vue-cli架构解析 vue架构原理

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技术笔耕者 2023-07-19 14:10:00

文章标签 vue-cli架构解析 Vue 数据钩子函数 文章分类 架构后端开发

前言

本文分享 vue 高频原理面试题,覆盖了 vue 核心实现原理,使用通俗易懂的方式让读者更好的理解Vue ❤️

1.什么是 MVVM？

MVVM 是 Model-View-ViewModel 的缩写，MVVM 是一种设计思想。Model 层代表数据模式，也可以在 Model 中定义数据修改和操作的业务逻辑；View 代表 UI 组件，它负责将数据模型转化为 UI 展现出来，ViewModel 是一个同步 View 和 Model 的对象。

VM在MVVM模式中相当于一座桥梁，解耦了视图和数据，同时又连接着视图和数据。数据驱动

视图通过事件绑定的方式改变数据，数据通过数据绑定的方式改变视图，它们都是通过VM来进行交互的

原理：Vue.js的实现方式，对数据（Model）进行劫持，当数据变动时，数据会出发劫持时绑定的方法，对视图进行更新。

Observer(数据监听器)相当于Model层观察vue实例中的data数据，当数据发生变化时，通知Watcher订阅者。

Compile(指令解析器)位于View层，初始化View的视图，将数据变化与更新函数绑定，传给Watcher订阅者。

Watcher(订阅者)是整个模型的核心，对应ViewModel层，连接Observer和Compile。所有的Watchers存于Dep订阅器中，Watcher将Observer监听到的数据变化对应相应的回调函数，处理数据，反馈给View层更新界面视图。

2、Vue 响应式原理

vue-cli架构解析 vue架构原理_vue-cli架构解析

vue-reactive

核心实现类:

Observer : 它的作用是给对象的属性添加 getter 和 setter，用于依赖收集和派发更新

Dep : 用于收集当前响应式对象的依赖关系,每个响应式对象包括子对象都拥有一个 Dep 实例（里面 subs 是 Watcher 实例数组）,当数据有变更时,会通过 dep.notify()通知各个 watcher。

Watcher : 观察者对象 , 实例分为渲染 watcher (render watcher),计算属性 watcher (computed watcher),侦听器 watcher（user watcher）三种

Watcher 和 Dep 的关系

watcher 中实例化了 dep 并向 dep.subs 中添加了订阅者,dep 通过 notify 遍历了 dep.subs 通知每个 watcher 更新。

依赖收集

initState 时,对 computed 属性初始化时,触发 computed watcher 依赖收集
initState 时,对侦听属性初始化时,触发 user watcher 依赖收集
render()的过程,触发 render watcher 依赖收集
re-render 时,vm.render()再次执行,会移除所有 subs 中的 watcer 的订阅,重新赋值。

派发更新

组件中对响应的数据进行了修改,触发 setter 的逻辑
调用 dep.notify()
遍历所有的 subs（Watcher 实例）,调用每一个 watcher 的 update 方法。

原理

当创建 Vue 实例时,vue 会遍历 data 选项的属性,利用 Object.defineProperty 为属性添加 getter 和 setter 对数据的读取进行劫持（getter 用来依赖收集,setter 用来派发更新）,并且在内部追踪依赖,在属性被访问和修改时通知变化。

每个组件实例会有相应的 watcher 实例,会在组件渲染的过程中记录依赖的所有数据属性（进行依赖收集,还有 computed watcher,user watcher 实例）,之后依赖项被改动时,setter 方法会通知依赖与此 data 的 watcher 实例重新计算（派发更新）,从而使它关联的组件重新渲染。

一句话总结:

vue.js 采用数据劫持结合发布-订阅模式,通过 Object.defineproperty 来劫持各个属性的 setter,getter,在数据变动时发布消息给订阅者,触发响应的监听回调

