我們在使用Vue.js開發復雜的應用時，經常會遇到多個組件共享同一個狀態，亦或是多個組件會去更新同一個狀態，在應用代碼量較少的時候，我們可以組件間通信去維護修改數據，或者是通過事件總線來進行數據的傳遞以及修改。但是當應用逐漸龐大以后，代碼就會變得難以維護，從父組件開始通過prop傳遞多層嵌套的數據由於層級過深而顯得異常脆弱，而事件總線也會因為組件的增多、代碼量的增大而顯得交互錯綜復雜，難以捋清其中的傳遞關系。
那么為什么我們不能將數據層與組件層抽離開來呢？把數據層放到全局形成一個單一的Store，組件層變得更薄，專門用來進行數據的展示及操作。所有數據的變更都需要經過全局的Store來進行，形成一個單向數據流，使數據變化變得“可預測”。
Vuex是一個專門為Vue.js框架設計的、用於對Vue.js應用程序進行狀態管理的庫，它借鑒了Flux、redux的基本思想，將共享的數據抽離到全局，以一個單例存放，同時利用Vue.js的響應式機制來進行高效的狀態管理與更新。正是因為Vuex使用了Vue.js內部的“響應式機制”，所以Vuex是一個專門為Vue.js設計並與之高度契合的框架（優點是更加簡潔高效，缺點是只能跟Vue.js搭配使用）。
先來看一下這張Vuex的數據流程圖，熟悉Vuex使用的同學應該已經有所了解。
Vuex實現了一個單向數據流，在全局擁有一個State存放數據，所有修改State的操作必須通過Mutation進行，Mutation的同時提供了訂閱者模式供外部插件調用獲取State數據的更新。所有異步接口需要走Action，常見於調用后端接口異步獲取更新數據，而Action也是無法直接修改State的，還是需要通過Mutation來修改State的數據。最后，根據State的變化，渲染到視圖上。Vuex運行依賴Vue內部數據雙向綁定機制，需要new一個Vue對象來實現“響應式化”，所以Vuex是一個專門為Vue.js設計的狀態管理庫。
安裝
使用過Vuex的朋友一定知道，Vuex的安裝十分簡單，只需要提供一個store，然后執行下面兩句代碼即完成的Vuex的引入。
Vue.use(Vuex);
/*將store放入Vue創建時的option中*/ new Vue({ el: '#app', store });那么問題來了，Vuex是怎樣把store注入到Vue實例中去的呢？
Vue.js提供了Vue.use方法用來給Vue.js安裝插件，內部通過調用插件的install方法(當插件是一個對象的時候)來進行插件的安裝。
我們來看一下Vuex的install實現。
/*暴露給外部的插件install方法，供Vue.use調用安裝插件*/ export function install (_Vue) { if (Vue) { /*避免重復安裝（Vue.use內部也會檢測一次是否重復安裝同一個插件）*/ if (process.env.NODE_ENV !== 'production') { console.error( '[vuex] already installed. Vue.use(Vuex) should be called only once.' ) } return } /*保存Vue，同時用於檢測是否重復安裝*/ Vue = _Vue /*將vuexInit混淆進Vue的beforeCreate(Vue2.0)或_init方法(Vue1.0)*/ applyMixin(Vue) }這段install代碼做了兩件事情，一件是防止Vuex被重復安裝，另一件是執行applyMixin，目的是執行vuexInit方法初始化Vuex。Vuex針對Vue1.0與2.0分別進行了不同的處理，如果是Vue1.0，Vuex會將vuexInit方法放入Vue的_init方法中，而對於Vue2.0，則會將vuexinit混淆進Vue的beforeCreacte鈎子中。來看一下vuexInit的代碼。
/*Vuex的init鈎子，會存入每一個Vue實例等鈎子列表*/ function vuexInit () { const options = this.$options // store injection if (options.store) { /*存在store其實代表的就是Root節點，直接執行store（function時）或者使用store（非function）*/ this.$store = typeof options.store === 'function' ? options.store() : options.store } else if (options.parent && options.parent.$store) { /*子組件直接從父組件中獲取$store，這樣就保證了所有組件都公用了全局的同一份store*/ this.$store = options.parent.$store } }vuexInit會嘗試從options中獲取store，如果當前組件是根組件（Root節點），則options中會存在store，直接獲取賦值給$store即可。如果當前組件非根組件，則通過options中的parent獲取父組件的$store引用。這樣一來，所有的組件都獲取到了同一份內存地址的Store實例，於是我們可以在每一個組件中通過this.$store愉快地訪問全局的Store實例了。
那么，什么是Store實例？
Store
我們傳入到根組件到store，就是Store實例，用Vuex提供到Store方法構造。
export default new Vuex.Store({ strict: true, modules: { moduleA, moduleB } });我們來看一下Store的實現。首先是構造函數。
constructor (options = {}) { // Auto install if it is not done yet and `window` has `Vue`. // To allow users to avoid auto-installation in some cases, // this code should be placed here. See #731 /* 在瀏覽器環境下，如果插件還未安裝（!Vue即判斷是否未安裝），則它會自動安裝。 它允許用戶在某些情況下避免自動安裝。 */ 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.`) } const { /*一個數組，包含應用在 store 上的插件方法。這些插件直接接收 store 作為唯一參數，可以監聽 mutation（用於外部地數據持久化、記錄或調試）或者提交 mutation （用於內部數據，例如 websocket 或 某些觀察者）*/ plugins = [], /*使 Vuex store 進入嚴格模式，在嚴格模式下，任何 mutation 處理函數以外修改 Vuex state 都會拋出錯誤。