vue 源码详解（一）：原型对象和全局 `API`的设计

2021 年 8 月 11 日
笔记
vue js 源码前端, Vue源码

vue 源码详解（一）：原型对象和全局 `API`的设计

1. 从 `new Vue()` 开始

我们在实际的项目中使用 Vue 的时候，一般都是在 main.js 中通过 new Vue({el : '#app , ...options}) 生成根组件进行使用的，相关的配置都通过 options 传入。 Vue 的原型对象会帮我们初始化好很多属性和方法，我们可以通过 this.property 直接调用即可；而 Vue 这个类也通过类的静态方法初始化了一些全局的 api，我们可以通过类名直接调用，比如 Vue.component() 。 Vue 的原型对象和全局 API 是通过混入的方式融入 Vue 中的。

如下面代码所示， import Vue from './instance/index' 引入 Vue 的构造函数，在用户调用之前， Vue 先做了一些初始化工作，具体做了哪些工作看 vue/src/core/instance/index.js(点击跳转) 中的代码（下边第二段）：

function Vue (options) { ... } 定义了 Vue 构造函数，我们调用 new Vue 时，只会执行一句代码，即 this._init(options);
定义完构造函数，依次调用 initMixin(Vue) stateMixin(Vue) eventsMixin(Vue) lifecycleMixin(Vue) renderMixin(Vue) ，从而将 Vue 的初始化函数、状态初始化函数、事件初始化函数、生命周期初始化函数、渲染函数混入到 Vue 的原型对象。这才使得每个组件都有了便捷的功能。初始化函数具体都做了什么工作，且看后续的分析。

vue/src/core/index.js :

import Vue from './instance/index' // 1. 引入 Vue 构造函数
import { initGlobalAPI } from './global-api/index' // 2. 引入初始化全局 API 的依赖
import { isServerRendering } from 'core/util/env'
import { FunctionalRenderContext } from 'core/vdom/create-functional-component'

initGlobalAPI(Vue) // 3. 初始化全局 API

Object.defineProperty(Vue.prototype, '$isServer', {
  get: isServerRendering
})

Object.defineProperty(Vue.prototype, '$ssrContext', {
  get () {
    /* istanbul ignore next */
    return this.$vnode && this.$vnode.ssrContext
  }
})

// expose FunctionalRenderContext for ssr runtime helper installation
Object.defineProperty(Vue, 'FunctionalRenderContext', {
  value: FunctionalRenderContext
})

Vue.version = '__VERSION__'

export default Vue

vue/src/core/instance/index.js

import { initMixin } from './init'
import { stateMixin } from './state'
import { renderMixin } from './render'
import { eventsMixin } from './events'
import { lifecycleMixin } from './lifecycle'
import { warn } from '../util/index'

function Vue (options) {
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production' &&
    !(this instanceof Vue)
  ) {
    warn('Vue is a constructor and should be called with the `new` keyword')
  }
  this._init(options) // 1. Vue 实例初始化
}

initMixin(Vue) // 2
stateMixin(Vue) // 3
eventsMixin(Vue) // 4
lifecycleMixin(Vue) // 5
renderMixin(Vue) // 6

export default Vue

注释 1 处， new Vue() 时，只执行了一个初始化工作 this._init(options) ; 值得注意的是，在定义完成构造函数后，此时尚未有 new Vue 的调用，即在实例创建之前，会执行注释 2 3 4 5 6 处的初始化工作, 让后初始化全局 API ，至此准备工作已经就绪，通过调用 new Vue 生成 Vue 实例时，会调用 this._init(options) 。接下来，探索一下 Vue 生成实例前，依次做了哪些工作。

1.1 `initMixin` (`vue\src\core\instance\init.js`)

let uid = 0

export function initMixin (Vue: Class<Component>) {
  Vue.prototype._init = function (options?: Object) {
    const vm: Component = this // 1. vm 即 this， 即 Vue 的实例对象
    // a uid
    vm._uid = uid++ // 每个 Vue 实例对象都可以看成一个组件， 每个组件有一个 _uid 属性来标记唯一性

    let startTag, endTag
    /* istanbul ignore if */
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
      startTag = `vue-perf-start:${vm._uid}`
      endTag = `vue-perf-end:${vm._uid}`
      mark(startTag)
    }