3、vue的生命周期及钩子函数，常用钩子函数

vue生命周期包括：开始创建、初始化数据、编译模板、挂载dom、渲染、更新、渲染、卸载 8个阶段，简单说就是新建前后、挂载前后、更新前后、卸载前后，分别对应的钩子函数为：

beforeCreate 创建前
created 创建后
beforeMount 载入前
mounted 载入后
beforeUpdate 更新前
updated 更新后
activated for keep-alive 组件激活时被调用
deactivated for keep-alive 组件被移除时被调用
beforeDestroy 销毁前
destroyed 销毁后

下图来解析各个生命周期的钩子函数在什么时候调用，一般用来处理什么事件

vue-cli架构解析 vue架构原理_钩子函数_02

相关问题6：vue 中的 key 到底有什么用？

key 是给每一个 vnode 的唯一 id,依靠 key,我们的 diff 操作可以更准确、更快速 (对于简单列表页渲染来说 diff 节点也更快,但会产生一些隐藏的副作用,比如可能不会产生过渡效果,或者在某些节点有绑定数据（表单）状态，会出现状态错位。)

diff 算法的过程中,先会进行新旧节点的首尾交叉对比,当无法匹配的时候会用新节点的 key 与旧节点进行比对,从而找到相应旧节点.

更准确 : 因为带 key 就不是就地复用了,在 sameNode 函数 a.key === b.key 对比中可以避免就地复用的情况。所以会更加准确,如果不加 key,会导致之前节点的状态被保留下来,会产生一系列的 bug。

更快速 : key 的唯一性可以被 Map 数据结构充分利用,相比于遍历查找的时间复杂度 O(n),Map 的时间复杂度仅仅为 O(1),源码如下:

function createKeyToOldIdx(children, beginIdx, endIdx) {

  let i, key;

  const map = {};

  for (i = beginIdx; i <= endIdx; ++i) {

    key = children[i].key;

    if (isDef(key)) map[key] = i;

  }

  return map;

}

4、Vue 组件间通信有哪几种方式？

Vue 组件间通信是面试常考的知识点之一，这题有点类似于开放题，你回答出越多方法当然越加分，表明你对 Vue 掌握的越熟练。Vue 组件间通信只要指以下 3 类通信：父子组件通信、隔代组件通信、兄弟组件通信，下面我们分别介绍每种通信方式且会说明此种方法可适用于哪类组件间通信。

（1）props / $emit 适用父子组件通信

这种方法是 Vue 组件的基础，相信大部分同学耳闻能详，所以此处就不举例展开介绍。

（2）ref 与 $parent / $children 适用父子组件通信

ref：如果在普通的 DOM 元素上使用，引用指向的就是 DOM 元素；如果用在子组件上，引用就指向组件实例
$parent / $children：访问父 / 子实例

（3）EventBus （$emit / $on） 适用于父子、隔代、兄弟组件通信

这种方法通过一个空的 Vue 实例作为中央事件总线（事件中心），用它来触发事件和监听事件，从而实现任何组件间的通信，包括父子、隔代、兄弟组件。

（4）$attrs/$listeners 适用于隔代组件通信

$attrs：包含了父作用域中不被 prop 所识别 (且获取) 的特性绑定 ( class 和 style 除外 )。当一个组件没有声明任何 prop 时，这里会包含所有父作用域的绑定 ( class 和 style 除外 )，并且可以通过 v-bind="$attrs" 传入内部组件。通常配合 inheritAttrs 选项一起使用。
$listeners：包含了父作用域中的 (不含 .native 修饰器的) v-on 事件监听器。它可以通过 v-on="$listeners" 传入内部组件

（5）provide / inject 适用于隔代组件通信

祖先组件中通过 provider 来提供变量，然后在子孙组件中通过 inject 来注入变量。 provide / inject API 主要解决了跨级组件间的通信问题，不过它的使用场景，主要是子组件获取上级组件的状态，跨级组件间建立了一种主动提供与依赖注入的关系。

（6）Vuex 适用于父子、隔代、兄弟组件通信

Vuex 是一个专为 Vue.js 应用程序开发的状态管理模式。每一个 Vuex 应用的核心就是 store（仓库）。“store” 基本上就是一个容器，它包含着你的应用中大部分的状态 ( state )。