*/ strict = false } = options /*從option中取出state，如果state是function則執行，最終得到一個對象*/ let { state = {} } = options if (typeof state === 'function') { state = state() } // store internal state /* 用來判斷嚴格模式下是否是用mutation修改state的 */ this._committing = false /* 存放action */ this._actions = Object.create(null) /* 存放mutation */ this._mutations = Object.create(null) /* 存放getter */ this._wrappedGetters = Object.create(null) /* module收集器 */ this._modules = new ModuleCollection(options) /* 根據namespace存放module */ this._modulesNamespaceMap = Object.create(null) /* 存放訂閱者 */ this._subscribers = [] /* 用以實現Watch的Vue實例 */ this._watcherVM = new Vue() // bind commit and dispatch to self /*將dispatch與commit調用的this綁定為store對象本身，否則在組件內部this.dispatch時的this會指向組件的vm*/ const store = this const { dispatch, commit } = this /* 為dispatch與commit綁定this（Store實例本身） */ 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) } // strict mode /*嚴格模式(使 Vuex store 進入嚴格模式，在嚴格模式下，任何 mutation 處理函數以外修改 Vuex state 都會拋出錯誤)*/ this.strict = strict // init root module. // this also recursively registers all sub-modules // and collects all module getters inside this._wrappedGetters /*初始化根module，這也同時遞歸注冊了所有子modle，收集所有module的getter到_wrappedGetters中去，this._modules.root代表根module才獨有保存的Module對象*/ installModule(this, state, [], this._modules.root) // initialize the store vm, which is responsible for the reactivity // (also registers _wrappedGetters as computed properties) /* 通過vm重設store，新建Vue對象使用Vue內部的響應式實現注冊state以及computed */ resetStoreVM(this, state) // apply plugins /* 調用插件 */ plugins.forEach(plugin => plugin(this)) /* devtool插件 */ if (Vue.config.devtools) { devtoolPlugin(this) } }Store的構造類除了初始化一些內部變量以外，主要執行了installModule（初始化module）以及resetStoreVM（通過VM使store“響應式”）。
installModule
installModule的作用主要是用為module加上namespace名字空間（如果有）后，注冊mutation、action以及getter，同時遞歸安裝所有子module。
/*初始化module*/ function installModule (store, rootState, path, module, hot) { /* 是否是根module */ const isRoot = !path.length /* 獲取module的namespace */ const namespace = store._modules.getNamespace(path) // register in namespace map /* 如果有namespace則在_modulesNamespaceMap中注冊 */ if (module.namespaced) { store._modulesNamespaceMap[namespace] = module } // set state if (!isRoot && !hot) { /* 獲取父級的state */ const parentState = getNestedState(rootState, path.slice(0, -1)) /* module的name */ const moduleName = path[path.length - 1] store.`_withCommit`(() => { /* 將子module設置稱響應式的 */ Vue.set(parentState, moduleName, module.state) }) } const local = module.context = makeLocalContext(store, namespace, path) /* 遍歷注冊mutation */ module.forEachMutation((mutation, key) => { const namespacedType = namespace + key registerMutation(store, namespacedType, mutation, local) }) /* 遍歷注冊action */ module.forEachAction((action, key) => { const namespacedType = namespace + key registerAction(store, namespacedType, action, local) }) /* 遍歷注冊getter */ module.forEachGetter((getter, key) => { const namespacedType = namespace + key registerGetter(store, namespacedType, getter, local) }) /* 遞歸安裝mudule */ module.forEachChild((child, key) => { installModule(store, rootState, path.concat(key), child, hot) }) }resetStoreVM
在說resetStoreVM之前，先來看一個小demo。
