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作者:hkc52 前端巅峰
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原文作者:KC
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前言
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本篇文章由于针对Vue3.0源码响应式系统讲的细致,总共分为上下两篇,本篇为开头篇
effect 是响应式系统的核心,而响应式系统又是 vue3 中的核心,所以从 effect 开始讲起。
首先看下面 effect 的传参,fn 是回调函数,options 是传入的参数。
export function effect<T = any>(
fn: () => T,
options: ReactiveEffectOptions = EMPTY_OBJ
): ReactiveEffect<T> {
if (isEffect(fn)) {
fn = fn.raw
}
const effect = createReactiveEffect(fn, options)
if (!options.lazy) {
effect()
}
return effect
}
- 其中 option 的参数如下,都是属于可选的。
参数 & 含义
- lazy 是否延迟触发 effect
- computed 是否为计算属性
- scheduler 调度函数
- onTrack 追踪时触发
- onTrigger 触发回调时触发
- onStop 停止监听时触发
export interface ReactiveEffectOptions {
lazy?: boolean
computed?: boolean
scheduler?: (job: ReactiveEffect) => void
onTrack?: (event: DebuggerEvent) => void
onTrigger?: (event: DebuggerEvent) => void
onStop?: () => void
}
- 分析完参数之后,继续我们一开始的分析。当我们调用 effect 时,首先判断传入的 fn 是否是 effect,如果是,取出原始值,然后调用 createReactiveEffect 创建 新的effect, 如果传入的 option 中的 lazy 不为为 true,则立即调用我们刚刚创建的 effect, 最后返回刚刚创建的 effect。
- 那么createReactiveEffect是怎样是创建 effect的呢?
function createReactiveEffect<T = any>(
fn: (...args: any[]) => T,
options: ReactiveEffectOptions
): ReactiveEffect<T> {
const effect = function reactiveEffect(...args: unknown[]): unknown {
if (!effect.active) {
return options.scheduler ? undefined : fn(...args)
}
if (!effectStack.includes(effect)) {
cleanup(effect)
try {
enableTracking()
effectStack.push(effect)
activeEffect = effect
return fn(...args)
} finally {
effectStack.pop()
resetTracking()
activeEffect = effectStack[effectStack.length - 1]
}
}
} as ReactiveEffect
effect.id = uid++
effect._isEffect = true
effect.active = true
effect.raw = fn
effect.deps = []
effect.options = options
return effect
}
我们先忽略 reactiveEffect,继续看下面的挂载的属性。
effect 挂载属性 含义
- id 自增id, 唯一标识effect
- _isEffect 用于标识方法是否是effect
- active effect 是否激活
- raw 创建effect是传入的fn
- deps 持有当前 effect 的dep 数组
- options 创建effect是传入的options
- 回到 reactiveEffect,如果 effect 不是激活状态,这种情况发生在我们调用了 effect 中的 stop 方法之后,那么先前没有传入调用 scheduler 函数的话,直接调用原始方法fn,否则直接返回。
- 那么处于激活状态的 effect 要怎么进行处理呢?首先判断是否当前 effect 是否在 effectStack 当中,如果在,则不进行调用,这个主要是为了避免死循环。拿下面测试用例来看
it('should avoid infinite loops with other effects', () => {
const nums = reactive({ num1: 0, num2: 1 })
const spy1 = jest.fn(() => (nums.num1 = nums.num2))
const spy2 = jest.fn(() => (nums.num2 = nums.num1))
effect(spy1)
effect(spy2)
expect(nums.num1).toBe(1)
expect(nums.num2).toBe(1)
expect(spy1).toHaveBeenCalledTimes(1)
expect(spy2).toHaveBeenCalledTimes(1)
nums.num2 = 4
expect(nums.num1).toBe(4)
