vuex源码解析

vuex简介

能看到此文章的人，应该大部分都已经使用过vuex了，想更深一步了解vuex的内部实现原理。所以简介就少介绍一点。官网介绍说Vuex 是一个专为 Vue.js 应用程序开发的状态管理模式。它采用集中式存储管理应用的所有组件的状态，并以相应的规则保证状态以一种可预测的方式发生变化。数据流的状态非常清晰，按照 组件dispatch Action -> action内部commit Mutation -> Mutation再 mutate state 的数据，在触发render函数引起视图的更新。附上一张官网的流程图及vuex的官网地址：https://vuex.vuejs.org/zh/

Questions

在使用vuex的时候，大家有没有如下几个疑问，带着这几个疑问，再去看源码，从中找到解答，这样对vuex的理解可以加深一些。

1. 官网在严格模式下有说明：在严格模式下，无论何时发生了状态变更且不是由 mutation 函数引起的，将会抛出错误。vuex是如何检测状态改变是由mutation函数引起的？
2. 通过在根实例中注册 store 选项，该 store 实例会注入到根组件下的所有子组件中。为什么所有子组件都可以取到store？
3. 为什么用到的属性在state中也必须要提前定义好，vue视图才可以响应？
4. 在调用dispatch和commit时，只需传入（type, payload），为什么action函数和mutation函数能够在第一个参数中解构出来state、commit等？

带着这些问题，我们来看看vuex的源码，从中寻找到答案。

源码目录结构

vuex的源码结构非常简洁清晰，代码量也不是很大，大家不要感到恐慌。

vuex挂载

vue使用插件的方法很简单，只需Vue.use(Plugins)，对于vuex，只需要Vue.use(Vuex)即可。在use 的内部是如何实现插件的注册呢？读过vue源码的都知道，如果传入的参数有 install 方法，则调用插件的 install 方法，如果传入的参数本身是一个function，则直接执行。那么我们接下来就需要去 vuex 暴露出来的 install 方法去看看具体干了什么。

store.js

export function install(_Vue) {
  // vue.use原理：调用插件的install方法进行插件注册，并向install方法传递Vue对象作为第一个参数
  if (Vue && _Vue === Vue) {
    if (process.env.NODE_ENV !== "production") {
      console.error(
        "[vuex] already installed. Vue.use(Vuex) should be called only once."
      );
    }
    return;
  }
  Vue = _Vue; // 为了引用vue的watch方法
  applyMixin(Vue);
}

在 install 中，将 vue 对象赋给了全局变量 Vue，并作为参数传给了 applyMixin 方法。那么在 applyMixin 方法中干了什么呢？

mixin.js

function vuexInit() {
    const options = this.$options;
    // store injection
    if (options.store) {
      this.$store =
        typeof options.store === "function" ? options.store() : options.store;
    } else if (options.parent && options.parent.$store) {
      this.$store = options.parent.$store;
    }
  }

在这里首先检查了一下 vue 的版本，2以上的版本把 vuexInit 函数混入 vuex 的 beforeCreate 钩子函数中。
在 vuexInit 中，将 new Vue() 时传入的 store 设置到 this 对象的 $store 属性上，子组件则从其父组件上引用其 $store 属性进行层层嵌套设置，保证每一个组件中都可以通过 this.$store 取到 store 对象。
这也就解答了我们问题 2 中的问题。通过在根实例中注册 store 选项，该 store 实例会注入到根组件下的所有子组件中，注入方法是子从父拿，root从options拿。

接下来让我们看看new Vuex.Store()都干了什么。

store构造函数

store对象构建的主要代码都在store.js中，是vuex的核心代码。

首先，在 constructor 中进行了 Vue 的判断，如果没有通过 Vue.use(Vuex) 进行 Vuex 的注册，则调用 install 函数注册。（ 通过 script 标签引入时不需要手动调用 Vue.use(Vuex) ）
并在非生产环境进行判断： 必须调用 Vue.use(Vuex) 进行注册，必须支持 Promise，必须用 new 创建 store。

if (!Vue && typeof window !== "undefined" && window.Vue) {
    install(window.Vue);
}

if (process.env.NODE_ENV !== "production") {
    assert(Vue, `must call Vue.use(Vuex) before creating a store instance.`);
    assert(
        typeof Promise !== "undefined",
        `vuex requires a Promise polyfill in this browser.`
    );
    assert(
        this instanceof Store,
        `store must be called with the new operator.`
    );
}

