详解vue3中reactive和ref的区别（源码解析）

vue中reactive和ref的区别是什么？下面本篇文章带大家深入源码彻底搞清vue3中reactive和ref的区别，希望对大家有所帮助！

在vue3的日常开发中，我发现很多人都是基于自己的习惯reactive或ref一把梭，虽然这样都可以实现需求，既然这样那为什么已经有了reactive还需要再去设计一个ref呢？这两者的实际运用场景以及区别是什么呢？

并且关于ref的底层逻辑，有的人说ref的底层逻辑还是reactive。有的人说ref的底层是class，value只是这个class的一个属性，那这两种说法哪种正确呢？都有没有依据呢？

抱着这样的疑问我们本次就深入源码，彻底搞清vue3中reactive和ref的区别。（学习视频分享：vue视频教程）

不想看源码的童鞋，可以直接拉到后面看总结

reactive

源码地址：packages/reactivity/reactive.ts

首先我们看一下vue3中用来标记目标对象target类型的ReactiveFlags

// 标记目标对象 target 类型的 ReactiveFlags
export const enum ReactiveFlags {
  SKIP = '__v_skip',
  IS_REACTIVE = '__v_isReactive',
  IS_READONLY = '__v_isReadonly',
  RAW = '__v_raw'
}

export interface Target {
  [ReactiveFlags.SKIP]?: boolean          // 不做响应式处理的数据
  [ReactiveFlags.IS_REACTIVE]?: boolean   // target 是否是响应式
  [ReactiveFlags.IS_READONLY]?: boolean   // target 是否是只读
  [ReactiveFlags.RAW]?: any               // 表示proxy 对应的源数据， target 已经是 proxy 对象时会有该属性
}

reactive

export function reactive<T extends object>(target: T): UnwrapNestedRefs<T>
export function reactive(target: object) {
  // if trying to observe a readonly proxy, return the readonly version.
  // 如果目标对象是一个只读的响应数据，则直接返回目标对象
  if (target && (target as Target)[ReactiveFlags.IS_READONLY]) {
    return target
  }
  // 创建 observe
  return createReactiveObject(
    target,
    false,
    mutableHandlers,
    mutableCollectionHandlers,
    reactiveMap
  )
}

reactive函数接收一个target对象，如果target对象只读则直接返回该对象

若非只读则直接通过createReactiveObject创建observe对象

createReactiveObject

看着长不要怕，先贴createReactiveObject完整代码，我们分段阅读

/**
 * 
 * @param target 目标对象
 * @param isReadonly 是否只读
 * @param baseHandlers 基本类型的 handlers
 * @param collectionHandlers 主要针对(set、map、weakSet、weakMap)的 handlers
 * @param proxyMap  WeakMap数据结构
 * @returns 
 */

function createReactiveObject(
  target: Target,
  isReadonly: boolean,
  baseHandlers: ProxyHandler<any>,
  collectionHandlers: ProxyHandler<any>,
  proxyMap: WeakMap<Target, any>
) {

  // typeof 不是 object 类型的，在开发模式抛出警告，生产环境直接返回目标对象
  if (!isObject(target)) {
    if (__DEV__) {
      console.warn(`value cannot be made reactive: ${String(target)}`)
    }
    return target
  }
  // target is already a Proxy, return it.
  // exception: calling readonly() on a reactive object
  // 已经是响应式的就直接返回(取ReactiveFlags.RAW 属性会返回true，因为进行reactive的过程中会用weakMap进行保存，
  // 通过target能判断出是否有ReactiveFlags.RAW属性)
  // 例外：对reactive对象进行readonly()
  if (
    target[ReactiveFlags.RAW] &&
    !(isReadonly && target[ReactiveFlags.IS_REACTIVE])
  ) {
    return target
  }
  // target already has corresponding Proxy
  // 对已经Proxy的，则直接从WeakMap数据结构中取出这个Proxy对象
  const existingProxy = proxyMap.get(target)
  if (existingProxy) {
    return existingProxy
  }
  // only a whitelist of value types can be observed.
  // 只对targetTypeMap类型白名单中的类型进行响应式处理
  const targetType = getTargetType(target)
  if (targetType === TargetType.INVALID) {
    return target
  }
  // proxy 代理 target
  // (set、map、weakSet、weakMap) collectionHandlers
  // (Object、Array) baseHandlers
  const proxy = new Proxy(
    target,
    targetType === TargetType.COLLECTION ? collectionHandlers : baseHandlers
  )
  proxyMap.set(target, proxy)
  return proxy
}