expect(nums.num2).toBe(4)
expect(spy1).toHaveBeenCalledTimes(2)
expect(spy2).toHaveBeenCalledTimes(2)
nums.num1 = 10
expect(nums.num1).toBe(10)
expect(nums.num2).toBe(10)
expect(spy1).toHaveBeenCalledTimes(3)
expect(spy2).toHaveBeenCalledTimes(3)
})
- 如果不加 effectStack,会导致 num2 改变,出发了 spy1, spy1 里面 num1 改变又出发了 spy2, spy2 又会改变 num2,从而触发了死循环。
- 接着是清除依赖,每次 effect 运行都会重新收集依赖, deps 是持有 effect 的依赖数组,其中里面的每个 dep 是对应对象某个 key 的 全部依赖,我们在这里需要做的就是首先把 effect 从 dep 中删除,最后把 deps 数组清空。
function cleanup(effect: ReactiveEffect) {
const { deps } = effect
if (deps.length) {
for (let i = 0; i < deps.length; i++) {
deps[i].delete(effect)
}
deps.length = 0
}
}
- 清除完依赖,就开始重新收集依赖。首先开启依赖收集,把当前 effect 放入 effectStack 中,然后讲 activeEffect 设置为当前的 effect,activeEffect 主要为了在收集依赖的时候使用(在下面会很快讲到),然后调用 fn 并且返回值,当这一切完成的时候,finally 阶段,会把当前 effect 弹出,恢复原来的收集依赖的状态,还有恢复原来的 activeEffect。
try {
enableTracking()
effectStack.push(effect)
activeEffect = effect
return fn(...args)
} finally {
effectStack.pop()
resetTracking()
activeEffect = effectStack[effectStack.length - 1]
}
- 那 effect 是怎么收集依赖的呢?vue3 利用 proxy 劫持对象,在上面运行 effect 中读取对象的时候,当前对象的 key 的依赖 set集合 会把 effect 收集进去。
export function track(target: object, type: TrackOpTypes, key: unknown) {
...
}
- vue3 在 reactive 中触发 track 函数,reactive 会在单独的章节讲。触发 track 的参数中,object 表示触发 track 的对象, type 代表触发 track 类型,而 key 则是 触发 track 的 object 的 key。在下面可以看到三种类型的读取对象会触发 track,分别是 get、 has、 iterate。
export const enum TrackOpTypes {
GET = 'get',
HAS = 'has',
ITERATE = 'iterate'
}
- 回到 track 内部,如果 shouldTrack 为 false 或者 activeEffect 为空,则不进行依赖收集。接着 targetMap 里面有没有该对象,没有新建 map,然后再看这个 map 有没有这个对象的对应 key 的 依赖 set 集合,没有则新建一个。 如果对象对应的 key 的 依赖 set 集合也没有当前 activeEffect, 则把 activeEffect 加到 set 里面,同时把 当前 set 塞到 activeEffect 的 deps 数组。最后如果是开发环境而且传入了 onTrack 函数,则触发 onTrack。 所以 deps 就是 effect 中所依赖的 key 对应的 set 集合数组, 毕竟一般来说,effect 中不止依赖一个对象或者不止依赖一个对象的一个key,而且 一个对象可以能不止被一个 effect 使用,所以是 set 集合数组。
if (!shouldTrack || activeEffect === undefined) {
return
}
let depsMap = targetMap.get(target)
if (!depsMap) {
targetMap.set(target, (depsMap = new Map()))
}
let dep = depsMap.get(key)
if (!dep) {
depsMap.set(key, (dep = new Set()))
}
if (!dep.has(activeEffect)) {
dep.add(activeEffect)
activeEffect.deps.push(dep)
if (__DEV__ && activeEffect.options.onTrack) {
activeEffect.options.onTrack({
effect: activeEffect,
target,
type,
key
})
}
}
- 依赖都收集完毕了,接下来就是触发依赖。如果 targetMap 为空,说明这个对象没有被追踪,直接return。
export function trigger(
target: object,
type: TriggerOpTypes,
key?: unknown,
newValue?: unknown,
oldValue?: unknown,
oldTarget?: Map<unknown, unknown> | Set<unknown>
) {
const depsMap = targetMap.get(target)
if (!depsMap) {
// never been tracked
return
}
...
