完整教程：Ref 和 Reactive 响应式原理剖析与代码实现

文章目录

一、概述
- 1. 响应式核心原理
二、Ref 和 Reactive对比
三、 Reactive 实现原理
- 1. 核心实现
- 2. 完整的 reactive 实现
四、 ref 实现原理
- 1. 基础 ref 实现
- 2. 完整的 ref 系统
五、完整的响应式系统实现
六、关键点解析
七、与真实 Vue 3 的差异

好的，我们来深入剖析 Vue 3 中 ref 和 reactive 的核心原理，并手写一个简化但能体现核心思想的实现。

一、概述

1. 响应式核心原理

Vue3 的响应式系统基于 ES6 的 Proxy 实现，相比 Vue2 的 Object.defineProperty 有以下优势：

可以监听数组变化
可以监听对象属性的添加和删除
性能更好

二、Ref 和 Reactive对比

以下是 ref 和 reactive的核心概念与区别

特性	`ref`	`reactive`
适用类型	原始值 (number, string, boolean) 和对象	仅对象 (包括数组、Map、Set 等复杂类型)
访问方式	`.value` 访问/修改值	直接访问/修改属性
底层实现	包装成一个带有 `.value` 属性的对象，用 `Proxy` 拦截 `.value` 的读写	直接用 `Proxy` 包装目标对象本身
解构问题	解构会失去响应性	解构会失去响应性 (`...` 扩展运算符也会)
内部转换	`reactive` 内部如果遇到 `ref`，会自动解包 (unwrap)

三、 Reactive 实现原理

1. 核心实现

// 响应式处理
function reactive(target) {
return createReactiveObject(target);
}
// 创建响应式对象
function createReactiveObject(target) {
// 如果不是对象，直接返回
if (typeof target !== 'object' || target === null) {
return target;
}
// 如果已经是代理对象，直接返回
if (target.__v_isReactive) {
return target;
}
const proxy = new Proxy(target, {
get(target, key, receiver) {
// 内置属性标识
if (key === '__v_isReactive') {
return true;
}
const res = Reflect.get(target, key, receiver);
// 依赖收集
track(target, key);
// 递归处理嵌套对象
return isObject(res) ? reactive(res) : res;
},
set(target, key, value, receiver) {
const oldValue = target[key];
const result = Reflect.set(target, key, value, receiver);
// 触发更新
if (oldValue !== value) {
trigger(target, key);
}
return result;
},
deleteProperty(target, key) {
const hadKey = hasOwn(target, key);
const result = Reflect.deleteProperty(target, key);
if (hadKey && result) {
trigger(target, key);
}
return result;
}
});
return proxy;
}
// 工具函数
function isObject(val) {
return val !== null && typeof val === 'object';
}
function hasOwn(target, key) {
return Object.prototype.hasOwnProperty.call(target, key);
}

2. 完整的 reactive 实现

// 依赖收集和触发
const targetMap = new WeakMap();
let activeEffect = null;
function track(target, key) {
if (!activeEffect) return;
let depsMap = targetMap.get(target);
if (!depsMap) {
targetMap.set(target, (depsMap = new Map()));
}
let dep = depsMap.get(key);
if (!dep) {
depsMap.set(key, (dep = new Set()));
}
dep.add(activeEffect);
}
function trigger(target, key) {
const depsMap = targetMap.get(target);
if (!depsMap) return;
const dep = depsMap.get(key);
if (dep) {
dep.forEach(effect => effect());
}
}
// 完整的 reactive 函数
function reactive(target) {
if (!isObject(target)) {
console.warn(`value cannot be made reactive: ${String(target)}`);
return target;
}
if (target.__v_isReactive) {
return target;
}
const handler = {
get(target, key, receiver) {
if (key === '__v_isReactive') {
return true;
}
const res = Reflect.get(target, key, receiver);
track(target, key);
return isObject(res) ? reactive(res) : res;
},
set(target, key, value, receiver) {
const oldValue = target[key];
const result = Reflect.set(target, key, value, receiver);
if (oldValue !== value) {
trigger(target, key);
}
return result;
},
deleteProperty(target, key) {
const hadKey = hasOwn(target, key);
const result = Reflect.deleteProperty(target, key);
if (hadKey && result) {
trigger(target, key);
}
return result;
}
};
return new Proxy(target, handler);
}

