Vue 源码解读（5）—— 全局 API

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目标

深入理解以下全局 API 的实现原理。

• Vue.use

• Vue.mixin

• Vue.component

• Vue.filter

• Vue.directive

• Vue.extend

• Vue.set

• Vue.delete

• Vue.nextTick

源码解读

从该系列的第一篇文章 [Vue 源码解读（1）—— 前言]中的 源码目录结构 介绍中可以得知，Vue 的众多全局 API 的实现大部分都放在 /src/core/global-api 目录下。这些全局 API 源码阅读入口则是在 /src/core/global-api/index.js 文件中。

入口

/src/core/global-api/index.js

/**
 * 初始化 Vue 的众多全局 API，比如：
 *   默认配置：Vue.config
 *   工具方法：Vue.util.xx
 *   Vue.set、Vue.delete、Vue.nextTick、Vue.observable
 *   Vue.options.components、Vue.options.directives、Vue.options.filters、Vue.options._base
 *   Vue.use、Vue.extend、Vue.mixin、Vue.component、Vue.directive、Vue.filter
 *   
 */
export function initGlobalAPI (Vue: GlobalAPI) {
  // config
  const configDef = {}
  // Vue 的众多默认配置项
  configDef.get = () => config

  if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
    configDef.set = () => {
      warn(
        'Do not replace the Vue.config object, set individual fields instead.'
      )
    }
  }

  // Vue.config
  Object.defineProperty(Vue, 'config', configDef)

  /**
   * 暴露一些工具方法，轻易不要使用这些工具方法，处理你很清楚这些工具方法，以及知道使用的风险
   */
  Vue.util = {
    // 警告日志
    warn,
    // 类似选项合并
    extend,
    // 合并选项
    mergeOptions,
    // 设置响应式
    defineReactive
  }

  // Vue.set / delete / nextTick
  Vue.set = set
  Vue.delete = del
  Vue.nextTick = nextTick

  // 响应式方法
  Vue.observable = <T>(obj: T): T => {
    observe(obj)
    return obj
  }

  // Vue.options.compoents/directives/filter
  Vue.options = Object.create(null)
  ASSET_TYPES.forEach(type => {
    Vue.options[type + 's'] = Object.create(null)
  })

  // 将 Vue 构造函数挂载到 Vue.options._base 上
  Vue.options._base = Vue

  // 在 Vue.options.components 中添加内置组件，比如 keep-alive
  extend(Vue.options.components, builtInComponents)

  // Vue.use
  initUse(Vue)
  // Vue.mixin
  initMixin(Vue)
  // Vue.extend
  initExtend(Vue)
  // Vue.component/directive/filter
  initAssetRegisters(Vue)
}

Vue.use

/src/core/global-api/use.js

/**
 * 定义 Vue.use，负责为 Vue 安装插件，做了以下两件事：
 *   1、判断插件是否已经被安装，如果安装则直接结束
 *   2、安装插件，执行插件的 install 方法
 * @param {*} plugin install 方法 或者 包含 install 方法的对象
 * @returns Vue 实例
 */
Vue.use = function (plugin: Function | Object) {
  // 已经安装过的插件列表
  const installedPlugins = (this._installedPlugins || (this._installedPlugins = []))
  // 判断 plugin 是否已经安装，保证不重复安装
  if (installedPlugins.indexOf(plugin) > -1) {
    return this
  }

  // 将 Vue 构造函数放到第一个参数位置，然后将这些参数传递给 install 方法
  const args = toArray(arguments, 1)
  args.unshift(this)

  if (typeof plugin.install === 'function') {
    // plugin 是一个对象，则执行其 install 方法安装插件
    plugin.install.apply(plugin, args)
  } else if (typeof plugin === 'function') {
    // 执行直接 plugin 方法安装插件
    plugin.apply(null, args)
  }
  // 在 插件列表中 添加新安装的插件
  installedPlugins.push(plugin)
  return this
}

