首先我们罗列一下响应式相关的核心功能：
ref，数据变化时，对应的computed、watch、render都会更新computed，数据变化时，对应的watch和render会更新watch，会根据ref的数据变化来执行副作用函数render，会根据ref或computed的数据变化来重新渲染视图
看完本文，会梳理明白以上核心功能底层是如何实现的，以及它们之间的关系：
Dep核心类，RefImpl和ComputedRefImpl的实例均依赖于Dep类进行依赖管理ReactiveEffect核心类，watch和render的底层逻辑中，订阅者功能由ReactiveEffect类实现
接下来，我们开始探索之旅吧！
ts
<div id="app"></div>
<script>
const App = {
template:`{{ count }}*2 = {{ computedCount }}<button @click="plus">plus</button>
`,
setup() {
// 定义响应式数据
debugger;
console.log('setup');
const count = Vue.ref(0);
// 定义计算属性
debugger;
const computedCount = Vue.computed(() => {
debugger;
console.log('computed');
return count.value * 2;
})
// 定义侦听器-监听count
debugger
Vue.watch(count, (newValue, oldValue) => {
debugger;
console.log('watch count');
console.log(newValue, oldValue);
})
// 定义侦听器-监听computedCount
debugger
Vue.watch(computedCount, (newValue, oldValue) => {
debugger;
console.log('watch computedCount');
console.log(newValue, oldValue);
})
// 定义修改数据的方法
const plus = () => {
debugger;
count.value++;
}
// 暴露给模板
return {
count,
computedCount,
plus,
};
}
};
// 创建应用并挂载
const app = Vue.createApp(App);
app.mount("#app");
</script>一、发布订阅者模式-发布者类
1、RefImpl 类
我们从const count = Vue.ref(0)开始，一步步寻找RefImpl类：
ts
// ref函数
function ref(value) {
return createRef(value, false);
}
// createRef函数
function createRef(rawValue, shallow) {
if (isRef(rawValue)) {
return rawValue;
}
return new RefImpl(rawValue, shallow);
}
// RefImpl类
class RefImpl {
constructor(value, isShallow2) {
// 依赖管理
this.dep = new Dep();
this["__v_isRef"] = true;
this["__v_isShallow"] = false;
this._rawValue = isShallow2 ? value : toRaw(value);
this._value = isShallow2 ? value : toReactive(value);
this["__v_isShallow"] = isShallow2;
}
get value() {
{
// 在访问RefImpl实例化的对象的值的时候，会进行依赖收集
this.dep.track({
target: this,
type: "get",
key: "value",
});
}
return this._value;
}
set value(newValue) {
const oldValue = this._rawValue;
const useDirectValue =
this["__v_isShallow"] || isShallow(newValue) || isReadonly(newValue);
newValue = useDirectValue ? newValue : toRaw(newValue);
if (hasChanged(newValue, oldValue)) {
this._rawValue = newValue;
this._value = useDirectValue ? newValue : toReactive(newValue);
{
// 在修改RefImpl实例化的对象的值的时候，会执行派发更新
this.dep.trigger({
target: this,
type: "set",
key: "value",
newValue,
oldValue,
});
}
}
}
}当执行到const count = Vue.ref(0)时，会执行响应式数据初始化函数，返回一个RefImpl类的实例化对象。
RefImpl类定义了取值和赋值两个方法：get和set, 在访问它时，会执行get函数，进而执行this.dep.track收集依赖。在数据变化时，会执行set函数，进而执行this.dep.trigger派发更新。
我们发现，RefImpl的get和set方法，都依赖了Dep类的实例化对象this.dep，所以RefImpl和Dep类是紧密相关的。
Dep的实现留个悬念，我们继续看ComputedRefImpl类。
2、ComputedRefImpl 类
