什么是 Change Detection ?

在應用的開發(fā)過程中，state 代表需要顯示在應用上的數(shù)據(jù)。當 state 發(fā)生變化時，往往需要一種機制來檢測變化的 state 并隨之更新對應的界面。這個機制就叫做 Change Detection 機制。

在 WEB 開發(fā)中，更新應用界面其實就是對 DOM 樹進行修改。由于 DOM 操作是昂貴的，所以一個效率低下的 Change Detection 會讓應用的性能變得很差。因此，框架在實現(xiàn) Change Detection 機制上的高效與否，很大程度上決定了其性能的好壞。

Change Detection 是如何實現(xiàn)的

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

通過 Zone ， Angular 能夠?qū)崿F(xiàn)自動的觸發(fā) Change Detection 機制。

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

題外話：由于 Angular 極力的推崇使用可觀察對象（Observable），如果完全的基于 Observable 來開發(fā)應用，可以代替 Zone 來實現(xiàn)追蹤調(diào)用棧的功能，且性能還比使用 Zone 會稍好一些。

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

覆蓋瀏覽器默認機制

Angular 在啟動時會重寫瀏覽器 low-level API，例如addEventListener，它是用于注冊所有瀏覽器事件的瀏覽器函數(shù)，包括點擊處理。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)用了注冊的回調(diào)，而且 Angular 有機會運行更改檢測并更新 UI。

支持瀏覽器異步 API

修補了以下常用瀏覽器機制以支持更改檢測：

• 所有瀏覽器事件（單擊、鼠標懸停、按鍵等）
• setTimeout()和setInterval()
• Ajax HTTP 請求

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

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

默認的變更檢測機制是如何工作的？

每個 Angular 組件都有一個關(guān)聯(lián)的變更檢測器，它是在應用程序啟動時創(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 Todo 對象作為輸入，并在 todo 狀態(tài)被切換時發(fā)出一個事件。

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

我們可以看到 Todo 有一個屬性owner，它本身就是一個具有兩個屬性的對象：firstname和lastname。

變更檢測器是什么樣的？

我們實際上可以在運行時看到變化檢測器的樣子！要查看它，只需在 Todo 類中添加一些代碼以在訪問某個屬性時觸發(fā)斷點。

當斷點命中時，我們可以遍歷堆棧跟蹤并查看變化檢測：

這個方法一開始可能看起來很奇怪，所有變量都奇怪命名。但是通過深入研究，我們注意到它在做一些非常簡單的事情：對于模板中使用的每個表達式，它會將表達式中使用的屬性的當前值與該屬性的先前值進行比較。

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

那么嵌套對象owner呢？

我們可以在更改檢測器代碼中看到 owner 嵌套對象的屬性也正在檢查差異。但只比較 firstname 屬性，而不是 lastname 屬性。這是因為組件template中沒有使用lastname！同樣，Todo 的頂級 id 屬性也沒有出于相同的原因進行比較。

有了這個，我們可以有把握地說：

默認情況下，Angular Change Detection 通過檢查模板表達式的值是否已更改來工作。

我們還可以得出結(jié)論：

默認情況下，Angular 不做深度對象比較來檢測變化，它只考慮模板使用的屬性

為什么默認情況下更改檢測會這樣工作？

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

如果 Angular 默認更改檢測機制基于組件輸入的參考比較而不是默認機制，那會是什么情況？即使是像 TODO 應用程序這樣簡單的東西也很難構(gòu)建：開發(fā)人員必須非常小心地創(chuàng)建一個新的 Todo，而不是簡單地更新屬性。

OnPush 變化檢測策略

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

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

現(xiàn)在讓我們在應用程序中添加幾個按鈕：一個是通過直接改變列表的第一項來切換列表的第一項，另一個是向整個列表添加一個 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新按鈕的行為：

• 第一個按鈕“切換第一項”不起作用！這是因為該toggleFirst()方法直接改變了列表中的一個元素。
  TodoList無法檢測到這一點，因為它的輸入?yún)⒖?code>todos沒有改變
• 第二個按鈕確實有效！請注意，該方法addTodo()創(chuàng)建了 todo 列表的副本，然后將項目添加到副本中，最后將 todos 成員變量替換為復制的列表。這會觸發(fā)更改檢測，因為組件檢測到其輸入中的參考更改：它收到了一個新列表！
• 在第二個按鈕中，直接改變 todos 列表是行不通的！我們真的需要一個新的清單。

OnPush只是通過引用比較輸入嗎？

情況并非如此。

當使用 OnPush 檢測器時，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)事件時檢查

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

使用 Immutable.js 簡化 Angular 應用程序的構(gòu)建

如果我們只使用不可變對象和不可變列表來構(gòu)建我們的應用程序，則可以OnPush透明地在任何地方使用，而不會遇到更改檢測錯誤的風險。這是因為對于不可變對象，修改數(shù)據(jù)的唯一方法是創(chuàng)建一個新的不可變對象并替換之前的對象。使用不可變對象，我們可以保證：

• 新的不可變對象將始終觸發(fā)OnPush更改檢測
• 我們不會因為忘記創(chuàng)建對象的新副本而意外創(chuàng)建錯誤，因為修改數(shù)據(jù)的唯一方法是創(chuàng)建新對象

實現(xiàn)不可變的一個不錯的選擇是使用Immutable.js庫。該庫為構(gòu)建應用程序提供了不可變原語，例如不可變對象（映射）和不可變列表。

避免變更檢測循環(huán)：生產(chǎn)與開發(fā)模式

Angular 更改檢測的重要屬性之一是，與 AngularJs 不同，它強制執(zhí)行單向數(shù)據(jù)流：當我們的控制器類上的數(shù)據(jù)更新時，更改檢測運行并更新視圖。

如何在 Angular 中觸發(fā)變更檢測循環(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)對另一個組件的回調(diào)來更改其中一個綁定：

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

控制臺中將顯示一條錯誤消息：

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

僅當我們在開發(fā)模式下運行 Angular 時才會拋出此錯誤消息。如果我們啟用生產(chǎn)模式會發(fā)生什么？ 在生產(chǎn)模式下，錯誤不會被拋出，問題也不會被發(fā)現(xiàn)。

在開發(fā)階段始終使用開發(fā)模式會更好，因為這樣可以避免問題。這種保證是以 Angular 總是運行兩次變更檢測為代價的，第二次檢測這種情況。在生產(chǎn)模式下，變更檢測只運行一次。

打開/關(guān)閉變化檢測，并手動觸發(fā)它

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

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器，這有效地關(guān)閉了變化檢測。然后我們只需每 5 秒通過調(diào)用手動觸發(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類型是什么。

概括

Angular 更改檢測是一個內(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同步。

更改檢測的工作原理是檢測常見的瀏覽器事件，如鼠標點擊、HTTP 請求和其他類型的事件，并確定每個組件的視圖是否需要更新。

變更檢測有兩種類型：

• 默認更改檢測：Angular 通過比較事件發(fā)生前后的所有模板表達式值來決定是否需要更新視圖，用于組件樹的所有組件
• OnPush 更改檢測：這通過檢測是否已通過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工作

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

一方面，沒有變化檢測循環(huán)，也沒有 AngularJs 中命名的摘要循環(huán)。這允許僅通過查看其模板和控制器來推理每個組件。

另一個區(qū)別是，由于變化檢測器的構(gòu)建方式，檢測組件變化的機制要快得多。

最后，與 AngularJs 不同的是，變化檢測機制是可定制的。

以上就是Angular 的 Change Detection機制實現(xiàn)詳解的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于Angular Change Detection機制的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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