Vue.mixin

/src/core/global-api/mixin.js

/**
 * 定义 Vue.mixin，负责全局混入选项，影响之后所有创建的 Vue 实例，这些实例会合并全局混入的选项
 * @param {*} mixin Vue 配置对象
 * @returns 返回 Vue 实例
 */
Vue.mixin = function (mixin: Object) {
  // 在 Vue 的默认配置项上合并 mixin 对象
  this.options = mergeOptions(this.options, mixin)
  return this
}

mergeOptions

src/core/util/options.js

/**
 * 合并两个选项，出现相同配置项时，子选项会覆盖父选项的配置
 */
export function mergeOptions (
  parent: Object,
  child: Object,
  vm?: Component
): Object {
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
    checkComponents(child)
  }

  if (typeof child === 'function') {
    child = child.options
  }

  // 标准化 props、inject、directive 选项，方便后续程序的处理
  normalizeProps(child, vm)
  normalizeInject(child, vm)
  normalizeDirectives(child)

  // 处理原始 child 对象上的 extends 和 mixins，分别执行 mergeOptions，将这些继承而来的选项合并到 parent
  // mergeOptions 处理过的对象会含有 _base 属性
  if (!child._base) {
    if (child.extends) {
      parent = mergeOptions(parent, child.extends, vm)
    }
    if (child.mixins) {
      for (let i = 0, l = child.mixins.length; i < l; i++) {
        parent = mergeOptions(parent, child.mixins[i], vm)
      }
    }
  }

  const options = {}
  let key
  // 遍历 父选项
  for (key in parent) {
    mergeField(key)
  }

  // 遍历 子选项，如果父选项不存在该配置，则合并，否则跳过，因为父子拥有同一个属性的情况在上面处理父选项时已经处理过了，用的子选项的值
  for (key in child) {
    if (!hasOwn(parent, key)) {
      mergeField(key)
    }
  }

  // 合并选项，childVal 优先级高于 parentVal
  function mergeField (key) {
    // strat 是合并策略函数，如何 key 冲突，则 childVal 会 覆盖 parentVal
    const strat = strats[key] || defaultStrat
    // 值为如果 childVal 存在则优先使用 childVal，否则使用 parentVal
    options[key] = strat(parent[key], child[key], vm, key)
  }
  return options
}

Vue.component、Vue.filter、Vue.directive

/src/core/global-api/assets.js

这三个 API 实现比较特殊，但是原理又很相似，所以就放在了一起实现。

const ASSET_TYPES = ['component', 'directive', 'filter']

/**
 * 定义 Vue.component、Vue.filter、Vue.directive 这三个方法
 * 这三个方法所做的事情是类似的，就是在 this.options.xx 上存放对应的配置
 * 比如 Vue.component(compName, {xx}) 结果是 this.options.components.compName = 组件构造函数
 * ASSET_TYPES = ['component', 'directive', 'filter']
 */
ASSET_TYPES.forEach(type => {
  /**
   * 比如：Vue.component(name, definition)
   * @param {*} id name
   * @param {*} definition 组件构造函数或者配置对象 
   * @returns 返回组件构造函数
   */
  Vue[type] = function (
    id: string,
    definition: Function | Object
  ): Function | Object | void {
    if (!definition) {
      return this.options[type + 's'][id]
    } else {
      if (type === 'component' && isPlainObject(definition)) {
        // 如果组件配置中存在 name，则使用，否则直接使用 id
        definition.name = definition.name || id
        // extend 就是 Vue.extend，所以这时的 definition 就变成了 组件构造函数，使用时可直接 new Definition()
        definition = this.options._base.extend(definition)
      }
      if (type === 'directive' && typeof definition === 'function') {
        definition = { bind: definition, update: definition }
      }
      // this.options.components[id] = definition
      // 在实例化时通过 mergeOptions 将全局注册的组件合并到每个组件的配置对象的 components 中
      this.options[type + 's'][id] = definition
      return definition
    }
  }
})

Vue.extend

/src/core/global-api/extend.js

/**
 * Each instance constructor, including Vue, has a unique
 * cid. This enables us to create wrapped "child
 * constructors" for prototypal inheritance and cache them.
 */
Vue.cid = 0
let cid = 1

/**
 * 基于 Vue 去扩展子类，该子类同样支持进一步的扩展
 * 扩展时可以传递一些默认配置，就像 Vue 也会有一些默认配置
 * 默认配置如果和基类有冲突则会进行选项合并（mergeOptions)
 */
Vue.extend = function (extendOptions: Object): Function {
  extendOptions = extendOptions || {}
  const Super = this
  const SuperId = Super.cid