我们从Vue.computed(() => { return count.value * 2; })开始，寻找ComputedRefImpl类：
ts
// computed函数
const computed = (getterOrOptions, debugOptions) => {
const c = computed$1(getterOrOptions, debugOptions, isInSSRComponentSetup);
{
const i = getCurrentInstance();
if (i && i.appContext.config.warnRecursiveComputed) {
c._warnRecursive = true;
}
}
return c;
};
// computed$1函数
function computed$1(getterOrOptions, debugOptions, isSSR = false) {
let getter;
let setter;
if (isFunction(getterOrOptions)) {
// 如果是函数，直接赋值为getter
getter = getterOrOptions;
} else {
// 如果是对象，直接获取getterOrOptions中的get
getter = getterOrOptions.get;
setter = getterOrOptions.set;
}
// 实例化ComputedRefImpl类
const cRef = new ComputedRefImpl(getter, setter, isSSR);
if (debugOptions && !isSSR) {
cRef.onTrack = debugOptions.onTrack;
cRef.onTrigger = debugOptions.onTrigger;
}
return cRef;
}
// ComputedRefImpl类
class ComputedRefImpl {
constructor(fn, setter, isSSR) {
// 这里的fn就是传入的参数getter
this.fn = fn;
this.setter = setter;
this._value = void 0;
// 以自身实例为参数，作为Dep的参数
this.dep = new Dep(this);
this.__v_isRef = true;
this.deps = void 0;
this.depsTail = void 0;
this.flags = 16;
this.globalVersion = globalVersion - 1;
this.next = void 0;
this.effect = this;
this["__v_isReadonly"] = !setter;
this.isSSR = isSSR;
}
// notify函数
notify() {
this.flags |= 16;
if (!(this.flags & 8) && activeSub !== this) {
batch(this, true);
return true;
}
}
// get函数
get value() {
// 收集订阅者（渲染函数），建立`computed`和`render`之间的关系
const link = this.dep.track({
target: this,
type: "get",
key: "value",
});
// 将自己作为订阅者，让`count`订阅，建立`computed`和`count`之间的关系
refreshComputed(this);
if (link) {
link.version = this.dep.version;
}
return this._value;
}
// set函数
set value(newValue) {
if (this.setter) {
this.setter(newValue);
} else {
warn$2("Write operation failed: computed value is readonly");
}
}
}当执行到const computedCount = Vue.computed(() => { return count.value * 2; })时，会执行响应式初始化函数，返回一个ComputedRefImpl类的实例化对象。
ComputedRefImpl类定义了取值和赋值两个方法：get和set, 在访问到计算属性时，会执行到get函数，进而执行this.dep.track收集依赖。
也可通过给computed传递get和set的方式，自定义set函数。此时可以直接修改计算属的值，进而执行this.setter(newValue)函数(这里不是主线逻辑，暂不展开)。
我们发现，ComputedRefImpl的get方法，依赖了Dep类的实例化对象this.dep，所以ComputedRefImpl和Dep类也是紧密相关的。
接下来，是时候看看Dep类的实现了。
3、Dep 类
ts
// Dep类，作为发布者和订阅者之间的关系管理类
class Dep {
constructor(computed) {
this.computed = computed;
this.version = 0;
// 核心： dep和当前活跃的sub之间的关系
this.activeLink = void 0;
this.subs = void 0;
this.map = void 0;
this.key = void 0;
// 订阅者个数
this.sc = 0;
this.__v_skip = true;
{
this.subsHead = void 0;
}
}
track(debugInfo) {
// 依赖收集，稍后介绍...
}
trigger(debugInfo) {
// 派发更新，稍后介绍...
}
notify(debugInfo) {
// 通知更新，稍后介绍...