}
- 其中触发的 type, 包括了 set、add、delete 和 clear。
export const enum TriggerOpTypes {
SET = 'set',
ADD = 'add',
DELETE = 'delete',
CLEAR = 'clear'
}
- 接下来对 key 收集的依赖进行分组,computedRunners 具有更高的优先级,会触发下游的 effects 重新收集依赖,
const effects = new Set() const computedRunners = new Set() add 方法是将 effect 添加进不同分组的函数,其中 effect !== activeEffect 这个是为了避免死循环,在下面的注释也写的很清楚,避免出现 foo.value++ 这种情况。至于为什么是 set 呢,要避免 effect 多次运行。就好像循环中,set 出发了 trigger ,那么 ITERATE 和 当前 key 可能都属于同个 effect,这样就可以避免多次运行了。
const add = (effectsToAdd: Set<ReactiveEffect> | undefined) => {
if (effectsToAdd) {
effectsToAdd.forEach(effect => {
if (effect !== activeEffect || !shouldTrack) {
if (effect.options.computed) {
computedRunners.add(effect)
} else {
effects.add(effect)
}
} else {
// the effect mutated its own dependency during its execution.
// this can be caused by operations like foo.value++
// do not trigger or we end in an infinite loop
}
})
}
}
- 下面根据触发 key 类型的不同进行 effect 的处理。如果是 clear 类型,则触发这个对象所有的 effect。如果 key 是 length , 而且 target 是数组,则会触发 key 为 length 的 effects ,以及 key 大于等于新 length的 effects, 因为这些此时数组长度变化了。
if (type === TriggerOpTypes.CLEAR) {
// collection being cleared
// trigger all effects for target
depsMap.forEach(add)
} else if (key === 'length' && isArray(target)) {
depsMap.forEach((dep, key) => {
if (key === 'length' || key >= (newValue as number)) {
add(dep)
}
})
}
- 下面则是对正常的新增、修改、删除进行 effect 的分组, isAddOrDelete 表示新增 或者不是数组的删除,这为了对迭代 key的 effect 进行触发,如果 isAddOrDelete 为 true 或者是 map 对象的设置,则触发 isArray(target) ? 'length' : ITERATE_KEY 的 effect ,如果 isAddOrDelete 为 true 且 对象为 map, 则触发 MAP_KEY_ITERATE_KEY 的 effect
else {
// schedule runs for SET | ADD | DELETE
if (key !== void 0) {
add(depsMap.get(key))
}
// also run for iteration key on ADD | DELETE | Map.SET
const isAddOrDelete =
type === TriggerOpTypes.ADD ||
(type === TriggerOpTypes.DELETE && !isArray(target))
if (
isAddOrDelete ||
(type === TriggerOpTypes.SET && target instanceof Map)
) {
add(depsMap.get(isArray(target) ? 'length' : ITERATE_KEY))
}
if (isAddOrDelete && target instanceof Map) {
add(depsMap.get(MAP_KEY_ITERATE_KEY))
}
}
- 最后是运行 effect, 像上面所说的,computed effects 会优先运行,因为 computed effects 在运行过程中,第一次会触发上游把cumputed effect收集进去,再把下游 effect 收集起来。
- 还有一点,就是 effect.options.scheduler,如果传入了调度函数,则通过 scheduler 函数去运行 effect, 但是 scheduler 里面可能不一定使用了 effect,例如 computed 里面,因为 computed 是延迟运行 effect, 这个会在讲 computed 的时候再讲。
const run = (effect: ReactiveEffect) => {
if (__DEV__ && effect.options.onTrigger) {
effect.options.onTrigger({
effect,
target,
key,
type,
newValue,
oldValue,
oldTarget
})
}
if (effect.options.scheduler) {
effect.options.scheduler(effect)
} else {
effect()
}
}
// Important: computed effects must be run first so that computed getters
// can be invalidated before any normal effects that depend on them are run.
computedRunners.forEach(run)
effects.forEach(run)
- 可以发现,不管是 track 还是 trigger, 都会导致 effect 重新运行去收集依赖。
- 最后再讲一个 stop 方法,当我们调用 stop 方法后,会清空其他对象对 effect 的依赖,同时调用 onStop 回调,最后将 effect 的激活状态设置为 false
export function stop(effect: ReactiveEffect) {
if (effect.active) {
cleanup(effect)
if (effect.options.onStop) {
effect.options.onStop()
}
effect.active = false
}
}
- 这样当再一次调用 effect 的时候,不会进行依赖的重新收集,而且没有调度函数,就直接返回原始的 fn 的运行结果,否则直接返回 undefined。
if (!effect.active) {
return options.scheduler ? undefined : fn(...args)
}
reactive 是 vue3 中对数据进行劫持的核心,主要是利用了 Proxy 进行劫持,相比于 Object.defineproperty 能够劫持的类型和范围都更好,再也不用像 vue2 中那样对数组进行类似 hack 方式的劫持了。
- 下面快速看看 vue3 是怎么劫持。首先看看这个对象是是不是 __v_isReadonly 只读的,这个枚举在后面进行讲述,如果是,直接返回,否者调用 createReactiveObject 进行创建。
export function reactive(target: object) {
// if trying to observe a readonly proxy, return the readonly version.