let globalData = { d: 'hello world' }; new Vue({ data () { return { $$state: { globalData } } } }); /* modify */ setTimeout(() => { globalData.d = 'hi~'; }, 1000); Vue.prototype.globalData = globalData; /* 任意模板中 */ <div>{{globalData.d}}</div>上述代碼在全局有一個globalData，它被傳入一個Vue對象的data中，之后在任意Vue模板中對該變量進行展示，因為此時globalData已經在Vue的prototype上了所以直接通過this.prototype訪問，也就是在模板中的{{prototype.d}}。此時，setTimeout在1s之后將globalData.d進行修改，我們發現模板中的globalData.d發生了變化。其實上述部分就是Vuex依賴Vue核心實現數據的“響應式化”。
不熟悉Vue.js響應式原理的同學可以通過筆者另一篇文章響應式原理了解Vue.js是如何進行數據雙向綁定的。
接着來看代碼。
/* 通過vm重設store，新建Vue對象使用Vue內部的響應式實現注冊state以及computed */ function resetStoreVM (store, state, hot) { /* 存放之前的vm對象 */ const oldVm = store._vm // bind store public getters store.getters = {} const wrappedGetters = store._wrappedGetters const computed = {} /* 通過Object.defineProperty為每一個getter方法設置get方法，比如獲取this.$store.getters.test的時候獲取的是store._vm.test，也就是Vue對象的computed屬性 */ forEachValue(wrappedGetters, (fn, key) => { // use computed to leverage its lazy-caching mechanism computed[key] = () => fn(store) Object.defineProperty(store.getters, key, { get: () => store._vm[key], enumerable: true // for local getters }) }) // use a Vue instance to store the state tree // suppress warnings just in case the user has added // some funky global mixins const silent = Vue.config.silent /* Vue.config.silent暫時設置為true的目的是在new一個Vue實例的過程中不會報出一切警告 */ Vue.config.silent = true /* 這里new了一個Vue對象，運用Vue內部的響應式實現注冊state以及computed*/ store._vm = new Vue({ data: { $$state: state }, computed }) Vue.config.silent = silent // enable strict mode for new vm /* 使能嚴格模式，保證修改store只能通過mutation */ if (store.strict) { enableStrictMode(store) } if (oldVm) { /* 解除舊vm的state的引用，以及銷毀舊的Vue對象 */ if (hot) { // dispatch changes in all subscribed watchers // to force getter re-evaluation for hot reloading. store._withCommit(() => { oldVm._data.$$state = null }) } Vue.nextTick(() => oldVm.$destroy()) } }resetStoreVM首先會遍歷wrappedGetters，使用Object.defineProperty方法為每一個getter綁定上get方法，這樣我們就可以在組件里訪問this.$store.getter.test就等同於訪問store._vm.test。
forEachValue(wrappedGetters, (fn, key) => {
// use computed to leverage its lazy-caching mechanism computed[key] = () => fn(store) Object.defineProperty(store.getters, key, { get: () => store._vm[key], enumerable: true // for local getters }) })之后Vuex采用了new一個Vue對象來實現數據的“響應式化”，運用Vue.js內部提供的數據雙向綁定功能來實現store的數據與視圖的同步更新。
store._vm = new Vue({ data: { $$state: state }, computed })這時候我們訪問store._vm.test也就訪問了Vue實例中的屬性。
這兩步執行完以后，我們就可以通過this.$store.getter.test訪問vm中的test屬性了。
嚴格模式
Vuex的Store構造類的option有一個strict的參數，可以控制Vuex執行嚴格模式，嚴格模式下，所有修改state的操作必須通過mutation實現，否則會拋出錯誤。
/* 使能嚴格模式 */ function enableStrictMode (store) { store._vm.$watch(function () { return this._data.$$state }, () => { if (process.env.NODE_ENV !== 'production') { /* 檢測store中的_committing的值，如果是true代表不是通過mutation的方法修改的 */ assert(store._committing, `Do not mutate vuex store state outside mutation handlers.`) } }, { deep: true, sync: true }) }首先，在嚴格模式下，Vuex會利用vm的$watch方法來觀察$$state，也就是Store的state，在它被修改的時候進入回調。我們發現，回調中只有一句話，用assert斷言來檢測store._committing，當store._committing為false的時候會觸發斷言，拋出異常。
我們發現，Store的commit方法中，執行mutation的語句是這樣的。
this._withCommit(() => { entry.forEach(function commitIterator (handler) { handler(payload) }) })再來看看_withCommit的實現。