}
}以上就是Dep类的实现，它定义了track、trigger和notify三个方法，分别对应依赖收集、派发更新和通知更新，这个我们在发布者和订阅者构建关系的部分详细介绍。
到这里我们已经了解了RefImpl类、ComputedRefImpl类和Dep类之间的依赖关系。
RefImpl类和ComputedRefImpl类对于订阅者的收集都是通过Dep的track方法来实现的。
二、发布订阅者模式-订阅者类
1、从watch中寻找ReactiveEffect类
我们从Vue.watch(() => count.value, (newValue, oldValue) => { console.log(newValue, oldValue); })开始寻找ReactiveEffect类：
ts
// 1、 `watch`函数首先判断`cb`是否是函数，如果不是函数，则会发出警告，然后调用`doWatch`函数。
function watch(source, cb, options) {
// cb必须是函数，否则会有警告提示
if (!isFunction(cb)) {
warn$1("省略提示内容");
}
return doWatch(source, cb, options);
}
// 2、`doWatch`函数首先判断传入的参数，根据不同的情况进行警告提示。然后构建`watch`参数，最后调用`watch$1`函数。
function doWatch(source, cb, options = EMPTY_OBJ) {
// options中的参数
const { immediate, deep, flush, once } = options;
if (!cb) {
// 省略提示内容
}
// 构建watch参数
const baseWatchOptions = extend({}, options);
baseWatchOptions.onWarn = warn$1;
const instance = currentInstance;
baseWatchOptions.call = (fn, type, args) =>
callWithAsyncErrorHandling(fn, instance, type, args);
let isPre = false;
if (flush === "post") {
baseWatchOptions.scheduler = (job) => {
queuePostRenderEffect(job, instance && instance.suspense);
};
} else if (flush !== "sync") {
isPre = true;
// scheduler函数
baseWatchOptions.scheduler = (job, isFirstRun) => {
if (isFirstRun) {
job();
} else {
queueJob(job);
}
};
}
// augmentJob函数
baseWatchOptions.augmentJob = (job) => {
if (cb) {
job.flags |= 4;
}
if (isPre) {
job.flags |= 2;
if (instance) {
job.id = instance.uid;
job.i = instance;
}
}
};
// 执行watch$1函数
const watchHandle = watch$1(source, cb, baseWatchOptions);
return watchHandle;
}
// 3、`watch$1`函数中主要构建`getter`和`setter`函数，实例化`ReactiveEffect`得到`effect`，构建`job`函数。
function watch$1(source, cb, options = EMPTY_OBJ) {
const { immediate, deep, once, scheduler, augmentJob, call } = options;
// ...
let effect;
let getter;
let cleanup;
let boundCleanup;
let forceTrigger = false;
let isMultiSource = false;
// 当前例子中的source数据源是ref，直接返回source.value，其他场景自行举例debugger尝试
if (isRef(source)) {
getter = () => source.value;
forceTrigger = isShallow(source);
// 省略其他source类型
}
// 如果配置参数中有deep，需要递归traverse处理
if (cb && deep) {
const baseGetter = getter;
const depth = deep === true ? Infinity : deep;
getter = () => traverse(baseGetter(), depth);
}
const scope = getCurrentScope();
const watchHandle = () => {
effect.stop();
if (scope && scope.active) {
remove(scope.effects, effect);
}
};
// 如果配置参数中有once，执行一次后停止
if (once && cb) {
const _cb = cb;
cb = (...args) => {
_cb(...args);
watchHandle();
};
}
let oldValue = isMultiSource
? new Array(source.length).fill(INITIAL_WATCHER_VALUE)
: INITIAL_WATCHER_VALUE;
// 构建job函数
const job = () => {
// ...
};
if (augmentJob) {
augmentJob(job);
}
// 这里是重点，实例化`ReactiveEffect`得到`effect`
effect = new ReactiveEffect(getter);
effect.scheduler = scheduler ? () => scheduler(job, false) : job;
boundCleanup = (fn) => onWatcherCleanup(fn, false, effect);
cleanup = effect.onStop = () => {
const cleanups = cleanupMap.get(effect);
if (cleanups) {
if (call) {
call(cleanups, 4);
} else {
for (const cleanup2 of cleanups) cleanup2();
}
cleanupMap.delete(effect);
}
};
{
effect.onTrack = options.onTrack;
effect.onTrigger = options.onTrigger;
}
if (cb) {
// 如果参数中有immediate，立即执行一次job函数
if (immediate) {
job(true);
} else {
// 否则执行effect的run函数，将其作为旧值oldValue
oldValue = effect.run();
}
} else if (scheduler) {
scheduler(job.bind(null, true), true);
} else {
effect.run();
}
// 修改watchHandle的pause、resume、stop方法，让其指向effect，使其可以控制effect的暂停、恢复、停止
watchHandle.pause = effect.pause.bind(effect);
watchHandle.resume = effect.resume.bind(effect);
watchHandle.stop = watchHandle;
return watchHandle;
}当执行到Vue.watch(count, (newValue, oldValue) => { console.log(newValue, oldValue); })时，会执行侦听器初始化函数，最终执行到effect = new ReactiveEffect(getter)。
当前例子中getter是ref，所以，getter = () => source.value，即getter = () => count.value。
这里需要注意oldValue = effect.run();中的run方法，该方法是ReactiveEffect类的实例方法。
ReactiveEffect的实现留个悬念，我们继续看render渲染函数的实现。
2、从render中寻找ReactiveEffect类
render视图渲染的逻辑很复杂，可以参考文章: # vue3.5.18 源码：组件树渲染原理。
这里主要截取setupRenderEffect函数：
ts
const setupRenderEffect = (
instance,
initialVNode,
container,
anchor,
parentSuspense,
isSVG,
optimized
) => {
const componentUpdateFn = () => {
// ...