if (target && (target as Target).__v_isReadonly) {
return target
}
return createReactiveObject(
target,
false,
mutableHandlers,
mutableCollectionHandlers
)
}
- createReactiveObject 中,有个四个参数,target 就是我们需要传入的对象,isReadonly 表示要创建的代理是不是只可读的,baseHandlers 是对进行基本类型的劫持,即 [Object,Array] ,collectionHandlers 是对集合类型的劫持, 即 [Set, Map, WeakMap, WeakSet]。
function createReactiveObject(
target: Target,
isReadonly: boolean,
baseHandlers: ProxyHandler<any>,
collectionHandlers: ProxyHandler<any>
) {
if (!isObject(target)) {
if (__DEV__) {
console.warn(`value cannot be made reactive: ${String(target)}`)
}
return target
}
// target is already a Proxy, return it.
// exception: calling readonly() on a reactive object
if (target.__v_raw && !(isReadonly && target.__v_isReactive)) {
return target
}
// target already has corresponding Proxy
if (
hasOwn(target, isReadonly ? ReactiveFlags.readonly : ReactiveFlags.reactive)
) {
return isReadonly ? target.__v_readonly : target.__v_reactive
}
// only a whitelist of value types can be observed.
if (!canObserve(target)) {
return target
}
const observed = new Proxy(
target,
collectionTypes.has(target.constructor) ? collectionHandlers : baseHandlers
)
def(
target,
isReadonly ? ReactiveFlags.readonly : ReactiveFlags.reactive,
observed
)
return observed
}
- 如果我们传入是 target 不是object,直接返回。 而如果 target 已经是个 proxy ,而且不是要求这个proxy 是已读的,但这个 proxy 是个响应式的,则直接返回这个 target。什么意思呢?我们创建的 proxy 有两种类型,一种是响应式的,另外一种是只读的。
- 而如果我们传入的 target 上面有挂载了响应式的 proxy,则直接返回上面挂载的 proxy 。
- 如果上面都不满足,则需要检查一下我们传进去的 target 是否可以进行劫持观察,如果 target 上面挂载了 __v_skip 属性 为 true 或者 不是我们再在上面讲参数时候讲的六种类型,或者 对象被freeze 了,还是不能进行劫持。
const canObserve = (value: Target): boolean => {
return (
!value.__v_skip &&
isObservableType(toRawType(value)) &&
!Object.isFrozen(value)
)
}
- 如果上面条件满足,则进行劫持,可以看到我们会根据 target 类型的不同进行不同的 handler,最后根据把 observed 挂载到原对象上,同时返回 observed。
const observed = new Proxy(
target,
collectionTypes.has(target.constructor) ? collectionHandlers : baseHandlers
)
def(
target,
isReadonly ? ReactiveFlags.readonly : ReactiveFlags.reactive,
observed
)
return observed
- 现在继续讲讲上面 ReactiveFlags 枚举,skip 用于标记对象不可以进行代理,可以用于 创建 component 的时候,把options 进行 markRaw,isReactive 和 isReadonly 都是由 proxy 劫持返回值,表示 proxy 的属性,raw 是 proxy 上面的 原始target ,reactive 和 readonly 是挂载在 target 上面的 proxy
export const enum ReactiveFlags {
skip = '__v_skip',
isReactive = '__v_isReactive',
isReadonly = '__v_isReadonly',
raw = '__v_raw',
reactive = '__v_reactive',
readonly = '__v_readonly'
}
- 再讲讲可以创建的四种 proxy, 分别是reactive、 shallowReactive 、readonly 和 shallowReadonly。其实从字面意思就可以看出他们的区别了。具体细节会在 collectionHandlers 和 baseHandlers 进行讲解
baseHandlers 中主要包含四种 handler, mutableHandlers、readonlyHandlers、shallowReactiveHandlers、 shallowReadonlyHandlers。 这里先介绍 mutableHandlers, 因为其他三种 handler 也算是 mutableHandlers 的变形版本。
export const mutableHandlers: ProxyHandler<object> = {
get,
set,
deleteProperty,
has,
ownKeys
}
- 从 mdn 上面可以看到,
- handler.get() 方法用于拦截对象的读取属性操作。
- handler.set() 方法是设置属性值操作的捕获器。
- handler.deleteProperty() 方法用于拦截对对象属性的 delete 操作。
