Vue源码 深入响应式原理 （四）计算属性 VS 侦听属性

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Vue源码 深入响应式原理 （四）计算属性 VS 侦听属性

学习内容和文章内容来自 黄轶老师
黄轶老师的慕课网视频教程地址:《Vue.js2.0 源码揭秘》、
黄轶老师拉钩教育教程地址:《Vue.js 3.0 核心源码解析》
这里分析的源码是Runtime + Compiler 的 Vue.js
调试代码在:node_modules\vue\dist\vue.esm.js 里添加
vue版本:Vue.js 2.5.17-beta

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Vue 的组件对象支持了计算属性 computed 和侦听属性 watch 2 个选项，很多同学不了解什么时候该用 computed 什么时候该用 watch。先不回答这个问题，我们接下来从源码实现的角度来分析它们两者有什么区别。

computed

计算属性的初始化是发生在 Vue 实例初始化阶段的 initState 函数中，执行了 if (opts.computed) initComputed(vm, opts.computed)，initComputed 的定义在 src/core/instance/state.js 中：

const computedWatcherOptions = { computed: true }
function initComputed (vm: Component, computed: Object) {
  // $flow-disable-line
  const watchers = vm._computedWatchers = Object.create(null)
  // computed properties are just getters during SSR
  const isSSR = isServerRendering()

  for (const key in computed) {
    const userDef = computed[key]
    const getter = typeof userDef === 'function' ? userDef : userDef.get
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && getter == null) {
      warn(
        `Getter is missing for computed property "${key}".`,
        vm
      )
    }

    if (!isSSR) {
      // create internal watcher for the computed property.
      watchers[key] = new Watcher(
        vm,
        getter || noop,
        noop,
        computedWatcherOptions
      )
    }

    // component-defined computed properties are already defined on the
    // component prototype. We only need to define computed properties defined
    // at instantiation here.
    if (!(key in vm)) {
      defineComputed(vm, key, userDef)
    } else if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
      if (key in vm.$data) {
        warn(`The computed property "${key}" is already defined in data.`, vm)
      } else if (vm.$options.props && key in vm.$options.props) {
        warn(`The computed property "${key}" is already defined as a prop.`, vm)
      }
    }
  }
}

函数首先创建 vm._computedWatchers 为一个空对象，接着对 computed 对象做遍历，拿到计算属性的每一个 userDef，然后尝试获取这个 userDef 对应的 getter 函数，拿不到则在开发环境下报警告。接下来为每一个 getter 创建一个 watcher，这个 watcher 和渲染 watcher 有一点很大的不同，它是一个 computed watcher，因为 const computedWatcherOptions = { computed: true }。computed watcher 和普通 watcher 的差别我稍后会介绍。最后对判断如果 key 不是 vm 的属性，则调用 defineComputed(vm, key, userDef)，否则判断计算属性对于的 key 是否已经被 data 或者 prop 所占用，如果是的话则在开发环境报相应的警告。

那么接下来需要重点关注 defineComputed 的实现：

export function defineComputed (
  target: any,
  key: string,
  userDef: Object | Function
) {
  const shouldCache = !isServerRendering()
  if (typeof userDef === 'function') {
    sharedPropertyDefinition.get = shouldCache
      ? createComputedGetter(key)
      : userDef
    sharedPropertyDefinition.set = noop
  } else {
    sharedPropertyDefinition.get = userDef.get
      ? shouldCache && userDef.cache !== false
        ? createComputedGetter(key)
        : userDef.get
      : noop
    sharedPropertyDefinition.set = userDef.set
      ? userDef.set
      : noop
  }
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production' &&
      sharedPropertyDefinition.set === noop) {
    sharedPropertyDefinition.set = function () {
      warn(
        `Computed property "${key}" was assigned to but it has no setter.`,
        this
      )
    }
  }
  Object.defineProperty(target, key, sharedPropertyDefinition)
}

这段逻辑很简单，其实就是利用 Object.defineProperty 给计算属性对应的 key 值添加 getter 和 setter，setter 通常是计算属性是一个对象，并且拥有 set 方法的时候才有，否则是一个空函数。在平时的开发场景中，计算属性有 setter 的情况比较少，我们重点关注一下 getter 部分，缓存的配置也先忽略，最终 getter 对应的是 createComputedGetter(key) 的返回值，来看一下它的定义：

function createComputedGetter (key) {
  return function computedGetter () {
    const watcher = this._computedWatchers && this._computedWatchers[key]
    if (watcher) {
      watcher.depend()
      return watcher.evaluate()
    }
  }
}

createComputedGetter 返回一个函数 computedGetter，它就是计算属性对应的 getter。

整个计算属性的初始化过程到此结束，我们知道计算属性是一个 computed watcher，它和普通的 watcher 有什么区别呢，为了更加直观，接下来来我们来通过一个例子来分析 computed watcher 的实现。

var vm = new Vue({
  data: {
    firstName: 'Foo',
    lastName: 'Bar'
  },
  computed: {
    fullName: function () {
      return this.firstName + ' ' + this.lastName
    }
  }
})