  /**
   * 利用缓存，如果存在则直接返回缓存中的构造函数
   * 什么情况下可以利用到这个缓存？
   *   如果你在多次调用 Vue.extend 时使用了同一个配置项（extendOptions），这时就会启用该缓存
   */
  const cachedCtors = extendOptions._Ctor || (extendOptions._Ctor = {})
  if (cachedCtors[SuperId]) {
    return cachedCtors[SuperId]
  }

  const name = extendOptions.name || Super.options.name
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production' && name) {
    validateComponentName(name)
  }

  // 定义 Sub 构造函数，和 Vue 构造函数一样
  const Sub = function VueComponent(options) {
    // 初始化
    this._init(options)
  }
  // 通过原型继承的方式继承 Vue
  Sub.prototype = Object.create(Super.prototype)
  Sub.prototype.constructor = Sub
  Sub.cid = cid++
  // 选项合并，合并 Vue 的配置项到 自己的配置项上来
  Sub.options = mergeOptions(
    Super.options,
    extendOptions
  )
  // 记录自己的基类
  Sub['super'] = Super

  // 初始化 props，将 props 配置代理到 Sub.prototype._props 对象上
  // 在组件内通过 this._props 方式可以访问
  if (Sub.options.props) {
    initProps(Sub)
  }

  // 初始化 computed，将 computed 配置代理到 Sub.prototype 对象上
  // 在组件内可以通过 this.computedKey 的方式访问
  if (Sub.options.computed) {
    initComputed(Sub)
  }

  // 定义 extend、mixin、use 这三个静态方法，允许在 Sub 基础上再进一步构造子类
  Sub.extend = Super.extend
  Sub.mixin = Super.mixin
  Sub.use = Super.use

  // 定义 component、filter、directive 三个静态方法
  ASSET_TYPES.forEach(function (type) {
    Sub[type] = Super[type]
  })

  // 递归组件的原理，如果组件设置了 name 属性，则将自己注册到自己的 components 选项中
  if (name) {
    Sub.options.components[name] = Sub
  }

  // 在扩展时保留对基类选项的引用。
  // 稍后在实例化时，我们可以检查 Super 的选项是否具有更新
  Sub.superOptions = Super.options
  Sub.extendOptions = extendOptions
  Sub.sealedOptions = extend({}, Sub.options)

  // 缓存
  cachedCtors[SuperId] = Sub
  return Sub
}

function initProps (Comp) {
  const props = Comp.options.props
  for (const key in props) {
    proxy(Comp.prototype, `_props`, key)
  }
}

function initComputed (Comp) {
  const computed = Comp.options.computed
  for (const key in computed) {
    defineComputed(Comp.prototype, key, computed[key])
  }
}

Vue.set

/src/core/global-api/index.js

Vue.set = set

set

/src/core/observer/index.js

/**
 * 通过 Vue.set 或者 this.$set 方法给 target 的指定 key 设置值 val
 * 如果 target 是对象，并且 key 原本不存在，则为新 key 设置响应式，然后执行依赖通知
 */
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)}`)
  }
  // 更新数组指定下标的元素，Vue.set(array, idx, val)，通过 splice 方法实现响应式更新
  if (Array.isArray(target) && isValidArrayIndex(key)) {
    target.length = Math.max(target.length, key)
    target.splice(key, 1, val)
    return val
  }
  // 更新对象已有属性，Vue.set(obj, key, val)，执行更新即可
  if (key in target && !(key in Object.prototype)) {
    target[key] = val
    return val
  }
  const ob = (target: any).__ob__
  // 不能向 Vue 实例或者 $data 添加动态添加响应式属性，vmCount 的用处之一，
  // this.$data 的 ob.vmCount = 1，表示根组件，其它子组件的 vm.vmCount 都是 0
  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
  }
  // target 不是响应式对象，新属性会被设置，但是不会做响应式处理
  if (!ob) {
    target[key] = val
    return val
  }
  // 给对象定义新属性，通过 defineReactive 方法设置响应式，并触发依赖更新
  defineReactive(ob.value, key, val)
  ob.dep.notify()
  return val
}