    // a flag to avoid this being observed
    vm._isVue = true
    // merge options 
    // 合并参数， options 是我们调用 `new Vue({ el : 'app'chuand, ...args})` 时传入的参数
    // 合并完成后将合并结果挂载到当前 `Vue` 实例
    if (options && options._isComponent) {
      // optimize internal component instantiation
      // since dynamic options merging is pretty slow, and none of the
      // internal component options needs special treatment.
      initInternalComponent(vm, options)
    } else {
      vm.$options = mergeOptions( // 合并完成后将合并结果挂载到当前 `Vue` 实例
        // 这个函数会检查当前 Vue 实例的否早函数和其父类、祖先类上的 options 选项， 并能监听是否发生了变化， 将 祖先类、父类和当前 Vue 实例的 options 合并到一起
        resolveConstructorOptions(vm.constructor), 
        options || {},
        vm
      )
    }
    /* istanbul ignore else */
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
      initProxy(vm)
    } else {
      vm._renderProxy = vm
    }
    // expose real self
    vm._self = vm
    initLifecycle(vm) // 1. 初始化声明周期
    initEvents(vm)
    initRender(vm)
    callHook(vm, 'beforeCreate')
    initInjections(vm) // resolve injections before data/props
    initState(vm)
    initProvide(vm) // resolve provide after data/props
    callHook(vm, 'created')

    /* istanbul ignore if */
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && config.performance && mark) {
      vm._name = formatComponentName(vm, false)
      mark(endTag)
      measure(`vue ${vm._name} init`, startTag, endTag)
    }

    if (vm.$options.el) {
      vm.$mount(vm.$options.el)
    }
  }
}

1.1.1 initLifecycle

上边代码给每个实例标记一个唯一的 _uid 属性，然后标记是否为 Vue 实例, 将用户传入的参数和 Vue 自有参数合并后，挂载到 Vue 的 $options 属性。

export function initLifecycle (vm: Component) {
  const options = vm.$options

  // locate first non-abstract parent
  // 这个注释已经很明了了， 就是查找当前 vue 实例的第一个非抽象父组件
  // 找到后会将当前的组件合并到父组件的 `$children` 数组里
  // 从而建立了组件的父子关系
  let parent = options.parent
  if (parent && !options.abstract) {
    while (parent.$options.abstract && parent.$parent) {
      parent = parent.$parent
    }
    parent.$children.push(vm)
  }

  vm.$parent = parent
  vm.$root = parent ? parent.$root : vm

  vm.$children = []
  vm.$refs = {}

  vm._watcher = null
  vm._inactive = null // 这俩先忽略， 俺也不知道干嘛的
  vm._directInactive = false // 这俩先忽略， 俺也不知道干嘛的
  vm._isMounted = false
  vm._isDestroyed = false
  vm._isBeingDestroyed = false
}

如上，初始化声明周期的时候，会简历当前组件与其他组件的父子关系，如果找到父组件，会将 $root 指针指向父组件，找不到的话，指向当前 Vue 实例。接下来 vm.$children = [] 初始化子组件列表， vm.$refs = {} 初始化引用列表， vm._watcher = null 初始化观察者列表，此时还没有观察者，无法检测数据变化， vm._isMounted = false 标记当前组件尚未挂载到 DOM, vm._isDestroyed = false 标记当前组件并不是一个被销毁的实例，这与垃圾回收有关系的， vm._isBeingDestroyed = false 标记当前组件是否正在销毁工作。

至此，声明周期的初始化已经完成了。

1.1.2 initEvents

vue/src/core/instance/events.js :

