Vue2.x 的双向绑定原理及实现

九旬

Vue 数据双向绑定原理

Vue 是利用的 Object.defineProperty() 方法进行的数据劫持,利用 set、get 来检测数据的读写。

https://jsrun.net/RMIKp/embed...

MVVM 框架主要包含两个方面,数据变化更新视图,视图变化更新数据。

视图变化更新数据,如果是像 input 这种标签,可以使用 oninput 事件..

数据变化更新视图可以使用 Object.definProperty() 的 set 方法可以检测数据变化,当数据改变就会触发这个函数,然后更新视图。

实现过程

我们知道了如何实现双向绑定了,首先要对数据进行劫持监听,所以我们需要设置一个 Observer 函数,用来监听所有属性的变化。

如果属性发生了变化,那就要告诉订阅者 watcher 看是否需要更新数据,如果订阅者有多个,则需要一个 Dep 来收集这些订阅者,然后在监听器 observer 和 watcher 之间进行统一管理。

还需要一个指令解析器 compile,对需要监听的节点和属性进行扫描和解析。

因此,流程大概是这样的:

  1. 实现一个监听器 Observer,用来劫持并监听所有属性,如果发生变动,则通知订阅者。
  2. 实现一个订阅者 Watcher,当接到属性变化的通知时,执行对应的函数,然后更新视图,使用 Dep 来收集这些 Watcher。
  3. 实现一个解析器 Compile,用于扫描和解析的节点的相关指令,并根据初始化模板以及初始化相应的订阅器。

仿Vue导图.png

显示一个 Observer

Observer 是一个数据监听器,核心方法是利用 Object.defineProperty() 通过递归的方式对所有属性都添加 setter、getter 方法进行监听。

var library = {
  book1: {
    name: "",
  },
  book2: "",
};
observe(library);
library.book1.name = "vue权威指南"; // 属性name已经被监听了,现在值为:“vue权威指南”
library.book2 = "没有此书籍"; // 属性book2已经被监听了,现在值为:“没有此书籍”

// 为数据添加检测
function defineReactive(data, key, val) {
  observe(val); // 递归遍历所有子属性
  let dep = new Dep(); // 新建一个dep
  Object.defineProperty(data, key, {
    enumerable: true,
    configurable: true,
    get: function() {
      if (Dep.target) {
        // 判断是否需要添加订阅者,仅第一次需要添加,之后就不用了,详细看Watcher函数
        dep.addSub(Dep.target); // 添加一个订阅者
      }
      return val;
    },
    set: function(newVal) {
      if (val == newVal) return; // 如果值未发生改变就return
      val = newVal;
      console.log(
        "属性" + key + "已经被监听了,现在值为:“" + newVal.toString() + "”"
      );
      dep.notify(); // 如果数据发生变化,就通知所有的订阅者。
    },
  });
}

// 监听对象的所有属性
function observe(data) {
  if (!data || typeof data !== "object") {
    return; // 如果不是对象就return
  }
  Object.keys(data).forEach(function(key) {
    defineReactive(data, key, data[key]);
  });
}
// Dep 负责收集订阅者,当属性发生变化时,触发更新函数。
function Dep() {
  this.subs = {};
}
Dep.prototype = {
  addSub: function(sub) {
    this.subs.push(sub);
  },
  notify: function() {
    this.subs.forEach((sub) => sub.update());
  },
};

思路分析中,需要有一个可以容纳订阅者消息订阅器 Dep,用于收集订阅者,在属性发生变化时执行对应的更新函数。

从代码上看,将订阅器 Dep 添加在 getter 里,是为了让 Watcher 初始化时触发,,因此,需要判断是否需要订阅者。

在 setter 中,如果有数据发生变化,则通知所有的订阅者,然后订阅者就会更新对应的函数。

到此为止,一个比较完整的 Observer 就完成了,接下来开始设计 Watcher.

实现 Watcher

订阅者 Watcher 需要在初始化的时候将自己添加到订阅器 Dep 中,我们已经知道监听器 Observer 是在 get 时执行的 Watcher 操作,所以只需要在 Watcher 初始化的时候触发对应的 get 函数去添加对应的订阅者操作即可。

那给如何触发 get 呢?因为我们已经设置了 Object.defineProperty(),所以只需要获取对应的属性值就可以触发了。

我们只需要在订阅者 Watcher 初始化的时候,在 Dep.target 上缓存下订阅者,添加成功之后在将其去掉就可以了。

function Watcher(vm, exp, cb) {
  this.cb = cb;
  this.vm = vm;
  this.exp = exp;
  this.value = this.get(); // 将自己添加到订阅器的操作
}

Watcher.prototype = {
  update: function() {
    this.run();
  },
  run: function() {
    var value = this.vm.data[this.exp];
    var oldVal = this.value;
    if (value !== oldVal) {
      this.value = value;
      this.cb.call(this.vm, value, oldVal);
    }
  },
  get: function() {
    Dep.target = this; // 缓存自己,用于判断是否添加watcher。
    var value = this.vm.data[this.exp]; // 强制执行监听器里的get函数
    Dep.target = null; // 释放自己
    return value;
  },
};

到此为止, 简单的额 Watcher 设计完毕,然后将 Observer 和 Watcher 关联起来,就可以实现一个简单的的双向绑定了。

因为还没有设计解析器 Compile,所以可以先将模板数据写死。

将代码转化为 ES6 构造函数的写法,预览试试。

https://jsrun.net/8SIKp/embed...