然后进行一系列的属性初始化。其中的重点是 new ModuleCollection(options)，这个我们放在后面再讲。先把 constructor 中的代码过完。

const { plugins = [], strict = false } = options;

// store internal state
this._committing = false; // 是否在进行提交mutation状态标识
this._actions = Object.create(null); // 保存action，_actions里的函数已经是经过包装后的
this._actionSubscribers = []; // action订阅函数集合
this._mutations = Object.create(null); // 保存mutations，_mutations里的函数已经是经过包装后的
this._wrappedGetters = Object.create(null); // 封装后的getters集合对象
// Vuex支持store分模块传入，在内部用Module构造函数将传入的options构造成一个Module对象，
// 如果没有命名模块，默认绑定在this._modules.root上
// ModuleCollection 内部调用 new Module构造函数
this._modules = new ModuleCollection(options);
this._modulesNamespaceMap = Object.create(null); // 模块命名空间map
this._subscribers = []; // mutation订阅函数集合
this._watcherVM = new Vue(); // Vue组件用于watch监视变化

属性初始化完毕后，首先从 this 中解构出原型上的 dispatch 和 commit 方法，并进行二次包装，将 this 指向当前 store。

const store = this;
const { dispatch, commit } = this;
/**
 把 Store 类的 dispatch 和 commit 的方法的 this 指针指向当前 store 的实例上. 
 这样做的目的可以保证当我们在组件中通过 this.$store 直接调用 dispatch/commit 方法时, 
 能够使 dispatch/commit 方法中的 this 指向当前的 store 对象而不是当前组件的 this.
*/
this.dispatch = function boundDispatch(type, payload) {
    return dispatch.call(store, type, payload);
};
this.commit = function boundCommit(type, payload, options) {
    return commit.call(store, type, payload, options);
};

接着往下走，包括严格模式的设置、根state的赋值、模块的注册、state的响应式、插件的注册等等，其中的重点在 installModule 函数中，在这里实现了所有modules的注册。

//options中传入的是否启用严格模式
this.strict = strict;

// new ModuleCollection 构造出来的_mudules
const state = this._modules.root.state;

// 初始化组件树根组件、注册所有子组件，并将其中所有的getters存储到this._wrappedGetters属性中
installModule(this, state, [], this._modules.root);

//通过使用vue实例，初始化 store._vm，使state变成可响应的，并且将getters变成计算属性
resetStoreVM(this, state);

// 注册插件
plugins.forEach(plugin => plugin(this));

// 调试工具注册
const useDevtools =
    options.devtools !== undefined ? options.devtools : Vue.config.devtools;
if (useDevtools) {
   devtoolPlugin(this);
}

到此为止，constructor 中所有的代码已经分析完毕。其中的重点在 new ModuleCollection(options) 和 installModule ，那么接下来我们到它们的内部去看看，究竟都干了些什么。

ModuleCollection

由于 Vuex 使用单一状态树，应用的所有状态会集中到一个比较大的对象。当应用变得非常复杂时，store 对象就有可能变得相当臃肿。Vuex 允许我们将 store 分割成模块（module），每个模块拥有自己的 state、mutation、action、getter、甚至是嵌套子模块。例如下面这样：

const childModule = {
  state: { ... },
  mutations: { ... },
  actions: { ... }
}

const store = new Vuex.Store({
  state,
  getters,
  actions,
  mutations,
  modules: {
    childModule: childModule,
  }
})