_withCommit (fn) {
/* 調用withCommit修改state的值時會將store的committing值置為true，內部會有斷言檢查該值，在嚴格模式下只允許使用mutation來修改store中的值，而不允許直接修改store的數值 */ const committing = this._committing this._committing = true fn() this._committing = committing }我們發現，通過commit（mutation）修改state數據的時候，會再調用mutation方法之前將committing置為true，接下來再通過mutation函數修改state中的數據，這時候觸發$watch中的回調斷言committing是不會拋出異常的（此時committing為true）。而當我們直接修改state的數據時，觸發$watch的回調執行斷言，這時committing為false，則會拋出異常。這就是Vuex的嚴格模式的實現。
接下來我們來看看Store提供的一些API。
commit（mutation）
/* 調用mutation的commit方法 */ commit (_type, _payload, _options) { // check object-style commit /* 校驗參數 */ const { type, payload, options } = unifyObjectStyle(_type, _payload, _options) const mutation = { type, payload } /* 取出type對應的mutation的方法 */ const entry = this._mutations[type] if (!entry) { if (process.env.NODE_ENV !== 'production') { console.error(`[vuex] unknown mutation type: ${type}`) } return } /* 執行mutation中的所有方法 */ this._withCommit(() => { entry.forEach(function commitIterator (handler) { handler(payload) }) }) /* 通知所有訂閱者 */ 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' ) } }commit方法會根據type找到並調用_mutations中的所有type對應的mutation方法，所以當沒有namespace的時候，commit方法會觸發所有module中的mutation方法。再執行完所有的mutation之后會執行_subscribers中的所有訂閱者。我們來看一下_subscribers是什么。
Store給外部提供了一個subscribe方法，用以注冊一個訂閱函數，會push到Store實例的_subscribers中，同時返回一個從_subscribers中注銷該訂閱者的方法。
/* 注冊一個訂閱函數，返回取消訂閱的函數 */ subscribe (fn) { const subs = this._subscribers if (subs.indexOf(fn) < 0) { subs.push(fn) } return () => { const i = subs.indexOf(fn) if (i > -1) { subs.splice(i, 1) } } }在commit結束以后則會調用這些_subscribers中的訂閱者，這個訂閱者模式提供給外部一個監視state變化的可能。state通過mutation改變時，可以有效補獲這些變化。
dispatch（action）
來看一下dispatch的實現。
/* 調用action的dispatch方法 */ dispatch (_type, _payload) { // check object-style dispatch const { type, payload } = unifyObjectStyle(_type, _payload) /* actions中取出type對應的ation */ const entry = this._actions[type] if (!entry) { if (process.env.NODE_ENV !== 'production') { console.error(`[vuex] unknown action type: ${type}`) } return } /* 是數組則包裝Promise形成一個新的Promise，只有一個則直接返回第0個 */ return entry.length > 1 ? Promise.all(entry.map(handler => handler(payload))) : entry[0](payload) }以及registerAction時候做的事情。
/* 遍歷注冊action */ function registerAction (store, type, handler, local) { /* 取出type對應的action */ const entry = store._actions[type] || (store._actions[type] = []) entry.push(function wrappedActionHandler (payload, cb) { let res = handler.call(store, { dispatch: local.dispatch, commit: local.commit, getters: local.getters, state: local.state, rootGetters: store.getters, rootState: store.state }, payload, cb) /* 判斷是否是Promise */ if (!isPromise(res)) { /* 不是Promise對象的時候轉化稱Promise對象 */ res = Promise.resolve(res) } if (store._devtoolHook) { /* 存在devtool插件的時候觸發vuex的error給devtool */ return res.catch(err => { store._devtoolHook.emit('vuex:error', err) throw err }) } else { return res } }) }因為registerAction的時候將push進_actions的action進行了一層封裝（wrappedActionHandler），所以我們在進行dispatch的第一個參數中獲取state、commit等方法。之后，執行結果res會被進行判斷是否是Promise，不是則會進行一層封裝，將其轉化成Promise對象。dispatch時則從_actions中取出，只有一個的時候直接返回，否則用Promise.all處理再返回。
watch