首先我们看到createReactiveObject接收了五个参数

  target: Target,
  isReadonly: boolean,
  baseHandlers: ProxyHandler<any>,
  collectionHandlers: ProxyHandler<any>,
  proxyMap: WeakMap<Target, any>

target 目标对象

isReadonly 是否只读

baseHandlers 基本类型的 handlers 处理数组，对象

collectionHandlers 处理 set、map、weakSet、weakMap

proxyMap WeakMap数据结构存储副作用函数

这里主要是通过ReactiveFlags.RAW和ReactiveFlags.IS_REACTIVE判断是否是响应式数据，若是则直接返回该对象

 if (
    target[ReactiveFlags.RAW] &&
    !(isReadonly && target[ReactiveFlags.IS_REACTIVE])
  ) {
    return target
  }

对于已经是Proxy的，则直接从WeakMap数据结构中取出这个Proxy对象并返回

  const existingProxy = proxyMap.get(target)
  if (existingProxy) {
    return existingProxy
  }

这里则是校验了一下当前target的类型是不是Object、Array、Map、Set、WeakMap、WeakSet，如果都不是则直接返回该对象，不做响应式处理

 // 只对targetTypeMap类型白名单中的类型进行响应式处理
  const targetType = getTargetType(target)
  if (targetType === TargetType.INVALID) {
    return target
  }

校验类型的逻辑

function getTargetType(value: Target) {
  return value[ReactiveFlags.SKIP] || !Object.isExtensible(value)
    ? TargetType.INVALID
    : targetTypeMap(toRawType(value))
}

function targetTypeMap(rawType: string) {
  switch (rawType) {
    case 'Object':
    case 'Array':
      return TargetType.COMMON
    case 'Map':
    case 'Set':
    case 'WeakMap':
    case 'WeakSet':
      return TargetType.COLLECTION
    default:
      return TargetType.INVALID
  }
}

所有的前置校验完后，就可以使用proxy 代理target对象了

这里使用了一个三目运算符通过TargetType.COLLECTION来执行不同的处理逻辑

• (set、map、weakSet、weakMap) 使用 collectionHandlers
• (Object、Array) 使用 baseHandlers

// proxy 代理 target
  // (set、map、weakSet、weakMap) collectionHandlers
  // (Object、Array) baseHandlers
  const proxy = new Proxy(
    target,
    targetType === TargetType.COLLECTION ? collectionHandlers : baseHandlers
  )
  proxyMap.set(target, proxy)
  return proxy

现在对createReactiveObject的执行逻辑是不是就很清晰了

到这里还没有结束，createReactiveObject中最后proxy是如何去代理target的呢？这里我们用baseHandlers举例，深入baseHandlers的内部去看看

baseHandlers

源码地址：packages/reactivity/baseHandlers.ts

在reactive.ts中我们可以看到一共引入了四种 handler

import {
  mutableHandlers,
  readonlyHandlers,
  shallowReactiveHandlers,
  shallowReadonlyHandlers
} from './baseHandlers'

• mutableHandlers 可变处理
• readonlyHandlers 只读处理
• shallowReactiveHandlers 浅观察处理（只观察目标对象的第一层属性）
• shallowReadonlyHandlers 浅观察 && 只读