当初始化这个 computed watcher 实例的时候，构造函数部分逻辑稍有不同：

constructor (
  vm: Component,
  expOrFn: string | Function,
  cb: Function,
  options?: ?Object,
  isRenderWatcher?: boolean
) {
  // ...
  if (this.computed) {
    this.value = undefined
    this.dep = new Dep()
  } else {
    this.value = this.get()
  }
}  

可以发现 computed watcher 会并不会立刻求值，同时持有一个 dep 实例。

然后当我们的 render 函数执行访问到 this.fullName 的时候，就触发了计算属性的 getter，它会拿到计算属性对应的 watcher，然后执行 watcher.depend()，来看一下它的定义：

/**
  * Depend on this watcher. Only for computed property watchers.
  */
depend () {
  if (this.dep && Dep.target) {
    this.dep.depend()
  }
}

注意，这时候的 Dep.target 是渲染 watcher，所以 this.dep.depend() 相当于渲染 watcher 订阅了这个 computed watcher 的变化。

然后再执行 watcher.evaluate() 去求值，来看一下它的定义：

/**
  * Evaluate and return the value of the watcher.
  * This only gets called for computed property watchers.
  */
evaluate () {
  if (this.dirty) {
    this.value = this.get()
    this.dirty = false
  }
  return this.value
}

evaluate 的逻辑非常简单，判断 this.dirty，如果为 true 则通过 this.get() 求值，然后把 this.dirty 设置为 false。在求值过程中，会执行 value = this.getter.call(vm, vm)，这实际上就是执行了计算属性定义的 getter 函数，在我们这个例子就是执行了 return this.firstName + ' ' + this.lastName。

这里需要特别注意的是，由于 this.firstName 和 this.lastName 都是响应式对象，这里会触发它们的 getter，根据我们之前的分析，它们会把自身持有的 dep 添加到当前正在计算的 watcher 中，这个时候 Dep.target 就是这个 computed watcher。

最后通过 return this.value 拿到计算属性对应的值。我们知道了计算属性的求值过程，那么接下来看一下它依赖的数据变化后的逻辑。

一旦我们对计算属性依赖的数据做修改，则会触发 setter 过程，通知所有订阅它变化的 watcher 更新，执行 watcher.update() 方法：

/* istanbul ignore else */
if (this.computed) {
  // A computed property watcher has two modes: lazy and activated.
  // It initializes as lazy by default, and only becomes activated when
  // it is depended on by at least one subscriber, which is typically
  // another computed property or a component's render function.
  if (this.dep.subs.length === 0) {
    // In lazy mode, we don't want to perform computations until necessary,
    // so we simply mark the watcher as dirty. The actual computation is
    // performed just-in-time in this.evaluate() when the computed property
    // is accessed.
    this.dirty = true
  } else {
    // In activated mode, we want to proactively perform the computation
    // but only notify our subscribers when the value has indeed changed.
    this.getAndInvoke(() => {
      this.dep.notify()
    })
  }
} else if (this.sync) {
  this.run()
} else {
  queueWatcher(this)
}

那么对于计算属性这样的 computed watcher，它实际上是有 2 种模式，lazy 和 active。如果 this.dep.subs.length === 0 成立，则说明没有人去订阅这个 computed watcher 的变化，仅仅把 this.dirty = true，只有当下次再访问这个计算属性的时候才会重新求值。在我们的场景下，渲染 watcher 订阅了这个 computed watcher 的变化，那么它会执行：

this.getAndInvoke(() => {
  this.dep.notify()
})

getAndInvoke (cb: Function) {
  const value = this.get()
  if (
    value !== this.value ||
    // Deep watchers and watchers on Object/Arrays should fire even
    // when the value is the same, because the value may
    // have mutated.
    isObject(value) ||
    this.deep
  ) {
    // set new value
    const oldValue = this.value
    this.value = value
    this.dirty = false
    if (this.user) {
      try {
        cb.call(this.vm, value, oldValue)
      } catch (e) {
        handleError(e, this.vm, `callback for watcher "${this.expression}"`)
      }
    } else {
      cb.call(this.vm, value, oldValue)
    }
  }
}

getAndInvoke 函数会重新计算，然后对比新旧值，如果变化了则执行回调函数，那么这里这个回调函数是 this.dep.notify()，在我们这个场景下就是触发了渲染 watcher 重新渲染。

