摘要：通知某屬性改變，遍歷所有的訂閱者，就是實例，然后調用實例的方法些方法最核心的部分就是通過調用給的每個屬性添加和方法。

vue生命周期圖示：

Vue.js最顯著的功能就是響應式系統，它是一個典型的MVVM框架，Model只是普通的Javascript對象，修改它則View會自動更新，這種設計讓狀態管理變得非常簡單而直觀。

如何追蹤變化？我們先看一個簡單的例子：

    
count:{{times}}

運行后，我們可以從頁面中看到，count后面的times每隔一秒遞增1，視圖一直在更新，在代碼中僅僅是通過setInterval方法每隔一秒來修改vm.times的值，并沒有任何dom操作，那么vue是怎么實現這個過程呢，我們通過一張圖來看下：

圖中的Model就是data方法返回的{times:1},View是最終在瀏覽器中顯示的DOM，模型通過Observer,Dep,Watcher,Directive等一系列對象的關聯，最終和視圖建立起關系。總的來說，vue在些做了3件事：

通過Observer對data做監聽，并提供了訂閱某個數據項變化的能力。

把template編譯成一段document fragment,然后解析其中的Directive,得到每一個Directive所依賴的數據項和update方法。

通過Watcher把上述2部分結合起來，即把Directive中的數據依賴通過Watcher訂閱在對應數據的Observer的Dep上，當數據變化時，就會觸發Observer的Dep上的notify方法通知對應的Watcher的update,進而觸發Directive的update方法來更新dom視圖，最后達到模型和視圖關聯起來。

我們來看下vue是如何給data對象添加Observer的，我們知道，vue的實例創建的過程會有一個生命周期，其中有一個過程就是調用vm.initData方法處理data選項，代碼如下：

src/core/instance/state.js

function initData (vm: Component) {
  let data = vm.$options.data
  data = vm._data = typeof data === "function" ? getData(data, vm) : data || {}
  if (!isPlainObject(data)) {
    data = {}
    process.env.NODE_ENV !== "production" && warn(
      "data functions should return an object:
" +
      "https://vuejs.org/v2/guide/components.html#data-Must-Be-a-Function",
      vm
    )
  }
  // proxy data on instance
  const keys = Object.keys(data)
  const props = vm.$options.props
  const methods = vm.$options.methods
  let i = keys.length
  while (i--) {
    const key = keys[i]
    if (process.env.NODE_ENV !== "production") {
      if (methods && hasOwn(methods, key)) {
        warn(
          `Method "${key}" has already been defined as a data property.`,
          vm
        )
      }
    }
    if (props && hasOwn(props, key)) {
      process.env.NODE_ENV !== "production" && warn(
        `The data property "${key}" is already declared as a prop. ` +
        `Use prop default value instead.`,
        vm
      )
    } else if (!isReserved(key)) {
      proxy(vm, `_data`, key)
    }
  }
  // observe data
  observe(data, true /* asRootData */)
}

我們要注意下proxy方法，它的功能是遍歷data的key,把data上的屬性代理到vm實例上，proxy源碼如下：

const sharedPropertyDefinition = {
  enumerable: true,
  configurable: true,
  get: noop,
  set: noop
}

function proxy (target: Object, sourceKey: string, key: string) {
  sharedPropertyDefinition.get = function proxyGetter () {
    return this[sourceKey][key]
  }
  sharedPropertyDefinition.set = function proxySetter (val) {
    this[sourceKey][key] = val
  }
  Object.defineProperty(target, key, sharedPropertyDefinition)
}

方法主要通過Object.defineProperty的getter和setter方法實現了代理，在 前面的例子中，我們調用vm.times就相當于訪問了vm._data.times.

在initData的最后，我們調用了observer(data,this)來對data做監聽，observer的源碼定義如下：

src/core/observer/index.js

/**
 *嘗試創建一個值的觀察者實例，
 *如果成功觀察到新的觀察者，
 *或現有的觀察者，如果該值已經有一個。
 */
export function observe (value: any, asRootData: ?boolean): Observer | void {
  if (!isObject(value) || value instanceof VNode) {
    return
  }
  let ob: Observer | void
  if (hasOwn(value, "__ob__") && value.__ob__ instanceof Observer) {
    ob = value.__ob__
  } else if (
    observerState.shouldConvert &&
    !isServerRendering() &&
    (Array.isArray(value) || isPlainObject(value)) &&
    Object.isExtensible(value) &&
    !value._isVue
  ) {
    ob = new Observer(value)
  }
  if (asRootData && ob) {
    ob.vmCount++
  }
  return ob
}

