本文是 Vue 3.0 進階系列 的第九篇文章，在組合式 API setup 配置項中經(jīng)常會見到 Refs API 的身影，比如 ref、toRef 或 toRefs 等。那么這些常用 API 的作用和使用場景是什么？它們背后的實現(xiàn)原理又是什么？接下來，阿寶哥將帶著這些問題，跟大家一起來深入學習響應式 Refs API。

一、ref

該函數(shù)接受一個內部值并返回一個響應式且可變的 ref 對象，該對象內部含有一個 value 屬性。

1.1 使用示例

const { ref } = Vue

const skill = ref("Vue 3")
console.log(skill.value) // Vue 3 
skill.value = "Vite 2"
console.log(skill.value) // Vite 2

1.2 函數(shù)實現(xiàn)

// packages/reactivity/src/ref.ts
export function ref<T extends object>(value: T): ToRef<T>
export function ref<T>(value: T): Ref<UnwrapRef<T>>
export function ref<T = any>(): Ref<T | undefined>
export function ref(value?: unknown) {
  return createRef(value)
}

由以上代碼可知，ref 函數(shù)的 value 參數(shù)除了支持基本數(shù)據(jù)類型之外，也支持非基本數(shù)據(jù)類型的參數(shù)。在 ref 函數(shù)內部，會調用 createRef 工廠函數(shù)來創(chuàng)建 ref 對象。createRef 函數(shù)具體實現(xiàn)如下：

// packages/reactivity/src/ref.ts
function createRef(rawValue: unknown, shallow = false) {
  if (isRef(rawValue)) {
    return rawValue
  }
  return new RefImpl(rawValue, shallow)
}

在創(chuàng)建 ref 對象時，如果發(fā)現(xiàn) rawValue 參數(shù)本身就是 ref 對象的話，則會直接返回該對象。否則，會調用 RefImpl 構造函數(shù)創(chuàng)建 ref 對象。以 ref 使用的示例為例，通過 ref("Vue 3") 創(chuàng)建的 ref 對象的內部結構如下圖所示：

從上圖中，我們可以清楚地看到 ref 對象內部含有 __v_isRef、_rawValue 和 _value 等屬性。那么這些屬性有什么用呢？這里我們先來介紹 __v_isRef 屬性的作用。

二、isRef

該函數(shù)用于檢查指定值是否為一個 ref 對象。

2.1 使用示例

const { ref, isRef } = Vue

const name = ref("阿寶哥")
console.log(isRef(name)) // true

2.2 函數(shù)實現(xiàn)

// packages/reactivity/src/ref.ts
export function isRef<T>(r: Ref<T> | unknown): r is Ref<T>
export function isRef(r: any): r is Ref {
  return Boolean(r && r.__v_isRef === true)
}

由以上代碼可知，在 isRef 函數(shù)內部是通過 r && r.__v_isRef === true 表達式來判斷參數(shù) r 是否為 ref 對象。前面我們已經(jīng)分析了 ref 函數(shù)，已經(jīng)知道 ref 對象的本質是 RefImpl 類的實例。那么該實例上的 __v_isRef 成員屬性是什么時候設置的呢？下面我們從源碼中來查找該問題的答案：

// packages/reactivity/src/ref.ts
class RefImpl<T> {
  private _value: T
  public readonly __v_isRef = true
  // 省略大部分代碼
}

觀察以上代碼可知，__v_isRef 屬性是一個公有的只讀屬性且它的值始終為 true。好的，了解完如何創(chuàng)建 ref 對象和如何檢查指定值是否為一個 ref 對象之后，我們來介紹下一個函數(shù) —— unref。

三、unref

該函數(shù)接受一個參數(shù)，如果該參數(shù)是一個 ref 對象，則返回該對象的內部值，否則返回參數(shù)本身。它是 val = isRef(val) ? val.value : val 的語法糖函數(shù)。

3.1 使用示例

const { ref, unref } = Vue

const name = ref("阿寶哥")
console.log(unref(name)) // "阿寶哥"

3.2 函數(shù)實現(xiàn)

// packages/reactivity/src/ref.ts
export function unref<T>(ref: T): T extends Ref<infer V> ? V : T {
  return isRef(ref) ? (ref.value as any) : ref
}

在 unref 函數(shù)內部，會通過 isRef 函數(shù)判斷 ref 參數(shù)是否為 ref 對象，如果是的話，則會返回 ref.value 的值，否則返回參數(shù)本身。

四、toRef

該函數(shù)可以用來為源響應式對象上的某個 property 新創(chuàng)建一個 ref。之后，ref 可以被傳遞，它會保持對其源 property 的響應式連接。

