依赖收集

通过上一节的分析我们了解 Vue 会把普通对象变成响应式对象，响应式对象 getter 相关的逻辑就是做依赖收集，这一节我们来详细分析这个过程。

我们先来回顾一下 getter 部分的逻辑：

export function defineReactive(
  obj: Object,
  key: string,
  val: any,
  customSetter?: ?Function,
  shallow?: boolean
) {
  const dep = new Dep();

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

  // cater for pre-defined getter/setters
  const getter = property && property.get;
  const setter = property && property.set;
  if ((!getter || setter) && arguments.length === 2) {
    val = obj[key];
  }

  let childOb = !shallow && observe(val);
  Object.defineProperty(obj, key, {
    enumerable: true,
    configurable: true,
    get: function reactiveGetter() {
      const value = getter ? getter.call(obj) : val;
      if (Dep.target) {
        dep.depend();
        if (childOb) {
          childOb.dep.depend();
          if (Array.isArray(value)) {
            dependArray(value);
          }
        }
      }
      return value;
    },
    // ...
  });
}

这段代码我们只需要关注 2 个地方，一个是 const dep = new Dep() 实例化一个 Dep 的实例，另一个是在 get 函数中通过 dep.depend 做依赖收集，这里还有个对 childOb 判断的逻辑，我们之后会介绍它的作用。

Dep

Dep 是整个 getter 依赖收集的核心，它的定义在 src/core/observer/dep.js 中：

import type Watcher from "./watcher";
import { remove } from "../util/index";

let uid = 0;

/**
 * A dep is an observable that can have multiple
 * directives subscribing to it.
 */
export default class Dep {
  static target: ?Watcher;
  id: number;
  subs: Array<Watcher>;

  constructor() {
    this.id = uid++;
    this.subs = [];
  }

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

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

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

  notify() {
    // stabilize the subscriber list first
    const subs = this.subs.slice();
    for (let i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {
      subs[i].update();
    }
  }
}

// the current target watcher being evaluated.
// this is globally unique because there could be only one
// watcher being evaluated at any time.
Dep.target = null;
const targetStack = [];

export function pushTarget(_target: ?Watcher) {
  if (Dep.target) targetStack.push(Dep.target);
  Dep.target = _target;
}

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

Dep 是一个 Class，它定义了一些属性和方法，这里需要特别注意的是它有一个静态属性 target，这是一个全局唯一 Watcher，这是一个非常巧妙的设计，因为在同一时间只能有一个全局的 Watcher 被计算，另外它的自身属性 subs 也是 Watcher 的数组。

Dep 实际上就是对 Watcher 的一种管理，Dep 脱离 Watcher 单独存在是没有意义的，为了完整地讲清楚依赖收集过程，我们有必要看一下 Watcher 的一些相关实现，它的定义在 src/core/observer/watcher.js 中：

Watcher

let uid = 0;

/**
 * A watcher parses an expression, collects dependencies,
 * and fires callback when the expression value changes.
 * This is used for both the $watch() api and directives.
 */
export default class Watcher {
  vm: Component;
  expression: string;
  cb: Function;
  id: number;
  deep: boolean;
  user: boolean;
  computed: boolean;
  sync: boolean;
  dirty: boolean;
  active: boolean;
  dep: Dep;
  deps: Array<Dep>;
  newDeps: Array<Dep>;
  depIds: SimpleSet;
  newDepIds: SimpleSet;
  before: ?Function;
  getter: Function;
  value: any;

  constructor(
    vm: Component,
    expOrFn: string | Function,
    cb: Function,
    options?: ?Object,
    isRenderWatcher?: boolean
  ) {
    this.vm = vm;
    if (isRenderWatcher) {
      vm._watcher = this;
    }
    vm._watchers.push(this);
    // options
    if (options) {
      this.deep = !!options.deep;
      this.user = !!options.user;
      this.computed = !!options.computed;
      this.sync = !!options.sync;
      this.before = options.before;
    } else {
      this.deep = this.user = this.computed = this.sync = false;
    }
    this.cb = cb;
    this.id = ++uid; // uid for batching
    this.active = true;
    this.dirty = this.computed; // for computed watchers
    this.deps = [];
    this.newDeps = [];
    this.depIds = new Set();
    this.newDepIds = new Set();
    this.expression =
      process.env.NODE_ENV !== "production" ? expOrFn.toString() : "";
    // parse expression for getter
    if (typeof expOrFn === "function") {
      this.getter = expOrFn;
    } else {
      this.getter = parsePath(expOrFn);
      if (!this.getter) {
        this.getter = function () {};
        process.env.NODE_ENV !== "production" &&
          warn(
            `Failed watching path: "${expOrFn}" ` +
              "Watcher only accepts simple dot-delimited paths. " +
              "For full control, use a function instead.",
            vm
          );
      }
    }
    if (this.computed) {
      this.value = undefined;
      this.dep = new Dep();
    } else {
      this.value = this.get();
    }
  }

