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剖析Vue實(shí)現(xiàn)原理 - 如何實(shí)現(xiàn)雙向綁定mvvm(轉(zhuǎn)載)

nemo / 2913人閱讀

摘要:接下來要看看這個(gè)訂閱者的具體實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)訂閱者作為和之間通信的橋梁,主要做的事情是在自身實(shí)例化時(shí)往屬性訂閱器里面添加自己自身必須有一個(gè)方法待屬性變動(dòng)通知時(shí),能調(diào)用自身的方法,并觸發(fā)中綁定的回調(diào),則功成身退。

本文能幫你做什么?
1、了解vue的雙向數(shù)據(jù)綁定原理以及核心代碼模塊
2、緩解好奇心的同時(shí)了解如何實(shí)現(xiàn)雙向綁定
為了便于說明原理與實(shí)現(xiàn),本文相關(guān)代碼主要摘自vue源碼, 并進(jìn)行了簡化改造,相對(duì)較簡陋,并未考慮到數(shù)組的處理、數(shù)據(jù)的循環(huán)依賴等,也難免存在一些問題,歡迎大家指正。不過這些并不會(huì)影響大家的閱讀和理解,相信看完本文后對(duì)大家在閱讀vue源碼的時(shí)候會(huì)更有幫助

相信大家對(duì)mvvm雙向綁定應(yīng)該都不陌生了,一言不合上代碼,下面先看一個(gè)本文最終實(shí)現(xiàn)的效果吧,和vue一樣的語法,如果還不了解雙向綁定,猛戳Google


{{word}}






效果:

幾種實(shí)現(xiàn)雙向綁定的做法

目前幾種主流的mvc(vm)框架都實(shí)現(xiàn)了單向數(shù)據(jù)綁定,而我所理解的雙向數(shù)據(jù)綁定無非就是在單向綁定的基礎(chǔ)上給可輸入元素(input、textare等)添加了change(input)事件,來動(dòng)態(tài)修改model和 view,并沒有多高深。所以無需太過介懷是實(shí)現(xiàn)的單向或雙向綁定。

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)綁定的做法有大致如下幾種:

發(fā)布者-訂閱者模式(backbone.js)

臟值檢查(angular.js)

數(shù)據(jù)劫持(vue.js)

發(fā)布者-訂閱者模式: 一般通過sub, pub的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和視圖的綁定監(jiān)聽,更新數(shù)據(jù)方式通常做法是 vm.set("property", value),這里有篇文章講的比較詳細(xì),有興趣可點(diǎn)這里

這種方式現(xiàn)在畢竟太low了,我們更希望通過 vm.property = value這種方式更新數(shù)據(jù),同時(shí)自動(dòng)更新視圖,于是有了下面兩種方式

臟值檢查: angular.js 是通過臟值檢測的方式比對(duì)數(shù)據(jù)是否有變更,來決定是否更新視圖,最簡單的方式就是通過 setInterval() 定時(shí)輪詢檢測數(shù)據(jù)變動(dòng),當(dāng)然Google不會(huì)這么low,angular只有在指定的事件觸發(fā)時(shí)進(jìn)入臟值檢測,大致如下:

DOM事件,譬如用戶輸入文本,點(diǎn)擊按鈕等。( ng-click )
XHR響應(yīng)事件 ( $http )
瀏覽器Location變更事件 ( $location )
Timer事件( $timeout , $interval )
執(zhí)行 $digest() 或 $apply()
數(shù)據(jù)劫持: vue.js 則是采用數(shù)據(jù)劫持結(jié)合發(fā)布者-訂閱者模式的方式,通過Object.defineProperty()來劫持各個(gè)屬性的setter,getter,在數(shù)據(jù)變動(dòng)時(shí)發(fā)布消息給訂閱者,觸發(fā)相應(yīng)的監(jiān)聽回調(diào)。