它會首先判斷value是否已經添加了_ob_屬性，它是一個Observer對象的實例，如果是就直接用，否則在value滿足一些條件（數組或對象，可擴展，非vue組件等）的情況下創建一個Observer對象，下面看下Observer這個類的源碼：

class Observer {
  value: any;
  dep: Dep;
  vmCount: number; // 將這個對象作為根$data的vm的數量。

  constructor (value: any) {
    this.value = value
    this.dep = new Dep()
    this.vmCount = 0
    def(value, "__ob__", this)
    if (Array.isArray(value)) {
      const augment = hasProto
        ? protoAugment
        : copyAugment
      augment(value, arrayMethods, arrayKeys)
      this.observeArray(value)
    } else {
      this.walk(value)
    }
  }

  /**
   *遍歷每個屬性并將其轉換為擁有getter / setter。這個方法應該只在什么時候調用。當obj是對象。
   */
  walk (obj: Object) {
    const keys = Object.keys(obj)
    for (let i = 0; i < keys.length; i++) {
      defineReactive(obj, keys[i], obj[keys[i]])
    }
  }

  /**
   觀察數組項的列表。
   */
  observeArray (items: Array) {
    for (let i = 0, l = items.length; i < l; i++) {
      observe(items[i])
    }
  }
}

這個構造函數主要做了這么幾件事，首先創建了一個Dep對象實例，然后把自身this添加到value的_ob_屬性上，最后對value的類型進行判斷，如果是數組則觀察數組，否則觀察單個元素。obsersverArray方法就是對數組進行遍歷，遞歸調用observer方法，最終都會調用walk方法觀察單個元素。walk方法就是對obj的key進行遍歷。然后調用了defineReactive，把要觀察的data對象的每個屬性都賦予getter和setter方法，這樣一旦屬性被訪問或者更新，我們就可以追蹤到這些變化。源碼如下：

/**
 * 在對象上定義一個反應性屬性 setter,getter。
 */
export function defineReactive (
  obj: Object,
  key: string,
  val: any,
  customSetter?: ?Function,
  shallow?: boolean
) {
  const dep = new Dep()

  const property = Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, key)
  if (property && property.configurable === false) {
    return
  }

  // 滿足預定義的getter / setter
  const getter = property && property.get
  const setter = property && property.set

  let childOb = !shallow && observe(val)
    // 在這里添加setter,getter。
  Object.defineProperty(obj, key, {
    enumerable: true,
    configurable: true,
    get: function reactiveGetter () {
      const value = getter ? getter.call(obj) : val
      if (Dep.target) {
        dep.depend()
        if (childOb) {
          childOb.dep.depend()
          if (Array.isArray(value)) {
            dependArray(value)
          }
        }
      }
      return value
    },
    set: function reactiveSetter (newVal) {
      const value = getter ? getter.call(obj) : val
      /* eslint-disable no-self-compare */
      if (newVal === value || (newVal !== newVal && value !== value)) {
        return
      }
      /* eslint-enable no-self-compare */
      if (process.env.NODE_ENV !== "production" && customSetter) {
        customSetter()
      }
      if (setter) {
        setter.call(obj, newVal)
      } else {
        val = newVal
      }
      childOb = !shallow && observe(newVal)
        // 通知data某屬性改變，遍歷所有的訂閱者，就是watcher實例，然后調用watcher實例的update方法
      dep.notify()
    }
  })
}

些方法最核心的部分就是通過調用Object.defineProperty給data的每個屬性添加getter和setter方法。當data的某個屬性被訪問時，則會調用getter方法，判斷當Dep.target不為空時調用dep.depend和childOb.dep.depend方法做依賴收集，如果訪問的屬性是一個數組則會遍歷這個數組收集數組元素的依賴，當改變data的屬性時，則會調用setter方法，這時調用dep.notify方法進行通知。其中用到的Dep類是一個簡單的觀察者模式的實現，然后我們看下源碼：

src/core/observer/dep.js

class Dep {
  static target: ?Watcher;
  id: number;
  subs: Array;

