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Vue原理剖析 實現(xiàn)雙向綁定MVVM

 更新時間:2017年05月03日 14:25:22   作者:鄧木琴居然被盜用了  
這篇文章主要為大家剖析了Vue原理,實現(xiàn)雙向綁定MVVM,具有一定的參考價值,感興趣的小伙伴們可以參考一下

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、緩解好奇心的同時了解如何實現(xiàn)雙向綁定
為了便于說明原理與實現(xiàn),本文相關(guān)代碼主要摘自vue源碼, 并進行了簡化改造,相對較簡陋,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。不過這些并不會影響大家的閱讀和理解,相信看完本文后對大家在閱讀vue源碼的時候會更有幫助<
本文所有相關(guān)代碼均在github上面可找到 https://github.com/DMQ/mvvm
相信大家對mvvm雙向綁定應(yīng)該都不陌生了,一言不合上代碼,下面先看一個本文最終實現(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

<div id="mvvm-app">
 <input type="text" v-model="word">
 <p>{{word}}</p>
 <button v-on:click="sayHi">change model</button>
</div>

<script src="./js/observer.js"></script>
<script src="./js/watcher.js"></script>
<script src="./js/compile.js"></script>
<script src="./js/mvvm.js"></script>
<script>
 var vm = new MVVM({
 el: '#mvvm-app',
 data: {
  word: 'Hello World!'
 },
 methods: {
  sayHi: function() {
  this.word = 'Hi, everybody!';
  }
 }
 });
</script>

效果:


幾種實現(xiàn)雙向綁定的做法

目前幾種主流的mvc(vm)框架都實現(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,來動態(tài)修改model和 view,并沒有多高深。所以無需太過介懷是實現(xiàn)的單向或雙向綁定。

實現(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,有興趣可點這里

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),同時自動更新視圖,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() 定時輪詢檢測數(shù)據(jù)變動,當然Google不會這么low,angular只有在指定的事件觸發(fā)時進入臟值檢測,大致如下:

  • DOM事件,譬如用戶輸入文本,點擊按鈕等。( 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()來劫持各個屬性的setter,getter,在數(shù)據(jù)變動時發(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()來實現(xiàn)對屬性的劫持,達到監(jiān)聽數(shù)據(jù)變動的目的,無疑這個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,要實現(xiàn)mvvm的雙向綁定,就必須要實現(xiàn)以下幾點:
1、實現(xiàn)一個數(shù)據(jù)監(jiān)聽器Observer,能夠?qū)?shù)據(jù)對象的所有屬性進行監(jiān)聽,如有變動可拿到最新值并通知訂閱者
2、實現(xiàn)一個指令解析器Compile,對每個元素節(jié)點的指令進行掃描和解析,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、實現(xiàn)一個Watcher,作為連接Observer和Compile的橋梁,能夠訂閱并收到每個屬性變動的通知,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
那么將需要observe的數(shù)據(jù)對象進行遞歸遍歷,包括子屬性對象的屬性,都加上 setter和getter
這樣的話,給這個對象的某個值賦值,就會觸發(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現(xiàn)一個消息訂閱器,很簡單,維護一個數(shù)組,用來收集訂閱者,數(shù)據(jù)變動觸發(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,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]; // 這里會觸發(fā)屬性的getter,從而添加訂閱者
 Dep.target = null;
 }
}

這里已經(jīng)實現(xiàn)了一個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。那么接下來就是實現(xiàn)Compile了

2、實現(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,并將每個指令對應(yīng)的節(jié)點綁定更新函數(shù),添加監(jiān)聽數(shù)據(jù)的訂閱者,一旦數(shù)據(jù)有變動,收到通知,更新視圖,如圖所示:


因為遍歷解析的過程有多次操作dom節(jié)點,為提高性能和效率,會先將跟節(jié)點el轉(zhuǎn)換成文檔碎片fragment進行解析編譯操作,解析完成,再將fragment添加回原來的真實dom節(jié)點中

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)點拷貝到fragment
 while (child = el.firstChild) {
  fragment.appendChild(child);
 }
 return fragment;
 }
};

compileElement方法將遍歷所有節(jié)點及其子節(jié)點,進行掃描解析編譯,調(diào)用對應(yīng)的指令渲染函數(shù)進行數(shù)據(jù)渲染,并調(diào)用對應(yīng)的指令更新函數(shù)進行綁定,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 = /\{\{(.*)\}\}/; // 表達式文本
  // 按元素節(jié)點方式編譯
  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
  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 <span v-text="content"></span> 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]);
 // 實例化訂閱者,此操作會在對應(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節(jié)點及子節(jié)點都會解析編譯到,包括了{{}}表達式聲明的文本節(jié)點。指令的聲明規(guī)定是通過特定前綴的節(jié)點屬性來標記,如<span v-text="content" other-attr中v-text便是指令,而other-attr不是指令,只是普通的屬性。
監(jiān)聽數(shù)據(jù)、綁定更新函數(shù)的處理是在compileUtil.bind()這個方法中,通過new Watcher()添加回調(diào)來接收數(shù)據(jù)變化的通知

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

3、實現(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、在自身實例化時往屬性訂閱器(dep)里面添加自己
2、自身必須有一個update()方法
3、待屬性變動dep.notice()通知時,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
 });
 }
};

實例化Watcher的時候,調(diào)用get()方法,通過Dep.target = watcherInstance標記訂閱者是當前watcher實例,強行觸發(fā)屬性定義的getter方法,getter方法執(zhí)行的時候,就會在屬性的訂閱器dep添加當前watcher實例,從而在屬性值有變化的時候,watcherInstance就能收到更新通知。

ok, Watcher也已經(jīng)實現(xiàn)了,完整代碼。
基本上vue中數(shù)據(jù)綁定相關(guān)比較核心的幾個模塊也是這幾個,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)邏輯和實現(xiàn)吧,相對就比較簡單了~

4、實現(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)
}

但是這里有個問題,從代碼中可看出監(jiān)聽的數(shù)據(jù)對象是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實例添加一個屬性代理的方法,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()這個方法來劫持了vm實例對象的屬性的讀寫權(quán),使讀寫vm實例的屬性轉(zhuǎn)成讀寫了vm._data的屬性值,達到魚目混珠的效果,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。一個簡單的MVVM模塊已經(jīng)實現(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)合本文源代碼來進行閱讀,這樣會更加容易理解和掌握。

總結(jié)

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

最后,感謝您的閱讀!

以上就是本文的全部內(nèi)容,希望對大家的學習有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。

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