我们以mutableHandlers为例

// 可变处理
// const get = /*#__PURE__*/ createGetter()
// const set = /*#__PURE__*/ createSetter()
// get、has、ownKeys 会触发依赖收集 track()
// set、deleteProperty 会触发更新 trigger()
export const mutableHandlers: ProxyHandler<object> = {
  get,                  // 用于拦截对象的读取属性操作
  set,                  // 用于拦截对象的设置属性操作
  deleteProperty,       // 用于拦截对象的删除属性操作
  has,                  // 检查一个对象是否拥有某个属性
  ownKeys               // 针对 getOwnPropertyNames,  getOwnPropertySymbols, keys 的代理方法
}

这里的get和set分别对应着createGetter()、createSetter()

• createGetter()

先上完整版代码

/**
 * 用于拦截对象的读取属性操作
 * @param isReadonly 是否只读
 * @param shallow 是否浅观察
 * @returns 
 */
function createGetter(isReadonly = false, shallow = false) {
  /**
   * @param target 目标对象
   * @param key 需要获取的值的键值
   * @param receiver 如果遇到 setter，receiver 则为setter调用时的this值
   */
  return function get(target: Target, key: string | symbol, receiver: object) {
    // ReactiveFlags 是在reactive中声明的枚举值，如果key是枚举值则直接返回对应的布尔值
    if (key === ReactiveFlags.IS_REACTIVE) {
      return !isReadonly
    } else if (key === ReactiveFlags.IS_READONLY) {
      return isReadonly
    } else if (
      // 如果key是raw  receiver 指向调用者，则直接返回目标对象。
      // 这里判断是为了保证触发拦截 handle 的是 proxy 本身而不是 proxy 的继承者
      // 触发拦的两种方式：一是访问 proxy 对象本身的属性，二是访问对象原型链上有 proxy 对象的对象的属性，因为查询会沿着原型链向下找
      key === ReactiveFlags.RAW &&
      receiver ===
        (isReadonly
          ? shallow
            ? shallowReadonlyMap
            : readonlyMap
          : shallow
          ? shallowReactiveMap
          : reactiveMap
        ).get(target)
    ) {
      return target
    }

    const targetIsArray = isArray(target)
    // 如果目标对象 不为只读、是数组、key属于arrayInstrumentations：['includes', 'indexOf', 'lastIndexOf']方法之一，即触发了这三个方法之一
    if (!isReadonly && targetIsArray && hasOwn(arrayInstrumentations, key)) {
      // 通过 proxy 调用，arrayInstrumentations[key]的this一定指向 proxy
      return Reflect.get(arrayInstrumentations, key, receiver)
    }

    const res = Reflect.get(target, key, receiver)

    // 如果 key 是 symbol 内置方法，或者访问的是原型对象__proto__，直接返回结果，不收集依赖
    if (isSymbol(key) ? builtInSymbols.has(key) : isNonTrackableKeys(key)) {
      return res
    }

    // 不是只读类型的 target 就收集依赖。因为只读类型不会变化，无法触发 setter，也就会触发更新
    if (!isReadonly) {
      track(target, TrackOpTypes.GET, key)
    }

    // 如果是浅观察，不做递归转化，就是说对象有属性值还是对象的话不递归调用 reactive()
    if (shallow) {
      return res
    }

    // 如果get的结果是ref
    if (isRef(res)) {
      // ref unwrapping - does not apply for Array + integer key.
      // 返回 ref.value，数组除外
      const shouldUnwrap = !targetIsArray || !isIntegerKey(key)
      return shouldUnwrap ? res.value : res
    }

    // 由于 proxy 只能代理一层，如果子元素是对象，需要递归继续代理
    if (isObject(res)) {
      // Convert returned value into a proxy as well. we do the isObject check
      // here to avoid invalid value warning. Also need to lazy access readonly
      // and reactive here to avoid circular dependency.
      return isReadonly ? readonly(res) : reactive(res)
    }

    return res
  }
}

看着长，最终就是track()依赖收集

track()依赖收集内容过多，和trigger()触发更新一起，单开一篇文章

• createSetter()