// 获取子树subTree
const subTree = (instance.subTree = renderComponentRoot(instance));
// ...
// 渲染子树
patch(
null,
subTree,
container,
anchor,
instance,
parentSuspense,
namespace
);
// ...
};
// 实例化ReactiveEffect实例
const effect = (instance.effect = new ReactiveEffect(componentUpdateFn));
// 定义update函数
const update = (instance.update = effect.run.bind(effect));
// 省略其他逻辑
update();
};通过new ReactiveEffect的方式创建ReactiveEffect实例，并赋值给instance.effect。
通过const update = (instance.update = () => effect.run())的方式为instance.update赋值调用effect.run()的函数。
至此，我们可以总结watch和render都用到了ReactiveEffect类，我们继续看ReactiveEffect类的实现。
3、ReactiveEffect类
ReactiveEffect的实例化对象就是一个订阅者。渲染过程的调度过程就是由其实例化对象中的run方法进行的，核心代码如下：
ts
// ReactiveEffect类
class ReactiveEffect {
constructor(fn) {
// 需要执行的函数
this.fn = fn;
this.deps = void 0;
this.depsTail = void 0;
this.flags = 1 | 4;
this.next = void 0;
this.cleanup = void 0;
this.scheduler = void 0;
if (activeEffectScope && activeEffectScope.active) {
activeEffectScope.effects.push(this);
}
}
pause() {
// 省略逻辑...
}
resume() {
// 省略逻辑...
}
notify() {
// 省略逻辑...
}
run() {
// 设置当前活跃的订阅者为this，即effect
activeSub = this;
try {
return this.fn();
} finally {
// 省略逻辑...
}
}
stop() {
// 省略逻辑...
}
trigger() {
// 省略逻辑...
}
runIfDirty() {
// 省略逻辑...
}
get dirty() {
// 省略逻辑...