有了模块的概念，可以更好的规划我们的代码。对于各个模块公用的数据，我们可以定义一个common store，别的模块用到的话直接通过 modules 的方法引入即可，无需重复的在每一个模块都写一遍相同的代码。这样我们就可以通过 store.state.childModule 拿到childModule中的 state 状态， 对于Module的内部是如何实现的呢？

export default class ModuleCollection {
  constructor(rawRootModule) {
    // 注册根module，参数是new Vuex.Store时传入的options
    this.register([], rawRootModule, false);
  }

  register(path, rawModule, runtime = true) {
    if (process.env.NODE_ENV !== "production") {
      assertRawModule(path, rawModule);
    }

    const newModule = new Module(rawModule, runtime);
    if (path.length === 0) {
      // 注册根module
      this.root = newModule;
    } else {
      // 注册子module，将子module添加到父module的_children属性上
      const parent = this.get(path.slice(0, -1));
      parent.addChild(path[path.length - 1], newModule);
    }

    // 如果当前模块有子modules，循环注册
    if (rawModule.modules) {
      forEachValue(rawModule.modules, (rawChildModule, key) => {
        this.register(path.concat(key), rawChildModule, runtime);
      });
    }
  }
}

在ModuleCollection中又调用了Module构造函数，构造一个Module。

Module构造函数

constructor (rawModule, runtime) {
    // 初始化时为false
    this.runtime = runtime
    // 存储子模块
    this._children = Object.create(null)
    // 将原来的module存储，以备后续使用
    this._rawModule = rawModule
    const rawState = rawModule.state
    // 存储原来module的state
    this.state = (typeof rawState === 'function' ? rawState() : rawState) || {}
  }

通过以上代码可以看出，ModuleCollection 主要将传入的 options 对象整个构造为一个 Module 对象，并循环调用 this.register([key], rawModule, false) 为其中的 modules 属性进行模块注册，使其都成为 Module 对象，最后 options 对象被构造成一个完整的 Module 树。

经过 ModuleCollection 构造后的树结构如下：（以上面的例子生成的树结构）

模块已经创建好之后，接下来要做的就是 installModule。

installModule

首先我们来看一看执行完 constructor 中的 installModule 函数后，这棵树的结构如何？

从上图中可以看出，在执行完installModule函数后，每一个 module 中的 state 属性都增加了 其子 module 中的 state 属性，但此时的 state 还不是响应式的，并且新增加了 context 这个对象。里面包含 dispatch 、 commit 等函数以及 state 、 getters 等属性。它就是 vuex 官方文档中所说的Action 函数接受一个与 store 实例具有相同方法和属性的 context 对象 这个 context 对象。我们平时在 store 中调用的 dispatch 和 commit 就是从这里解构出来的。接下来让我们看看 installModule 里面执行了什么。

function installModule(store, rootState, path, module, hot) {
  // 判断是否是根节点，跟节点的path = []
  const isRoot = !path.length;

  // 取命名空间，形式类似'childModule/'
  const namespace = store._modules.getNamespace(path);

  // 如果namespaced为true，存入_modulesNamespaceMap中
  if (module.namespaced) {
    store._modulesNamespaceMap[namespace] = module;
  }

  // 不是根节点，把子组件的每一个state设置到其父级的state属性上
  if (!isRoot && !hot) {
    // 获取当前组件的父组件state
    const parentState = getNestedState(rootState, path.slice(0, -1));
    // 获取当前Module的名字
    const moduleName = path[path.length - 1];
    store._withCommit(() => {
      Vue.set(parentState, moduleName, module.state);
    });
  }

  // 给context对象赋值
  const local = (module.context = makeLocalContext(store, namespace, path));

  // 循环注册每一个module的Mutation
  module.forEachMutation((mutation, key) => {
    const namespacedType = namespace + key;
    registerMutation(store, namespacedType, mutation, local);
  });

  // 循环注册每一个module的Action
  module.forEachAction((action, key) => {
    const type = action.root ? key : namespace + key;
    const handler = action.handler || action;
    registerAction(store, type, handler, local);
  });

  // 循环注册每一个module的Getter
  module.forEachGetter((getter, key) => {
    const namespacedType = namespace + key;
    registerGetter(store, namespacedType, getter, local);
  });

