Angular系列之变化检测(Change Detection)

概述

简单来说变化检测就是Angular用来检测视图与模型之间绑定的值是否发生了改变，当检测到模型中绑定的值发生改变时，则同步到视图上，反之，当检测到视图上绑定的值发生改变时，则回调对应的绑定函数。

什么情况下会引起变化检测？

总结起来, 主要有如下几种情况可能也改变数据：

• 用户输入操作，比如点击，提交等
• 请求服务端数据(XHR)
• 定时事件，比如setTimeout，setInterval

上述三种情况都有一个共同点，即这些导致绑定值发生改变的事件都是异步发生的。如果这些异步的事件在发生时能够通知到Angular框架，那么Angular框架就能及时的检测到变化。

左边表示将要运行的代码，这里的stack表示Javascript的运行栈，而webApi则是浏览器中提供的一些Javascript的API，TaskQueue表示Javascript中任务队列，因为Javascript是单线程的，异步任务在任务队列中执行。

具体来说，异步执行的运行机制如下:

1. 所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈（execution context stack）。
2. 主线程之外，还存在一个"任务队列"（task queue）。只要异步任务有了运行结果，就在"任务队列"之 中放置一个事件。
3. 一旦"执行栈"中的所有同步任务执行完毕，系统就会读取"任务队列"，看看里面有哪些事件。那些对应的异步任务，于是结束等待状态，进入执行栈，开始执行。
4. 主线程不断重复上面的第三步。

当上述代码在Javascript中执行时，首先func1 进入运行栈，func1执行完毕后，setTimeout进入运行栈，执行setTimeout过程中将回调函数cb 加入到任务队列，然后setTimeout出栈，接着执行func2函数，func2函数执行完毕时，运行栈为空，接着任务队列中cb 进入运行栈得到执行。可以看出异步任务首先会进入任务队列，当运行栈中的同步任务都执行完毕时，异步任务进入运行栈得到执行。如果这些异步的任务执行前与执行后能提供一些钩子函数，通过这些钩子函数，Angular便能获知异步任务的执行。

angular2 获取变化通知

那么问题来了，angular2是如何知道数据发生了改变？又是如何知道需要修改DOM的位置，准确的最小范围的修改DOM呢？没错，尽可能小的范围修改DOM，因为操作DOM对于性能来说可是一件奢侈品。

在AngularJS中是由代码$scope.$apply()或者$scope.$digest触发，而Angular接入了ZoneJS，由它监听了Angular所有的异步事件。

ZoneJS是怎么做到的呢？

实际上Zone有一个叫猴子补丁的东西。在Zone.js运行时，就会为这些异步事件做一层代理包裹，也就是说Zone.js运行后，调用setTimeout、addEventListener等浏览器异步事件时，不再是调用原生的方法，而是被猴子补丁包装过后的代理方法。代理里setup了钩子函数, 通过这些钩子函数, 可以方便的进入异步任务执行的上下文.

//以下是Zone.js启动时执行逻辑的抽象代码片段
function zoneAwareAddEventListener() {...}
function zoneAwareRemoveEventListener() {...}
function zoneAwarePromise() {...}
function patchTimeout() {...}
window.prototype.addEventListener=zoneAwareAddEventListener;
window.prototype.removeEventListener=zoneAwareRemoveEventListener;
window.prototype.promise = zoneAwarePromise;
window.prototype.setTimeout = patchTimeout;

变化检测的过程

Angular的核心是组件化，组件的嵌套会使得最终形成一棵组件树。Angular的变化检测可以分组件进行，每一个Component都对应有一个changeDetector，我们可以在Component中通过依赖注入来获取到changeDetector。而我们的多个Component是一个树状结构的组织，由于一个Component对应一个changeDetector，那么changeDetector之间同样是一个树状结构的组织.

另外，Angular的数据流是自顶而下，从父组件到子组件单向流动。单向数据流向保证了高效、可预测的变化检测。尽管检查了父组件之后，子组件可能会改变父组件的数据使得父组件需要再次被检查，这是不被推荐的数据处理方式。在开发模式下，Angular会进行二次检查，如果出现上述情况，二次检查就会报错：Expression Changed After It Has Been Checked Error。而在生产环境中，脏检查只会执行一次。

相比之下，AngularJS采用的是双向数据流，错综复杂的数据流使得它不得不多次检查，使得数据最终趋向稳定。理论上，数据可能永远不稳定。AngularJS给出的策略是，脏检查超过10次，就认为程序有问题，不再进行检查。

变化检测策略

Angular有两种变化检测策略。Default是Angular默认的变化检测策略，也就是上述提到的脏检查,只要有值发生变化，就全部从父组件到所有子组件进行检查,。另一种更加高效的变化检测方式：OnPush。OnPush策略，就是只有当输入数据(即@Input)的引用发生变化或者有事件触发时，组件才进行变化检测。

defalut 策略

main.component.ts

@Component({
  selector: 'app-root',
  template: `
  <h1>变更检测策略</h1>
  <p>{{ slogan }}</p>
  <button type="button" (click)="changeStar()">  改变明星属性
  </button>
  <button type="button" (click)="changeStarObject()">
     改变明星对象
  </button>
  <movie [title]="title" [star]="star"></movie>`,
})
export class AppComponent {
  slogan: string = 'change detection';
  title: string = 'default 策略';
  star: Star = new Star('周', '杰伦');
  changeStar() {
    this.star.firstName = '吴';
    this.star.lastName = '彦祖';
  }
  changeStarObject() {
    this.star = new Star('刘', '德华');
  }
  