思路整理

已經(jīng)了解到vue是通過數(shù)據(jù)劫持的方式來做數(shù)據(jù)綁定的,其中最核心的方法便是通過Object.defineProperty()來實(shí)現(xiàn)對(duì)屬性的劫持,達(dá)到監(jiān)聽數(shù)據(jù)變動(dòng)的目的,無疑這個(gè)方法是本文中最重要、最基礎(chǔ)的內(nèi)容之一,如果不熟悉defineProperty,猛戳這里整理了一下,要實(shí)現(xiàn)mvvm的雙向綁定,就必須要實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn): 1、實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)聽器Observer,能夠?qū)?shù)據(jù)對(duì)象的所有屬性進(jìn)行監(jiān)聽,如有變動(dòng)可拿到最新值并通知訂閱者 2、實(shí)現(xiàn)一個(gè)指令解析器Compile,對(duì)每個(gè)元素節(jié)點(diǎn)的指令進(jìn)行掃描和解析,根據(jù)指令模板替換數(shù)據(jù),以及綁定相應(yīng)的更新函數(shù) 3、實(shí)現(xiàn)一個(gè)Watcher,作為連接Observer和Compile的橋梁,能夠訂閱并收到每個(gè)屬性變動(dòng)的通知,執(zhí)行指令綁定的相應(yīng)回調(diào)函數(shù),從而更新視圖 4、mvvm入口函數(shù),整合以上三者

上述流程如圖所示:

1、實(shí)現(xiàn)Observer

ok, 思路已經(jīng)整理完畢,也已經(jīng)比較明確相關(guān)邏輯和模塊功能了,let"s do it 我們知道可以利用Obeject.defineProperty()來監(jiān)聽屬性變動(dòng) 那么將需要observe的數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行遞歸遍歷,包括子屬性對(duì)象的屬性,都加上 setter和getter 這樣的話,給這個(gè)對(duì)象的某個(gè)值賦值,就會(huì)觸發(fā)setter,那么就能監(jiān)聽到了數(shù)據(jù)變化。。相關(guān)代碼可以是這樣:

var data = {name: "kindeng"};
observe(data);
data.name = "dmq"; // 哈哈哈,監(jiān)聽到值變化了 kindeng --> dmq

function observe(data) {

if (!data || typeof data !== "object") {
    return;
}
// 取出所有屬性遍歷
Object.keys(data).forEach(function(key) {
    defineReactive(data, key, data[key]);
});

};

function defineReactive(data, key, val) {

observe(val); // 監(jiān)聽子屬性
Object.defineProperty(data, key, {
    enumerable: true, // 可枚舉
    configurable: false, // 不能再define
    get: function() {
        return val;
    },
    set: function(newVal) {
        console.log("哈哈哈,監(jiān)聽到值變化了 ", val, " --> ", newVal);
        val = newVal;
    }
});

}

這樣我們已經(jīng)可以監(jiān)聽每個(gè)數(shù)據(jù)的變化了,那么監(jiān)聽到變化之后就是怎么通知訂閱者了,所以接下來我們需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)消息訂閱器,很簡單,維護(hù)一個(gè)數(shù)組,用來收集訂閱者,數(shù)據(jù)變動(dòng)觸發(fā)notify,再調(diào)用訂閱者的update方法,代碼改善之后是這樣:

// ... 省略
function defineReactive(data, key, val) {

var dep = new Dep();
observe(val); // 監(jiān)聽子屬性

Object.defineProperty(data, key, {
    // ... 省略
    set: function(newVal) {
        if (val === newVal) return;
        console.log("哈哈哈,監(jiān)聽到值變化了 ", val, " --> ", newVal);
        val = newVal;
        dep.notify(); // 通知所有訂閱者
    }
});

}

function Dep() {

this.subs = [];

}
Dep.prototype = {

addSub: function(sub) {
    this.subs.push(sub);
},
notify: function() {
    this.subs.forEach(function(sub) {
        sub.update();
    });
}

};
那么問題來了,誰是訂閱者?怎么往訂閱器添加訂閱者? 沒錯(cuò),上面的思路整理中我們已經(jīng)明確訂閱者應(yīng)該是Watcher, 而且var dep = new Dep();是在 defineReactive方法內(nèi)部定義的,所以想通過dep添加訂閱者,就必須要在閉包內(nèi)操作,所以我們可以在 getter里面動(dòng)手腳:

// Observer.js
// ...省略
Object.defineProperty(data, key, {

get: function() {
    // 由于需要在閉包內(nèi)添加watcher,所以通過Dep定義一個(gè)全局target屬性,暫存watcher, 添加完移除
    Dep.target && dep.addDep(Dep.target);
    return val;
}
// ... 省略

});

// Watcher.js
Watcher.prototype = {

get: function(key) {
    Dep.target = this;
    this.value = data[key]; // 這里會(huì)觸發(fā)屬性的getter,從而添加訂閱者
    Dep.target = null;
}

}
這里已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)Observer了,已經(jīng)具備了監(jiān)聽數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)變化通知訂閱者的功能,完整代碼。那么接下來就是實(shí)現(xiàn)Compile了

2、實(shí)現(xiàn)Compile

compile主要做的事情是解析模板指令,將模板中的變量替換成數(shù)據(jù),然后初始化渲染頁面視圖,并將每個(gè)指令對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)綁定更新函數(shù),添加監(jiān)聽數(shù)據(jù)的訂閱者,一旦數(shù)據(jù)有變動(dòng),收到通知,更新視圖,如圖所示:

因?yàn)楸闅v解析的過程有多次操作dom節(jié)點(diǎn),為提高性能和效率,會(huì)先將跟節(jié)點(diǎn)el轉(zhuǎn)換成文檔碎片fragment進(jìn)行解析編譯操作,解析完成,再將fragment添加回原來的真實(shí)dom節(jié)點(diǎn)中

function Compile(el) {

this.$el = this.isElementNode(el) ? el : document.querySelector(el);
if (this.$el) {
    this.$fragment = this.node2Fragment(this.$el);
    this.init();
    this.$el.appendChild(this.$fragment);
}

}
Compile.prototype = {

init: function() { this.compileElement(this.$fragment); },
node2Fragment: function(el) {
    var fragment = document.createDocumentFragment(), child;
    // 將原生節(jié)點(diǎn)拷貝到fragment
    while (child = el.firstChild) {
        fragment.appendChild(child);
    }
    return fragment;
}

};
compileElement方法將遍歷所有節(jié)點(diǎn)及其子節(jié)點(diǎn),進(jìn)行掃描解析編譯,調(diào)用對(duì)應(yīng)的指令渲染函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)渲染,并調(diào)用對(duì)應(yīng)的指令更新函數(shù)進(jìn)行綁定,詳看代碼及注釋說明:

Compile.prototype = {

// ... 省略
compileElement: function(el) {
    var childNodes = el.childNodes, me = this;
    [].slice.call(childNodes).forEach(function(node) {
        var text = node.textContent;
        var reg = /{{(.*)}}/;   // 表達(dá)式文本
        // 按元素節(jié)點(diǎn)方式編譯
        if (me.isElementNode(node)) {
            me.compile(node);
        } else if (me.isTextNode(node) && reg.test(text)) {
            me.compileText(node, RegExp.$1);
        }
        // 遍歷編譯子節(jié)點(diǎn)
        if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
            me.compileElement(node);
        }
    });
},

compile: function(node) {
    var nodeAttrs = node.attributes, me = this;
    [].slice.call(nodeAttrs).forEach(function(attr) {
        // 規(guī)定:指令以 v-xxx 命名
        // 如  中指令為 v-text
        var attrName = attr.name;   // v-text
        if (me.isDirective(attrName)) {
            var exp = attr.value; // content
            var dir = attrName.substring(2);    // text
            if (me.isEventDirective(dir)) {
                // 事件指令, 如 v-on:click
                compileUtil.eventHandler(node, me.$vm, exp, dir);
            } else {
                // 普通指令
                compileUtil[dir] && compileUtil[dir](node, me.$vm, exp);
            }
        }
    });
}

};