/**
 * 拦截对象的设置属性操作
 * @param shallow 是否是浅观察
 * @returns 
 */
function createSetter(shallow = false) {
  /**
   * @param target 目标对象
   * @param key 设置的属性名称
   * @param value 要改变的属性值
   * @param receiver 如果遇到setter，receiver则为setter调用时的this值
   */
  return function set(
    target: object,
    key: string | symbol,
    value: unknown,
    receiver: object
  ): boolean {
    let oldValue = (target as any)[key]
    // 如果模式不是浅观察模式
    if (!shallow) {
      // 拿新值和老值的原始值，因为新传入的值可能是响应式数据，如果直接和 target 上原始值比较是没有意义的
      value = toRaw(value)
      oldValue = toRaw(oldValue)
      // 目标对象不是数组，旧值是ref，新值不是ref，则直接赋值，这里提到ref
      if (!isArray(target) && isRef(oldValue) && !isRef(value)) {
        oldValue.value = value
        return true
      }
    } else {
      // in shallow mode, objects are set as-is regardless of reactive or not
    }
    // 检查对象是否有这个属性
    const hadKey =
      isArray(target) && isIntegerKey(key)
        ? Number(key) < target.length
        : hasOwn(target, key)
    // 赋值    
    const result = Reflect.set(target, key, value, receiver)
    // don&#39;t trigger if target is something up in the prototype chain of original
    // reactive是proxy实例才触发更新，防止通过原型链触发拦截器触发更新
    if (target === toRaw(receiver)) {
      if (!hadKey) {
        // 如果不存在则trigger ADD
        trigger(target, TriggerOpTypes.ADD, key, value)
      } else if (hasChanged(value, oldValue)) {
        // 如果新旧值不相等则trigger SET
        trigger(target, TriggerOpTypes.SET, key, value, oldValue)
      }
    }
    return result
  }
}

trigger()触发更新

ref

源码地址：packages/reactivity/src/ref.ts

接收一个可选unknown，接着直接调用createRef()

export function ref(value?: unknown) {
  return createRef(value, false)
}

与ref的区别就是在调用createRef()时第二个值传的是true

export function shallowRef(value?: unknown) {
  return createRef(value, true)
}

看一下官方文档上对shallowRef的解释

createRef

通过isRef()判断是否是ref数据，是则直接返回该数据，不是则通过new RefImpl创建ref数据

在创建时会传两个值一个是rawValue(原始值)，一个是shallow(是否是浅观察)，具体使用场景可看上面ref和shallowRef的介绍

function createRef(rawValue: unknown, shallow: boolean) {
  // 是否是 ref 数据
  if (isRef(rawValue)) {
    return rawValue
  }
  return new RefImpl(rawValue, shallow)
}

• isRef()

通过__v_isRef只读属性判断是否是ref数据，此属性会在RefImpl创建ref数据时添加

export function isRef(r: any): r is Ref {
  return Boolean(r && r.__v_isRef === true)
}

RefImpl

class RefImpl<T> {
  private _value: T
  private _rawValue: T

  public dep?: Dep = undefined
  // 只读属性 __v_isRef 判断是否是ref数据的静态标识
  public readonly __v_isRef = true

  constructor(value: T, public readonly _shallow: boolean) {
    this._rawValue = _shallow ? value : toRaw(value)  // 非浅观察用toRaw()包裹原始值
    this._value = _shallow ? value : toReactive(value) // 非浅观察用toReactive()处理数据
  }

  get value() {
  // 依赖收集
    trackRefValue(this)
    return this._value
  }

  set value(newVal) {
    newVal = this._shallow ? newVal : toRaw(newVal) // 非浅观察用toRaw()包裹值
    // 两个值不相等
    if (hasChanged(newVal, this._rawValue)) {
      this._rawValue = newVal
      this._value = this._shallow ? newVal : toReactive(newVal)
      triggerRefValue(this, newVal) // 触发依赖，派发更新
    }
  }
}