1.2 `stateMixin` : 状态初始化

vue/src/core/instance/state.js :

export function stateMixin (Vue: Class<Component>) {
  // flow somehow has problems with directly declared definition object
  // when using Object.defineProperty, so we have to procedurally build up
  // the object here.
  const dataDef = {}
  dataDef.get = function () { return this._data }
  const propsDef = {}
  propsDef.get = function () { return this._props }
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
    dataDef.set = function () {
      warn(
        'Avoid replacing instance root $data. ' +
        'Use nested data properties instead.',
        this
      )
    }
    propsDef.set = function () {
      warn(`$props is readonly.`, this)
    }
  }
  Object.defineProperty(Vue.prototype, '$data', dataDef) // 1
  Object.defineProperty(Vue.prototype, '$props', propsDef) // 2

  Vue.prototype.$set = set // 3
  Vue.prototype.$delete = del // 4

  Vue.prototype.$watch = function (
    expOrFn: string | Function,
    cb: any,
    options?: Object
  ): Function {
    const vm: Component = this
    if (isPlainObject(cb)) {
      return createWatcher(vm, expOrFn, cb, options)
    }
    options = options || {}
    options.user = true
    const watcher = new Watcher(vm, expOrFn, cb, options)
    if (options.immediate) {
      try {
        cb.call(vm, watcher.value)
      } catch (error) {
        handleError(error, vm, `callback for immediate watcher "${watcher.expression}"`)
      }
    }
    return function unwatchFn () {
      watcher.teardown()
    }
  }
}

上边代码对实例的状态做了初始化。在注释 1 2 两个地方分别给 Vue 原型对象增加了 $data $props 两个属性，这两个属性的值分别是当前 vm 的 _data _props 属性，并且设置这两个属性是不可以修改的。

注释 3 4 处为 vm 添加了 set 和 delete 方法， set 和 delete 是干嘛的就不用介绍了吧， Vue 对象本身也有 Vue.set 和 Vue.delete 这两个方法，都是来源于下边 set 这个函数, 他的作用体现在下边代码注释的 1 2 处：

参数 target 为对象或者数组， target 有一个 __ob__ 属性，这个属性的来源是在 Observer 这个类中的构造函数，其中有一句是 def(value, '__ob__', this) , value 是待观测的对象，也就是我们写代码时传入的 data中的属性，然后我们传入的 data 其实都被代理到 __ob__ 这个属性上了，以后我们操作 data 中的数据或者访问 data 中的数据都会被代理到 __ob__ 这个属性。

之后又在原型对象挂载了 $watcher 方法，该方法的返回值是一个销毁 watcher 的方法。至于 watcher 是个啥，以及 watcher 的作用，后边再谈。

/**
 * Set a property on an object. Adds the new property and
 * triggers change notification if the property doesn't
 * already exist.
 */
export function set (target: Array<any> | Object, key: any, val: any): any {
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production' &&
    (isUndef(target) || isPrimitive(target))
  ) {
    warn(`Cannot set reactive property on undefined, null, or primitive value: ${(target: any)}`)
  }
  if (Array.isArray(target) && isValidArrayIndex(key)) {
    target.length = Math.max(target.length, key)
    target.splice(key, 1, val)
    return val
  }
  if (key in target && !(key in Object.prototype)) {
    target[key] = val
    return val
  }
  const ob = (target: any).__ob__
  if (target._isVue || (ob && ob.vmCount)) {
    process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
      'Avoid adding reactive properties to a Vue instance or its root $data ' +
      'at runtime - declare it upfront in the data option.'
    )
    return val
  }
  if (!ob) {
    target[key] = val
    return val
  }
  defineReactive(ob.value, key, val) // 1
  ob.dep.notify() // 2
  return val
}

vue\src\core\util\lang.js :

/**
 * Define a property.
 */
export function def (obj: Object, key: string, val: any, enumerable?: boolean) {
  Object.defineProperty(obj, key, {
    value: val,
    enumerable: !!enumerable,
    writable: true,
    configurable: true
  })
}

