我将从零实现一套完整的基于Vue的MVVM，提供给来年“金三银四”跳槽高峰期的小伙伴们阅读也详细梳理一下自己对MVVM的理解。
注释
本文来自于
作者：txm
https://juejin.im/post/5e1b3144f265da3e4b5be2e3MVVM是什么
在了解MVVM之前，我们来对MVC说明一下。MVC架构起初以及现在一直存在于后端。MVC分别代表后台的三层，M代表模型层、V代表视图层、C代表控制器层，这三层架构完全可以满足于绝大分部的业务需求开发。
MVC & 三层架构
下面以Java为例，分别阐述下MVC和三层架构中各层代表的含义以及职责：
- Model：模型层，代表着每一个JavaBean。其分为两类，一类称为数据承载Bean，一类称为业务处理Bean。
- View：视图层，代表着对应的视图页面，与用户直接进行交互。
- Controller：控制层，该层是Model和View的“中间人”，用于将用户请求转发给相应的Model进行处理，并处理Model的计算结果向用户提供相应响应。
以登录为例，介绍一下三层之间的逻辑关系。当用户点击View视图页面的登录按钮时，系统会调取Controller控制层里的登录接口。一般在Controller层中不会写很多具体的业务逻辑代码，只会写一个接口方法，该方法具体的逻辑在Service层进行实现，然后service层里的具体逻辑就会调用DAO层里的Model模型，从而达到动态化的效果。
MVVM 的描述
MVVM 设计模式，是由 MVC（最早来源于后端）、MVP 等设计模式进化而来。
- M - 数据模型（Model），简单的JS对象
- VM - 视图模型（ViewModel），连接Model与View
- V - 视图层（View），呈现给用户的DOM渲染界面
通过以上的MVVM模式图，我们可以看出最核心的就是ViewModel，它主要的作用：对View中DOM元素的监听和对Model中的数据进行绑定，当View变化会引起Modal中数据的改动，Model中数据的改动会触发View视图重新渲染，从而达到数据双向绑定的效果，该效果也是Vue最为核心的特性。
常见库实现数据双向绑定的做法：
- 发布订阅模式（Backbone.js）
- 脏值检查（Angular.js）
- 数据劫持（Vue.js）
面试者在回答Vue的双向数据绑定原理时，几乎所有人都会说：Vue是采用数据劫持结合发布订阅模式，通过Object.defineProperty()来劫持各个属性的getter,setter, 在数据变动时发布消息给订阅者，触发相应的回调函数，从而实现数据双向绑定。但当继续深入问道：
- 实现一个MVVM里面需要那些核心模块？
- 为什么操作DOM要在内存上进行？
- 各个核心模块之间的关系是怎样的？
- Vue中如何对数组进行数据劫持？
- 你自己手动完整的实现过一个MVVM吗？
- ...
接下来，我将一步一步的实现一套完整的MVVM，当再次问道MVVM相关问题，完全可以在面试过程中脱颖而出。在开始编写MVVM之前，我们很有必要对核心API和发布订阅模式熟悉一下：
介绍一下 Object.defineProperty 的使用
Object.defineProperty(obj, prop, desc) 的作用就是直接在一个对象上定义一个新属性，或者修改一个已经存在的属性
- obj: 需要定义属性的当前对象
- prop: 当前需要定义的属性名
- desc: 属性描述符
注意：一般通过为对象的属性赋值的情况下，对象的属性可以修改也可以删除，但是通过Object.defineProperty()定义属性，通过描述符的设置可以进行更精准的控制对象属性。
let obj = {}
Object.defineProperty(obj, 'name', {
configurable: true, // 默认为false，可配置的【删除】
writable: true, // 默认为false, 是否可写【修改】
enumerable: true, // 默认为false, 是否可枚举【for in 遍历】
value: 'sfm', // name属性的值
get() {
// 获取obj.name的值时会调用get函数
},
set(val) {
// val就是重新赋值的值
// 重新给obj.name赋值时会调用set函数
}
})注意：当出现get,set函数时，不能同时出现writable, enumerable属性，否则系统报错。并且该API不支持IE8以下的版本，也就是Vue不兼容IE8以下的浏览器。
DocumentFragment - 文档碎片
DocumentFragment 表示文档片段，它不属于 DOM 树，但是它可以存储 DOM，并且可以将所存储的 DOM 加入到指定的 DOM 节点中去。那么有人要问了，那要它何用，直接把元素加入到 DOM 中不就可以了吗？用它的原因在于，使用它操作 DOM 要比直接操作 DOM 性能要高很多。
介绍一下 发布订阅模式
发布者-订阅者模式定义了一种一对多的依赖关系，即当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于他的对象都会得到通知并自动更新，解决了主体对象与观察者之间功能的耦合。以下是一个发布订阅模式的小例子，实际上可以理解为靠的就是数组关系，订阅就是放入函数，发布就是让数组里的函数执行。
// 发布订阅模式 先有订阅后有发布
function Dep() {
this.subs = [];
}
// 订阅
Dep.prototype.addSub = function(sub) {
this.subs.push(sub);
}
Dep.prototype.notify = function() {
this.subs.forEach(sub => sub.update());
}
// Watcher类，通过这个类创建的实例都有update方法
function Watcher(fn) {
this.fn = fn;
}
Watcher.prototype.update = function() {
this.fn();
}
let watcher1 = new Watcher(function() {
console.log(123);