这段代码因为没有实现编译器而是直接传入了所绑定的变量,我们只在一个节点上设置一个数据(name)进行绑定,然后在页面上进行 new MyVue,就可以实现双向绑定了。

并两秒后进行值得改变,可以看到,页面也发生了变化。

// MyVue
proxyKeys(key) {
    var self = this;
    Object.defineProperty(this, key, {
        enumerable: false,
        configurable: true,
        get: function proxyGetter() {
            return self.data[key];
        },
        set: function proxySetter(newVal) {
            self.data[key] = newVal;
        }
    });
}

上面这段代码的作用是将 this.data 的 key 代理到 this 上,使得我可以方便的使用 this.xx 就可以取到 this.data.xx。

实现 Compile

虽然上面实现了双向数据绑定,但是整个过程都没有解析 DOM 节店,而是固定替换的,所以接下来要实现一个解析器来做数据的解析和绑定工作。

解析器 compile 的实现步骤:

  1. 解析模板指令,并替换模板数据,初始化视图。
  2. 将模板指定对应的节点绑定对应的更新函数,初始化相应的订阅器。

为了解析模板,首先需要解析 DOM 数据,然后对含有 DOM 元素上的对应指令进行处理,因此整个 DOM 操作较为频繁,可以新建一个 fragment 片段,将需要的解析的 DOM 存入 fragment 片段中在进行处理。

function nodeToFragment(el) {
  var fragment = document.createDocumentFragment();
  var child = el.firstChild;
  while (child) {
    // 将Dom元素移入fragment中
    fragment.appendChild(child);
    child = el.firstChild;
  }
  return fragment;
}

接下来需要遍历各个节点,对含有相关指令和模板语法的节点进行特殊处理,先进行最简单模板语法处理,使用正则解析“{{变量}}”这种形式的语法。

function compileElement (el) {
    var childNodes = el.childNodes;
    var self = this;
    [].slice.call(childNodes).forEach(function(node) {
        var reg = /\{\{(.*)\}\}/; // 匹配{{xx}}
        var text = node.textContent;
        if (self.isTextNode(node) && reg.test(text)) {  // 判断是否是符合这种形式{{}}的指令
            self.compileText(node, reg.exec(text)[1]);
        }
        if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
            self.compileElement(node);  // 继续递归遍历子节点
        }
    });
},
function compileText (node, exp) {
    var self = this;
    var initText = this.vm[exp];
    updateText(node, initText);  // 将初始化的数据初始化到视图中
    new Watcher(this.vm, exp, function (value) {  // 生成订阅器并绑定更新函数
        self.updateText(node, value);
    });
},
function updateText (node, value) {
    node.textContent = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
}

获取到最外层的节点后,调用 compileElement 函数,对所有的子节点进行判断,如果节点是文本节点切匹配{{}}这种形式的指令,则进行编译处理,初始化对应的参数。

然后需要对当前参数生成一个对应的更新函数订阅器,在数据发生变化时更新对应的 DOM。

这样就完成了解析、初始化、编译三个过程了。

接下来改造一个 myVue 就可以使用模板变量进行双向数据绑定了。

https://jsrun.net/K4IKp/embed...

添加解析事件

添加完 compile 之后,一个数据双向绑定就基本完成了,接下来就是在 Compile 中添加更多指令的解析编译,比如 v-model、v-on、v-bind 等。

添加一个 v-model 和 v-on 解析:

function compile(node) {
  var nodeAttrs = node.attributes;
  var self = this;
  Array.prototype.forEach.call(nodeAttrs, function(attr) {
    var attrName = attr.name;
    if (isDirective(attrName)) {
      var exp = attr.value;
      var dir = attrName.substring(2);
      if (isEventDirective(dir)) {
        // 事件指令
        self.compileEvent(node, self.vm, exp, dir);
      } else {
        // v-model 指令
        self.compileModel(node, self.vm, exp, dir);
      }
      node.removeAttribute(attrName); // 解析完毕,移除属性
    }
  });
}
// v-指令解析
function isDirective(attr) {
  return attr.indexOf("v-") == 0;
}
// on: 指令解析
function isEventDirective(dir) {
  return dir.indexOf("on:") === 0;
}

上面的 compile 函数是用于遍历当前 dom 的所有节点属性,然后判断属性是否是指令属性,如果是在做对应的处理(事件就去监听事件、数据就去监听数据..)

完整版 myVue

在 MyVue 中添加 mounted 方法,在所有操作都做完时执行。

class MyVue {
  constructor(options) {
    var self = this;
    this.data = options.data;
    this.methods = options.methods;
    Object.keys(this.data).forEach(function(key) {
      self.proxyKeys(key);
    });
    observe(this.data);
    new Compile(options.el, this);
    options.mounted.call(this); // 所有事情处理好后执行mounted函数
  }
  proxyKeys(key) {
    // 将this.data属性代理到this上
    var self = this;
    Object.defineProperty(this, key, {
      enumerable: false,
      configurable: true,
      get: function getter() {
        return self.data[key];
      },
      set: function setter(newVal) {
        self.data[key] = newVal;
      },
    });
  }
}

然后就可以测试使用了。

https://jsrun.net/Y4IKp/embed...

总结一下流程,回头在哪看一遍这个图,是不是清楚很多了。
vue2.x流程图2.png

可以查看的代码地址:Vue2.x 的双向绑定原理及实现

参考

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