[译] Angular 属性绑定更新机制

原文链接：The mechanics of property bindings update in Angular

所有现代前端框架都是用组件来合成 UI，这样很自然就会产生父子组件层级，这就需要框架提供父子组件通信的机制。同样，Angular 也提供了两种方式来实现父子组件通信：输入输出绑定和共享服务。对于 stateless presentational components 我更喜欢输入输出绑定方式，然而对于 stateful container components 我使用共享服务方式。

本文主要介绍输入输出绑定方式，特别是当父组件输入绑定值变化时，Angular 如何更新子组件输入值。如果想了解 Angular 如何更新当前组件 DOM，可以查看 译 Angular DOM 更新机制，这篇文章也会有助于加深对本文的理解。由于我们将探索 Angular 如何更新 DOM 元素和组件的输入绑定属性，所以假定你知道 Angular 内部是如何表现组件和指令的，如果你不是很了解并且很感兴趣，可以查看 译 为何 Angular 内部没有发现组件， 这篇文章主要讲了 Angular 内部如何使用指令形式来表示组件。而本文对于组件和指令两个概念互换使用，因为 Angular 内部就是把组件当做指令。

模板绑定语法

你可能知道 Angular 提供了 属性绑定语法 —— []，这个语法很通用，它可以用在子组件上，也可以用在原生 DOM 元素上。如果你想从父组件把数据传给子组件 b-comp 或者原生 DOM 元素 span，你可以在父组件模板中这么写：

import { Component } from '@angular/core';

@Component({
  moduleId: module.id,
  selector: 'a-comp',
  template: `
      <b-comp [textContent]="AText"></b-comp>
      <span [textContent]="AText"></span>
  `
})
export class AComponent {
  AText = 'some';
}

你不必为原生 DOM 元素做些额外的工作，但是对于子组件 b-comp 你需要申明输入属性 textContent：

@Component({
    selector: 'b-comp',
    template: 'Comes from parent: {{textContent}}'
})
export class BComponent {
    @Input() textContent;
}

这样当父组件 AComponent.AText 属性改变时，Angular 会自动更新子组件 BComponent.textContent 属性，和原生元素 span.textContent 属性。同时，还会调用子组件 BComponent 的生命周期钩子函数 ngOnChanges（注：实际上还有 ngDoCheck，见下文）。

你可能好奇 Angular 是怎么知道 BComponent 和 span 支持 textContent 绑定的。这是因为 Angular 编译器在解析模板时，如果遇到简单 DOM 元素如 span，就去查找这个元素是否定义在 dom_element_schema_registry，从而知道它是 HTMLElement 子类，textContent 是其中的一个属性（注：可以试试如果 span 绑定一个 [abc]=AText 就报错，没法识别 abc 属性）；如果遇到了组件或指令，就去查看其装饰器 @Component/@Directive 的元数据 input 属性里是否有该绑定属性项，如果没有，编译器同样会抛出错误：

Can’t bind to ‘textContent’ since it isn’t a known property of …

这些知识都很好理解，现在让我们进一步看看其内部发生了什么。

组件工厂

尽管在子组件 BComponent 和 span 元素绑定了输入属性，但是输入绑定更新所需要的信息全部在父组件 AComponent 的组件工厂里。让我们看下 AComponent 的组件工厂代码：

function View_AComponent_0(_l) {
  return jit_viewDef1(0, [
     jit_elementDef_2(..., 'b-comp', ...),
     jit_directiveDef_5(..., jit_BComponent6, [], {
         textContent: [0, 'textContent']
     }, ...),
     jit_elementDef_2(..., 'span', [], [[8, 'textContent', 0]], ...)
  ], function (_ck, _v) {
     var _co = _v.component;
     var currVal_0 = _co.AText;
     var currVal_1 = 'd';
     _ck(_v, 1, 0, currVal_0, currVal_1);
  }, function (_ck, _v) {
     var _co = _v.component;
     var currVal_2 = _co.AText;
     _ck(_v, 2, 0, currVal_2);
  });
}

如果你读了 译 Angular DOM 更新机制 或 译 为何 Angular 内部没有发现组件，就会对上面代码中的各个视图节点比较熟悉了。前两个节点中，jit_elementDef_2 是元素节点，jit_directiveDef_5 是指令节点，这两个组成了子组件 BComponent；第三个节点 jit_elementDef_2 也是元素节点，组成了 span 元素。