})
let watcher2 = new Watcher(function() {
console.log(456);
})
let dep = new Dep();
dep.addSub(watcher1); // 将watcher放到了数组中
dep.addSub(watcher2);
dep.notify();
// 控制台输出：
// 123 456
实现自己的 MVVM
要实现mvvm的双向绑定，就必须要实现以下几点：
- 实现一个数据劫持 - Observer，能够对数据对象的所有属性进行监听，如有变动可拿到最新值并通知订阅者
- 实现一个模板编译 - Compiler，对每个元素节点的指令进行扫描和解析，根据指令模板替换数据，以及绑定相应的更新函数
- 实现一个 - Watcher，作为连接Observer和Compile的桥梁，能够订阅并收到每个属性变动的通知，执行指令绑定的相应回调函数，从而更新视图
- MVVM 作为入口函数，整合以上三者
数据劫持 - Observer
Observer 类主要目的就是给 data 数据内的所有层级的数据都进行数据劫持，让其具备监听对象属性变化的能力
【重点】：
- 当对象的属性值也是对象时，也要对其值进行劫持 --- 递归
- 当对象赋值与旧值一样，则不需要后续操作 --- 防止重复渲染
- 当模板渲染获取对象属性会调用get添加target，对象属性改动通知订阅者更新 --- 数据变化，视图更新
// 数据劫持
class Observer {
constructor(data) {
this.observer(data);
}
observer(data) {
if(data && typeof data == 'object') {
// 判断data数据存在 并 data是对象 才观察
for(let key in data) {
this.defineReactive(data, key, data[key]);
}
}
}
defineReactive(obj, key, value) {
let dep = new Dep();
this.observer(value); // 如果value还是对象，还需要观察
Object.defineProperty(obj, key, {
get() {
Dep.target && dep.addSub(Dep.target);
return value;
},
set:(newVal) => { // 设置新值
if(newVal != value) { // 新值和就值如果一致就不需要替换了
this.observer(newVal); // 如果赋值的也是对象的话 还需要观察
value = newVal;
dep.notify(); // 通知所有订阅者更新了
}
}
})
}
}注意：该类只会对对象进行数据劫持，并不会对数组的监听。
模板编译 - Compiler
Compiler 是解析模板指令，将模板中的变量替换成数据，然后初始化渲染页面视图，并将每个指令对应的节点绑定更新函数，添加监听数据的订阅者，一旦数据有变动，收到通知，更新视图
Compiler 主要做了三件事：
- 将当前根节点所有子节点遍历放到内存中
- 编译文档碎片，替换模板（元素、文本）节点中属性的数据
- 将编译的内容回写到真实DOM上
【重点】：
- 先把真实的 dom 移入到内存中操作 --- 文档碎片
- 编译 元素节点 和 文本节点
- 给模板中的表达式和属性添加观察者
// 模板编译
class Compiler {
/**
* @param {*} el 元素 注意：el选项中有可能是‘#app’字符串也有可能是document.getElementById('#app')
* @param {*} vm 实例
*/
constructor(el, vm) {
// 判断el属性 是不是一个元素 如果不是元素就获取
this.el = this.isElementNode(el) ? el : document.querySelector(el);
// console.log(this.el);拿到当前的模板
this.vm = vm;
// 把当前节点中的元素获取到 放到内存中 防止页面重绘
let fragment = this.node2fragment(this.el);
// console.log(fragment);内存中所有的节点
// 1. 编译模板 用data中的数据编译
this.compile(fragment);
// 2. 把内存中的内容进行替换
this.el.appendChild(fragment);
// 3. 再把替换后的内容回写到页面中
}
/**
* 判断是含有指令
* @param {*} attrName 属性名 type v-modal
*/
isDirective(attrName) {
return attrName.startsWith('v-'); // 是否含有v-
}
/**
* 编译元素节点
* @param {*} node 元素节点
*/
compileElement(node) {
// 获取当前元素节点的属性；【类数组】NamedNodeMap; 也存在没有属性，则NamedNodeMap{length: 0}
let attributes = node.attributes;
// Array.from()、[...xxx]、[].slice.call 等都可以将类数组转化为真实数组
[...attributes].forEach(attr => {
// attr格式：type="text" v-modal="obj.name"
let {name, value: expr} = attr;
// 判断是不是指令
if(this.isDirective(name)) { // v-modal v-html v-bind
// console.log('element', node); 元素
let [, directive] = name.split('-'); // 获取指令名
// 需要调用不同的指令来处理
CompilerUtil[directive](node, expr, this.vm);
}
});
}
/**