// 指令處理集合
var compileUtil = {

text: function(node, vm, exp) {
    this.bind(node, vm, exp, "text");
},
// ...省略
bind: function(node, vm, exp, dir) {
    var updaterFn = updater[dir + "Updater"];
    // 第一次初始化視圖
    updaterFn && updaterFn(node, vm[exp]);
    // 實(shí)例化訂閱者,此操作會(huì)在對(duì)應(yīng)的屬性消息訂閱器中添加了該訂閱者watcher
    new Watcher(vm, exp, function(value, oldValue) {
        // 一旦屬性值有變化,會(huì)收到通知執(zhí)行此更新函數(shù),更新視圖
        updaterFn && updaterFn(node, value, oldValue);
    });
}

};

// 更新函數(shù)
var updater = {

textUpdater: function(node, value) {
    node.textContent = typeof value == "undefined" ? "" : value;
}
// ...省略

};
這里通過遞歸遍歷保證了每個(gè)節(jié)點(diǎn)及子節(jié)點(diǎn)都會(huì)解析編譯到,包括了{(lán){}}表達(dá)式聲明的文本節(jié)點(diǎn)。指令的聲明規(guī)定是通過特定前綴的節(jié)點(diǎn)屬性來標(biāo)記,如

至此,一個(gè)簡單的Compile就完成了,完整代碼。接下來要看看Watcher這個(gè)訂閱者的具體實(shí)現(xiàn)了

3、實(shí)現(xiàn)Watcher

Watcher訂閱者作為Observer和Compile之間通信的橋梁,主要做的事情是: 1、在自身實(shí)例化時(shí)往屬性訂閱器(dep)里面添加自己 2、自身必須有一個(gè)update()方法 3、待屬性變動(dòng)dep.notice()通知時(shí),能調(diào)用自身的update()方法,并觸發(fā)Compile中綁定的回調(diào),則功成身退。 如果有點(diǎn)亂,可以回顧下前面的思路整理

function Watcher(vm, exp, cb) {

this.cb = cb;
this.vm = vm;
this.exp = exp;
// 此處為了觸發(fā)屬性的getter,從而在dep添加自己,結(jié)合Observer更易理解
this.value = this.get(); 

}
Watcher.prototype = {

update: function() {
    this.run(); // 屬性值變化收到通知
},
run: function() {
    var value = this.get(); // 取到最新值
    var oldVal = this.value;
    if (value !== oldVal) {
        this.value = value;
        this.cb.call(this.vm, value, oldVal); // 執(zhí)行Compile中綁定的回調(diào),更新視圖
    }
},
get: function() {
    Dep.target = this;  // 將當(dāng)前訂閱者指向自己
    var value = this.vm[exp];   // 觸發(fā)getter,添加自己到屬性訂閱器中
    Dep.target = null;  // 添加完畢,重置
    return value;
}

};
// 這里再次列出Observer和Dep,方便理解
Object.defineProperty(data, key, {

get: function() {
    // 由于需要在閉包內(nèi)添加watcher,所以可以在Dep定義一個(gè)全局target屬性,暫存watcher, 添加完移除
    Dep.target && dep.addDep(Dep.target);
    return val;
}
// ... 省略

});
Dep.prototype = {

notify: function() {
    this.subs.forEach(function(sub) {
        sub.update(); // 調(diào)用訂閱者的update方法,通知變化
    });
}

};
實(shí)例化Watcher的時(shí)候,調(diào)用get()方法,通過Dep.target = watcherInstance標(biāo)記訂閱者是當(dāng)前watcher實(shí)例,強(qiáng)行觸發(fā)屬性定義的getter方法,getter方法執(zhí)行的時(shí)候,就會(huì)在屬性的訂閱器dep添加當(dāng)前watcher實(shí)例,從而在屬性值有變化的時(shí)候,watcherInstance就能收到更新通知。

ok, Watcher也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了,完整代碼。 基本上vue中數(shù)據(jù)綁定相關(guān)比較核心的幾個(gè)模塊也是這幾個(gè),猛戳這里 , 在src 目錄可找到vue源碼。