Vue.delete

/src/core/global-api/index.js

Vue.delete = del

del

/src/core/observer/index.js

/**
 * 通过 Vue.delete 或者 vm.$delete 删除 target 对象的指定 key
 * 数组通过 splice 方法实现，对象则通过 delete 运算符删除指定 key，并执行依赖通知
 */
export function del (target: Array<any> | Object, key: any) {
  if (process.env.NODE_ENV !== 'production' &&
    (isUndef(target) || isPrimitive(target))
  ) {
    warn(`Cannot delete reactive property on undefined, null, or primitive value: ${(target: any)}`)
  }

  // target 为数组，则通过 splice 方法删除指定下标的元素
  if (Array.isArray(target) && isValidArrayIndex(key)) {
    target.splice(key, 1)
    return
  }
  const ob = (target: any).__ob__

  // 避免删除 Vue 实例的属性或者 $data 的数据
  if (target._isVue || (ob && ob.vmCount)) {
    process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
      'Avoid deleting properties on a Vue instance or its root $data ' +
      '- just set it to null.'
    )
    return
  }
  // 如果属性不存在直接结束
  if (!hasOwn(target, key)) {
    return
  }
  // 通过 delete 运算符删除对象的属性
  delete target[key]
  if (!ob) {
    return
  }
  // 执行依赖通知
  ob.dep.notify()
}

Vue.nextTick

/src/core/global-api/index.js

Vue.nextTick = nextTick

nextTick

/src/core/util/next-tick.js

关于 nextTick 方法更加详细解析，可以查看上一篇文章 [Vue 源码解读（4）—— 异步更新]。

const callbacks = []
/**
 * 完成两件事：
 *   1、用 try catch 包装 flushSchedulerQueue 函数，然后将其放入 callbacks 数组
 *   2、如果 pending 为 false，表示现在浏览器的任务队列中没有 flushCallbacks 函数
 *     如果 pending 为 true，则表示浏览器的任务队列中已经被放入了 flushCallbacks 函数，
 *     待执行 flushCallbacks 函数时，pending 会被再次置为 false，表示下一个 flushCallbacks 函数可以进入
 *     浏览器的任务队列了
 * pending 的作用：保证在同一时刻，浏览器的任务队列中只有一个 flushCallbacks 函数
 * @param {*} cb 接收一个回调函数 => flushSchedulerQueue
 * @param {*} ctx 上下文
 * @returns 
 */
export function nextTick (cb?: Function, ctx?: Object) {
  let _resolve
  // 用 callbacks 数组存储经过包装的 cb 函数
  callbacks.push(() => {
    if (cb) {
      // 用 try catch 包装回调函数，便于错误捕获
      try {
        cb.call(ctx)
      } catch (e) {
        handleError(e, ctx, 'nextTick')
      }
    } else if (_resolve) {
      _resolve(ctx)
    }
  })
  if (!pending) {
    pending = true
    // 执行 timerFunc，在浏览器的任务队列中（首选微任务队列）放入 flushCallbacks 函数
    timerFunc()
  }
  // $flow-disable-line
  if (!cb && typeof Promise !== 'undefined') {
    return new Promise(resolve => {
      _resolve = resolve
    })
  }
}

总结

• 面试官 问：Vue.use(plugin) 做了什么？

  答：

  负责安装 plugin 插件，其实就是执行插件提供的 install 方法。

  • 首先判断该插件是否已经安装过

  • 如果没有，则执行插件提供的 install 方法安装插件，具体做什么有插件自己决定

• 面试官 问：Vue.mixin(options) 做了什么？

  答：

  负责在 Vue 的全局配置上合并 options 配置。然后在每个组件生成 vnode 时会将全局配置合并到组件自身的配置上来。

  • 标准化 options 对象上的 props、inject、directive 选项的格式

  • 处理 options 上的 extends 和 mixins，分别将他们合并到全局配置上

  • 然后将 options 配置和全局配置进行合并，选项冲突时 options 配置会覆盖全局配置

• 面试官 问：Vue.component(compName, Comp) 做了什么？

  答：

  负责注册全局组件。其实就是将组件配置注册到全局配置的 components 选项上（options.components），然后各个子组件在生成 vnode 时会将全局的 components 选项合并到局部的 components 配置项上。

