本文分享12道高频vue原理面试题，覆盖了 vue 核心实现原理，其实一个框架的实现原理一篇文章是不可能说完的，希望通过这 12 道问题，让读者对自己的 Vue 掌握程度有一定的认识(B 数)，从而弥补自己的不足,更好的掌握 Vue。

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1. Vue 响应式原理

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

2. 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。)

3. computed 和 watch 有什么区别及运用场景?

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

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。

4. 为什么在 Vue3.0 采用了 Proxy,抛弃了 Object.defineProperty？

Object.defineProperty 本身有一定的监控到数组下标变化的能力,但是在 Vue 中,从性能/体验的性价比考虑,尤大大就弃用了这个特性(Vue 为什么不能检测数组变动 )。为了解决这个问题,经过 vue 内部处理后可以使用以下几种方法来监听数组

push();
pop();
shift();
unshift();
splice();
sort();
reverse();

由于只针对了以上 7 种方法进行了 hack 处理,所以其他数组的属性也是检测不到的,还是具有一定的局限性。

Object.defineProperty 只能劫持对象的属性,因此我们需要对每个对象的每个属性进行遍历。Vue 2.x 里,是通过 递归 + 遍历 data 对象来实现对数据的监控的,如果属性值也是对象那么需要深度遍历,显然如果能劫持一个完整的对象是才是更好的选择。

Proxy 可以劫持整个对象,并返回一个新的对象。Proxy 不仅可以代理对象,还可以代理数组。还可以代理动态增加的属性。

5. 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;
}

6. 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。

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);
  }
}

在浏览器环境中 :

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考虑兼容问题,vue 做了 microtask 向 macrotask 的降级方案

7. vue 是如何对数组方法进行变异的 ?

我们先来看看源码

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]);
  }
};

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

8. 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。

9. 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。

class Vue {
  constructor() {
    //  事件通道调度中心
    this._events = Object.create(null);
  }
  $on(event, fn) {
    if (Array.isArray(event)) {
      event.map(item => {
        this.$on(item, fn);
      });
    } else {
      (this._events[event] || (this._events[event] = [])).push(fn);
    }
    return this;
  }
  $once(event, fn) {
    function on() {
      this.$off(event, on);
      fn.apply(this, arguments);
    }
    on.fn = fn;
    this.$on(event, on);
    return this;
  }
  $off(event, fn) {
    if (!arguments.length) {
      this._events = Object.create(null);
      return this;
    }
    if (Array.isArray(event)) {
      event.map(item => {
        this.$off(item, fn);
      });
      return this;
    }
    const cbs = this._events[event];
    if (!cbs) {
      return this;
    }
    if (!fn) {
      this._events[event] = null;
      return this;
    }
    let cb;
    let i = cbs.length;
    while (i--) {
      cb = cbs[i];
      if (cb === fn || cb.fn === fn) {
        cbs.splice(i, 1);
        break;
      }
    }
    return this;
  }
  $emit(event) {
    let cbs = this._events[event];
    if (cbs) {
      const args = [].slice.call(arguments, 1);
      cbs.map(item => {
        args ? item.apply(this, args) : item.call(this);
      });
    }
    return this;
  }
}

10. 说说 Vue 的渲染过程

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

11. 聊聊 keep-alive 的实现原理和缓存策略

export default {
  name: "keep-alive",
  abstract: true, // 抽象组件属性 ,它在组件实例建立父子关系的时候会被忽略,发生在 initLifecycle 的过程中
  props: {
    include: patternTypes, // 被缓存组件
    exclude: patternTypes, // 不被缓存组件
    max: [String, Number] // 指定缓存大小
  },

  created() {
    this.cache = Object.create(null); // 缓存
    this.keys = []; // 缓存的VNode的键
  },

  destroyed() {
    for (const key in this.cache) {
      // 删除所有缓存
      pruneCacheEntry(this.cache, key, this.keys);
    }
  },

  mounted() {
    // 监听缓存/不缓存组件
    this.$watch("include", val => {
      pruneCache(this, name => matches(val, name));
    });
    this.$watch("exclude", val => {
      pruneCache(this, name => !matches(val, name));
    });
  },

  render() {
    // 获取第一个子元素的 vnode
    const slot = this.$slots.default;
    const vnode: VNode = getFirstComponentChild(slot);
    const componentOptions: ?VNodeComponentOptions =
      vnode && vnode.componentOptions;
    if (componentOptions) {
      // name不在inlcude中或者在exlude中 直接返回vnode
      // check pattern
      const name: ?string = getComponentName(componentOptions);
      const { include, exclude } = this;
      if (
        // not included
        (include && (!name || !matches(include, name))) ||
        // excluded
        (exclude && name && matches(exclude, name))
      ) {
        return vnode;
      }

      const { cache, keys } = this;
      // 获取键，优先获取组件的name字段，否则是组件的tag
      const key: ?string =
        vnode.key == null
          ? // same constructor may get registered as different local components
            // so cid alone is not enough (#3269)
            componentOptions.Ctor.cid +
            (componentOptions.tag ? `::${componentOptions.tag}` : "")
          : vnode.key;
      // 命中缓存,直接从缓存拿vnode 的组件实例,并且重新调整了 key 的顺序放在了最后一个
      if (cache[key]) {
        vnode.componentInstance = cache[key].componentInstance;
        // make current key freshest
        remove(keys, key);
        keys.push(key);
      }
      // 不命中缓存,把 vnode 设置进缓存
      else {
        cache[key] = vnode;
        keys.push(key);
        // prune oldest entry
        // 如果配置了 max 并且缓存的长度超过了 this.max，还要从缓存中删除第一个
        if (this.max && keys.length > parseInt(this.max)) {
          pruneCacheEntry(cache, keys[0], keys, this._vnode);
        }
      }
      // keepAlive标记位
      vnode.data.keepAlive = true;
    }
    return vnode || (slot && slot[0]);
  }
};

原理

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”。

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]

12. 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?

export function set(target: Array | Object, key: any, val: any): any {
  // target 为数组
  if (Array.isArray(target) && isValidArrayIndex(key)) {
    // 修改数组的长度, 避免索引>数组长度导致splice()执行有误
    target.length = Math.max(target.length, key);
    // 利用数组的splice变异方法触发响应式
    target.splice(key, 1, val);
    return val;
  }
  // 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
  if (key in target && !(key in Object.prototype)) {
    target[key] = val;
    return val;
  }
  // 以上都不成立, 即开始给target创建一个全新的属性
  // 获取Observer实例
  const ob = (target: any).__ob__;
  // target 本身就不是响应式数据, 直接赋值
  if (!ob) {
    target[key] = val;
    return val;
  }
  // 进行响应式处理
  defineReactive(ob.value, key, val);
  ob.dep.notify();
  return val;
}

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 方法进行响应式处理

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