4.1 使用示例

const { reactive, toRef } = Vue

const man = reactive({
  name: "阿寶哥",
  skill: "Vue 3"
})
const skillRef = toRef(man, 'skill');
console.log(`skillRef.value：${skillRef.value}`); // skillRef.value：Vue 3

skillRef.value = "Vite 2";
console.log(`man.skill：${man.skill}`); // man.skill：Vite 2

4.2 函數(shù)實現(xiàn)

// packages/reactivity/src/ref.ts
export function toRef<T extends object, K extends keyof T>(
  object: T,
  key: K
): ToRef<T[K]> {
  return isRef(object[key])
    ? object[key]
    : (new ObjectRefImpl(object, key) as any)
}

toRef 函數(shù)接受 object 和 key 兩個參數(shù)，其中 object 參數(shù)的類型為非原始類型。在函數(shù)中，會判斷 object[key] 對象是否為 ref 對象，如果是的話，直接返回 object[key] 的值，否則調用 ObjectRefImpl 類的構造函數(shù)并返回該類的實例：

// packages/reactivity/src/ref.ts
class ObjectRefImpl<T extends object, K extends keyof T> {
  public readonly __v_isRef = true // 用于標識 ref 對象

  constructor(private readonly _object: T, private readonly _key: K) {}

  get value() {
    return this._object[this._key]
  }

  set value(newVal) {
    this._object[this._key] = newVal
  }
}

ObjectRefImpl 類的定義很簡單，類中包含一個公有的只讀屬性 __v_isRef，該屬性用于標識該類的實例是否為 ref 對象。除此之外，還包含了一個 setter 和 getter 方法，用來操作 value 的值。

五、toRefs

該函數(shù)用于將響應式對象轉換為普通對象，其中結果對象的每個 property 都是指向原始對象相應 property 的 ref。

5.1 使用示例

const { reactive, toRefs } = Vue

const man = reactive({
  name: "阿寶哥",
  skill: "Vue 3"
})
console.log(toRefs(man));

5.2 函數(shù)實現(xiàn)

// packages/reactivity/src/ref.ts
export function toRefs<T extends object>(object: T): ToRefs<T> {
  if (__DEV__ && !isProxy(object)) {
    console.warn(`toRefs() expects a reactive object but received a plain one.`)
  }
  const ret: any = isArray(object) ? new Array(object.length) : {}
  for (const key in object) {
    ret[key] = toRef(object, key) // 調用 toRef 函數(shù)為對象的 property 新建一個 ref
  }
  return ret
}

由以上代碼可知，toRefs 主要用于把響應式對象轉換為普通對象， 在轉換過程中是通過調用 toRef 函數(shù)來處理對象的每個屬性。需要注意的是，toRefs 函數(shù)會為源對象中包含的 property 生成 ref。如果要為特定的 property 創(chuàng)建 ref，則應當使用 toRef 函數(shù)。

當 toRefs 示例的代碼成功執(zhí)行后，控制臺會輸出以下結果：

那么在實際項目中，toRefs 函數(shù)有什么用呢？當從 setup 函數(shù)返回響應式對象時，toRefs 非常有用，這樣組件就可以在不丟失響應性的情況下對返回的對象進行解構：

<div id="app"></div>
<script>
   const { reactive, toRefs, createApp } = Vue

   function useLoginInfo() {
     const man = reactive({
       name: "阿寶哥",
       skill: "Vue 3"
     })
     // 返回時轉換為ref
     return toRefs(man)
   }

   const app = createApp({
     setup() {
       // 可以在不失去響應性的情況下解構
       const { name, skill } = useLoginInfo()
       return {
         name,
         skill
       }
    },
    template: `{{name}}正在學{{skill}}`
   })
  app.mount("#app")
</script>

在以上示例中，我們在 useLoginInfo 函數(shù)內部使用了 toRefs 函數(shù)，用于對響應式 man 對象進行轉換。如果直接返回響應式 man 對象的話，在進行解構時 name 和 skill 的值如下圖所示：

而通過 toRefs 函數(shù)對響應式對象 man 進行轉換后，在進行解構時 name 和 skill 的值是這樣的：

通過對比發(fā)現(xiàn)，使用 toRefs 函數(shù)之后，可以在不失去響應性的情況下進行解構操作。

六、shallowRef

該函數(shù)用于創(chuàng)建一個跟蹤自身 .value 變化的 ref，但不會使其值也變成響應式的。

6.1 使用示例

const { shallowRef, isReactive } = Vue

const shallowMan = shallowRef({
  name: "阿寶哥",
  skill: "Vue 3"
})

console.log(isReactive(shallowMan.value)) // false 

6.2 函數(shù)實現(xiàn)