/* 觀察一個getter方法 */ watch (getter, cb, options) { if (process.env.NODE_ENV !== 'production') { assert(typeof getter === 'function', `store.watch only accepts a function.`) } return this._watcherVM.$watch(() => getter(this.state, this.getters), cb, options) }熟悉Vue的朋友應該很熟悉watch這個方法。這里采用了比較巧妙的設計，_watcherVM是一個Vue的實例，所以watch就可以直接采用了Vue內部的watch特性提供了一種觀察數據getter變動的方法。
registerModule
/* 注冊一個動態module，當業務進行異步加載的時候，可以通過該接口進行注冊動態module */ registerModule (path, rawModule) { /* 轉化稱Array */ if (typeof path === 'string') path = [path] if (process.env.NODE_ENV !== 'production') { assert(Array.isArray(path), `module path must be a string or an Array.`) assert(path.length > 0, 'cannot register the root module by using registerModule.') } /*注冊*/ this._modules.register(path, rawModule) /*初始化module*/ installModule(this, this.state, path, this._modules.get(path)) // reset store to update getters... /* 通過vm重設store，新建Vue對象使用Vue內部的響應式實現注冊state以及computed */ resetStoreVM(this, this.state) }registerModule用以注冊一個動態模塊，也就是在store創建以后再注冊模塊的時候用該接口。內部實現實際上也只有installModule與resetStoreVM兩個步驟，前面已經講過，這里不再累述。
unregisterModule
/* 注銷一個動態module */ unregisterModule (path) { /* 轉化稱Array */ if (typeof path === 'string') path = [path] if (process.env.NODE_ENV !== 'production') { assert(Array.isArray(path), `module path must be a string or an Array.`) } /*注銷*/ this._modules.unregister(path) this._withCommit(() => { /* 獲取父級的state */ const parentState = getNestedState(this.state, path.slice(0, -1)) /* 從父級中刪除 */ Vue.delete(parentState, path[path.length - 1]) }) /* 重制store */ resetStore(this) }同樣，與registerModule對應的方法unregisterModule，動態注銷模塊。實現方法是先從state中刪除模塊，然后用resetStore來重制store。
resetStore
/* 重制store */ function resetStore (store, hot) { store._actions = Object.create(null) store._mutations = Object.create(null) store._wrappedGetters = Object.create(null) store._modulesNamespaceMap = Object.create(null) const state = store.state // init all modules installModule(store, state, [], store._modules.root, true) // reset vm resetStoreVM(store, state, hot) }這里的resetStore其實也就是將store中的_actions等進行初始化以后，重新執行installModule與resetStoreVM來初始化module以及用Vue特性使其“響應式化”，這跟構造函數中的是一致的。
插件
Vue提供了一個非常好用的插件Vue.js devtools
/* 從window對象的__VUE_DEVTOOLS_GLOBAL_HOOK__中獲取devtool插件 */ const devtoolHook = typeof window !== 'undefined' && window.__VUE_DEVTOOLS_GLOBAL_HOOK__ export default function devtoolPlugin (store) { if (!devtoolHook) return /* devtoll插件實例存儲在store的_devtoolHook上 */ store._devtoolHook = devtoolHook /* 出發vuex的初始化事件，並將store的引用地址傳給deltool插件，使插件獲取store的實例 */ devtoolHook.emit('vuex:init', store) /* 監聽travel-to-state事件 */ devtoolHook.on('vuex:travel-to-state', targetState => { /* 重制state */ store.replaceState(targetState) }) /* 訂閱store的變化 */ store.subscribe((mutation, state) => { devtoolHook.emit('vuex:mutation', mutation, state) }) }如果已經安裝了該插件，則會在windows對象上暴露一個VUE_DEVTOOLS_GLOBAL_HOOK。devtoolHook用在初始化的時候會觸發“vuex:init”事件通知插件，然后通過on方法監聽“vuex:travel-to-state”事件來重置state。最后通過Store的subscribe方法來添加一個訂閱者，在觸發commit方法修改mutation數據以后，該訂閱者會被通知，從而觸發“vuex:mutation”事件。
最后
Vuex是一個非常優秀的庫，代碼量不多且結構清晰，非常適合研究學習其內部實現。最近的一系列源碼閱讀也使我自己受益匪淺，寫這篇文章也希望可以幫助到更多想要學習探索Vuex內部實現原理的同學。