70%的人都答错了的面试题，vue3的ref是如何实现响应式的？

前言

最近在我的vue源码交流群有位面试官分享了一道他的面试题：vue3的ref是如何实现响应式的？下面有不少小伙伴回答的是Proxy，其实这些小伙伴只回答对了一半。

• 当ref接收的是一个对象时确实是依靠Proxy去实现响应式的。

• 但是ref还可以接收 string、number 或 boolean 这样的原始类型，当是原始类型时，响应式就不是依靠Proxy去实现的，而是在value属性的getter和setter方法中去实现的响应式。

本文将通过debug的方式带你搞清楚当ref接收的是对象和原始类型时，分别是如何实现响应式的。注：本文中使用的vue版本为3.4.19。

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看个demo

还是老套路，我们来搞个demo，index.vue文件代码如下：

<template>
  <div>
    <p>count的值为：{{ count }}</p>
    <p>user.count的值为：{{ user.count }}</p>
    <button @click="count++">count++</button>
    <button @click="user.count++">user.count++</button>
  </div>
</template>

<script setup lang="ts">
import { ref } from "vue";

const count = ref(0);

const user = ref({
  count: 0,
});
</script>

在上面的demo中我们有两个ref变量，count变量接收的是原始类型，他的值是数字0。

count变量渲染在template的p标签中，并且在button的click事件中会count++。

user变量接收的是对象，对象有个count属性。

同样user.count也渲染在另外一个p标签上，并且在另外一个button的click事件中会user.count++。

接下来我将通过debug的方式带你搞清楚，分别点击count++和user.count++按钮时是如何实现响应式的。

开始打断点

第一步从哪里开始下手打断点呢？

既然是要搞清楚ref是如何实现响应式的，那么当然是给ref打断点吖，所以我们的第一个断点是打在const count = ref(0);代码处。这行代码是运行时代码，是跑在浏览器中的。

要在浏览器中打断点，需要在浏览器的source面板中打开index.vue文件，然后才能给代码打上断点。

那么第二个问题来了，如何在source面板中找到我们这里的index.vue文件呢？

很简单，像是在vscode中一样使用command+p（windows中应该是control+p）就可以唤起一个输入框。在输入框里面输入index.vue，然后点击回车就可以在source面板中打开index.vue文件。如下图：

然后我们就可以在浏览器中给const count = ref(0);处打上断点了。

RefImpl类

刷新页面此时断点将会停留在const count = ref(0);代码处，让断点走进ref函数中。在我们这个场景中简化后的ref函数代码如下：

function ref(value) {
  return createRef(value, false);
}

可以看到在ref函数中实际是直接调用了createRef函数。

接着将断点走进createRef函数，在我们这个场景中简化后的createRef函数代码如下：

function createRef(rawValue, shallow) {
  return new RefImpl(rawValue, shallow);
}

从上面的代码可以看到实际是调用RefImpl类new了一个对象，传入的第一个参数是rawValue，也就是ref绑定的变量值，这个值可以是原始类型，也可以是对象、数组等。

接着将断点走进RefImpl类中，在我们这个场景中简化后的RefImpl类代码如下：

class RefImpl {
  private _value: T
  private _rawValue: T

  constructor(value) {
    this._rawValue = toRaw(value);
    this._value = toReactive(value);
  }
  get value() {
    trackRefValue(this);
    return this._value;
  }
  set value(newVal) {
    newVal = toRaw(newVal);
    if (hasChanged(newVal, this._rawValue)) {
      this._rawValue = newVal;
      this._value = toReactive(newVal);
      triggerRefValue(this, 4, newVal);
    }
  }
}

从上面的代码可以看到RefImpl类由三部分组成：constructor构造函数、value属性的getter方法、value属性的setter方法。

RefImpl类的constructor构造函数

constructor构造函数中的代码很简单，如下：

constructor(value) {
  this._rawValue = toRaw(value);
  this._value = toReactive(value);
}

在构造函数中首先会将toRaw(value)的值赋值给_rawValue属性中，这个toRaw函数是vue暴露出来的一个API，他的作用是根据一个 Vue 创建的代理返回其原始对象。因为ref函数不光能够接受普通的对象和原始类型，而且还能接受一个ref对象，所以这里需要使用toRaw(value)拿到原始值存到_rawValue属性中。

接着在构造函数中会执行toReactive(value)函数，将其执行结果赋值给_value属性。toReactive函数看名字你应该也猜出来了，如果接收的value是原始类型，那么就直接返回value。如果接收的value不是原始类型（比如对象），那么就返回一个value转换后的响应式对象。这个toReactive函数我们在下面会讲。