根据RefImpl我们可以看到ref的底层逻辑，如果是对象确实会使用reactive进行处理，并且ref的创建使用的也是RefImpl class实例，value只是RefImpl的属性

在我们访问和设置 ref的value值时，也分别是通过get和set拦截进行依赖收集和派发更新的

• toReactive

我们来看一下toReactive()这个方法，在RefImpl中创建ref数据时会调用toReactive()方法，这里会先判断传进来的值是不是对象，如果是就用reactive()包裹，否则就返回其本身

export const toReactive = <T extends unknown>(value: T): T =>
  isObject(value) ? reactive(value) : value

• trackRefValue

ref的依赖收集方法

export function trackRefValue(ref: RefBase<any>) {
  if (isTracking()) {
    ref = toRaw(ref)
    if (!ref.dep) {
      ref.dep = createDep()
    }
    if (__DEV__) {
      trackEffects(ref.dep, {
        target: ref,
        type: TrackOpTypes.GET,
        key: &#39;value&#39;
      })
    } else {
      trackEffects(ref.dep)
    }
  }
}

• triggerRefValue

ref的派发更新方法

export function triggerRefValue(ref: RefBase<any>, newVal?: any) {
  ref = toRaw(ref)
  if (ref.dep) {
    if (__DEV__) {
      triggerEffects(ref.dep, {
        target: ref,
        type: TriggerOpTypes.SET,
        key: &#39;value&#39;,
        newValue: newVal
      })
    } else {
      triggerEffects(ref.dep)
    }
  }
}

总结

看完reactive和ref源码，相信对本文一开始的几个问题也都有了答案，这里也总结了几个问题：

• 问：ref的底层逻辑是什么，具体是如何实现的

答：ref底层会通过 new RefImpl()来创造ref数据，在new RefImpl()会首先给数据添加__v_isRef只读属性用来标识ref数据。而后判断传入的值是否是对象，如果是对象则使用toReactive()处理成reactive，并将值赋给RefImpl()的value属性上。在访问和设置ref数据的value时会分别触发依赖收集和派发更新流程。

• 问：ref底层是否会使用reactive处理数据

答：RefImpl中非浅观察会调用toReactive()方法处理数据，toReactive()中会先判断传入的值是不是一个对象，如果是对象则使用reactive进行处理，不是则直接返回值本身。

• 问：为什么已经有了reactive还需要在设计一个ref呢？

答： 因为vue3响应式方案使用的是proxy，而proxy的代理目标必须是非原始值，没有任何方式能去拦截对原始值的操作，所以就需要一层对象作为包裹，间接实现原始值的响应式方案。

• 问：为什么ref数据必须要有个value属性，访问ref数据必须要通过.value的方式呢？

答：这是因为要解决响应式丢失的问题，举个例子：

// obj是响应式数据
const obj = reactive({ foo: 1, bar: 2 })

// newObj 对象下具有与 obj对象同名的属性，并且每个属性值都是一个对象
// 该对象具有一个访问器属性 value，当读取 value的值时，其实读取的是 obj 对象下相应的属性值 
const newObj = {
    foo: {
        get value() {
            return obj.foo
        }
    },
    bar: {
        get value() {
            return obj.bar
        }
    }
}

effect(() => {
    // 在副作用函数内通过新对象 newObj 读取 foo 的属性值
    console.log(newObj.foo)
})
// 正常触发响应
obj.foo = 100

可以看到，在现在的newObj对象下，具有与obj对象同名的属性，而且每个属性的值都是一个对象，例如foo 属性的值是：

{
    get value() {
        return obj.foo
    }
}

该对象有一个访问器属性value，当读取value的值时，最终读取的是响应式数据obj下的同名属性值。也就是说，当在副作用函数内读取newObj.foo时，等价于间接读取了obj.foo的值。这样响应式数据就能够与副作用函数建立响应联系

（学习视频分享：web前端开发、编程基础视频）

以上就是详解vue3中reactive和ref的区别（源码解析）的详细内容，更多请关注其它相关文章！