什么是 Change Detection ?

在應(yīng)用的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，state 代表需要顯示在應(yīng)用上的數(shù)據(jù)。當(dāng) state 發(fā)生變化時(shí)，往往需要一種機(jī)制來(lái)檢測(cè)變化的 state 并隨之更新對(duì)應(yīng)的界面。這個(gè)機(jī)制就叫做 Change Detection 機(jī)制。

在 WEB 開(kāi)發(fā)中，更新應(yīng)用界面其實(shí)就是對(duì) DOM 樹(shù)進(jìn)行修改。由于 DOM 操作是昂貴的，所以一個(gè)效率低下的 Change Detection 會(huì)讓?xiě)?yīng)用的性能變得很差。因此，框架在實(shí)現(xiàn) Change Detection 機(jī)制上的高效與否，很大程度上決定了其性能的好壞。

Change Detection 是如何實(shí)現(xiàn)的

Angular 可以檢測(cè)組件數(shù)據(jù)何時(shí)更改，然后自動(dòng)重新渲染視圖以反映該更改。但是在像點(diǎn)擊按鈕這樣的低級(jí)事件之后，它怎么能做到這一點(diǎn)呢？

通過(guò) Zone ， Angular 能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)的觸發(fā) Change Detection 機(jī)制。

Zone 是什么呢？簡(jiǎn)而言之，Zone 是一個(gè)執(zhí)行上下文（execution context），可以理解為一個(gè)執(zhí)行環(huán)境。與常見(jiàn)的瀏覽器執(zhí)行環(huán)境不同，在這個(gè)環(huán)節(jié)中執(zhí)行的所有異步任務(wù)都被稱為 Task ，Zone 為這些 Task 提供了一堆的鉤子（hook），使得開(kāi)發(fā)者可以很輕松的「監(jiān)控」環(huán)境中所有的異步任務(wù)。

題外話：由于 Angular 極力的推崇使用可觀察對(duì)象（Observable），如果完全的基于 Observable 來(lái)開(kāi)發(fā)應(yīng)用，可以代替 Zone 來(lái)實(shí)現(xiàn)追蹤調(diào)用棧的功能，且性能還比使用 Zone 會(huì)稍好一些。

  // Angular 在 v5.0.0-beta.8 起可以通過(guò)配置不使用 Zone 
  import { platformBrowser } from '@angular/platform-browser';
  platformBrowser().bootstrapModuleFactory(AppModuleNgFactory, { ngZone: 'noop' });

覆蓋瀏覽器默認(rèn)機(jī)制

Angular 在啟動(dòng)時(shí)會(huì)重寫(xiě)瀏覽器 low-level API，例如addEventListener，它是用于注冊(cè)所有瀏覽器事件的瀏覽器函數(shù)，包括點(diǎn)擊處理。Angular 將替換addEventListener為與此等效的新版本：

// this is the new version of addEventListener                                    
function addEventListener(eventName, callback) { 
    // call the real addEventListener                
    callRealAddEventListener(eventName, function() { 
        //first call the original callback              
        callback(...);
        // and then run Angular-specific functionality
        var changed = angular.runChangeDetection();
        if (changed) {
            angular.reRenderUIPart();
        }
    });
}

新的addEventListener為任何事件處理程序添加了更多功能：不僅調(diào)用了注冊(cè)的回調(diào)，而且 Angular 有機(jī)會(huì)運(yùn)行更改檢測(cè)并更新 UI。

支持瀏覽器異步 API

修補(bǔ)了以下常用瀏覽器機(jī)制以支持更改檢測(cè)：

• 所有瀏覽器事件（單擊、鼠標(biāo)懸停、按鍵等）
• setTimeout()和setInterval()
• Ajax HTTP 請(qǐng)求

事實(shí)上，Zone.js 修補(bǔ)了許多其他瀏覽器 API，以透明地觸發(fā) Angular 更改檢測(cè)，例如 Websockets。

這種機(jī)制的一個(gè)限制是，如果由于某種原因 Zone.js 不支持的異步瀏覽器 API，則不會(huì)觸發(fā)更改檢測(cè)。例如，IndexedDB 回調(diào)就是這種情況。