  constructor () {
    this.id = uid++
    this.subs = [] // 用來存儲所有訂閱它的watcher
  }

  addSub (sub: Watcher) {
    this.subs.push(sub)
  }

  removeSub (sub: Watcher) {
    remove(this.subs, sub)
  }

  depend () {
    if (Dep.target) { // Dep.target表示當前正在計算的watcher,是全局唯一的，同一時間只能有一個watcher被計算
      // 把當前Dep的實例添加到當前正在計算的watcher依賴中
      Dep.target.addDep(this)
    }
  }
// 遍歷所有的的訂閱watcher，調用它們的update方法。
  notify () {
    // 首先穩定用戶列表。
    const subs = this.subs.slice()
    for (let i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {
      subs[i].update()
    }
  }
}

src/core/observer/watcher.js

let uid = 0

/**
 * 觀察者解析表達式，收集依賴項，
 *當表達式值發生變化時觸發回調。
 這用于$watch() api和指令。
 */
export default class Watcher {
 
  constructor (
    vm: Component,
    expOrFn: string | Function,
    cb: Function,
    options?: Object
  ) {
    this.vm = vm
    vm._watchers.push(this)
    // options
    if (options) {
      this.deep = !!options.deep
      this.user = !!options.user
      this.lazy = !!options.lazy
      this.sync = !!options.sync
    } else {
      this.deep = this.user = this.lazy = this.sync = false
    }
    this.cb = cb
    this.id = ++uid // uid 為批處理
    this.active = true
    this.dirty = this.lazy // for lazy watchers
    this.deps = []
    this.newDeps = []
    this.depIds = new Set()
    this.newDepIds = new Set()
    this.expression = process.env.NODE_ENV !== "production"
      ? expOrFn.toString()
      : ""
    // parse expression for getter
    if (typeof expOrFn === "function") {
      this.getter = expOrFn
    } else {
      this.getter = parsePath(expOrFn)
      if (!this.getter) {
        this.getter = function () {}
        process.env.NODE_ENV !== "production" && warn(
          `Failed watching path: "${expOrFn}" ` +
          "Watcher only accepts simple dot-delimited paths. " +
          "For full control, use a function instead.",
          vm
        )
      }
    }
    this.value = this.lazy ? undefined : this.get()
  }

  /**
   * 評估getter并重新收集依賴項。
   */
  get () {
    pushTarget(this)
    let value
    const vm = this.vm
    try {
      value = this.getter.call(vm, vm)
    } catch (e) {
      if (this.user) {
        handleError(e, vm, `getter for watcher "${this.expression}"`)
      } else {
        throw e
      }
    } finally {
      // “觸摸”每個屬性，所以它們都被跟蹤。
        // 對深度觀察的依賴。
      if (this.deep) {
        traverse(value)
      }
      popTarget()
      this.cleanupDeps()
    }
    return value
  }

  /**
   * Add a dependency to this directive.把dep添加到watcher實例的依賴中，同時通過            dep.addsup(this)把watcher實例添加到dep的訂閱者中。
   */
  addDep (dep: Dep) {
    const id = dep.id
    if (!this.newDepIds.has(id)) {
      this.newDepIds.add(id)
      this.newDeps.push(dep)
      if (!this.depIds.has(id)) {
        dep.addSub(this)
      }
    }
  }

  /**
   * Clean up for dependency collection.
   */
  cleanupDeps () {
    let i = this.deps.length
    while (i--) {
      const dep = this.deps[i]
      if (!this.newDepIds.has(dep.id)) {
        dep.removeSub(this)
      }
    }
    let tmp = this.depIds
    this.depIds = this.newDepIds
    this.newDepIds = tmp
    this.newDepIds.clear()
    tmp = this.deps
    this.deps = this.newDeps
    this.newDeps = tmp
    this.newDeps.length = 0
  }

  /**
   *用戶界面。時將調用一個依賴的變化。
   */
  update () {
    /* istanbul ignore else */
    if (this.lazy) {
      this.dirty = true
    } else if (this.sync) {
      this.run()
    } else { // 調用，把watcher實例推入隊列中，延遲this.run調用的時機。
      queueWatcher(this)
    }
  }