1.3 事件初始化

其实就是在 Vue 原型对象上挂载了一些方法 ($on $once $off $emit) ，基于发布订阅模式，实现了一个事件响应系统，与 nodejs 中的 eventEmitter 是极其相似的。这就是我们常用的事件总线机制的来源。

简单解析一下下面的代码：

$on 是事件的订阅，通过他的参数 (event: string | Array<string>, fn: Function) 可知，可以一次订阅多个事件，他们共享一个处理函数，然后将所有的处理函数以键值对的形式({eventName : handler[]})存储在 vm._events 对象中，等待事件发布。一旦事件发布，就会根据事件类型( eventName )去事件处理函数列表(handler[])中，读取处理函数并执行。

$emit 是事件的发布，生产环境中对事件名称（也就是类型），进行了大小写转换，不用区分事件名称的大小写了，当然我们编码不能这样粗狂的去写哈。然后 cbs 是根据事件名称读取的处理函数的列表， const args = toArray(arguments, 1) 是处理事件的参数，函数 toArray 将 $emit 函数的参数除掉第一个以后，最终传入了我们的订阅函数中。即
vm.$emit('render', 'a',124) 代码最终调用结果是 vm._events['render'] 列表中所有的函数都以 ('a', 123) 为参数运行一次。

$off 是将事件的订阅函数从订阅列表中删除，它提供了两个参数 (event?: string | Array<string>, fn?: Function), 两个参数都是可选的，并且不能只穿第二参数。如果实参列表为空，则当前 vm 上订阅的所有事件和事件的处理函数都将被删除；如果第二参数为空，则当前 vm 的 vm._events[event] 中所有的处理函数将被清空；如果第二个参数 fn 不为空，则只将 vm._events[event] 事件处理列表中的 fn 函数删除。

$once 表示事件处理只执行一次，多次发布事件，也只会执行一次处理函数。这个函数有点小技巧。先建立一个 on 函数，然后把事件处理函数 fn 挂载到这个函数对象上, 函数也是对象，可以有自己的属性，这个没有疑问吧。 on 函数中只有两句代码 vm.$off(event, on), 让 vm 解除 on 函数的订阅，这就可以保证以后不会再执行 on 函数了；下一句fn.apply(vm, arguments) 调用 fn , 这保证了 fn 被执行了一次。哈哈哈， 666.

事件的初始化就这样讲完了。

export function eventsMixin (Vue: Class<Component>) {
  const hookRE = /^hook:/
  Vue.prototype.$on = function (event: string | Array<string>, fn: Function): Component {
    const vm: Component = this
    if (Array.isArray(event)) {
      for (let i = 0, l = event.length; i < l; i++) {
        vm.$on(event[i], fn)
      }
    } else {
      (vm._events[event] || (vm._events[event] = [])).push(fn)
      // optimize hook:event cost by using a boolean flag marked at registration
      // instead of a hash lookup
      if (hookRE.test(event)) {
        vm._hasHookEvent = true
      }
    }
    return vm
  }

  Vue.prototype.$once = function (event: string, fn: Function): Component {
    const vm: Component = this
    function on () {
      vm.$off(event, on)
      fn.apply(vm, arguments)
    }
    on.fn = fn
    vm.$on(event, on)
    return vm
  }

  Vue.prototype.$off = function (event?: string | Array<string>, fn?: Function): Component {
    const vm: Component = this
    // all
    if (!arguments.length) {
      vm._events = Object.create(null)
      return vm
    }
    // array of events
    if (Array.isArray(event)) {
      for (let i = 0, l = event.length; i < l; i++) {
        vm.$off(event[i], fn)
      }
      return vm
    }
    // specific event
    const cbs = vm._events[event]
    if (!cbs) {
      return vm
    }
    if (!fn) {
      vm._events[event] = null
      return vm
    }
    // specific handler
    let cb
    let i = cbs.length
    while (i--) {
      cb = cbs[i]
      if (cb === fn || cb.fn === fn) {
        cbs.splice(i, 1)
        break
      }
    }
    return vm
  }