  // 循环_childern属性
  module.forEachChild((child, key) => {
    installModule(store, rootState, path.concat(key), child, hot);
  });
}

在installModule函数里，首先判断是否是根节点、是否设置了命名空间。在设置了命名空间的前提下，把 module 存入 store._modulesNamespaceMap 中。在不是跟节点并且不是 hot 的情况下，通过 getNestedState 获取到父级的 state，并获取当前 module 的名字， 用 Vue.set() 方法将当前 module 的 state 挂载到父 state 上。然后调用 makeLocalContext 函数给 module.context 赋值，设置局部的 dispatch、commit方法以及getters和state。那么来看一看这个函数。

function makeLocalContext(store, namespace, path) {
  // 是否有命名空间
  const noNamespace = namespace === "";

  const local = {
    // 如果没有命名空间，直接返回store.dispatch；否则给type加上命名空间，类似'childModule/'这种
    dispatch: noNamespace
      ? store.dispatch
      : (_type, _payload, _options) => {
          const args = unifyObjectStyle(_type, _payload, _options);
          const { payload, options } = args;
          let { type } = args;

          if (!options || !options.root) {
            type = namespace + type;
            if (
              process.env.NODE_ENV !== "production" &&
              !store._actions[type]
            ) {
              console.error(
                `[vuex] unknown local action type: ${
                  args.type
                }, global type: ${type}`
              );
              return;
            }
          }

          return store.dispatch(type, payload);
        },
    // 如果没有命名空间，直接返回store.commit；否则给type加上命名空间
    commit: noNamespace
      ? store.commit
      : (_type, _payload, _options) => {
          const args = unifyObjectStyle(_type, _payload, _options);
          const { payload, options } = args;
          let { type } = args;

          if (!options || !options.root) {
            type = namespace + type;
            if (
              process.env.NODE_ENV !== "production" &&
              !store._mutations[type]
            ) {
              console.error(
                `[vuex] unknown local mutation type: ${
                  args.type
                }, global type: ${type}`
              );
              return;
            }
          }

          store.commit(type, payload, options);
        }
  };

  // getters and state object must be gotten lazily
  // because they will be changed by vm update
  Object.defineProperties(local, {
    getters: {
      get: noNamespace
        ? () => store.getters
        : () => makeLocalGetters(store, namespace)
    },
    state: {
      get: () => getNestedState(store.state, path)
    }
  });

  return local;
}

经过 makeLocalContext 处理的返回值会赋值给 local 变量，这个变量会传递给 registerMutation、forEachAction、registerGetter 函数去进行相应的注册。

mutation可以重复注册，registerMutation 函数将我们传入的 mutation 进行了一次包装，将 state 作为第一个参数传入，因此我们在调用 mutation 的时候可以从第一个参数中取到当前的 state 值。

function registerMutation(store, type, handler, local) {
  const entry = store._mutations[type] || (store._mutations[type] = []);
  entry.push(function wrappedMutationHandler(payload) {
    // 将this指向store，将makeLocalContext返回值中的state作为第一个参数，调用值执行的payload作为第二个参数
    // 因此我们调用commit去提交mutation的时候，可以从mutation的第一个参数中取到当前的state值。
    handler.call(store, local.state, payload);
  });
}

action也可以重复注册。注册 action 的方法与 mutation 相似，registerAction 函数也将我们传入的 action 进行了一次包装。但是 action 中参数会变多，里面包含 dispatch 、commit、local.getters、local.state、rootGetters、rootState，因此可以在一个 action 中 dispatch 另一个 action 或者去 commit 一个 mutation。这里也就解答了问题4中提出的疑问。

function registerAction(store, type, handler, local) {
  const entry = store._actions[type] || (store._actions[type] = []);
  entry.push(function wrappedActionHandler(payload, cb) {
    //与mutation不同，action的第一个参数是一个对象，里面包含dispatch、commit、getters、state、rootGetters、rootState
    let res = handler.call(
      store,
      {
        dispatch: local.dispatch,
        commit: local.commit,
        getters: local.getters,
        state: local.state,
        rootGetters: store.getters,
        rootState: store.state
      },
      payload,
      cb
    );
    if (!isPromise(res)) {
      res = Promise.resolve(res);
    }
    if (store._devtoolHook) {
      return res.catch(err => {
        store._devtoolHook.emit("vuex:error", err);
        throw err;
      });
    } else {
      return res;
    }
  });
}