- handler.has() 方法是针对 in 操作符的代理方法。
- handler.ownKeys() 方法用于拦截
- Object.getOwnPropertyNames()
- Object.getOwnPropertySymbols()
- Object.keys()
- for…in循环
- 从下面可以看到 ownKeys 触发时,主要追踪 ITERATE 操作,has 触发时,追踪 HAS 操作,而 deleteProperty 触发时,我们要看看是否删除成功以及删除的 key 是否是对象自身拥有的。
function deleteProperty(target: object, key: string | symbol): boolean {
const hadKey = hasOwn(target, key)
const oldValue = (target as any)[key]
const result = Reflect.deleteProperty(target, key)
if (result && hadKey) {
trigger(target, TriggerOpTypes.DELETE, key, undefined, oldValue)
}
return result
}
function has(target: object, key: string | symbol): boolean {
const result = Reflect.has(target, key)
track(target, TrackOpTypes.HAS, key)
return result
}
function ownKeys(target: object): (string | number | symbol)[] {
track(target, TrackOpTypes.ITERATE, ITERATE_KEY)
return Reflect.ownKeys(target)
}
- 接下来看看 set handler, set 函数通过 createSetter 工厂方法 进行创建,/#PURE/ 是为了 rollup tree shaking 的操作。
- 对于非 shallow , 如果原来的对象不是数组, 旧值是 ref,新值不是 ref,则让新的值 赋值给 ref.value , 让 ref 去决定 trigger,这里不展开,ref 会在ref 章节展开。 如果是 shallow ,管它三七二十一呢。
const set = /*#__PURE__*/ createSetter()
const shallowSet = /*#__PURE__*/ createSetter(true)
function createSetter(shallow = false) {
return function set(
target: object,
key: string | symbol,
value: unknown,
receiver: object
): boolean {
const oldValue = (target as any)[key]
if (!shallow) {
value = toRaw(value)
if (!isArray(target) && isRef(oldValue) && !isRef(value)) {
oldValue.value = value
return true
}
} else {
// in shallow mode, objects are set as-is regardless of reactive or not
}
...
return result
}
}
- 接下来进行设置,需要注意的是,如果 target 是在原型链的值,那么 Reflect.set(target, key, value, receiver) 的设值值设置起作用的是 receiver 而不是 target,这也是什么在这种情况下不要触发 trigger 的原因。
- 那么在 target === toRaw(receiver) 时,如果原来 target 上面有 key, 则触发 SET 操作,否则触发 ADD 操作。
const hadKey = hasOwn(target, key)
const result = Reflect.set(target, key, value, receiver)
// don't trigger if target is something up in the prototype chain of original
if (target === toRaw(receiver)) {
if (!hadKey) {
trigger(target, TriggerOpTypes.ADD, key, value)
} else if (hasChanged(value, oldValue)) {
trigger(target, TriggerOpTypes.SET, key, value, oldValue)
}
}
- 接下来说说 get 操作,get 有四种,我们先拿其中一种说说。
const get = /*#__PURE__*/ createGetter()
const shallowGet = /*#__PURE__*/ createGetter(false, true)
const readonlyGet = /*#__PURE__*/ createGetter(true)
const shallowReadonlyGet = /*#__PURE__*/ createGetter(true, true)
function createGetter(isReadonly = false, shallow = false) {
return function get(target: object, key: string | symbol, receiver: object) {
...
const res = Reflect.get(target, key, receiver)
if (isSymbol(key) && builtInSymbols.has(key) || key === '__proto__') {
return res
}
if (shallow) {
!isReadonly && track(target, TrackOpTypes.GET, key)
return res
}
if (isRef(res)) {
if (targetIsArray) {
!isReadonly && track(target, TrackOpTypes.GET, key)
return res
} else {
// ref unwrapping, only for Objects, not for Arrays.