_rawValue属性和_value属性都是RefImpl类的私有属性，用于在RefImpl类中使用的，而暴露出去的也只有value属性。

经过constructor构造函数的处理后，分别给两个私有属性赋值了：

• _rawValue中存的是ref绑定的值的原始值。

• 如果ref绑定的是原始类型，比如数字0，那么_value属性中存的就是数字0。

  如果ref绑定的是一个对象，那么_value属性中存的就是绑定的对象转换后的响应式对象。

RefImpl类的value属性的getter方法

我们接着来看value属性的getter方法，代码如下：

get value() {
  trackRefValue(this);
  return this._value;
}

当我们对ref的value属性进行读操作时就会走到getter方法中。

我们知道template经过编译后会变成render函数，执行render函数会生成虚拟DOM，然后由虚拟DOM生成真实DOM。

在执行render函数期间会对count变量进行读操作，所以此时会触发count变量的value属性对应的getter方法。

在getter方法中会调用trackRefValue函数进行依赖收集，由于此时是在执行render函数期间，所以收集的依赖就是render函数。

最后在getter方法中会return返回_value私有属性。

RefImpl类的value属性的setter方法

我们接着来看value属性的setter方法，代码如下：

set value(newVal) {
  newVal = toRaw(newVal);
  if (hasChanged(newVal, this._rawValue)) {
    this._rawValue = newVal;
    this._value = toReactive(newVal);
    triggerRefValue(this, 4, newVal);
  }
}

当我们对ref的value的属性进行写操作时就会走到setter方法中，比如点击count++按钮，就会对count的值进行+1，触发写操作走到setter方法中。

给setter方法打个断点，点击count++按钮，此时断点将会走到setter方法中。初始化count的值为0，此时点击按钮后新的count值为1，所以在setter方法中接收的newVal的值为1。如下图：

从上图中可以看到新的值newVal的值为1，旧的值this._rawValue的值为0。然后使用if (hasChanged(newVal, this._rawValue))判断新的值和旧的值是否相等，hasChanged的代码也很简单，如下：

const hasChanged = (value, oldValue) => !Object.is(value, oldValue);

Object.is方法大家平时可能用的比较少，作用也是判断两个值是否相等。和==的区别为Object.is不会进行强制转换，其他的区别大家可以参看mdn上的文档。

使用hasChanged函数判断到新的值和旧的值不相等时就会走到if语句里面，首先会执行this._rawValue = newVal将私有属性_rawValue的值更新为最新值。接着就是执行this._value = toReactive(newVal)将私有属性_value的值更新为最新值。

最后就是执行triggerRefValue函数触发收集的依赖，前面我们讲过了在执行render函数期间由于对count变量进行读操作。触发了getter方法，在getter方法中将render函数作为依赖进行收集了。

所以此时执行triggerRefValue函数时会将收集的依赖全部取出来执行一遍，由于render函数也是被收集的依赖，所以render函数会重新执行。重新执行render函数时从count变量中取出的值就是新值1，接着就是生成虚拟DOM，然后将虚拟DOM挂载到真实DOM上，最终在页面上count变量绑定的值已经更新为1了。

看到这里你是不是以为关于ref实现响应式已经完啦？

我们来看demo中的第二个例子，user对象，回顾一下在template和script中关于user对象的代码如下：

<template>
  <div>
    <p>user.count的值为：{{ user.count }}</p>
    <button @click="user.count++">user.count++</button>
  </div>
</template>

<script setup lang="ts">
import { ref } from "vue";

const user = ref({
  count: 0,
});
</script>

在button按钮的click事件中执行的是：user.count++，前面我们讲过了对ref的value属性进行写操作会走到setter方法中。但是我们这里ref绑定的是一个对象，点击按钮时也不是对user.value属性进行写操作，而是对user.value.count属性进行写操作。所以在这里点击按钮不会走到setter方法中，当然也不会重新执行收集的依赖。

那么当ref绑定的是对象时，我们改变对象的某个属性时又是怎么做到响应式更新的呢？

这种情况就要用到Proxy了，还记得我们前面讲过的RefImpl类的constructor构造函数吗？代码如下：

class RefImpl {
  private _value: T
  private _rawValue: T

  constructor(value) {
    this._rawValue = toRaw(value);
    this._value = toReactive(value);
  }
}