Vuex 的状态存储是响应式的。当 Vue 组件从 store 中读取状态的时候，若 store 中的状态发生变化，那么相应的组件也会相应地得到高效更新。
改变 store 中的状态的唯一途径就是显式地提交 (commit) mutation。这样使得我们可以方便地跟踪每一个状态的变化。

5、VUEX

（1）Vuex 的状态存储是响应式的。当 Vue 组件从 store 中读取状态的时候，若 store 中的状态发生变化，那么相应的组件也会相应地得到高效更新。

（2）改变 store 中的状态的唯一途径就是显式地提交 (commit) mutation。这样使得我们可以方便地跟踪每一个状态的变化。

主要包括以下几个模块：

State：定义了应用状态的数据结构，可以在这里设置默认的初始状态。
Getter：允许组件从 Store 中获取数据，mapGetters 辅助函数仅仅是将 store 中的 getter 映射到局部计算属性。
Mutation：是唯一更改 store 中状态的方法，且必须是同步函数。
Action：用于提交 mutation，而不是直接变更状态，可以包含任意异步操作。
Module：允许将单一的 Store 拆分为多个 store 且同时保存在单一的状态树中。

6、组件中 data 为什么是一个函数？

为什么组件中的 data 必须是一个函数，然后 return 一个对象，而 new Vue 实例里，data 可以直接是一个对象？

// data
data() {
  return {
	message: "子组件",
	childName:this.name
  }
}

// new Vue
new Vue({
  el: '#app',
  router,
  template: '<App/>',
  components: {App}
})

复制代码

因为组件是用来复用的，且 JS 里对象是引用关系，如果组件中 data 是一个对象，那么这样作用域没有隔离，子组件中的 data 属性值会相互影响，如果组件中 data 选项是一个函数，那么每个实例可以维护一份被返回对象的独立的拷贝，组件实例之间的 data 属性值不会互相影响；而 new Vue 的实例，是不会被复用的，因此不存在引用对象的问题。

7、computed 的实现原理

computed 本质是一个惰性求值的观察者。

computed 内部实现了一个惰性的 watcher,也就是 computed watcher,computed watcher 不会立刻求值,同时持有一个 dep 实例。

其内部通过 this.dirty 属性标记计算属性是否需要重新求值。

当 computed 的依赖状态发生改变时,就会通知这个惰性的 watcher,

computed watcher 通过 this.dep.subs.length 判断有没有订阅者,

有的话,会重新计算,然后对比新旧值,如果变化了,会重新渲染。(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时才会触发渲染 watcher 重新渲染，本质上是一种优化。)

没有的话,仅仅把 this.dirty = true。(当计算属性依赖于其他数据时，属性并不会立即重新计算，只有之后其他地方需要读取属性的时候，它才会真正计算，即具备 lazy（懒计算）特性。)

区别

computed 计算属性 : 依赖其它属性值,并且 computed 的值有缓存,只有它依赖的属性值发生改变,下一次获取 computed 的值时才会重新计算 computed 的值。

watch 侦听器 : 更多的是「观察」的作用,无缓存性,类似于某些数据的监听回调,每当监听的数据变化时都会执行回调进行后续操作。

运用场景

当我们需要进行数值计算,并且依赖于其它数据时,应该使用 computed,因为可以利用 computed 的缓存特性,避免每次获取值时,都要重新计算。

当我们需要在数据变化时执行异步或开销较大的操作时,应该使用 watch,使用 watch 选项允许我们执行异步操作 ( 访问一个 API ),限制我们执行该操作的频率,并在我们得到最终结果前,设置中间状态。这些都是计算属性无法做到的。

8. 谈一谈 nextTick 的原理

JS 运行机制

JS 执行是单线程的，它是基于事件循环的。事件循环大致分为以下几个步骤:

所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈（execution context stack）。
主线程之外，还存在一个"任务队列"（task queue）。只要异步任务有了运行结果，就在"任务队列"之中放置一个事件。
一旦"执行栈"中的所有同步任务执行完毕，系统就会读取"任务队列"，看看里面有哪些事件。那些对应的异步任务，于是结束等待状态，进入执行栈，开始执行。
主线程不断重复上面的第三步。

vue-cli架构解析 vue架构原理_钩子函数_03

event-loop

主线程的执行过程就是一个 tick，而所有的异步结果都是通过 “任务队列” 来调度。消息队列中存放的是一个个的任务（task）。规范中规定 task 分为两大类，分别是 macro task 和 micro task，并且每个 macro task 结束后，都要清空所有的 micro task。

for (macroTask of macroTaskQueue) {

  // 1. Handle current MACRO-TASK

  handleMacroTask();


  // 2. Handle all MICRO-TASK

  for (microTask of microTaskQueue) {

    handleMicroTask(microTask);

  }

}

常见的 macro task 有 setTimeout、MessageChannel、postMessage、setImmediate

常见的 micro task 有 MutationObsever 和 Promise.then

异步更新队列

可能你还没有注意到，Vue 在更新 DOM 时是异步执行的。只要侦听到数据变化，Vue 将开启一个队列，并缓冲在同一事件循环中发生的所有数据变更。

如果同一个 watcher 被多次触发，只会被推入到队列中一次。这种在缓冲时去除重复数据对于避免不必要的计算和 DOM 操作是非常重要的。

然后，在下一个的事件循环“tick”中，Vue 刷新队列并执行实际 (已去重的) 工作。

Vue 在内部对异步队列尝试使用原生的 Promise.then、MutationObserver 和 setImmediate，如果执行环境不支持，则会采用 setTimeout(fn, 0) 代替。

在 vue2.5 的源码中，macrotask 降级的方案依次是：setImmediate、MessageChannel、setTimeout

vue 的 nextTick 方法的实现原理:

vue 用异步队列的方式来控制 DOM 更新和 nextTick 回调先后执行
microtask 因为其高优先级特性，能确保队列中的微任务在一次事件循环前被执行完毕
microtask 因为其高优先级特性，能确保队列中的微任务在一次事件循环前被执行完毕
考虑兼容问题,vue 做了 microtask 向 macrotask 的降级方案

9. vue 是如何对数组方法进行变异的 ?

简单来说,Vue 通过原型拦截的方式重写了数组的 7 个方法,首先获取到这个数组的ob,也就是它的 Observer 对象,如果有新的值,就调用 observeArray 对新的值进行监听,然后手动调用 notify,通知 render watcher,执行 update

10. Vue 组件 data 为什么必须是函数 ?

new Vue()实例中,data 可以直接是一个对象,为什么在 vue 组件中,data 必须是一个函数呢?

因为组件是可以复用的,JS 里对象是引用关系,如果组件 data 是一个对象,那么子组件中的 data 属性值会互相污染,产生副作用。

所以一个组件的 data 选项必须是一个函数,因此每个实例可以维护一份被返回对象的独立的拷贝。new Vue 的实例是不会被复用的,因此不存在以上问题。

11. 谈谈 Vue 事件机制,手写$on,$off,$emit,$once

Vue 事件机制本质上就是一个发布-订阅模式的实现。

const arrayProto = Array.prototype;

export const arrayMethods = Object.create(arrayProto);

const methodsToPatch = [

  "push",

  "pop",

  "shift",

  "unshift",

  "splice",

  "sort",

  "reverse"

];


/**

 * Intercept mutating methods and emit events

 */

methodsToPatch.forEach(function(method) {

  // cache original method

  const original = arrayProto[method];

  def(arrayMethods, method, function mutator(...args) {

    const result = original.apply(this, args);

    const ob = this.__ob__;

    let inserted;

    switch (method) {

      case "push":

      case "unshift":

        inserted = args;

        break;

      case "splice":

        inserted = args.slice(2);

        break;

    }

    if (inserted) ob.observeArray(inserted);

    // notify change

    ob.dep.notify();

    return result;

  });

});


/**

 * Observe a list of Array items.