* 编译文本节点 判断当前文本节点中的内容是否含有 {{}}
* @param {*} node 文本节点
*/
compileText(node) {
let content = node.textContent;
// console.log(content, ‘内容’); 元素里的内容
if(/\{\{(.+?)\}\}/.test(content)) { // 通过正则去匹配只需要含有{{}}大括号的，空的不需要 获取大括号中间的内容
// console.log(content, ‘内容’); 只包含{{}} 不需要空的 和其他没有{{}}的子元素
CompilerUtil['text'](node, content, this.vm);
}
}
/**
* 编译内存中的DOM节点
* @param {*} fragmentNode 文档碎片
*/
compile(fragmentNode) {
// 从文档碎片中拿到子节点 注意：childNodes【之包含第一层，不包含{{}}等】
let childNodes = fragmentNode.childNodes; // 获取的是类数组NodeLis
[...childNodes].forEach(child => {
// 是否是元素节点
if (this.isElementNode(child)) {
this.compileElement(child);
// 如果是元素的话 需要把自己传进去 再去遍历子节点 递归
this.compile(child);
} else {
// 文本节点
// console.log('text', child);
this.compileText(child);
}
});
}
/**
* 将节点中的元素放到内存中
* @param {*} node 节点
*/
node2fragment(node) {
// 创建一个稳定碎片；目的是为了将这个节点中的每个孩子都写到这个文档碎片中
let fragment = document.createDocumentFragment();
let firstChild; // 这个节点中的第一个孩子
while (firstChild = node.firstChild) {
// appendChild具有移动性，每移动一个节点到内存中，页面上就会少一个节点
fragment.appendChild(firstChild);
}
return fragment;
}
/**
* 判断是不是元素
* @param {*} node 当前这个元素的节点
*/
isElementNode(node) {
return node.nodeType === 1;
}
}
// 编译功能
CompilerUtil = {
/**
* 根据表达式取到对应的数据
* @param {*} vm
* @param {*} expr
*/
getVal(vm, expr) {
return expr.split('.').reduce((data, current) => {
return data[current];
}, vm.$data);
},
setVal(vm, expr, value) {
expr.split('.').reduce((data, current, index, arr) => {
if (index === arr.length - 1) {
return data[current] = value;
}
return data[current]
}, vm.$data)
},
/**
* 处理v-modal
* @param {*} node 对应的节点
* @param {*} expr 表达式
* @param {*} vm 当前实例
*/
modal(node, expr, vm) {
// 给输入框赋予value属性 node.value = xxx
let fn = this.updater['modalUpdater'];
new Watcher(vm, expr, (newValue) => {//给输入框加一个观察者 数据更新会触发此方法 会拿新值给 输入框赋值
fn(node, newValue)
})
node.addEventListener('input', e => {
let value = e.target.value; // 获取用户输入的内容
this.setVal(vm, expr, value);
})
let value = this.getVal(vm, expr); // 返回tmc
fn(node, value);
},
text(node, expr, vm) {
let fn = this.updater['textUpdater'];
let content = expr.replace(/\{\{(.+?)\}\}/g, (...args) => {
// 给表达式 每个{{}} 加上观察者
new Watcher(vm, args[1], (newValue) => {
fn(node, this.getContentValue(vm, expr)); // 返回了一个新的字符串
})
return this.getVal(vm, args[1].trim());
});
fn(node, content);
},
updater: {
// 把数据插入到节点中
modalUpdater(node, value) {
node.value = value;
},
// 处理文本节点
textUpdater(node, value) {
node.textContent = value;
}
}
}Complier 具备将 HTML 模版解析成 Document Fragment 的能力，并且会创建响应的 Watcher，让视图中绑定的数据产生变化。
发布订阅 - Watcher
Watcher 订阅者作为 Observer 和 Compile 之间通信的桥梁，主要做的事情是:
- 在自身实例化时往属性订阅器(dep)里面添加自己
- 自身必须有一个update()方法
- 待属性变动dep.notice()通知时，能调用自身的update()方法，并触发Compile中绑定的回调，则功成身退。
// 发布订阅