通过以上的分析，我们知道计算属性本质上就是一个 computed watcher，也了解了它的创建过程和被访问触发 getter 以及依赖更新的过程，其实这是最新的计算属性的实现，之所以这么设计是因为 Vue 想确保不仅仅是计算属性依赖的值发生变化，而是当计算属性最终计算的值发生变化才会触发渲染 watcher 重新渲染，本质上是一种优化。

接下来我们来分析一下侦听属性 watch 是怎么实现的。

watch

侦听属性的初始化也是发生在 Vue 的实例初始化阶段的 initState 函数中，在 computed 初始化之后，执行了：

if (opts.watch && opts.watch !== nativeWatch) {
  initWatch(vm, opts.watch)
}

来看一下 initWatch 的实现，它的定义在 src/core/instance/state.js 中：

function initWatch (vm: Component, watch: Object) {
  for (const key in watch) {
    const handler = watch[key]
    if (Array.isArray(handler)) {
      for (let i = 0; i < handler.length; i++) {
        createWatcher(vm, key, handler[i])
      }
    } else {
      createWatcher(vm, key, handler)
    }
  }
}

这里就是对 watch 对象做遍历，拿到每一个 handler，因为 Vue 是支持 watch 的同一个 key 对应多个 handler，所以如果 handler 是一个数组，则遍历这个数组，调用 createWatcher 方法，否则直接调用 createWatcher：

function createWatcher (
  vm: Component,
  expOrFn: string | Function,
  handler: any,
  options?: Object
) {
  if (isPlainObject(handler)) {
    options = handler
    handler = handler.handler
  }
  if (typeof handler === 'string') {
    handler = vm[handler]
  }
  return vm.$watch(expOrFn, handler, options)
}

这里的逻辑也很简单，首先对 hanlder 的类型做判断，拿到它最终的回调函数，最后调用 vm.$watch(keyOrFn, handler, options) 函数，$watch 是 Vue 原型上的方法，它是在执行 stateMixin 的时候定义的：

Vue.prototype.$watch = function (
  expOrFn: string | Function,
  cb: any,
  options?: Object
): Function {
  const vm: Component = this
  if (isPlainObject(cb)) {
    return createWatcher(vm, expOrFn, cb, options)
  }
  options = options || {}
  options.user = true
  const watcher = new Watcher(vm, expOrFn, cb, options)
  if (options.immediate) {
    cb.call(vm, watcher.value)
  }
  return function unwatchFn () {
    watcher.teardown()
  }
}

也就是说，侦听属性 watch 最终会调用 $watch 方法，这个方法首先判断 cb 如果是一个对象，则调用 createWatcher 方法，这是因为 $watch 方法是用户可以直接调用的，它可以传递一个对象，也可以传递函数。接着执行 const watcher = new Watcher(vm, expOrFn, cb, options) 实例化了一个 watcher，这里需要注意一点这是一个 user watcher，因为 options.user = true。通过实例化 watcher 的方式，一旦我们 watch 的数据发送变化，它最终会执行 watcher 的 run 方法，执行回调函数 cb，并且如果我们设置了 immediate 为 true，则直接会执行回调函数 cb。最后返回了一个 unwatchFn 方法，它会调用 teardown 方法去移除这个 watcher。

所以本质上侦听属性也是基于 Watcher 实现的，它是一个 user watcher。其实 Watcher 支持了不同的类型，下面我们梳理一下它有哪些类型以及它们的作用。

Watcher options

Watcher 的构造函数对 options 做的了处理，代码如下：

if (options) {
  this.deep = !!options.deep
  this.user = !!options.user
  this.computed = !!options.computed
  this.sync = !!options.sync
  // ...
} else {
  this.deep = this.user = this.computed = this.sync = false
}

所以 watcher 总共有 4 种类型，我们来一一分析它们，看看不同的类型执行的逻辑有哪些差别。

deep watcher

通常，如果我们想对一下对象做深度观测的时候，需要设置这个属性为 true，考虑到这种情况：

var vm = new Vue({
  data() {
    a: {
      b: 1
    }
  },
  watch: {
    a: {
      handler(newVal) {
        console.log(newVal)
      }
    }
  }
})
vm.a.b = 2

这个时候是不会 log 任何数据的，因为我们是 watch 了 a 对象，只触发了 a 的 getter，并没有触发 a.b 的 getter，所以并没有订阅它的变化，导致我们对 vm.a.b = 2 赋值的时候，虽然触发了 setter，但没有可通知的对象，所以也并不会触发 watch 的回调函数了。

而我们只需要对代码做稍稍修改，就可以观测到这个变化了

watch: {
  a: {
    deep: true,
    handler(newVal) {
      console.log(newVal)
    }
  }
}