  Vue.prototype.$emit = function (event: string): Component {
    const vm: Component = this
    if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
      const lowerCaseEvent = event.toLowerCase()
      if (lowerCaseEvent !== event && vm._events[lowerCaseEvent]) {
        tip(
          `Event "${lowerCaseEvent}" is emitted in component ` +
          `${formatComponentName(vm)} but the handler is registered for "${event}". ` +
          `Note that HTML attributes are case-insensitive and you cannot use ` +
          `v-on to listen to camelCase events when using in-DOM templates. ` +
          `You should probably use "${hyphenate(event)}" instead of "${event}".`
        )
      }
    }
    let cbs = vm._events[event]
    if (cbs) {
      cbs = cbs.length > 1 ? toArray(cbs) : cbs
      const args = toArray(arguments, 1)
      const info = `event handler for "${event}"`
      for (let i = 0, l = cbs.length; i < l; i++) {
        invokeWithErrorHandling(cbs[i], vm, args, vm, info)
      }
    }
    return vm
  }
}

1.4 `lifecycleMixin` 生命周期初始化

代码如下，在 Vue 的原型对象上增加了三个方法 _update $forceUpdate $destroy, 依次来看下都做了什么事吧。

vm._update 通过 __patch__ 函数把虚拟节点 vnode 编译成真实 DOM. 并且，组件的更新也是在这里完成虚拟节点到真实 DOM 的转换。并且父组件更新后，子组件也会更新。

vm.$forceUpdate 若果当前组件上有观察者，则直接更细组件。

vm.$destroy 销毁组件，如果当前组件正在走销毁的流程，则直接返回，等待继续销毁。否则，会触发 beforeDestroy 这个声明周期，并将当前组件标记为正在销毁的状态。然后将当前组件从父组件中删除，然后销毁所有的 watcher，销毁 vm._data__ob__ , 标记组件状态为 已销毁，重新生成真实 DOM , 触发 destroyed 生命周期方法，移除当前组件订阅的事件和事件的处理函数，将当前组件对父组件的引用清空。

vue/src/core/instance/lifecycle.js

export function lifecycleMixin (Vue: Class<Component>) {
  Vue.prototype._update = function (vnode: VNode, hydrating?: boolean) {
    const vm: Component = this
    const prevEl = vm.$el
    const prevVnode = vm._vnode
    const restoreActiveInstance = setActiveInstance(vm)
    vm._vnode = vnode
    // Vue.prototype.__patch__ is injected in entry points
    // based on the rendering backend used.
    if (!prevVnode) {
      // initial render
      vm.$el = vm.__patch__(vm.$el, vnode, hydrating, false /* removeOnly */)
    } else {
      // updates
      vm.$el = vm.__patch__(prevVnode, vnode)
    }
    restoreActiveInstance()
    // update __vue__ reference
    if (prevEl) {
      prevEl.__vue__ = null
    }
    if (vm.$el) {
      vm.$el.__vue__ = vm
    }
    // if parent is an HOC, update its $el as well
    if (vm.$vnode && vm.$parent && vm.$vnode === vm.$parent._vnode) {
      vm.$parent.$el = vm.$el
    }
    // updated hook is called by the scheduler to ensure that children are
    // updated in a parent's updated hook.
  }

  Vue.prototype.$forceUpdate = function () {
    const vm: Component = this
    if (vm._watcher) {
      vm._watcher.update()
    }
  }