注册 getters，从getters的第一个参数中可以取到local state、local getters、root state、root getters。getters不允许重复注册。

function registerGetter(store, type, rawGetter, local) {
  // getters不允许重复
  if (store._wrappedGetters[type]) {
    if (process.env.NODE_ENV !== "production") {
      console.error(`[vuex] duplicate getter key: ${type}`);
    }
    return;
  }

  store._wrappedGetters[type] = function wrappedGetter(store) {
    // getters的第一个参数包含local state、local getters、root state、root getters
    return rawGetter(
      local.state, // local state
      local.getters, // local getters
      store.state, // root state
      store.getters // root getters
    );
  };
}

现在 store 的 _mutation、_action 中已经有了我们自行定义的的 mutation 和 action函数，并且经过了一层内部报装。当我们在组件中执行 this.$store.dispatch() 和 this.$store.commit() 的时候，是如何调用到相应的函数的呢？接下来让我们来看一看 store 上的 dispatch 和 commit 函数。

commit

commit 函数先进行参数的适配处理，然后判断当前 action type 是否存在，如果存在则调用 _withCommit 函数执行相应的 mutation 。

// 提交mutation函数
  commit(_type, _payload, _options) {
    // check object-style commit
    //commit支持两种调用方式，一种是直接commit('getName','vuex'),另一种是commit({type:'getName',name:'vuex'}),
    //unifyObjectStyle适配两种方式
    const { type, payload, options } = unifyObjectStyle(
      _type,
      _payload,
      _options
    );

    const mutation = { type, payload };
    // 这里的entry取值就是我们在registerMutation函数中push到_mutations中的函数，已经经过处理
    const entry = this._mutations[type];
    if (!entry) {
      if (process.env.NODE_ENV !== "production") {
        console.error(`[vuex] unknown mutation type: ${type}`);
      }
      return;
    }

    // 专用修改state方法，其他修改state方法均是非法修改，在严格模式下，无论何时发生了状态变更且不是由 mutation 函数引起的，将会抛出错误
    // 不要在发布环境下启用严格模式！严格模式会深度监测状态树来检测不合规的状态变更——请确保在发布环境下关闭严格模式，以避免性能损失。
    this._withCommit(() => {
      entry.forEach(function commitIterator(handler) {
        handler(payload);
      });
    });

    // 订阅者函数遍历执行，传入当前的mutation对象和当前的state
    this._subscribers.forEach(sub => sub(mutation, this.state));

    if (process.env.NODE_ENV !== "production" && options && options.silent) {
      console.warn(
        `[vuex] mutation type: ${type}. Silent option has been removed. ` +
          "Use the filter functionality in the vue-devtools"
      );
    }
  }

在 commit 函数中调用了 _withCommit 这个函数， 代码如下。
_withCommit 是一个代理方法，所有触发 mutation 的进行 state 修改的操作都经过它，由此来统一管理监控 state 状态的修改。在严格模式下，会深度监听 state 的变化，如果没有通过 mutation 去修改 state，则会报错。官方建议 不要在发布环境下启用严格模式！ 请确保在发布环境下关闭严格模式，以避免性能损失。这里就解答了问题1中的疑问。

_withCommit(fn) {
    // 保存之前的提交状态false
    const committing = this._committing;

    // 进行本次提交，若不设置为true，直接修改state，strict模式下，Vuex将会产生非法修改state的警告
    this._committing = true;

    // 修改state
    fn();