}
}在watch或者render中，每次执行effect.run()时，都会将当前的effect赋值给activeSub，以便于让发布者对订阅者进行收集。
这里需要注意的是，computed既是发布者又是订阅者的双重属性，可以参考文章: # vue3.5.18 源码：既是发布者又是订阅者的 computed。
介绍完发布者类Dep和订阅者类ReactiveEffect，我们继续看ref、computed、watch和render如何建立关系。
三、发布订阅者模式-建立关系
发布者Dep收集订阅者的核心方法track如下：
ts
// this.dep.track
track(debugInfo) {
if (!activeSub || !shouldTrack || activeSub === this.computed) {
return;
}
let link = this.activeLink;
if (link === void 0 || link.sub !== activeSub) {
// 建立activeSub和dep的关系
link = this.activeLink = new Link(activeSub, this);
if (!activeSub.deps) {
// 订阅者的依赖deps指向link
activeSub.deps = activeSub.depsTail = link;
} else {
// 链表的形式可以管理多个订阅者
link.prevDep = activeSub.depsTail;
activeSub.depsTail.nextDep = link;
activeSub.depsTail = link;
}
addSub(link);
}
return link;
}
// Link类的实例将包含sub和dep两个属性,分别指向依赖和订阅者
class Link {
constructor(sub, dep) {
this.sub = sub;
this.dep = dep;
this.version = dep.version;
// 链表的形式管理dep和sub
this.nextDep = this.prevDep = this.nextSub = this.prevSub = this.prevActiveLink = void 0;
}
}
// addSub函数
function addSub(link) {
link.dep.sc++;
if (link.sub.flags & 4) {
if (link.dep.subsHead === void 0) {
// link.dep.subsHead作为链表头，起初也指向link
link.dep.subsHead = link;
}
// 依赖的订阅者subs也指向link
link.dep.subs = link;
}
}这里需要重点关注的是activeSub.deps = activeSub.depsTail = link和link.dep.subs = link，两者都指向了同一个link对象，该对象包含dep和sub属性，这样activeSub和dep之间建立了关系。实现了你中有我， 我中有你的双向依赖关系。从而数据变化时的找到对应的订阅者，进入触发更新的流程。
所有的发布者和订阅者关系的建立都是以上逻辑，只是触发的时机稍有不同，接下来一一介绍
1、ref和watch
在首次执行Vue.watch函数时，会执行到const oldValue = effect.run()，即执行ReactiveEffect实例的run方法。
在run方法中，首先执行activeSub = this将当前effect定义为当前活跃状态的订阅者。
接着执行this.fn()，即执行getter函数。在当前实例中getter = () => source.value，触发count.value的get方法，最终执行到track函数进行ref和watch之间关系的建立。
2、ref和render
在首次执行render函数中的const subTree = (instance.subTree = renderComponentRoot(instance))时，template模版中包含{{count}}，因此会触发count.value的get方法，最终执行到track函数进行ref和render之间关系的建立。
3、computed和render
在首次执行render函数中的const subTree = (instance.subTree = renderComponentRoot(instance))时，template模版中包含{{computedCount}}，因此会触发computedCount.value的get方法，最终执行到this.dep.track函数进行computed和render之间关系的建立。
4、ref和computed
在执行完this.dep.track后，又执行了refreshComputed(this)：
ts
function refreshComputed(computed) {
// 省略其他逻辑
const dep = computed.dep;
const prevSub = activeSub;
const prevShouldTrack = shouldTrack;
// 这里将activeSub赋值为computed，以方便建立computed和count之间的关系
activeSub = computed;
shouldTrack = true;
try {
prepareDeps(computed);
// 这里执行computed.fn，即count.value++
const value = computed.fn(computed._value);
if (dep.version === 0 || hasChanged(value, computed._value)) {
computed.flags |= 128;
computed._value = value;
dep.version++;
}
} catch (err) {
dep.version++;
throw err;
} finally {
// 这里将activeSub赋值为prevSub，恢复activeSub的值
activeSub = prevSub;
shouldTrack = prevShouldTrack;
cleanupDeps(computed);
computed.flags &= -3;
}
}以上代码中通过activeSub = computed的方式，将computed作为订阅者，再通过const value = computed.fn(computed._value)的方式执行到代码count.value * 2。近而触发count的get函数，即this.dep.track({ target: this, type: "get", key: "value", });。
这样就建立了ref和computed之间的关系。
5、computed和watch
在首次执行Vue.watch函数时，会执行到const oldValue = effect.run()，即执行ReactiveEffect实例的run方法。
在run方法中，首先执行activeSub = this将当前effect定义为当前活跃状态的订阅者。
接着执行this.fn()，即执行getter函数。在当前实例中getter = () => source.value，触发computedCount.value的get方法，最终执行到track函数进行computed和watch之间关系的建立。
至此，就完成了ref、computed、watch和render之间的订阅者关系建立。虽然时机各不相同，但是，核心逻辑都是一样的，即访问ref和computed的值时，会访问到其get函数，最终执行到track函数建立订阅者之间的双向依赖关系。
四、发布订阅者模式-发布者通知订阅者
当执行count.value++操作时，会触发count的set函数，进而执行到this.dep.trigger函数，派发更新的核心代码如下：
依赖Dep触发逻辑：
ts
// Dep的trigger函数
trigger(debugInfo) {
this.version++;
globalVersion++;
this.notify(debugInfo);
}
// Dep的notify函数
notify(debugInfo) {
startBatch();
try {
// 通过链表的形式，执行所有的订阅者
for (let link = this.subs; link; link = link.prevSub) {
// 执行订阅者link.sub的notify
if (link.sub.notify()) {
;
link.sub.dep.notify();
}
}
} finally {
endBatch();
}
}订阅者Sub设置当前batchedsub逻辑：
ts
// sub的notify函数
notify() {
if (this.flags & 2 && !(this.flags & 32)) {
return;
}
if (!(this.flags & 8)) {
batch(this);
}
}
// batch函数
function batch(sub, isComputed = false) {
sub.flags |= 8;
if (isComputed) {
sub.next = batchedComputed;
batchedComputed = sub;
return;
}
sub.next = batchedSub;
// batchedSub指向第一个sub
batchedSub = sub;
}当以上逻辑结束时，继续回到Dep的endBatch方法：
ts
// dep的endBatch方法
function endBatch() {
if (--batchDepth > 0) {
return;
}
// 省略计算属性相关的逻辑...