 */

Observer.prototype.observeArray = function observeArray(items) {

  for (var i = 0, l = items.length; i < l; i++) {

    observe(items[i]);

  }

};

12. 说说 Vue 的渲染过程

vue-cli架构解析 vue架构原理_钩子函数_04

render

调用 compile 函数,生成 render 函数字符串 ,编译过程如下:

parse 函数解析 template,生成 ast(抽象语法树)
optimize 函数优化静态节点 (标记不需要每次都更新的内容,diff 算法会直接跳过静态节点,从而减少比较的过程,优化了 patch 的性能)
generate 函数生成 render 函数字符串

调用 new Watcher 函数,监听数据的变化,当数据发生变化时，Render 函数执行生成 vnode 对象
调用 patch 方法,对比新旧 vnode 对象,通过 DOM diff 算法,添加、修改、删除真正的 DOM 元素

13. 聊聊 keep-alive 的实现原理和缓存策略

1、获取 keep-alive 包裹着的第一个子组件对象及其组件名

根据设定的 include/exclude（如果有）进行条件匹配,决定是否缓存。不匹配,直接返回组件实例
根据组件 ID 和 tag 生成缓存 Key,并在缓存对象中查找是否已缓存过该组件实例。如果存在,直接取出缓存值并更新该 key 在 this.keys 中的位置(更新 key 的位置是实现 LRU 置换策略的关键)
在 this.cache 对象中存储该组件实例并保存 key 值,之后检查缓存的实例数量是否超过 max 的设置值,超过则根据 LRU 置换策略删除最近最久未使用的实例（即是下标为 0 的那个 key）
最后组件实例的 keepAlive 属性设置为 true,这个在渲染和执行被包裹组件的钩子函数会用到,这里不细说

LRU 缓存淘汰算法

LRU（Least recently used）算法根据数据的历史访问记录来进行淘汰数据,其核心思想是“如果数据最近被访问过,那么将来被访问的几率也更高”。

vue-cli架构解析 vue架构原理_数据_05

LRU

keep-alive 的实现正是用到了 LRU 策略,将最近访问的组件 push 到 this.keys 最后面,this.keys[0]也就是最久没被访问的组件,当缓存实例超过 max 设置值,删除 this.keys[0]

14. vm.$set()实现原理是什么?

受现代 JavaScript 的限制 (而且 Object.observe 也已经被废弃)，Vue 无法检测到对象属性的添加或删除。

由于 Vue 会在初始化实例时对属性执行 getter/setter 转化，所以属性必须在 data 对象上存在才能让 Vue 将它转换为响应式的。

对于已经创建的实例，Vue 不允许动态添加根级别的响应式属性。但是，可以使用 Vue.set(object, propertyName, value) 方法向嵌套对象添加响应式属性。

那么 Vue 内部是如何解决对象新增属性不能响应的问题的呢?

1. export function set(target: Array<any> | Object, key: any, val: any): any {
2.   // target 为数组
3.   if (Array.isArray(target) && isValidArrayIndex(key)) {
4.     // 修改数组的长度, 避免索引>数组长度导致splcie()执行有误
5.     target.length = Math.max(target.length, key);
6.     // 利用数组的splice变异方法触发响应式
7.     target.splice(key, 1, val);
8.     return val;
9.   }
10.   // target为对象, key在target或者target.prototype上 且必须不能在 Object.prototype 上,直接赋值
11.   if (key in target && !(key in Object.prototype)) {
12.     target[key] = val;
13.     return val;
14.   }
15.   // 以上都不成立, 即开始给target创建一个全新的属性
16.   // 获取Observer实例
17.   const ob = (target: any).__ob__;
18.   // target 本身就不是响应式数据, 直接赋值
19.   if (!ob) {
20.     target[key] = val;
21.     return val;
22.   }
23.   // 进行响应式处理
24.   defineReactive(ob.value, key, val);
25.   ob.dep.notify();
26.   return val;
27. }

如果目标是数组,使用 vue 实现的变异方法 splice 实现响应式
如果目标是对象,判断属性存在,即为响应式,直接赋值
如果 target 本身就不是响应式,直接赋值
如果属性不是响应式,则调用 defineReactive行响应式处理

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