  /**
   * 調度器的工作界面。會被調度器調用。
   * 再次對watcher進行求值，重新收集依賴，接下來判斷求值結果和之前value的關系，如果不變，則什么也不做
   * 此方法是directive實例創建watcher時傳入的，它對應相關指令的update方法來真實更新dom。這樣就完成了數據更新到對應視圖的變化過程。
   * watcher把observer和directive關聯起來，實現了數據一旦更新，視圖就自動變化的效果。利用object.defineProperty實現了數據和視圖的綁定
   */
  run () {
    if (this.active) {
      const value = this.get()
      if (
        value !== this.value ||
        // 深入觀察和觀察對象/陣列甚至應該開火。當值相等時，因為值可以。有突變。
        isObject(value) ||
        this.deep
      ) {
        // set new value
        const oldValue = this.value
        this.value = value
        if (this.user) {
          try {
            this.cb.call(this.vm, value, oldValue)
          } catch (e) {
            handleError(e, this.vm, `callback for watcher "${this.expression}"`)
          }
        } else {
          this.cb.call(this.vm, value, oldValue)
        }
      }
    }
  }

  /**
   * 評估觀察者的價值。
   這只會被稱為懶惰的觀察者。
   */
  evaluate () {
    this.value = this.get() // 對watcher進行求值，同時收集依賴
    this.dirty = false // 不會再對watcher求值，也不會再訪問計算屬性的getter方法了
  }

  /**
   * 要看這個觀察者收集的所有數據。
   */
  depend () {
    let i = this.deps.length
    while (i--) {
      this.deps[i].depend()
    }
  }

  /**
   * Remove self from all dependencies" subscriber list.
   */
  teardown () {
    if (this.active) {
      // remove self from vm"s watcher list
      // this is a somewhat expensive operation so we skip it
      // if the vm is being destroyed.
      if (!this.vm._isBeingDestroyed) {
        remove(this.vm._watchers, this)
      }
      let i = this.deps.length
      while (i--) {
        this.deps[i].removeSub(this)
      }
      this.active = false
    }
  }
}

Dep實例在初始化watcher時，會傳入指令的expression.在前面的例子中expression是times.get方法的功能是對當前watcher進行求值，收集依賴關系，設置Dep.target為當前watcher的實例，this.getter.call(vm,vm),這個方法相當于獲取vm.times,這樣就觸發了對象的getter.我們之前給data添加Observer時，通過上面defineReactive/Object.defineProperty給data對象的每一個屬性添加getter和setter了.

src/core/observer/index.js

function defineReactive (obj，key,val,customSetter,shallow) {
  // 在這里添加setter,getter。
  Object.defineProperty(obj, key, {
    enumerable: true,
    configurable: true,
    get: function reactiveGetter () {
      const value = getter ? getter.call(obj) : val
      if (Dep.target) {
        dep.depend()
        if (childOb) {
          childOb.dep.depend()
          if (Array.isArray(value)) {
            dependArray(value)
          }
        }
      }
      return value
    }
 }

當獲取vm.times時，會執行到get方法體內，由于我們在之前已經設置了Dep.target為當前Watcher實例，所以接下來就調用dep.depend()完成收集，它實際上是執行了Dep.target.addDep(this),相當于執行了Watcher實例的addDep方法，把Dep添加到Watcher實例的依賴中。

src/observer/watcher.js

addDep (dep: Dep) {
    const id = dep.id
    if (!this.newDepIds.has(id)) {
      this.newDepIds.add(id)
      this.newDeps.push(dep)
      if (!this.depIds.has(id)) {
        dep.addSub(this)
      }
    }
  }

addDep是把dep添加到Watcher實例的依賴中，同時又通過dep.addSup(this)把Watcher實例添加到dep的訂閱者中

src/observer/dep.js

addSub (sub: Watcher) {
    this.subs.push(sub)
  }

至此，指令完成了依賴收集，并且通過Watcher完成了對數據變化的訂閱。

我們再看下，當data發生變化時，視圖是如何自動更新的，在前面的例子中，我們setInterval每隔一秒執行一次vm.times++，數據改變會觸發對象的setter，執行set方法體的代碼。

src/core/observer/index.js

function defineReactive (obj，key,val,customSetter,shallow) {
  // 在這里添加setter,getter。
  Object.defineProperty(obj, key, {
    enumerable: true,
    configurable: true,
    set: function reactiveSetter (newVal) {
      const value = getter ? getter.call(obj) : val
    
      if (newVal === value || (newVal !== newVal && value !== value)) {
        return
      }
      
      if (process.env.NODE_ENV !== "production" && customSetter) {
        customSetter()
      }
      if (setter) {
        setter.call(obj, newVal)
      } else {
        val = newVal
      }
      childOb = !shallow && observe(newVal)
      // 通知data某屬性改變，遍歷所有的訂閱者，就是watcher實例，然后調用watcher實例的update方法
      dep.notify()
    }
 }