其实就是这个toReactive函数在起作用。

Proxy实现响应式

还是同样的套路，这次我们给绑定对象的名为user的ref打个断点，刷新页面代码停留在断点中。还是和前面的流程一样最终断点走到RefImpl类的构造函数中，当代码执行到this._value = toReactive(value)时将断点走进toReactive函数。代码如下：

const toReactive = (value) => (isObject(value) ? reactive(value) : value);

在toReactive函数中判断了如果当前的value是对象，就返回reactive(value)，否则就直接返回value。这个reactive函数你应该很熟悉，他会返回一个对象的响应式代理。因为reactive不接收number这种原始类型，所以这里才会判断value是否是对象。

我们接着将断点走进reactive函数，看看他是如何返回一个响应式对象的，在我们这个场景中简化后的reactive函数代码如下：

function reactive(target) {
  return createReactiveObject(
    target,
    false,
    mutableHandlers,
    mutableCollectionHandlers,
    reactiveMap
  );
}

从上面的代码可以看到在reactive函数中是直接返回了createReactiveObject函数的调用，第三个参数是mutableHandlers。从名字你可能猜到了，他是一个Proxy对象的处理器对象，后面会讲。

接着将断点走进createReactiveObject函数，在我们这个场景中简化后的代码如下：

function createReactiveObject(
  target,
  isReadonly2,
  baseHandlers,
  collectionHandlers,
  proxyMap
) {
  const proxy = new Proxy(target, baseHandlers);
  return proxy;
}

在上面的代码中我们终于看到了大名鼎鼎的Proxy了，这里new了一个Proxy对象。new的时候传入的第一个参数是target，这个target就是我们一路传进来的ref绑定的对象。第二个参数为baseHandlers，是一个Proxy对象的处理器对象。这个baseHandlers是调用createReactiveObject时传入的第三个参数，也就是我们前面讲过的mutableHandlers对象。

在这里最终将Proxy代理的对象进行返回，我们这个demo中ref绑定的是一个名为user的对象，经过前面讲过函数的层层return后，user.value的值就是这里return返回的proxy对象。

当我们对user.value响应式对象的属性进行读操作时，就会触发这里Proxy的get拦截。

当我们对user.value响应式对象的属性进行写操作时，就会触发这里Proxy的set拦截。

get和set拦截的代码就在mutableHandlers对象中。

Proxy的set和get拦截

在源码中使用搜一下mutableHandlers对象，看到他的代码是这样的，如下：

const mutableHandlers = new MutableReactiveHandler();

从上面的代码可以看到mutableHandlers对象是使用MutableReactiveHandler类new出来的一个对象。

我们接着来看MutableReactiveHandler类，在我们这个场景中简化后的代码如下：

class MutableReactiveHandler extends BaseReactiveHandler {
  set(target, key, value, receiver) {
    let oldValue = target[key];

    const result = Reflect.set(target, key, value, receiver);
    if (target === toRaw(receiver)) {
      if (hasChanged(value, oldValue)) {
        trigger(target, "set", key, value, oldValue);
      }
    }
    return result;
  }
}

在上面的代码中我们看到了set拦截了，但是没有看到get拦截。

MutableReactiveHandler类是继承了BaseReactiveHandler类，我们来看看BaseReactiveHandler类，在我们这个场景中简化后的BaseReactiveHandler类代码如下：

class BaseReactiveHandler {
  get(target, key, receiver) {
    const res = Reflect.get(target, key, receiver);
    track(target, "get", key);
    return res;
  }
}

在BaseReactiveHandler类中我们找到了get拦截，当我们对Proxy代理返回的对象的属性进行读操作时就会走到get拦截中。

前面讲过了经过层层return后user.value的值就是这里的proxy响应式对象，而我们在template中使用user.count将其渲染到p标签上，在template中读取user.count，实际就是在读取user.value.count的值。

同样的template经过编译后会变成render函数，执行render函数会生成虚拟DOM，然后将虚拟DOM转换为真实DOM渲染到浏览器上。在执行render函数期间会对user.value.count进行读操作，所以会触发BaseReactiveHandler这里的get拦截。

在get拦截中会执行track(target, "get", key)函数，执行后会将当前render函数作为依赖进行收集。到这里依赖收集的部分讲完啦，剩下的就是依赖触发的部分。

我们接着来看MutableReactiveHandler，他是继承了BaseReactiveHandler。在BaseReactiveHandler中有个get拦截，而在MutableReactiveHandler中有个set拦截。