function Dep() {
this.subs = []
}
Dep.prototype.addSub = function(sub) {
this.subs.push(sub)
}
Dep.prototype.notify = function() {
this.subs.forEach(sub => sub.update())
}
/**
* watcher
* @param {*} vm 当前实例
* @param {*} exp 表达式
* @param {*} fn 监听函数
*/
function Watcher(vm, exp, fn) {
this.fn = fn;
this.vm = vm;
this.exp = exp; // 添加到订约中
Dep.target = this;
let val = vm;
let arr = exp.split('.');
arr.forEach(function (k) {
val = val[k];
})
Dep.target = null; // 保证watcher不会重复添加
}
Watcher.prototype.update = function() {
let val = this.vm;
let arr = this.exp.split('.');
arr.forEach(function (k) {
val = val[k];
})
this.fn(val)
}Dep 和 Watcher 是简单的观察者模式的实现，Dep 即订阅者，它会管理所有的观察者，并且有给观察者发送消息的能力。Watcher 即观察者，当接收到订阅者的消息后，观察者会做出自己的更新操作。
整合 - MVVM
MVVM作为数据绑定的入口，整合Observer、Compile和Watcher三者，通过Observer来监听自己的model数据变化，通过Compile来解析编译模板指令，最终利用Watcher搭起Observer和Compile之间的通信桥梁，达到数据变化 -> 视图更新；视图交互变化(input) -> 数据model变更的双向绑定效果。
class MVVM {
constructor(options) {
// 当new该类时，参数就会传到构造函数中 options就是el data computed ...
this.$el = options.el; // 创建一个当前实例$el
this.$data = options.data;
// 判断根元素是否存在 <div id='app'></div> => 编译模板
if (this.$el) {
// 把data里的数据 全部转化成用Object.defineProperty来定义
new Observer(this.$data);
new Compiler(this.$el, this);
}
}
}注意：这样有个问题?
在开发中是能通过实例+属性（vm.a）来获取数据，而我们实现的MVVM获取数据要通过myMvvm.$data.xxx来获取到数据，中间多了一个$data，这样显然不是我们想要的样子。接下来实现让实例this来代理$data数据，即可实现myMvvm.xxx获取数据和真实场景一样的操作。数据代理
在MVVM实例上添加一个属性代理的方法，使访问myMvvm的属性代理为访问myMvvm.$data的属性。其实还是利用了Object.defineProperty()方法来劫持了myMvvm实例对象的属性。添加的代理方法如下：
// this 代理 $data
for (let key in data) {
Object.defineProperty(this, key, {
enumerable: true,
get() {
return this.$data[key]; // this.xxx == {}
},
set(newVal) {
this.$data[key] = newVal;
}
})
}
扩展 - 实现computed
computed 具有缓存功能，当依赖的属性发送变化，才会更新视图变化
function initComputed() {
let vm = this; // 将当前this挂载到vm上
let computed = this.$options.computed; // 从options上拿到computed属性
// 得到的都是对象的key可以通过Object.keys转化为数组
Object.keys(computed).forEach(key => {
Object.defineProperty(vm, key, { // 映射到this实例上
// 判断是computed里的key是对象还是函数
// 若是函数，则直接就调get方法
// 若是对象，则需要手动调一下get方法
// 因为computed只根据依赖的属性进行触发，当获取依赖属性时，系统会自动的去调用get方法，所以就不要用Watcher去监听变化了
get: typeof computed[key] === 'function' ? computed[key] : computed[key].get,
set() {}
});
});
}项目git地址
https://github.com/tangmengcheng/mvvm.git 欢迎小伙伴点赞、评论加关注哦? star~相关问题
- Objest.defineProperty() 有那些缺点？
- 实现数组的一个监听？
- Vue3 中是如何用 Proxy 实现的？
- Vue2.x 源码中数据双向绑定大致的实现流程？
总结
通过以上描述和核心代码的演示，相信小伙伴们对MVVM有重新的认识，面试中对面面试官的提问可以对答如流。希望同行的小伙伴手动敲一遍，实现一个自己MVVM，这样对其原理理解更加深入。
随着日益月薪需求的不断增加，jQuery操作DOM的时代已经满足不了企业项目快速迭代的进度了。 MVVM 模式对于前端领域有着重大的意义，其核心原理：实时保证View层与Model层的数据同步,实现了双向数据绑定。减少了频繁的DOM操作，提高了页面渲染的性能，也让开发者把更多的时间放到数据的处理以及业务功能的开发上。
最后
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