defineProperty如何弥补数组响应式不足的缺陷

在 Vue 2 中,响应式系统的核心是 Object.defineProperty。然而,由于该 API 的设计限制,它无法直接监听数组索引的变化和长度的修改 ,从而导致某些数组操作不能触发视图更新。下面我们将结合 原理 详细说明:

Object.defineProperty 本身并不能完全解决数组响应式问题,但 Vue 2 通过"组合策略"在其基础上弥补了这些缺陷。


一、Object.defineProperty 对数组的天然缺陷(原理层面)

1.1 为什么不能监听 arr[i] = val

Object.defineProperty 只能拦截已知属性名的读写操作。例如:

js 复制代码
Object.defineProperty(obj, 'a', { get() {}, set() {} });

但对于数组:

  • 索引 0, 1, 2... 是动态的;
  • 数组长度可变,无法预先为所有可能的索引定义 getter/setter;
  • 即使你为 arr[0] 定义了 setter,当执行 arr[1000] = x 时,这个新索引并未被 defineProperty 拦截。

📌 根本原因Object.defineProperty 是基于对象属性描述符 工作的,而数组的索引本质上是字符串键(如 '0', '1'),但它们是动态生成的,无法静态预定义。

1.2 为什么不能监听 arr.length = 0

length 是数组的一个特殊属性,但 Object.defineProperty 在普通对象上定义 length 并不会自动同步到数组行为(比如截断元素)。更重要的是:

  • 即使你用 defineProperty 监听 length,也无法知道哪些元素被删了;
  • 而且 Vue 在初始化时并不会对 length 做特殊处理。

二、Vue 2 如何在 defineProperty 基础上"弥补"这些缺陷?(核心原理)

虽然 defineProperty 有局限,但 Vue 2 通过以下 三大策略 在其之上构建了一套"看似完整"的数组响应式系统:


✅ 策略 1:重写数组原型方法(变异方法拦截)

原理:
  • 创建一个以 Array.prototype 为原型的新对象 arrayMethods
  • 重写 7 个会改变原数组的方法(push, pop, shift, unshift, splice, sort, reverse);
  • 在这些方法内部:
    • 调用原生方法;
    • 手动调用 dep.notify() 触发依赖更新;
    • 对新增的元素递归调用 observe() 使其响应式。
关键代码示意:
js 复制代码
const arrayProto = Array.prototype;
const arrayMethods = Object.create(arrayProto);

['push', 'pop', 'shift', 'unshift', 'splice', 'sort', 'reverse'].forEach(method => {
  const original = arrayProto[method];
  Object.defineProperty(arrayMethods, method, {
    value: function(...args) {
      const result = original.apply(this, args);
      const ob = this.__ob__; // 获取 Observer 实例
      let inserted;
      if (method === 'push' || method === 'unshift') {
        inserted = args;
      } else if (method === 'splice') {
        inserted = args.slice(2);
      }
      if (inserted) ob.observeArray(inserted); // 新增项也转为响应式
      ob.dep.notify(); // 👈 手动触发更新!
      return result;
    },
    enumerable: true,
    writable: true,
    configurable: true
  });
});
如何生效?

当一个数组被 observe() 时,Vue 会将其 __proto__ 指向 arrayMethods

js 复制代码
if (hasProto) {
  protoAugment(value, arrayMethods); // value.__proto__ = arrayMethods
} else {
  copyAugment(value, arrayMethods, arrayKeys);
}

🔍 本质 :这不是靠 defineProperty 监听数组本身,而是劫持数组方法,在方法执行时手动通知更新


✅ 策略 2:递归 observe 数组每一项

原理:

当使用 defineProperty 定义一个属性值为数组时,Vue 不仅处理数组本身,还会遍历其每一项,对对象类型 的元素再次调用 observe()

js 复制代码
function observeArray(items) {
  for (let i = 0, l = items.length; i < l; i++) {
    observe(items[i]); // 递归响应式
  }
}

⚠️ 注意:这只能保证数组内部对象的响应性 ,不能解决 arr[0] = newObj 这种赋值不触发更新的问题。


✅ 策略 3:提供 $set / $delete 工具函数(绕过缺陷)

原理:

对于 arr[index] = valarr.length = newLen 这类无法被拦截的操作,Vue 提供了 $set 方法,将其转换为可被拦截的操作

例如:

js 复制代码
vm.$set(vm.items, indexOfItem, newValue)

内部实现(简化):

js 复制代码
function set(target, key, val) {
  if (Array.isArray(target) && isValidArrayIndex(key)) {
    target.length = Math.max(target.length, key); // 确保长度足够
    target.splice(key, 1, val); // 👈 转为 splice 调用!
    return val;
  }
  // ... 处理对象情况
}

💡 关键点splice 是被重写的响应式方法,因此能触发更新。

这相当于用已支持的响应式操作模拟不支持的操作


三、整体流程图(原理串联)

复制代码
用户操作 arr.push(1)
       ↓
arr.__proto__ → arrayMethods.push()
       ↓
执行原生 push
       ↓
调用 ob.observeArray([1]) → 使新元素响应式
       ↓
调用 ob.dep.notify() → 触发 watcher 更新视图

对于 arr[0] = 100

复制代码
用户写 arr[0] = 100
       ↓
❌ 无 setter 拦截(因为索引未被 defineProperty)
       ↓
视图不更新 ❌
       ↓
✅ 正确做法:this.$set(arr, 0, 100)
       ↓
内部转为 arr.splice(0, 1, 100)
       ↓
触发重写的 splice → notify → 更新 ✅

四、总结:defineProperty 如何"弥补"数组缺陷?

缺陷 是否由 defineProperty 直接解决? Vue 2 的弥补方式
arr[i] = val 不响应 ❌ 否 提供 $set,转为 splice
arr.length = n 不响应 ❌ 否 建议用 splice 替代
变异方法不触发更新 ❌ 否 重写原型方法 + 手动 notify
数组内对象不响应 ⚠️ 部分 递归 observe 每一项

🧠 核心结论
Object.defineProperty 本身无法解决数组响应式问题 ,但 Vue 2 通过 原型劫持 + 方法重写 + 工具函数封装 + 递归 observe ,在 defineProperty 的基础上构建了一套兼容性方案,从而"弥补"了其不足。


五、延伸:为什么 Vue 3 改用 Proxy?

Proxy 可以直接拦截:

  • 属性访问(包括数字索引 '0', '1');
  • length 修改;
  • 新增/删除属性;
js 复制代码
const arr = new Proxy([1,2,3], {
  set(target, key, value) {
    console.log('set', key, value); // key 可以是 '0', 'length' 等
    target[key] = value;
    triggerUpdate();
    return true;
  }
});
arr[0] = 10;     // ✅ 拦截
arr.length = 0;  // ✅ 拦截

因此,Vue 3 彻底解决了数组响应式的底层缺陷,不再需要上述"打补丁"策略。

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