while (batchedSub) {
let e = batchedSub;
batchedSub = void 0;
while (e) {
const next = e.next;
e.next = void 0;
e.flags &= -9;
if (e.flags & 1) {
try {
// 执行e(batchedSub)的trigger()方法
e.trigger();
} catch (err) {
if (!error) error = err;
}
}
e = next;
}
}
if (error) throw error;
}
// sub的trigger()方法
trigger() {
if (this.flags & 64) {
pausedQueueEffects.add(this);
} else if (this.scheduler) {
// 即effect.scheduler = () => queueJob(job);
this.scheduler();
} else {
this.runIfDirty();
}
}再看 queueJob 的核心逻辑
ts
function queueJob(job) {
if (!(job.flags & 1)) {
const jobId = getId(job);
const lastJob = queue[queue.length - 1];
if (!lastJob || (!(job.flags & 2) && jobId >= getId(lastJob))) {
// 将当前任务插入到数组尾部
queue.push(job);
} else {
// 根据jobId，将其移动到合适的位置
queue.splice(findInsertionIndex(jobId), 0, job);
}
job.flags |= 1;
queueFlush();
}
}
// queueFlush
function queueFlush() {
if (!currentFlushPromise) {
// flushJobs是异步任务，得等下个异步队列才执行
currentFlushPromise = resolvedPromise.then(flushJobs);
}
}下一个异步队列，执行的任务：
ts
function flushJobs(seen) {
{
seen = seen || /* @__PURE__ */ new Map();
}
const check = (job) => checkRecursiveUpdates(seen, job);
try {
for (flushIndex = 0; flushIndex < queue.length; flushIndex++) {
const job = queue[flushIndex];
if (job && !(job.flags & 8)) {
if (check(job)) {
continue;
}
if (job.flags & 4) {
job.flags &= ~1;
}
// 在错误处理函数中执行job
callWithErrorHandling(job, job.i, job.i ? 15 : 14);
if (!(job.flags & 4)) {
job.flags &= ~1;
}
}
}
} finally {
for (; flushIndex < queue.length; flushIndex++) {
const job = queue[flushIndex];
if (job) {
job.flags &= -2;
}
}
flushIndex = -1;
queue.length = 0;
flushPostFlushCbs(seen);
currentFlushPromise = null;
if (queue.length || pendingPostFlushCbs.length) {
flushJobs(seen);
}
}
}
// 错误处理函数
function callWithErrorHandling(fn, instance, type, args) {
try {
return args ? fn(...args) : fn();
} catch (err) {
handleError(err, instance, type);
}
}
// 因为job = instance.job = effect.runIfDirty.bind(effect);，所以，fn就是runIfDirty函数
runIfDirty() {
if (isDirty(this)) {
// 这里就是最终的渲染逻辑
this.run();
}
}以上，就是从数据count变化，到订阅者收到消息后做出反应的全过程。
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