  /**
   * Evaluate the getter, and re-collect dependencies.
   */
  get() {
    pushTarget(this);
    let value;
    const vm = this.vm;
    try {
      value = this.getter.call(vm, vm);
    } catch (e) {
      if (this.user) {
        handleError(e, vm, `getter for watcher "${this.expression}"`);
      } else {
        throw e;
      }
    } finally {
      // "touch" every property so they are all tracked as
      // dependencies for deep watching
      if (this.deep) {
        traverse(value);
      }
      popTarget();
      this.cleanupDeps();
    }
    return value;
  }

  /**
   * Add a dependency to this directive.
   */
  addDep(dep: Dep) {
    const id = dep.id;
    if (!this.newDepIds.has(id)) {
      this.newDepIds.add(id);
      this.newDeps.push(dep);
      if (!this.depIds.has(id)) {
        dep.addSub(this);
      }
    }
  }

  /**
   * Clean up for dependency collection.
   */
  cleanupDeps() {
    let i = this.deps.length;
    while (i--) {
      const dep = this.deps[i];
      if (!this.newDepIds.has(dep.id)) {
        dep.removeSub(this);
      }
    }
    let tmp = this.depIds;
    this.depIds = this.newDepIds;
    this.newDepIds = tmp;
    this.newDepIds.clear();
    tmp = this.deps;
    this.deps = this.newDeps;
    this.newDeps = tmp;
    this.newDeps.length = 0;
  }
  // ...
}

Watcher 是一个 Class，在它的构造函数中，定义了一些和 Dep 相关的属性：

this.deps = [];
this.newDeps = [];
this.depIds = new Set();
this.newDepIds = new Set();

其中，this.deps 和 this.newDeps 表示 Watcher 实例持有的 Dep 实例的数组；而 this.depIds 和 this.newDepIds 分别代表 this.deps 和 this.newDeps 的 id Set（这个 Set 是 ES6 的数据结构，它的实现在 src/core/util/env.js 中）。那么这里为何需要有 2 个 Dep 实例数组呢，稍后我们会解释。

Watcher 还定义了一些原型的方法，和依赖收集相关的有 get、addDep 和 cleanupDeps 方法，单个介绍它们的实现不方便理解，我会结合整个依赖收集的过程把这几个方法讲清楚。

过程分析

之前我们介绍当对数据对象的访问会触发他们的 getter 方法，那么这些对象什么时候被访问呢？还记得之前我们介绍过 Vue 的 mount 过程是通过 mountComponent 函数，其中有一段比较重要的逻辑，大致如下：

updateComponent = () => {
  vm._update(vm._render(), hydrating);
};
new Watcher(
  vm,
  updateComponent,
  noop,
  {
    before() {
      if (vm._isMounted) {
        callHook(vm, "beforeUpdate");
      }
    },
  },
  true /* isRenderWatcher */
);

当我们去实例化一个渲染 watcher 的时候，首先进入 watcher 的构造函数逻辑，然后会执行它的 this.get() 方法，进入 get 函数，首先会执行：

pushTarget(this);

pushTarget 的定义在 src/core/observer/dep.js 中：

export function pushTarget(_target: Watcher) {
  if (Dep.target) targetStack.push(Dep.target);
  Dep.target = _target;
}

实际上就是把 Dep.target 赋值为当前的渲染 watcher 并压栈（为了恢复用）。接着又执行了：

value = this.getter.call(vm, vm);

this.getter 对应就是 updateComponent 函数，这实际上就是在执行：

vm._update(vm._render(), hydrating);

它会先执行 vm._render() 方法，因为之前分析过这个方法会生成 渲染 VNode，并且在这个过程中会对 vm 上的数据访问，这个时候就触发了数据对象的 getter。