  • 如果第二个参数为空，则表示获取 compName 的组件构造函数

  • 如果 Comp 是组件配置对象，则使用 Vue.extend 方法得到组件构造函数，否则直接进行下一步

  • 在全局配置上设置组件信息，this.options.components.compName = CompConstructor

• 面试官 问：Vue.directive(‘my-directive’, {xx}) 做了什么？

  答：

  在全局注册 my-directive 指令，然后每个子组件在生成 vnode 时会将全局的 directives 选项合并到局部的 directives 选项中。原理同 Vue.component 方法：

  • 如果第二个参数为空，则获取指定指令的配置对象

  • 如果不为空，如果第二个参数是一个函数的话，则生成配置对象 { bind: 第二个参数, update: 第二个参数 }

  • 然后将指令配置对象设置到全局配置上，this.options.directives['my-directive'] = {xx}

• 面试官 问：Vue.filter(‘my-filter’, function(val) {xx}) 做了什么？

  答：

  负责在全局注册过滤器 my-filter，然后每个子组件在生成 vnode 时会将全局的 filters 选项合并到局部的 filters 选项中。原理是：

  • 如果没有提供第二个参数，则获取 my-filter 过滤器的回调函数

  • 如果提供了第二个参数，则是设置 this.options.filters['my-filter'] = function(val) {xx}。

• 面试官 问：Vue.extend(options) 做了什么？

  答：

  Vue.extend 基于 Vue 创建一个子类，参数 options 会作为该子类的默认全局配置，就像 Vue 的默认全局配置一样。所以通过 Vue.extend 扩展一个子类，一大用处就是内置一些公共配置，供子类的子类使用。

  • 定义子类构造函数，这里和 Vue 一样，也是调用 _init(options)

  • 合并 Vue 的配置和 options，如果选项冲突，则 options 的选项会覆盖 Vue 的配置项

  • 给子类定义全局 API，值为 Vue 的全局 API，比如 Sub.extend = Super.extend，这样子类同样可以扩展出其它子类

  • 返回子类 Sub

• 面试官 问：Vue.set(target, key, val) 做了什么

  答：

  由于 Vue 无法探测普通的新增 property (比如 this.myObject.newProperty = ‘hi’)，所以通过 Vue.set 为向响应式对象中添加一个 property，可以确保这个新 property 同样是响应式的，且触发视图更新。

  • 更新数组指定下标的元素：Vue.set(array, idx, val)，内部通过 splice 方法实现响应式更新

  • 更新对象已有属性：Vue.set(obj, key ,val)，直接更新即可 => obj[key] = val

  • 不能向 Vue 实例或者 $data 动态添加根级别的响应式数据

  • Vue.set(obj, key, val)，如果 obj 不是响应式对象，会执行 obj[key] = val，但是不会做响应式处理

  • Vue.set(obj, key, val)，为响应式对象 obj 增加一个新的 key，则通过 defineReactive 方法设置响应式，并触发依赖更新

• 面试官 问：Vue.delete(target, key) 做了什么？

  答：

  删除对象的 property。如果对象是响应式的，确保删除能触发更新视图。这个方法主要用于避开 Vue 不能检测到 property 被删除的限制，但是你应该很少会使用它。当然同样不能删除根级别的响应式属性。

  • Vue.delete(array, idx)，删除指定下标的元素，内部是通过 splice 方法实现的

  • 删除响应式对象上的某个属性：Vue.delete(obj, key)，内部是执行 delete obj.key，然后执行依赖更新即可

• 面试官 问：Vue.nextTick(cb) 做了什么？

  答：

  Vue.nextTick(cb) 方法的作用是延迟回调函数 cb 的执行，一般用于 this.key = newVal 更改数据后，想立即获取更改过后的 DOM 数据：

  this.key = 'new val'
  
  Vue.nextTick(function() {
    // DOM 更新了
  })
  

  其内部的执行过程是：

  • this.key = 'new val，触发依赖通知更新，将负责更新的 watcher 放入 watcher 队列

  • 将刷新 watcher 队列的函数放到 callbacks 数组中

  • 在浏览器的异步任务队列中放入一个刷新 callbacks 数组的函数

  • Vue.nextTick(cb) 来插队，将 cb 函数放入 callbacks 数组

  • 待将来的某个时刻执行刷新 callbacks 数组的函数

  • 然后执行 callbacks 数组中的众多函数，触发 watcher.run 的执行，更新 DOM

  • 由于 cb 函数是在后面放到 callbacks 数组，所以这就保证了先完成的 DOM 更新，再执行 cb 函数

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