}

movie.component.ts

@Component({
  selector: 'movie',
  styles: ['div {border: 1px solid black}'],
  template: `
<div>
<h3>{{ title }}</h3>
<p>
<label>Star:</label>
<span>{{star.firstName}} {{star.lastName}}</span>
</p>
</div>`,

})
export class MovieComponent {
  @Input() title: string;
  @Input() star;

}

上面代码中, 当点击第一个按钮改变明星属性时,依次对slogan, title, star三个属性进行检测, 此时三个属性都没有变化, star没有发生变化,是因为实质上在对star检测时只检测star本身的引用值是否发生了改变，改变star的属性值并未改变star本身的引用，因此是没有发生变化。

而当我们点击第二个按钮改变明星对象时 ，重新new了一个 star ，这时变化检测才会检测到 star发生了改变。

然后变化检测进入到子组件中,检测到star.firstName和star.lastName发生了变化, 然后更新视图.

OnPush策略

与上面代码相比, 只在movie.component.ts中的@component中增加了一行代码:

 changeDetection:ChangeDetectionStrategy.OnPush 

此时, 当点击第一个按钮时, 检测到star没有发生变化, ok,变化检测到此结束, 不会进入到子组件中, 视图不会发生变化.

当点击第二个按钮时,检测到star发生了变化, 然后变化检测进入到子组件中,检测到star.firstName和star.lastName发生了变化, 然后更新视图.

所以，当你使用了OnPush检测机制时，在修改一个绑定值的属性时，要确保同时修改到了绑定值本身的引用。但是每次需要改变属性值的时候去new一个新的对象会很麻烦，immutable.js 你值得拥有！

变化检测对象引用

通过引用变化检测对象ChangeDetectorRef，可以手动去操作变化检测。我们可以在组件中的通过依赖注入的方式来获取该对象：

constructor(
    private changeRef:ChangeDetectorRef
  ){}

变化检测对象提供的方法有以下几种：

• markForCheck() - 在组件的 metadata 中如果设置了 changeDetection:ChangeDetectionStrategy.OnPush 条件，那么变化检测不会再次执行，除非手动调用该方法, 该方法的意思是在变化监测时必须检测该组件。
• detach() - 从变化检测树中分离变化检测器，该组件的变化检测器将不再执行变化检测，除非手动调用 reattach() 方法。
• reattach() - 重新添加已分离的变化检测器，使得该组件及其子组件都能执行变化检测
• detectChanges() - 从该组件到各个子组件执行一次变化检测

OnPush策略下手动发起变化检测

• 组件中添加事件改变输入属性

  在上面代码movie.component.ts中修改如下

  @Component({
    selector: 'movie',
    styles: ['div {border: 1px solid black}'],
    template: `
  <div>
  <h3>{{ title }}</h3>
  <p>
  <button (click)="changeStar()">点击切换名字</button>        
  <label>Star:</label>
  <span>{{star.firstName}} {{star.lastName}}</span>
  </p>
  </div>`,
  changeDetection:ChangeDetectionStrategy.OnPush
  })
  export class MovieComponent {
    constructor(
      private changeRef:ChangeDetectorRef
    ){}
    @Input() title: string;
    @Input() star;
    
    changeStar(){
      this.star.lastName = 'xjl';
    }
  }

此时点击按钮切换名字时,star更改如下

![图片描述][3]

• 第二种就是上面讲到的使用变化检测对象中的 markForCheck()方法.

  ngOnInit() {
      setInterval(() => {
        this.star.lastName = 'xjl';
        this.changeRef.markForCheck();
      }, 1000);
    }

输入属性为Observable

修改app.component.ts

@Component({
  selector: 'app-root',
  template: `
  <h1>变更检测策略</h1>
  <p>{{ slogan }}</p>
  <button type="button" (click)="changeStar()">  改变明星属性
  </button>
  <button type="button" (click)="changeStarObject()">
     改变明星对象
  </button>
  <movie [title]="title" [star]="star" [addCount]="count"></movie>`,
})
export class AppComponent implements OnInit{
  slogan: string = 'change detection';
  title: string = 'OnPush 策略';
  star: Star = new Star('周', '杰伦');
  count:Observable<any>;

  ngOnInit(){
    this.count = Observable.timer(0, 1000)
  }
  changeStar() {
    this.star.firstName = '吴';
    this.star.lastName = '彦祖';
  }
  changeStarObject() {
    this.star = new Star('刘', '德华');
  }
  
}

此时,有两种方式让MovieComponent进入检测,一种是使用变化检测对象中的 markForCheck()方法.

ngOnInit() {
    this.addCount.subscribe(() => {
      this.count++;
      this.changeRef.markForCheck();
    })

另外一种是使用async pipe 管道

@Component({
  selector: 'movie',
  styles: ['div {border: 1px solid black}'],
  template: `
<div>
<h3>{{ title }}</h3>
<p>
<button (click)="changeStar()">点击切换名字</button>        
<label>Star:</label>
<span>{{star.firstName}} {{star.lastName}}</span>
</p>
<p>{{addCount | async}}</p>
</div>`,
  changeDetection: ChangeDetectionStrategy.OnPush
})