  Vue.prototype.$destroy = function () {
    const vm: Component = this
    if (vm._isBeingDestroyed) {
      return
    }
    callHook(vm, 'beforeDestroy')
    vm._isBeingDestroyed = true
    // remove self from parent
    const parent = vm.$parent
    if (parent && !parent._isBeingDestroyed && !vm.$options.abstract) {
      remove(parent.$children, vm)
    }
    // teardown watchers
    if (vm._watcher) {
      vm._watcher.teardown()
    }
    let i = vm._watchers.length
    while (i--) {
      vm._watchers[i].teardown()
    }
    // remove reference from data ob
    // frozen object may not have observer.
    if (vm._data.__ob__) {
      vm._data.__ob__.vmCount--
    }
    // call the last hook...
    vm._isDestroyed = true
    // invoke destroy hooks on current rendered tree
    vm.__patch__(vm._vnode, null)
    // fire destroyed hook
    callHook(vm, 'destroyed')
    // turn off all instance listeners.
    vm.$off()
    // remove __vue__ reference
    if (vm.$el) {
      vm.$el.__vue__ = null
    }
    // release circular reference (#6759)
    if (vm.$vnode) {
      vm.$vnode.parent = null
    }
  }
}

1.5 `renderMixin` 渲染函数初始化

也是向 Vue 的原型对象挂载一些方法。

installRenderHelpers(Vue.prototype) 向 vm 增加了模板的解析编译所需要的一些方法;

$nextTick 即我们在写代码时常用的 this.$nextTick() , 它返回一个 Promise 实例 p，我们可以在 p 的 then 函数中访问到更新到 DOM 元素的数据，也可以向 this.nextTick 传递一个回调函数 f， f 也可以访问更新到 DOM 元素的数据。

_render 方法生成虚拟节点。详见后边的代码。

vue/src/core/instance/render.js

export function renderMixin (Vue: Class<Component>) {
  // install runtime convenience helpers
  installRenderHelpers(Vue.prototype)

  Vue.prototype.$nextTick = function (fn: Function) {
    return nextTick(fn, this)
  }

  Vue.prototype._render = function (): VNode {
    const vm: Component = this
    const { render, _parentVnode } = vm.$options

    if (_parentVnode) {
      vm.$scopedSlots = normalizeScopedSlots(
        _parentVnode.data.scopedSlots,
        vm.$slots,
        vm.$scopedSlots
      )
    }

    // set parent vnode. this allows render functions to have access
    // to the data on the placeholder node.
    vm.$vnode = _parentVnode
    // render self
    let vnode
    try {
      // There's no need to maintain a stack because all render fns are called
      // separately from one another. Nested component's render fns are called
      // when parent component is patched.
      currentRenderingInstance = vm
      vnode = render.call(vm._renderProxy, vm.$createElement)
    } catch (e) {
      handleError(e, vm, `render`)
      // return error render result,
      // or previous vnode to prevent render error causing blank component
      /* istanbul ignore else */
      if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && vm.$options.renderError) {
        try {
          vnode = vm.$options.renderError.call(vm._renderProxy, vm.$createElement, e)
        } catch (e) {
          handleError(e, vm, `renderError`)
          vnode = vm._vnode
        }
      } else {
        vnode = vm._vnode
      }
    } finally {
      currentRenderingInstance = null
    }
    // if the returned array contains only a single node, allow it
    if (Array.isArray(vnode) && vnode.length === 1) {
      vnode = vnode[0]
    }
    // return empty vnode in case the render function errored out
    if (!(vnode instanceof VNode)) {
      if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && Array.isArray(vnode)) {
        warn(
          'Multiple root nodes returned from render function. Render function ' +
          'should return a single root node.',
          vm
        )
      }
      vnode = createEmptyVNode()
    }
    // set parent
    vnode.parent = _parentVnode
    return vnode
  }
}

2. `Vue` 全局 `API`

Vue 中全局 API 一共有一下 12 个。全局 API 是通过构造函数 Vue 直接调用的，有一些方法在实例上也做了同步，可以通过实例对象去调用。比如常用的 Vue.nextTick , 可以通过 this.$nextTick 进行调用。下面就依次分析一下每个全局 API 的使用和实现思路吧。

Vue.extend
Vue.nextTick
Vue.set
Vue.delete
Vue.directive
Vue.filter
Vue.component
Vue.use
Vue.mixin
Vue.compile
Vue.observable
Vue.version

src/core/global-api/index.js

2.1 `Vue.extend`

Tags: vue js 源码前端 Vue源码