当我们点击user.count++按钮时，会对user.value.count进行写操作。由于对count属性进行了写操作，所以就会走到set拦截中，set拦截代码如下：

class MutableReactiveHandler extends BaseReactiveHandler {
  set(target, key, value, receiver) {
    let oldValue = target[key];

    const result = Reflect.set(target, key, value, receiver);
    if (target === toRaw(receiver)) {
      if (hasChanged(value, oldValue)) {
        trigger(target, "set", key, value, oldValue);
      }
    }
    return result;
  }
}

我们先来看看set拦截接收的4个参数，第一个参数为target，也就是我们proxy代理前的原始对象。第二个参数为key，进行写操作的属性，在我们这里key的值就是字符串count。第三个参数是新的属性值。

第四个参数receiver一般情况下是Proxy返回的代理响应式对象。这里为什么会说是一般是呢？看一下MDN上面的解释你应该就能明白了：

假设有一段代码执行 obj.name = "jen"， obj 不是一个 proxy，且自身不含 name 属性，但是它的原型链上有一个 proxy，那么，那个 proxy 的 set() 处理器会被调用，而此时，obj 会作为 receiver 参数传进来。

接着来看set拦截函数中的内容，首先let oldValue = target[key]拿到旧的属性值，然后使用Reflect.set(target, key, value, receiver)

在Proxy中一般都是搭配Reflect进行使用，在Proxy的get拦截中使用Reflect.get，在Proxy的set拦截中使用Reflect.set。

这样做有几个好处，在set拦截中我们要return一个布尔值表示属性赋值是否成功。如果使用传统的obj[key] = value的形式我们是不知道赋值是否成功的，而使用Reflect.set会返回一个结果表示给对象的属性赋值是否成功。在set拦截中直接将Reflect.set的结果进行return即可。

还有一个好处是如果不搭配使用可能会出现this指向不对的问题。

前面我们讲过了receiver可能不是Proxy返回的代理响应式对象，所以这里需要使用if (target === toRaw(receiver))进行判断。

接着就是使用if (hasChanged(value, oldValue))进行判断新的值和旧的值是否相等，如果不相等就执行trigger(target, "set", key, value, oldValue)。

这个trigger函数就是用于依赖触发，会将收集的依赖全部取出来执行一遍，由于render函数也是被收集的依赖，所以render函数会重新执行。重新执行render函数时从user.value.count属性中取出的值就是新值1，接着就是生成虚拟DOM，然后将虚拟DOM挂载到真实DOM上，最终在页面上user.value.count属性绑定的值已经更新为1了。

这就是当ref绑定的是一个对象时，是如何使用Proxy去实现响应式的过程。

看到这里有的小伙伴可能会有一个疑问，为什么ref使用RefImpl类去实现，而不是统一使用Proxy去代理一个拥有value属性的普通对象呢？比如下面这种：

const proxy = new Proxy(
  {
    value: target,
  },
  baseHandlers
);

如果是上面这样做那么就不需要使用RefImpl类了，全部统一成Proxy去使用响应式了。

但是上面的做法有个问题，就是使用者可以使用delete proxy.value将proxy对象的value属性给删除了。而使用RefImpl类的方式去实现就不能使用delete的方法去将value属性给删除了。

总结

这篇文章我们讲了ref是如何实现响应式的，主要分为两种情况：ref接收的是number这种原始类型、ref接收的是对象这种非原始类型。

• 当ref接收的是number这种原始类型时是依靠RefImpl类的value属性的getter和setter方法中去实现的响应式。

  当我们对ref的value属性进行读操作时会触发value的getter方法进行依赖收集。

  当我们对ref的value属性进行写操作时会进行依赖触发，重新执行render函数，达到响应式的目的。

• 当ref接收的是对象这种非原始类型时，会调用reactive方法将ref的value属性转换成一个由Proxy实现的响应式对象。

  当我们对ref的value属性对象的某个属性进行读操作时会触发Proxy的get拦截进行依赖收集。

  当我们对ref的value属性对象的某个属性进行写操作时会触发Proxy的set拦截进行依赖触发，然后重新执行render函数，达到响应式的目的。

最后我们讲了为什么ref不统一使用Proxy去代理一个有value属性的普通对象去实现响应式，而是要多搞个RefImpl类。

因为如果使用Proxy去代理的有value属性的普通的对象，可以使用delete proxy.value将proxy对象的value属性给删除了。而使用RefImpl类的方式去实现就不能使用delete的方法去将value属性给删除了。

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