最后來講講MVVM入口文件的相關(guān)邏輯和實(shí)現(xiàn)吧,相對(duì)就比較簡單了~

4、實(shí)現(xiàn)MVVM

MVVM作為數(shù)據(jù)綁定的入口,整合Observer、Compile和Watcher三者,通過Observer來監(jiān)聽自己的model數(shù)據(jù)變化,通過Compile來解析編譯模板指令,最終利用Watcher搭起Observer和Compile之間的通信橋梁,達(dá)到數(shù)據(jù)變化 -> 視圖更新;視圖交互變化(input) -> 數(shù)據(jù)model變更的雙向綁定效果。

一個(gè)簡單的MVVM構(gòu)造器是這樣子:

function MVVM(options) {

this.$options = options;
var data = this._data = this.$options.data;
observe(data, this);
this.$compile = new Compile(options.el || document.body, this)

}
但是這里有個(gè)問題,從代碼中可看出監(jiān)聽的數(shù)據(jù)對(duì)象是options.data,每次需要更新視圖,則必須通過var vm = new MVVM({data:{name: "kindeng"}}); vm._data.name = "dmq";這樣的方式來改變數(shù)據(jù)。

顯然不符合我們一開始的期望,我們所期望的調(diào)用方式應(yīng)該是這樣的: var vm = new MVVM({data: {name: "kindeng"}}); vm.name = "dmq";

所以這里需要給MVVM實(shí)例添加一個(gè)屬性代理的方法,使訪問vm的屬性代理為訪問vm._data的屬性,改造后的代碼如下:

function MVVM(options) {

this.$options = options;
var data = this._data = this.$options.data, me = this;
// 屬性代理,實(shí)現(xiàn) vm.xxx -> vm._data.xxx
Object.keys(data).forEach(function(key) {
    me._proxy(key);
});
observe(data, this);
this.$compile = new Compile(options.el || document.body, this)

}

MVVM.prototype = {

_proxy: function(key) {
    var me = this;
    Object.defineProperty(me, key, {
        configurable: false,
        enumerable: true,
        get: function proxyGetter() {
            return me._data[key];
        },
        set: function proxySetter(newVal) {
            me._data[key] = newVal;
        }
    });
}

};

這里主要還是利用了Object.defineProperty()這個(gè)方法來劫持了vm實(shí)例對(duì)象的屬性的讀寫權(quán),使讀寫vm實(shí)例的屬性轉(zhuǎn)成讀寫了vm._data的屬性值,達(dá)到魚目混珠的效果,哈哈

至此,全部模塊和功能已經(jīng)完成了,如本文開頭所承諾的兩點(diǎn)。一個(gè)簡單的MVVM模塊已經(jīng)實(shí)現(xiàn),其思想和原理大部分來自經(jīng)過簡化改造的vue源碼,猛戳這里可以看到本文的所有相關(guān)代碼。 由于本文內(nèi)容偏實(shí)踐,所以代碼量較多,且不宜列出大篇幅代碼,所以建議想深入了解的童鞋可以再次結(jié)合本文源代碼來進(jìn)行閱讀,這樣會(huì)更加容易理解和掌握。

總結(jié)

本文主要圍繞“幾種實(shí)現(xiàn)雙向綁定的做法”、“實(shí)現(xiàn)Observer”、“實(shí)現(xiàn)Compile”、“實(shí)現(xiàn)Watcher”、“實(shí)現(xiàn)MVVM”這幾個(gè)模塊來闡述了雙向綁定的原理和實(shí)現(xiàn)。并根據(jù)思路流程漸進(jìn)梳理講解了一些細(xì)節(jié)思路和比較關(guān)鍵的內(nèi)容點(diǎn),以及通過展示部分關(guān)鍵代碼講述了怎樣一步步實(shí)現(xiàn)一個(gè)雙向綁定MVVM。文中肯定會(huì)有一些不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃伎己湾e(cuò)誤,歡迎大家指正,有興趣歡迎一起探討和改進(jìn)~

最后,感謝您的閱讀!

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