默認(rèn)的變更檢測(cè)機(jī)制是如何工作的？

每個(gè) Angular 組件都有一個(gè)關(guān)聯(lián)的變更檢測(cè)器，它是在應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建的。例如：

@Component({
    selector: 'todo-item',
    template: `<span class="todo noselect" 
       (click)="onToggle()">{{todo.owner.firstname}} - {{todo.description}}
       - completed: {{todo.completed}}</span>`
})
export class TodoItem {
    @Input()
    todo:Todo;
    @Output()
    toggle = new EventEmitter<Object>();
    onToggle() {
        this.toggle.emit(this.todo);
    }
}

該組件將接收一個(gè) Todo 對(duì)象作為輸入，并在 todo 狀態(tài)被切換時(shí)發(fā)出一個(gè)事件。

export class Todo {
    constructor(public id: number, 
        public description: string, 
        public completed: boolean, 
        public owner: Owner) {
    }
}

我們可以看到 Todo 有一個(gè)屬性owner，它本身就是一個(gè)具有兩個(gè)屬性的對(duì)象：firstname和lastname。

變更檢測(cè)器是什么樣的？

我們實(shí)際上可以在運(yùn)行時(shí)看到變化檢測(cè)器的樣子！要查看它，只需在 Todo 類中添加一些代碼以在訪問(wèn)某個(gè)屬性時(shí)觸發(fā)斷點(diǎn)。

當(dāng)斷點(diǎn)命中時(shí)，我們可以遍歷堆棧跟蹤并查看變化檢測(cè)：

這個(gè)方法一開(kāi)始可能看起來(lái)很奇怪，所有變量都奇怪命名。但是通過(guò)深入研究，我們注意到它在做一些非常簡(jiǎn)單的事情：對(duì)于模板中使用的每個(gè)表達(dá)式，它會(huì)將表達(dá)式中使用的屬性的當(dāng)前值與該屬性的先前值進(jìn)行比較。

如果前后的屬性值不同，就會(huì)設(shè)置isChanged 為true，就這樣！差不多，它是通過(guò)使用一個(gè)名為looseNotIdentical() 的方法來(lái)比較值。

那么嵌套對(duì)象owner呢？

我們可以在更改檢測(cè)器代碼中看到 owner 嵌套對(duì)象的屬性也正在檢查差異。但只比較 firstname 屬性，而不是 lastname 屬性。這是因?yàn)榻M件template中沒(méi)有使用lastname！同樣，Todo 的頂級(jí) id 屬性也沒(méi)有出于相同的原因進(jìn)行比較。

有了這個(gè)，我們可以有把握地說(shuō)：

默認(rèn)情況下，Angular Change Detection 通過(guò)檢查模板表達(dá)式的值是否已更改來(lái)工作。

我們還可以得出結(jié)論：

默認(rèn)情況下，Angular 不做深度對(duì)象比較來(lái)檢測(cè)變化，它只考慮模板使用的屬性

為什么默認(rèn)情況下更改檢測(cè)會(huì)這樣工作？

Angular 的主要目標(biāo)之一是更加透明和易于使用，因此框架用戶不必費(fèi)盡心思調(diào)試框架并了解內(nèi)部機(jī)制即可有效地使用它。

如果 Angular 默認(rèn)更改檢測(cè)機(jī)制基于組件輸入的參考比較而不是默認(rèn)機(jī)制，那會(huì)是什么情況？即使是像 TODO 應(yīng)用程序這樣簡(jiǎn)單的東西也很難構(gòu)建：開(kāi)發(fā)人員必須非常小心地創(chuàng)建一個(gè)新的 Todo，而不是簡(jiǎn)單地更新屬性。

OnPush 變化檢測(cè)策略

如果你覺(jué)得默認(rèn)模式影響了性能，我們也可以自定義 Angular 更改檢測(cè)。將組件更改檢測(cè)策略更新為OnPush：

@Component({
    selector: 'todo-list',
    changeDetection: ChangeDetectionStrategy.OnPush,
    template: ...
})
export class TodoList {
    ...
}