四、 ref 实现原理

1. 基础 ref 实现

function ref(value) {
return createRef(value);
}
function createRef(rawValue) {
// 如果已经是 ref，直接返回
if (isRef(rawValue)) {
return rawValue;
}
return new RefImpl(rawValue);
}
class RefImpl {
constructor(value) {
this.__v_isRef = true;
this._value = isObject(value) ? reactive(value) : value;
this.dep = new Set();
}
get value() {
trackRefValue(this);
return this._value;
}
set value(newVal) {
if (newVal !== this._value) {
this._value = isObject(newVal) ? reactive(newVal) : newVal;
triggerRefValue(this);
}
}
}
function isRef(r) {
return !!(r && r.__v_isRef === true);
}
function trackRefValue(ref) {
if (activeEffect) {
ref.dep.add(activeEffect);
}
}
function triggerRefValue(ref) {
ref.dep.forEach(effect => effect());
}

2. 完整的 ref 系统

// 完整的 ref 实现
class RefImpl {
constructor(value) {
this.__v_isRef = true;
this._rawValue = value;
this._value = convert(value);
this.dep = new Set();
}
get value() {
trackRefValue(this);
return this._value;
}
set value(newVal) {
if (hasChanged(newVal, this._rawValue)) {
this._rawValue = newVal;
this._value = convert(newVal);
triggerRefValue(this);
}
}
}
// 工具函数
function convert(val) {
return isObject(val) ? reactive(val) : val;
}
function hasChanged(value, oldValue) {
return !Object.is(value, oldValue);
}
function ref(value) {
return createRef(value, false);
}
function createRef(rawValue, shallow) {
if (isRef(rawValue)) {
return rawValue;
}
return new RefImpl(rawValue);
}
// 自动解构 ref
function unref(ref) {
return isRef(ref) ? ref.value : ref;
}
// 在模板中自动解构
function proxyRefs(objectWithRefs) {
return new Proxy(objectWithRefs, {
get(target, key, receiver) {
return unref(Reflect.get(target, key, receiver));
},
set(target, key, value, receiver) {
const oldValue = target[key];
if (isRef(oldValue) && !isRef(value)) {
oldValue.value = value;
return true;
} else {
return Reflect.set(target, key, value, receiver);
}
}
});
}

五、完整的响应式系统实现

// 完整的响应式系统
class ReactiveEffect {
constructor(fn) {
this.fn = fn;
}
run() {
activeEffect = this;
return this.fn();
}
}
function effect(fn) {
const _effect = new ReactiveEffect(fn);
_effect.run();
return _effect;
}
// 响应式系统核心
const reactiveMap = new WeakMap();
function reactive(target) {
const existingProxy = reactiveMap.get(target);
if (existingProxy) {
return existingProxy;
}
const proxy = createReactiveObject(
target,
baseHandlers,
collectionHandlers
);
reactiveMap.set(target, proxy);
return proxy;
}
const baseHandlers = {
get(target, key, receiver) {
if (key === '__v_isReactive') return true;
const res = Reflect.get(target, key, receiver);
track(target, key);
if (isObject(res)) {
return reactive(res);
}
return res;
},
set(target, key, value, receiver) {
const oldValue = target[key];
const result = Reflect.set(target, key, value, receiver);
if (hasChanged(value, oldValue)) {
trigger(target, key);
}
return result;
},
deleteProperty(target, key) {
const hadKey = hasOwn(target, key);
const result = Reflect.deleteProperty(target, key);
if (hadKey && result) {
trigger(target, key);
}
return result;
}
};
// 测试用例
function testReactiveSystem() {
console.log('=== Testing Reactive System ===');
// 测试 reactive
const state = reactive({ count: 0, user: { name: 'John' } });
effect(() => {
console.log('Count changed:', state.count);
});
effect(() => {
console.log('User name:', state.user.name);
});
state.count = 1;
state.user.name = 'Jane';
// 测试 ref
const count = ref(0);
effect(() => {
console.log('Ref count:', count.value);
});
count.value = 10;
}
// 运行测试
testReactiveSystem();

六、关键点解析

ref 的本质：
- 它是一个对象，这个对象有一个 .value 属性。
- 我们对 .value 的读写进行拦截，从而让原始值具备了响应性。
- __v_isRef 是一个标志位，告诉 reactive 系统“这是一个 ref，请在访问时自动解包”。
reactive 的深度响应式：
- 在 get 拦截器中，如果发现获取的值是一个对象，会递归调用 reactive，确保嵌套对象也是响应式的。
自动解包 (Auto-unwrapping)：
- 当 ref 被放入 reactive 对象中时，在模板或 effect 中访问 user.age 时，reactive 的 get 拦截器检测到 age 是一个 ref（通过 __v_isRef），于是返回 age.value，实现了自动解包。这是 Vue 3 模板语法简洁的关键。
computed 的惰性求值：
- computed 返回的也是一个 ref。
- 它内部有一个 dirty 标志位，只有当依赖的数据变化时才标记为脏。
- 只有当有人读取 .value 且 dirty 为 true 时，才会重新执行 getter 函数。