这样就创建了一个 deep watcher 了，在 watcher 执行 get 求值的过程中有一段逻辑：

get() {
  let value = this.getter.call(vm, vm)
  // ...
  if (this.deep) {
    traverse(value)
  }
}

在对 watch 的表达式或者函数求值后，会调用 traverse 函数，它的定义在 src/core/observer/traverse.js 中：

import { _Set as Set, isObject } from '../util/index'
import type { SimpleSet } from '../util/index'
import VNode from '../vdom/vnode'

const seenObjects = new Set()

/**
 * Recursively traverse an object to evoke all converted
 * getters, so that every nested property inside the object
 * is collected as a "deep" dependency.
 */
export function traverse (val: any) {
  _traverse(val, seenObjects)
  seenObjects.clear()
}

function _traverse (val: any, seen: SimpleSet) {
  let i, keys
  const isA = Array.isArray(val)
  if ((!isA && !isObject(val)) || Object.isFrozen(val) || val instanceof VNode) {
    return
  }
  if (val.__ob__) {
    const depId = val.__ob__.dep.id
    if (seen.has(depId)) {
      return
    }
    seen.add(depId)
  }
  if (isA) {
    i = val.length
    while (i--) _traverse(val[i], seen)
  } else {
    keys = Object.keys(val)
    i = keys.length
    while (i--) _traverse(val[keys[i]], seen)
  }
}

traverse 的逻辑也很简单，它实际上就是对一个对象做深层递归遍历，因为遍历过程中就是对一个子对象的访问，会触发它们的 getter 过程，这样就可以收集到依赖，也就是订阅它们变化的 watcher，这个函数实现还有一个小的优化，遍历过程中会把子响应式对象通过它们的 dep id 记录到 seenObjects，避免以后重复访问。

那么在执行了 traverse 后，我们再对 watch 的对象内部任何一个值做修改，也会调用 watcher 的回调函数了。

对 deep watcher 的理解非常重要，今后工作中如果大家观测了一个复杂对象，并且会改变对象内部深层某个值的时候也希望触发回调，一定要设置 deep 为 true，但是因为设置了 deep 后会执行 traverse 函数，会有一定的性能开销，所以一定要根据应用场景权衡是否要开启这个配置。

user watcher

前面我们分析过，通过 vm.$watch 创建的 watcher 是一个 user watcher，其实它的功能很简单，在对 watcher 求值以及在执行回调函数的时候，会处理一下错误，如下：

get() {
  if (this.user) {
    handleError(e, vm, `getter for watcher "${this.expression}"`)
  } else {
    throw e
  }
},
getAndInvoke() {
  // ...
  if (this.user) {
    try {
      this.cb.call(this.vm, value, oldValue)
    } catch (e) {
      handleError(e, this.vm, `callback for watcher "${this.expression}"`)
    }
  } else {
    this.cb.call(this.vm, value, oldValue)
  }
}

handleError 在 Vue 中是一个错误捕获并且暴露给用户的一个利器。

computed watcher

computed watcher 几乎就是为计算属性量身定制的，我们刚才已经对它做了详细的分析，这里不再赘述了。

sync watcher

在我们之前对 setter 的分析过程知道，当响应式数据发送变化后，触发了 watcher.update()，只是把这个 watcher 推送到一个队列中，在 nextTick 后才会真正执行 watcher 的回调函数。而一旦我们设置了 sync，就可以在当前 Tick 中同步执行 watcher 的回调函数。

update () {
  if (this.computed) {
    // ...
  } else if (this.sync) {
    this.run()
  } else {
    queueWatcher(this)
  }
}

只有当我们需要 watch 的值的变化到执行 watcher 的回调函数是一个同步过程的时候才会去设置该属性为 true。

总结

通过这一小节的分析我们对计算属性和侦听属性的实现有了深入的了解，计算属性本质上是 computed watcher，而侦听属性本质上是 user watcher。就应用场景而言，计算属性适合用在模板渲染中，某个值是依赖了其它的响应式对象甚至是计算属性计算而来；而侦听属性适用于观测某个值的变化去完成一段复杂的业务逻辑。

同时我们又了解了 watcher 的 4 个 options，通常我们会在创建 user watcher 的时候配置 deep 和 sync，可以根据不同的场景做相应的配置。

Vue源码学习目录

组件化 （一） createComponent
组件化 （二） patch
组件化 （三） 合并配置
组件化 （四） 生命周期
组件化（五） 组件注册
深入响应式原理（一） 响应式对象
深入响应式原理 （二）依赖收集 & 派发更新
深入响应式原理 （三）nextTick & 检测变化的注意事项

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