現(xiàn)在讓我們?cè)趹?yīng)用程序中添加幾個(gè)按鈕：一個(gè)是通過(guò)直接改變列表的第一項(xiàng)來(lái)切換列表的第一項(xiàng)，另一個(gè)是向整個(gè)列表添加一個(gè) Todo。代碼如下所示：

@Component({
    selector: 'app',
    template: `<div>
                    <todo-list [todos]="todos"></todo-list>
               </div>
               <button (click)="toggleFirst()">Toggle First Item</button>
               <button (click)="addTodo()">Add Todo to List</button>`
})
export class App {
    todos:Array = initialData;
    constructor() {
    }
    toggleFirst() {
        this.todos[0].completed = ! this.todos[0].completed;
    }
    addTodo() {
        let newTodos = this.todos.slice(0);
        newTodos.push( new Todo(1, "TODO 4", 
            false, new Owner("John", "Doe")));
        this.todos = newTodos;
    }
}

現(xiàn)在讓我們看看這兩個(gè)新按鈕的行為：

• 第一個(gè)按鈕“切換第一項(xiàng)”不起作用！這是因?yàn)樵?code>toggleFirst()方法直接改變了列表中的一個(gè)元素。
  TodoList無(wú)法檢測(cè)到這一點(diǎn)，因?yàn)樗妮斎雲(yún)⒖?code>todos沒(méi)有改變
• 第二個(gè)按鈕確實(shí)有效！請(qǐng)注意，該方法addTodo()創(chuàng)建了 todo 列表的副本，然后將項(xiàng)目添加到副本中，最后將 todos 成員變量替換為復(fù)制的列表。這會(huì)觸發(fā)更改檢測(cè)，因?yàn)榻M件檢測(cè)到其輸入中的參考更改：它收到了一個(gè)新列表！
• 在第二個(gè)按鈕中，直接改變 todos 列表是行不通的！我們真的需要一個(gè)新的清單。

OnPush只是通過(guò)引用比較輸入嗎？

情況并非如此。

當(dāng)使用 OnPush 檢測(cè)器時(shí)，框架將在 OnPush 組件的任何輸入屬性更改、觸發(fā)事件或 Observable 觸發(fā)事件時(shí)檢查

盡管允許更好的性能，但OnPush如果與可變對(duì)象一起使用，則使用會(huì)帶來(lái)很高的復(fù)雜性成本。它可能會(huì)引入難以推理和重現(xiàn)的錯(cuò)誤。但是有一種方法可以使使用OnPush可行。

使用 Immutable.js 簡(jiǎn)化 Angular 應(yīng)用程序的構(gòu)建

如果我們只使用不可變對(duì)象和不可變列表來(lái)構(gòu)建我們的應(yīng)用程序，則可以OnPush透明地在任何地方使用，而不會(huì)遇到更改檢測(cè)錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。這是因?yàn)閷?duì)于不可變對(duì)象，修改數(shù)據(jù)的唯一方法是創(chuàng)建一個(gè)新的不可變對(duì)象并替換之前的對(duì)象。使用不可變對(duì)象，我們可以保證：

• 新的不可變對(duì)象將始終觸發(fā)OnPush更改檢測(cè)
• 我們不會(huì)因?yàn)橥泟?chuàng)建對(duì)象的新副本而意外創(chuàng)建錯(cuò)誤，因?yàn)樾薷臄?shù)據(jù)的唯一方法是創(chuàng)建新對(duì)象

實(shí)現(xiàn)不可變的一個(gè)不錯(cuò)的選擇是使用Immutable.js庫(kù)。該庫(kù)為構(gòu)建應(yīng)用程序提供了不可變?cè)Z(yǔ)，例如不可變對(duì)象（映射）和不可變列表。

避免變更檢測(cè)循環(huán)：生產(chǎn)與開(kāi)發(fā)模式

Angular 更改檢測(cè)的重要屬性之一是，與 AngularJs 不同，它強(qiáng)制執(zhí)行單向數(shù)據(jù)流：當(dāng)我們的控制器類上的數(shù)據(jù)更新時(shí)，更改檢測(cè)運(yùn)行并更新視圖。