    // 修改完成，还原本次修改之前的状态false
    this._committing = committing;
}

dispatch

dispatch 和 commit 的原理相同。如果有多个同名 action，会等到所有的 action 函数完成后，返回的 Promise 才会执行。

// 触发action函数
  dispatch(_type, _payload) {
    // check object-style dispatch
    const { type, payload } = unifyObjectStyle(_type, _payload);

    const action = { type, payload };
    const entry = this._actions[type];
    if (!entry) {
      if (process.env.NODE_ENV !== "production") {
        console.error(`[vuex] unknown action type: ${type}`);
      }
      return;
    }

    // 执行所有的订阅者函数
    this._actionSubscribers.forEach(sub => sub(action, this.state));

    return entry.length > 1
      ? Promise.all(entry.map(handler => handler(payload)))
      : entry[0](payload);
  }

至此，整个 installModule 里涉及到的内容已经分析完毕。现在我们来看一看store树结构。

我们在 options 中传进来的 action 和 mutation 已经在 store 中。但是 state 和 getters 还没有。这就是接下来的 resetStoreVM 方法做的事情。

resetStoreVM

resetStoreVM 函数中包括初始化 store._vm，观测 state 和 getters 的变化以及执行是否开启严格模式等。state 属性赋值给 vue 实例的 data 属性，因此数据是可响应的。这也就解答了问题 3，用到的属性在 state 中也必须要提前定义好，vue 视图才可以响应。

function resetStoreVM(store, state, hot) {
  //保存老的vm
  const oldVm = store._vm;

  // 初始化 store 的 getters
  store.getters = {};

  // _wrappedGetters 是之前在 registerGetter 函数中赋值的
  const wrappedGetters = store._wrappedGetters;

  const computed = {};
  
  forEachValue(wrappedGetters, (fn, key) => {
    // 将getters放入计算属性中，需要将store传入
    computed[key] = () => fn(store);
    // 为了可以通过this.$store.getters.xxx访问getters
    Object.defineProperty(store.getters, key, {
      get: () => store._vm[key],
      enumerable: true // for local getters
    });
  });

  // use a Vue instance to store the state tree
  // suppress warnings just in case the user has added
  // some funky global mixins
  // 用一个vue实例来存储store树，将getters作为计算属性传入，访问this.$store.getters.xxx实际上访问的是store._vm[xxx]
  const silent = Vue.config.silent;
  Vue.config.silent = true;
  store._vm = new Vue({
    data: {
      $$state: state
    },
    computed
  });
  Vue.config.silent = silent;

  // enable strict mode for new vm
  // 如果是严格模式，则启用严格模式，深度 watch state 属性
  if (store.strict) {
    enableStrictMode(store);
  }

  // 若存在oldVm，解除对state的引用，等dom更新后把旧的vue实例销毁
  if (oldVm) {
    if (hot) {
      // dispatch changes in all subscribed watchers
      // to force getter re-evaluation for hot reloading.
      store._withCommit(() => {
        oldVm._data.$$state = null;
      });
    }
    Vue.nextTick(() => oldVm.$destroy());
  }
}

开启严格模式时，会深度监听 $$state 的变化，如果不是通过this._withCommit()方法触发的state修改，也就是store._committing如果是false，就会报错。

function enableStrictMode(store) {
  store._vm.$watch(
    function() {
      return this._data.$$state;
    },
    () => {
      if (process.env.NODE_ENV !== "production") {
        assert(
          store._committing,
          `do not mutate vuex store state outside mutation handlers.`
        );
      }
    },
    { deep: true, sync: true }
  );
}

让我们来看一看执行完 resetStoreVM 后的 store 结构。现在的 store 中已经有了 getters 属性，并且 getters 和 state 都是响应式的。

至此 vuex 的核心代码初始化部分已经分析完毕。源码里还包括一些插件的注册及暴露出来的 API 像 mapState mapGetters mapActions mapMutation等函数就不在这里介绍了，感兴趣的可以自行去源码里看看，比较好理解。这里就不做过多介绍。

总结

vuex的源码相比于vue的源码来说还是很好理解的。分析源码之前建议大家再细读一遍官方文档，遇到不太理解的地方记下来，带着问题去读源码，有目的性的研究，可以加深记忆。阅读的过程中，可以先写一个小例子，引入 clone 下来的源码，一步一步分析执行过程。