节点绑定

相同类型的节点使用相同的节点定义函数，但区别是接收的参数不同，比如 jit_directiveDef_5 节点定义函数参数如下：

jit_directiveDef_5(..., jit_BComponent6, [], {
    textContent: [0, 'textContent']
}, ...),

其中，参数 {textContent: [0, 'textContent']} 叫做 props，这点可以查看 directiveDef 函数的参数列表：

directiveDef(..., props?: {[name: string]: [number, string]}, ...)

props 参数是一个对象，每一个键为绑定属性名，对应的值为绑定索引和绑定属性名组成的数组，比如本例中只有一个绑定，textContent 对应的值为：

{textContent: [0, 'textContent']}

如果指令有多个绑定，比如：

<b-comp [textContent]="AText" [otherProp]="AProp">

props 参数值也包含两个属性：

jit_directiveDef5(49152, null, 0, jit_BComponent6, [], {
    textContent: [0, 'textContent'],
    otherProp: [1, 'otherProp']
}, null),

Angular 会使用这些值来生成当前指令节点的 binding，从而生成当前视图的指令节点。在变更检测时，每一个 binding 决定 Angular 使用哪种操作来更新节点和提供上下文信息，绑定类型是通过 BindingFlags 设置的（注：每一个绑定定义是 BindingDef，它的属性 flags: BindingFlags 决定 Angular 该采取什么操作，比如 Class 型绑定和 Style 型绑定都会调用对应的操作函数，见下文）。比如，如果是属性绑定，编译器会设置绑定标志位为：

export const enum BindingFlags {
    TypeProperty = 1 << 3,

注：上文说完了指令定义函数的参数，下面说说元素定义函数的参数。

本例中，因为 span 元素有属性绑定，编译器会设置绑定参数为 [[8, 'textContent', 0]]：

jit_elementDef2(..., 'span', [], [[8, 'textContent', 0]], ...)

不同于指令节点，对元素节点来说，绑定参数结构是个二维数组，因为 span 元素只有一个绑定，所以它仅仅只有一个子数组。数组 [8, 'textContent', 0] 中第一个参数也同样是绑定标志位 BindingFlags，决定 Angular 应该采取什么类型操作（注：[8, 'textContent', 0] 中的 8 表示为 property 型绑定）：

export const enum BindingFlags {
    TypeProperty = 1 << 3, // 8

其他类型标志位已经在文章 译 Angular DOM 更新机制 有所解释：

TypeElementAttribute = 1 << 0,
TypeElementClass = 1 << 1,
TypeElementStyle = 1 << 2,

编译器不会为指令定义提供绑定标志位，因为指令的绑定类型也只能是 BindingFlags.TypeProperty。

注：节点绑定 这一节主要讲的是对于元素节点来说，每一个节点的 binding 类型是由 BindingFlags 决定的；对于指令节点来说，每一个节点的 binding 类型只能是 BindingFlags.TypeProperty。

updateRenderer 和 updateDirectives

组件工厂代码里，编译器还为我们生成了两个函数：

function (_ck, _v) {
    var _co = _v.component;
    var currVal_0 = _co.AText;
    var currVal_1 = _co.AProp;
    _ck(_v, 1, 0, currVal_0, currVal_1);
},
function (_ck, _v) {
    var _co = _v.component;
    var currVal_2 = _co.AText;
    _ck(_v, 2, 0, currVal_2);
}

如果你读了 译 Angular DOM 更新机制，应该对第二个函数即 updateRenderer 有所熟悉。第一个函数叫做 updateDirectives。这两个函数都是 ViewUpdateFn 类型接口，两者都是视图定义的属性：

interface ViewDefinition {
  flags: ViewFlags;
  updateDirectives: ViewUpdateFn;
  updateRenderer: ViewUpdateFn;

有趣的是这两个函数的函数体基本相同，参数都是 _ck 和 _v，并且两个函数的对应参数都指向同一个对象，所以为何需要两个函数？

因为在变更检测期间，这是不同阶段的两个不同行为：

• 更新子组件的输入绑定属性
• 更新当前组件的 DOM 元素

这两个操作是在变更检测的不同阶段执行，所以 Angular 需要两个独立的函数分别在对应的阶段调用：

• updateDirectives——变更检测的开始阶段被调用，来更新子组件的输入绑定属性
• updateRenderer——变更检测的中间阶段被调用，来更新当前组件的 DOM 元素

