调用订阅者的回调函数（this.cb）来执行更新操作。

3. 组件更新：

在组件更新过程中，渲染函数会重新执行，生成新的虚拟 DOM（VNode）。新旧 VNode 会进行比对，找出差异，然后对差异进行最小化的 DOM 操作，从而更新视图。

触发更新是通过数据属性的 setter 方法，通知 Dep 类去遍历所有的订阅者（Watcher）并触发更新操作。这会导致订阅者的 update 方法被调用，从而触发组件的重新渲染，最终更新视图。整个过程依赖于 Dep 类、Watcher 类以及虚拟 DOM 的比对和更新机制。