// packages/reactivity/src/ref.ts
export function shallowRef<T extends object>(
  value: T
): T extends Ref ? T : Ref<T>
export function shallowRef<T>(value: T): Ref<T>
export function shallowRef<T = any>(): Ref<T | undefined>
export function shallowRef(value?: unknown) {
  return createRef(value, true)
}

在 shallowRef 函數(shù)內部也是通過調用 createRef 工廠函數(shù)來創(chuàng)建 ref 對象。跟前面介紹的 ref 函數(shù)的區(qū)別是，ref 函數(shù)內部未設置 createRef 函數(shù)的第二個參數(shù)，該參數(shù)的默認值是 false，具體如下所示：

function createRef(rawValue: unknown, shallow = false) {
  if (isRef(rawValue)) {
    return rawValue
  }
  return new RefImpl(rawValue, shallow)
}

由 shallowRef 示例的輸出結果可知，如果 shallow 參數(shù)的值為 true 的話，則 shallowMan.value 對象非響應式對象。如果要進一步理解 shallowRef 函數(shù)和 ref 函數(shù)之間的區(qū)別，我們就需要分析 RefImpl 類的具體實現(xiàn)：

// packages/reactivity/src/ref.ts
class RefImpl<T> {
  private _value: T

  public readonly __v_isRef = true // 用于判斷是否為 ref 對象

  constructor(private _rawValue: T, public readonly _shallow = false) {
    this._value = _shallow ? _rawValue : convert(_rawValue) // 是否把 _rawValue 對象轉換為響應式對象
  }
  
  get value() {
    track(toRaw(this), TrackOpTypes.GET, 'value') // 跟蹤 get 操作
    return this._value
  }

  set value(newVal) {
    if (hasChanged(toRaw(newVal), this._rawValue)) { // 判斷值是否發(fā)生變化
      this._rawValue = newVal
      this._value = this._shallow ? newVal : convert(newVal)
      trigger(toRaw(this), TriggerOpTypes.SET, 'value', newVal) // 觸發(fā) set 操作
    }
  }
}

在 RefImpl 構造函數(shù)中，如果 _shallow 的值為 true，則會直接把 _rawValue 的值賦值給 this._value 屬性，否則會先調用 convert 函數(shù)對 _rawValue 的值進行轉換，再進行賦值操作。其中 convert 函數(shù)被定義在 reactivity/src/ref.ts 文件中：

// packages/reactivity/src/ref.ts
const convert = <T extends unknown>(val: T): T =>
  isObject(val) ? reactive(val) : val

若待轉換的值是對象類型的話，則會使用 reactive 函數(shù)把 val 對象轉換為響應式對象，否則不做任何處理直接返回 val 對象。

了解完 shallowRef 函數(shù)之后，你可能會想知道在實際項目中，使用 shallowRef 函數(shù)之后會有什么影響？這里阿寶哥來舉一個具體的例子：

const { shallowRef, watchEffect } = Vue

const shallowMan = shallowRef({
  name: "阿寶哥",
  skill: "Vue 3"
})

watchEffect(() => {
  console.log(shallowMan.value.skill)
})

shallowMan.value.skill = "Vite 2"

以上代碼執(zhí)行后，控制臺只會輸出一次 "Vue 3"，但此時 shallowMan.value 的值已經(jīng)被更新了：

shallowMan.value
{name: "阿寶哥", skill: "Vite 2"}

那么如何及時輸出當前最新的值呢？針對這個問題，你可以使用 triggerRef 函數(shù)。

七、triggerRef

該函數(shù)用于手動執(zhí)行與 shallowRef 關聯(lián)的任何副作用。

7.1 使用示例

const { shallowRef, watchEffect, triggerRef } = Vue

const shallowMan = shallowRef({
  name: "阿寶哥",
  skill: "Vue 3"
})

watchEffect(() => {
  console.log(shallowMan.value.skill)
})

shallowMan.value.skill = "Vite 2"
triggerRef(shallowMan) // 手動執(zhí)行與 shallowMan 關聯(lián)的任何副作用

在添加完 triggerRef(shallowMan) 這行語句之后，以上的代碼成功運行后，控制臺就會輸出以下內容：

Vue 3
Vite 2

7.2 函數(shù)實現(xiàn)

export function triggerRef(ref: Ref) {
  trigger(toRaw(ref), TriggerOpTypes.SET, 'value', __DEV__ ? ref.value : void 0)
}

在 triggerRef 函數(shù)內部，會調用 effect.ts 文件中導出的 trigger 函數(shù)來觸發(fā) TriggerOpTypes.SET 操作。其中 TriggerOpTypes 是枚舉對象，用于定義觸發(fā)的操作類型。除了 SET 之外，還有 ADD、DELETE、CLEAR 等操作：