这两个函数都会在 Angular 每次的变更检测时 被调用，并且函数参数也是在这时被传入的。让我们看看函数内部做了哪些工作。

_ck 就是 check 的缩写，其实就是函数 prodCheckAndUpdateNode，另一个参数就是 组件视图数据。函数的主要功能就是从组件对象里拿到绑定属性的当前值，然后和视图数据对象、视图节点索引等一起传入 prodCheckAndUpdateNode 函数。其中，因为 Angular 会更新每一个视图的 DOM，所以需要传入当前视图的索引。如果我们有两个 span 和两个组件：

<b-comp [textContent]="AText"></b-comp>
<b-comp [textContent]="AText"></b-comp>
<span [textContent]="AText"></span>
<span [textContent]="AText"></span>

编译器生成的 updateRenderer 函数和 updateDirectives 函数如下：

function(_ck, _v) {
    var _co = _v.component;
    var currVal_0 = _co.AText;
    
    // update first component
    _ck(_v, 1, 0, currVal_0);
    var currVal_1 = _co.AText;
    
    // update second component
    _ck(_v, 3, 0, currVal_1);
}, 
function(_ck, _v) {
    var _co = _v.component;
    var currVal_2 = _co.AText;
    
    // update first span
    _ck(_v, 4, 0, currVal_2);
    var currVal_3 = _co.AText;

    // update second span
    _ck(_v, 5, 0, currVal_3);
}

没有什么更复杂的东西，这两个函数还不是重点，重点是 _ck 函数，接着往下看。

更新元素的属性

从上文我们知道，编译器生成的 updateRenderer 函数会在每一次变更检测被调用，用来更新 DOM 元素的属性，并且其参数 _ck 就是函数 prodCheckAndUpdateNode。对于 DOM 元素的更新，该函数经过一系列的函数调用后，最终会调用函数 checkAndUpdateElementValue，这个函数会检查绑定标志位是 [attr.name, class.name, style.some] 其中的哪一个，又或者是属性绑定（注：可查看源码这段 L233-L250）：

case BindingFlags.TypeElementAttribute -> setElementAttribute
case BindingFlags.TypeElementClass     -> setElementClass
case BindingFlags.TypeElementStyle     -> setElementStyle
case BindingFlags.TypeProperty         -> setElementProperty;

上面代码就是刚刚说的几个绑定类型，当绑定标志位是 BindingFlags.TypeProperty，会调用函数 setElementProperty，该函数内部也是通过调用 DOM Renderer 的 setProperty 方法来更新 DOM。

注：setElementProperty 函数里这行代码 view.renderer.setProperty(renderNode,name, renderValue);，renderer 就是 Renderer2 interface，它仅仅是一个接口，在浏览器平台下，它的实现就是 DefaultDomRenderer2。

更新指令的属性

上文中已经描述了 updateRenderer 函数是用来更新元素的属性，而 updateDirective 是用来更新子组件的输入绑定属性，并且变更检测期间传入的参数 _ck 就是函数 prodCheckAndUpdateNode。只是进过一系列函数调用后，最终调用的函数却是checkAndUpdateDirectiveInline，这是因为这次节点的标志位是 NodeFlags.TypeDirective（注：可查看源码 L428-L429），checkAndUpdateDirectiveInline 函数主要功能如下：

1. 从当前视图节点里获取组件/指令对象（注：查看 L156）
2. 检查组件/指令对象的绑定属性值是否发生改变（注：查看 L160-L199）
3. 如果属性发生改变：

   a. 如果变更策略设置为 OnPush，设置视图状态为 checksEnabled（注：查看 L438）

   b. 更新子组件的绑定属性值（注：查看 L446）

   c. 准备 SimpleChange 数据和更新视图的 oldValues 属性，新值替换旧值（注：查看 L451-L454）

   d. 调用生命周期钩子 ngOnChanges（注：查看 L201）

4. 如果该视图是首次执行变更检测，则调用生命周期钩子 ngOnInit（注：查看 L205）
5. 调用生命周期钩子 ngDoCheck（注：查看 L233）

当然，只有在生命周期钩子在组件内定义了才被调用，Angular 使用 NodeDef 节点标志位来判断是否有生命周期钩子，如果查看源码你会发现类似如下代码（注：查看 L203-L207）：

if (... && (def.flags & NodeFlags.OnInit)) {
  directive.ngOnInit();
}
if (def.flags & NodeFlags.DoCheck) {
  directive.ngDoCheck();
}

和更新元素节点一样，更新指令时也同样把上一次的值存储在视图数据的属性 oldValues 里（注：即上面的 3.c 步骤）。