src/observer/watcher.js

update () {
    /* istanbul ignore else */
    if (this.lazy) {
      this.dirty = true
    } else if (this.sync) {
      this.run()
    } else { 
      queueWatcher(this)// 調用，把watcher實例推入隊列中，延遲this.run調用的時機。
    }
  }

src/core/observer/scheduler.js

/**
 * 把一個觀察者watcher推入觀察者隊列。
 *將跳過具有重復id的作業，除非它是。
 *當隊列被刷新時被推。
 * 通過nextTick在下一個事件循環周期處理watcher隊列，是一種優化手段。因為如果同時觀察的數據多次變化，比如同步執行3次vm.time++,同時調用就會觸發3次dom操作
 * 而推入隊列中等待下一個事件循環周期再操作隊列里的watcher，因為是同一個watcher，它只會調用一次watcher.run，從而只觸發一次dom操作。
 */
export function queueWatcher (watcher: Watcher) {
  const id = watcher.id
  if (has[id] == null) {
    has[id] = true
    if (!flushing) {
      queue.push(watcher)
    } else {
      // 如果已經刷新，則根據其id將監視器拼接起來。
        // 如果已經超過了它的id，它將會立即運行。
      let i = queue.length - 1
      while (i > index && queue[i].id > watcher.id) {
        i--
      }
      queue.splice(i + 1, 0, watcher)
    }
    // 隊列的沖
    if (!waiting) {
      waiting = true
      nextTick(flushSchedulerQueue)
    }
  }
}

function flushSchedulerQueue () {
  flushing = true
  let watcher, id

    // 在刷新前排序隊列。
    // 這確保:
    // 1。組件由父元素更新為子元素。(因為父母總是在孩子面前創建)
    // 2。組件的用戶觀察者在它的呈現觀察者之前運行(因為用戶觀察者是在渲染觀察者之前創建的
    // 3。如果組件在父組件的監視程序運行期間被銷毀， 它的觀察者可以跳過。
  queue.sort((a, b) => a.id - b.id)

    // 不要緩存長度，因為可能會有更多的觀察者被推。
    // 當我們運行現有的觀察者時。遍歷queue中watcher的run方法
  for (index = 0; index < queue.length; index++) {
    watcher = queue[index]
    id = watcher.id
    has[id] = null
    watcher.run()
    // in dev build, check and stop circular updates.
    if (process.env.NODE_ENV !== "production" && has[id] != null) {
      circular[id] = (circular[id] || 0) + 1
      if (circular[id] > MAX_UPDATE_COUNT) {
        warn(
          "You may have an infinite update loop " + (
            watcher.user
              ? `in watcher with expression "${watcher.expression}"`
              : `in a component render function.`
          ),
          watcher.vm
        )
        break
      }
    }
  }

  // keep copies of post queues before resetting state
  const activatedQueue = activatedChildren.slice()
  const updatedQueue = queue.slice()

  resetSchedulerState()

  // call component updated and activated hooks
  callActivatedHooks(activatedQueue)
  callUpdatedHooks(updatedQueue)

  // devtool hook
  /* istanbul ignore if */
  if (devtools && config.devtools) {
    devtools.emit("flush")
  }
}

遍歷queue中Watcher的run方法，

src/core/observer/watcher.js

run () {
    if (this.active) {
      const value = this.get()
      if (
        value !== this.value ||
        // 深入觀察和觀察對象/陣列甚至應該開火。當值相等時，因為值可以。有突變。
        isObject(value) ||
        this.deep
      ) {
        // set new value
        const oldValue = this.value
        this.value = value
        if (this.user) {
          try {
            this.cb.call(this.vm, value, oldValue)
          } catch (e) {
            handleError(e, this.vm, `callback for watcher "${this.expression}"`)
          }
        } else {
          this.cb.call(this.vm, value, oldValue)
        }
      }
    }
  }

run方法再次對Watcher求值，重新收集依賴，接下來判斷求值結果和之前value的關系，如果不變則什么也不做，如果變了則調用this.cb.call(this.vm,value,oldValue)方法，這個方法是Directive實例創建watcher時傳入的，它對應相關指令的update方法來真實更新 DOM，這樣就完成了數據更新到對應視圖的變化過程。Watcher巧妙的把Observer和Directive關聯起來，實現了數據一旦更新，視圖就會自動變化的效果，vue利用了Object.defineProperty這個核心技術實現了數據和視圖的綁定。