// packages/reactivity/src/operations.ts
export const enum TriggerOpTypes {
  SET = 'set',
  ADD = 'add',
  DELETE = 'delete',
  CLEAR = 'clear'
}

好的，triggerRef 函數(shù)我們就先介紹到這里，至于 trigger 函數(shù)內部是如何工作的，阿寶哥將在后續(xù)的文章中來揭開它背后的秘密。最后，我們來介紹 customRef 函數(shù)。

八、customRef

該函數(shù)用于創(chuàng)建一個自定義的 ref，并對其依賴項跟蹤和更新觸發(fā)進行顯式控制。它需要一個工廠函數(shù)，該函數(shù)接收 track 和 trigger 函數(shù)作為參數(shù)，并且返回一個帶有 get 和 set 的對象。

8.1 使用示例

<div id="app"></div>
<script>
   const { customRef, createApp } = Vue

   function useDebouncedRef(value, delay = 200) {
     let timeout
     return customRef((track, trigger) => {
       return {
         get() {
           track()
           return value
         },
         set(newValue) {
           clearTimeout(timeout)
           timeout = setTimeout(() => {
             value = newValue
             trigger()
           }, delay)
         }
       }
      })
    }

    const app = createApp({
      setup() {
        return {
          text: useDebouncedRef('阿寶哥')
        }
      },
      template: `<input v-model="text" />`
    })
    app.mount("#app")
</script>

在以上示例中，我們使用 customRef 函數(shù)創(chuàng)建了一個自定義 ref，該 ref 提供了 debounce 功能。

8.2 函數(shù)實現(xiàn)

// packages/reactivity/src/ref.ts
export function customRef<T>(factory: CustomRefFactory<T>): Ref<T> {
  return new CustomRefImpl(factory) as any
}

customRef 函數(shù)接受一個 factory 參數(shù)，其類型為 CustomRefFactory<T>：

// packages/reactivity/src/ref.ts
export type CustomRefFactory<T> = (
  track: () => void,
  trigger: () => void
) => {
  get: () => T
  set: (value: T) => void
}

通過以上類型定義可知，該自定義 ref 工廠函數(shù)接收 track 和 trigger 函數(shù)作為參數(shù)，并且返回一個帶有 get 和 set 的對象。而在 customRef 函數(shù)內部，會以傳入的 factory 工廠函數(shù)作為參數(shù)調用 CustomRefImpl 類的構造函數(shù)并返回新創(chuàng)建的實例。

其中 CustomRefImpl 類被定義在 reactivity/src/ref.ts 文件中，具體實現(xiàn)如下所示：

// packages/reactivity/src/ref.ts
class CustomRefImpl<T> {
  private readonly _get: ReturnType<CustomRefFactory<T>>['get']
  private readonly _set: ReturnType<CustomRefFactory<T>>['set']

  public readonly __v_isRef = true // 用于標識 ref 對象

  constructor(factory: CustomRefFactory<T>) {
    const { get, set } = factory(
      () => track(this, TrackOpTypes.GET, 'value'), // 跟蹤 get 操作
      () => trigger(this, TriggerOpTypes.SET, 'value') // 觸發(fā) set 操作
    )
    this._get = get
    this._set = set
  }

  get value() {
    return this._get()
  }

  set value(newVal) {
    this._set(newVal)
  }
}

在 CustomRefImpl 類的構造函數(shù)中，會先調用傳入的 factory 工廠函數(shù)，然后對該工廠函數(shù)返回的對象進行解構操作。以前面的 customRef 示例為例，get 和 set 所對應的函數(shù)如下所示：

customRef((track, trigger) => {
  return {
    get() {
      track() //  () => track(this, TrackOpTypes.GET, 'value')
      return value
    },
    set(newValue) {
      clearTimeout(timeout)
      timeout = setTimeout(() => {
        value = newValue
        trigger() // () => trigger(this, TriggerOpTypes.SET, 'value')
      }, delay)
    }
  }
})

到這里，Refs API 都已經(jīng)介紹完了，細心的小伙伴應該會發(fā)現(xiàn)多個 Ref API 中都使用到了定義在 effect.ts 文件中的 track 和 trigger 函數(shù)，出于篇幅考慮阿寶哥就不打算繼續(xù)介紹這 2 個函數(shù)了。

在后續(xù)的 Vue 3 響應式原理專題中，阿寶哥將會詳細分析這 2 個函數(shù)，感興趣的小伙伴記得關注阿寶哥的 Vue 3 進階 專欄喲。

九、參考資源

• Vue 3 官網(wǎng) - Refs