return res.value
}
}
!isReadonly && track(target, TrackOpTypes.GET, key)
return isObject(res)
? isReadonly
? // need to lazy access readonly and reactive here to avoid
// circular dependency
readonly(res)
: reactive(res)
: res
}
}
- 首先如果 key 是 ReactiveFlags, 直接返回值,ReactiveFlags 的枚举值在 reactive 中讲过。
if (key === ReactiveFlags.isReactive) {
return !isReadonly
} else if (key === ReactiveFlags.isReadonly) {
return isReadonly
} else if (key === ReactiveFlags.raw) {
return target
}
- 而如果 target 是数组,而且调用了 ['includes', 'indexOf', 'lastIndexOf'] 这三个方法,则调用 arrayInstrumentations 进行获取值,
const targetIsArray = isArray(target)
if (targetIsArray && hasOwn(arrayInstrumentations, key)) {
return Reflect.get(arrayInstrumentations, key, receiver)
}
- arrayInstrumentations 中会触发数组每一项值得 GET 追踪,因为 一旦数组的变了,方法的返回值也会变,所以需要全部追踪。对于 args 参数,如果第一次调用返回失败,会尝试将 args 进行 toRaw 再调用一次。
const arrayInstrumentations: Record<string, Function> = {}
;['includes', 'indexOf', 'lastIndexOf'].forEach(key => {
arrayInstrumentations[key] = function(...args: any[]): any {
const arr = toRaw(this) as any
for (let i = 0, l = (this as any).length; i < l; i++) {
track(arr, TrackOpTypes.GET, i + '')
}
// we run the method using the original args first (which may be reactive)
const res = arr[key](...args)
if (res === -1 || res === false) {
// if that didn't work, run it again using raw values.
return arr[key](...args.map(toRaw))
} else {
return res
}
}
})
如果 key 是 Symbol ,而且也是 ecma 中 Symbol 内置的 key 或者 key 是 获取对象上面的原型,则直接返回 res 值。
const res = Reflect.get(target, key, receiver)
if (isSymbol(key) && builtInSymbols.has(key) || key === 'proto') { return res }
- 而如果是 shallow 为 true,说明而且不是只读的,则追踪 GET 追踪,这里可以看出,只读不会进行追踪。
if (shallow) {
!isReadonly && track(target, TrackOpTypes.GET, key)
return res
}
- 接下来都是针对非 shallow的。 如果返回值是 ref,且 target 是数组,在非可读的情况下,进行 Get 的 Track 操作,对于如果 target 是对象,则直接返回 ref.value,但是不会在这里触发 Get 操作,而是由 ref 内部进行 track。
if (isRef(res)) {
if (targetIsArray) {
!isReadonly && track(target, TrackOpTypes.GET, key)
return res
} else {
// ref unwrapping, only for Objects, not for Arrays.
return res.value
}
}
- 对于非只读,我们还要根据 key 进行 Track。而对于返回值,如果是对象,我们还要进行一层 wrap, 但这层是 lazy 的,也就是只有我们读取到 key 的时候,才会读下面的 值进行 reactive 包装,这样可以避免出现循环依赖而导致的错误,因为这样就算里面有循环依赖也不怕,反正是延迟取值,而不会导致栈溢出。
!isReadonly && track(target, TrackOpTypes.GET, key)
return isObject(res)
? isReadonly
? // need to lazy access readonly and reactive here to avoid
// circular dependency
readonly(res)
: reactive(res)
: res
- 这就是 mutableHandlers ,而对于 readonlyHandlers,我们可以看出首先不允许任何 set、 deleteProperty 操作,然后对于 get,我们刚才也知道,不会进行 track 操作。剩下两个 shallowGet 和 shallowReadonlyGet,就不在讲了。
export const readonlyHandlers: ProxyHandler<object> = {
get: readonlyGet,
has,
ownKeys,
set(target, key) {
if (__DEV__) {
console.warn(
`Set operation on key "${String(key)}" failed: target is readonly.`,
target
)
}
return true
},
deleteProperty(target, key) {
if (__DEV__) {
console.warn(
`Delete operation on key "${String(key)}" failed: target is readonly.`,
target
)
}
return true
}
}
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