那么每个对象值的 getter 都持有一个 dep，在触发 getter 的时候会调用 dep.depend() 方法，也就会执行 Dep.target.addDep(this)。

刚才我们提到这个时候 Dep.target 已经被赋值为渲染 watcher，那么就执行到 addDep 方法：

addDep (dep: Dep) {
  const id = dep.id
  if (!this.newDepIds.has(id)) {
    this.newDepIds.add(id)
    this.newDeps.push(dep)
    if (!this.depIds.has(id)) {
      dep.addSub(this)
    }
  }
}

这时候会做一些逻辑判断（保证同一数据不会被添加多次）后执行 dep.addSub(this)，那么就会执行 this.subs.push(sub)，也就是说把当前的 watcher 订阅到这个数据持有的 dep 的 subs 中，这个目的是为后续数据变化时候能通知到哪些 subs 做准备。

所以在 vm._render() 过程中，会触发所有数据的 getter，这样实际上已经完成了一个依赖收集的过程。那么到这里就结束了么，其实并没有，在完成依赖收集后，还有几个逻辑要执行，首先是：

if (this.deep) {
  traverse(value);
}

这个是要递归去访问 value，触发它所有子项的 getter，这个之后会详细讲。接下来执行：

popTarget();

popTarget 的定义在 src/core/observer/dep.js 中：

Dep.target = targetStack.pop();

实际上就是把 Dep.target 恢复成上一个状态，因为当前 vm 的数据依赖收集已经完成，那么对应的渲染Dep.target 也需要改变。最后执行：

this.cleanupDeps();

其实很多人都分析过并了解到 Vue 有依赖收集的过程，但我几乎没有看到有人分析依赖清空的过程，其实这是大部分同学会忽视的一点，也是 Vue 考虑特别细的一点。

cleanupDeps () {
  let i = this.deps.length
  while (i--) {
    const dep = this.deps[i]
    if (!this.newDepIds.has(dep.id)) {
      dep.removeSub(this)
    }
  }
  let tmp = this.depIds
  this.depIds = this.newDepIds
  this.newDepIds = tmp
  this.newDepIds.clear()
  tmp = this.deps
  this.deps = this.newDeps
  this.newDeps = tmp
  this.newDeps.length = 0
}

考虑到 Vue 是数据驱动的，所以每次数据变化都会重新 render，那么 vm._render() 方法又会再次执行，并再次触发数据的 getters，所以 Watcher 在构造函数中会初始化 2 个 Dep 实例数组，newDeps 表示新添加的 Dep 实例数组，而 deps 表示上一次添加的 Dep 实例数组。

在执行 cleanupDeps 函数的时候，会首先遍历 deps，移除对 dep.subs 数组中 Wathcer 的订阅，然后把 newDepIds 和 depIds 交换，newDeps 和 deps 交换，并把 newDepIds 和 newDeps 清空。

那么为什么需要做 deps 订阅的移除呢，在添加 deps 的订阅过程，已经能通过 id 去重避免重复订阅了。

考虑到一种场景，我们的模板会根据 v-if 去渲染不同子模板 a 和 b，当我们满足某种条件的时候渲染 a 的时候，会访问到 a 中的数据，这时候我们对 a 使用的数据添加了 getter，做了依赖收集，那么当我们去修改 a 的数据的时候，理应通知到这些订阅者。那么如果我们一旦改变了条件渲染了 b 模板，又会对 b 使用的数据添加了 getter，如果我们没有依赖移除的过程，那么这时候我去修改 a 模板的数据，会通知 a 数据的订阅的回调，这显然是有浪费的。

因此 Vue 设计了在每次添加完新的订阅，会移除掉旧的订阅，这样就保证了在我们刚才的场景中，如果渲染 b 模板的时候去修改 a 模板的数据，a 数据订阅回调已经被移除了，所以不会有任何浪费，真的是非常赞叹 Vue 对一些细节上的处理。

总结

通过这一节的分析，我们对 Vue 数据的依赖收集过程已经有了认识，并且对这其中的一些细节做了分析。收集依赖的目的是为了当这些响应式数据发生变化，触发它们的 setter 的时候，能知道应该通知哪些订阅者去做相应的逻辑处理，我们把这个过程叫派发更新，其实 Watcher 和 Dep 就是一个非常经典的观察者设计模式的实现，下一节我们来详细分析一下派发更新的过程。