如何在 Angular 中觸發(fā)變更檢測(cè)循環(huán)？

一種方法是如果我們使用生命周期回調(diào)。例如，在TodoList組件中，我們可以觸發(fā)對(duì)另一個(gè)組件的回調(diào)來(lái)更改其中一個(gè)綁定：

ngAfterViewChecked() {
    if (this.callback && this.clicked) {
        console.log("changing status ...");
        this.callback(Math.random());
    }
}

控制臺(tái)中將顯示一條錯(cuò)誤消息：

EXCEPTION: Expression '{{message}} in App@3:20' has changed after it was checked

僅當(dāng)我們?cè)陂_(kāi)發(fā)模式下運(yùn)行 Angular 時(shí)才會(huì)拋出此錯(cuò)誤消息。如果我們啟用生產(chǎn)模式會(huì)發(fā)生什么？ 在生產(chǎn)模式下，錯(cuò)誤不會(huì)被拋出，問(wèn)題也不會(huì)被發(fā)現(xiàn)。

在開(kāi)發(fā)階段始終使用開(kāi)發(fā)模式會(huì)更好，因?yàn)檫@樣可以避免問(wèn)題。這種保證是以 Angular 總是運(yùn)行兩次變更檢測(cè)為代價(jià)的，第二次檢測(cè)這種情況。在生產(chǎn)模式下，變更檢測(cè)只運(yùn)行一次。

打開(kāi)/關(guān)閉變化檢測(cè)，并手動(dòng)觸發(fā)它

在某些特殊情況下，我們確實(shí)想要關(guān)閉更改檢測(cè)。想象一下這樣一種情況，大量數(shù)據(jù)通過(guò) websocket 從后端到達(dá)。我們可能只想每 5 秒更新一次 UI 的某個(gè)部分。為此，我們首先將更改檢測(cè)器注入到組件中：

constructor(private ref: ChangeDetectorRef) {
    ref.detach();
    setInterval(() => {
      this.ref.detectChanges();
    }, 5000);
  }

正如我們所看到的，我們只是分離了變化檢測(cè)器，這有效地關(guān)閉了變化檢測(cè)。然后我們只需每 5 秒通過(guò)調(diào)用手動(dòng)觸發(fā)它detectChanges()。

現(xiàn)在讓我們快速總結(jié)一下我們需要了解的關(guān)于 Angular 變更檢測(cè)的所有內(nèi)容：它是什么，它是如何工作的以及可用的主要變更檢測(cè)類型是什么。

概括

Angular 更改檢測(cè)是一個(gè)內(nèi)置的框架功能，可確保組件數(shù)據(jù)與其 HTML 模板視圖之間的自動(dòng)同步。

更改檢測(cè)的工作原理是檢測(cè)常見(jiàn)的瀏覽器事件，如鼠標(biāo)點(diǎn)擊、HTTP 請(qǐng)求和其他類型的事件，并確定每個(gè)組件的視圖是否需要更新。

變更檢測(cè)有兩種類型：

• 默認(rèn)更改檢測(cè)：Angular 通過(guò)比較事件發(fā)生前后的所有模板表達(dá)式值來(lái)決定是否需要更新視圖，用于組件樹(shù)的所有組件
• OnPush 更改檢測(cè)：這通過(guò)檢測(cè)是否已通過(guò)組件輸入或使用異步管道訂閱的 Observable 將某些新數(shù)據(jù)顯式推送到組件中來(lái)工作

Angular默認(rèn)更改檢測(cè)機(jī)制實(shí)際上與 AngularJs 非常相似：它比較瀏覽器事件之前和之后模板表達(dá)式的值，以查看是否有更改。它對(duì)所有組件都這樣做。但也有一些重要的區(qū)別：

一方面，沒(méi)有變化檢測(cè)循環(huán)，也沒(méi)有 AngularJs 中命名的摘要循環(huán)。這允許僅通過(guò)查看其模板和控制器來(lái)推理每個(gè)組件。

另一個(gè)區(qū)別是，由于變化檢測(cè)器的構(gòu)建方式，檢測(cè)組件變化的機(jī)制要快得多。

最后，與 AngularJs 不同的是，變化檢測(cè)機(jī)制是可定制的。

以上就是Angular 的 Change Detection機(jī)制實(shí)現(xiàn)詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Angular Change Detection機(jī)制的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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