深入浅出 Angular 变更检测

Angular 中的变更检测是一种用来将应用程序 UI 的状态与数据的状态同步的机制。当应用逻辑更改组件数据时，绑定到视图中 DOM 属性上的值也要随之更改。变更检测器负责更新视图以反映当前的数据模型。阅读本文之前，建议先查看我的前两篇和变更检测紧密相关的博文，即《 揭秘Angular 生命周期函数》 和 《 Angular 之 zone.js 介绍》。

纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。为了让读者朋友们更容易理解，本文先从一个小的示例入手，然后逐步展开。示例如下：

// app.component.ts
import { Component } from '@angular/core';
@Component({
  selector: 'app-root',
  templateUrl: './app.component.html',
  styleUrls: ['./app.component.css']
})
export class AppComponent {
  title = 'aa';

  handleClick() {
    this.title = 'bb';
  }
}
// app.componnet.html
<div (click)="handleClick()">{{title}}</div>

示例比较简单，就是给div元素绑定了一个点击事件，点击该元素就会改变变量title的值，界面的显示也会随之更新。框架如何知道什么时候需要更新视图，以及如何更新视图的呢？我们来一探究竟。

当我们点击div元素时，handleClick函数会被执行。那么在 Angular 应用中该函数是如何被触发执行的呢？如果你看过我之前的关于zone.js介绍的文章就会知道，Angular 应用中点击事件已经被zone.js接管。基于此答案便显而易见，最开始肯定是被zone.js触发执行，但在这里我还们还要进一步分析直接调用关系进而层层展开。最靠近handleClick函数调用的是下面的代码：

function wrapListener(listenerFn, ...) {
    return function wrapListenerIn_markDirtyAndPreventDefault(e) {
      let result = executeListenerWithErrorHandling(listenerFn, ...);
    }
}

上述代码中listenerFn函数指向的便是handleClick，但它又是wrapListener函数的参数。示例中元素绑定点击事件，相关模板编译产物大概是这样：

function AppComponent_Template(rf, ctx) {
  ......
  i0["ɵɵlistener"]("click", function AppComponent_Template_div_click_0_listener() {
    return ctx.handleClick();
  })
}

初次加载应用会依次执行renderView、然后执行executeTemplate，接着便触发了上述的模板函数，就这样元素的点击函数便一路传递到了listenerFn参数。到这里我们了解了，点击函数的触发源头是zone.js，真实的点击函数传递却是由 Angular 实现，那么zone.js和 Angular 是如何关联的呢？zone.js会为每个异步事件安排一个任务，结合本文示例来说，invokeTask便是由下面代码调用：

function forkInnerZoneWithAngularBehavior(zone) {
  zone._inner = zone._inner.fork({
    name: 'angular',
    properties: { 'isAngularZone': true },
    onInvokeTask: (delegate, current, target, task, applyThis, applyArgs) => {
      try {
        onEnter(zone);
        return delegate.invokeTask(target, task, ...);
      }
      finally {
        onLeave(zone);
      }
    }
  })
}

看到这里是不是就很熟悉了，因为在之前的zone.js介绍的文章里，便有类似的代码片段。而forkInnerZoneWithAngularBehavior函数又是由类 NgZone 的构造函数调用。至此我们引出了 Angular 变更检测的一个主角 NgZone，它是对zone.js的一个简单封装。

现在我们知道示例中点击函数是如何被执行的，那么函数执行了以后应用数据有变化了，视图又是如何及时更新的呢？我们还是回到上面提到的forkInnerZoneWithAngularBehavior函数中，try finally语句块中，执行了invokeTask函数最终还会执行onLeave(zone)函数。再往下分析就能看到onLeave函数最终调用了checkStable函数：

function checkStable(zone) {
  zone.onMicrotaskEmpty.emit(null);
}

相应地在类ApplicationRef构造函数中订阅了这个emit事件：

class ApplicationRef {
    /** @internal */
    constructor() {
    this._zone.onMicrotaskEmpty.subscribe({
            next: () => {
                this._zone.run(() => {
                    this.tick();
                });
            }
        });
    }

在订阅相关回调函数中，this.tick()是不是很眼熟呢？如果你看了我之前的关于 Angular 生命周期函数的文章，那么你肯定还会有印象，它是触发视图更新的关键调用。虽然在那篇生命周期介绍的文章中有讲过这个函数，但本文的重点是变更检测因此函数虽然相同但侧重点略有变化。this.tick相关调用顺序大概是这样：

this.tick() -> 
view.detectChanges() -> 
renderComponentOrTemplate() ->
refreshView()

这里refreshView比较重要单独拿出来分析一下：

function refreshView(tView, lView, templateFn, context) {
  ......
  if (templateFn !== null) {
    // 关键代码1
    executeTemplate(tView, lView, templateFn, ...);
  }
  ......
  if (components !== null) {
    // 关键代码2
    refreshChildComponents(lView, components);
  }
}

这个过程中refreshView函数会被调用二次，第一次进入的是关键代码2分支，然后依次调用如下函数重新进入refreshView函数：

refreshChildComponents() -> 
refreshChildComponents() ->
refreshComponent() ->
refreshView()

第二次进入refreshView函数调用的便是关键代码1分支了，即执行的是：executeTemplate函数。而该函数最终执行的是模板编译产物中的AppComponent_Template函数：

function AppComponent_Template(rf, ctx) {
  if (rf & 1) { // 条件分支1
    i0["ɵɵelementStart"](0, "div", 0);
    i0["ɵɵlistener"]("click", function AppComponent_Template_div_click_0_listener() {
      return ctx.handleClick();
    });
    i0["ɵɵtext"](1);
    i0["ɵɵelementEnd"]();
  } 
  if (rf & 2) { // 条件分支2
    i0["ɵɵadvance"](1);
    i0["ɵɵtextInterpolate"](ctx.title);
  }

如果还有读者不清楚上述模板编译产物中的函数是怎么来的，建议阅读之前关于依赖注入原理讲解的文章，因篇幅限制不再赘述。此时AppComponent_Template函数执行的是条件分支2里的代码，ɵɵadvance函数作用是更新相关的索引值，以保证找到正确的元素。这里重点讲讲ɵɵtextInterpolate函数，它最终调用的是函数ɵɵtextInterpolate1:

function ɵɵtextInterpolate1(prefix, v0, suffix) {
    const lView = getLView();
    // 关键代码1
    const interpolated = interpolation1(lView, prefix, v0, suffix);
    if (interpolated !== NO_CHANGE) {
        // 关键代码2
        textBindingInternal(lView, getSelectedIndex(), interpolated);
    }
    return ɵɵtextInterpolate1;
}

值得指出的是，该函数名末尾是数字1，这是因为还有类似的ɵɵtextInterpolate2、ɵɵtextInterpolate3等等，Angular 内部根据插值表达式的数量调用不同的专用函数，本文示例中文本节点的插值表达式数量为1，因此实际调用的是ɵɵtextInterpolate1函数。该函数主要做了两件事，关键代码1作用是比较插值表达式值有没有更新，关键代码2则是更新文本节点的值。先来看看关键代码1的函数interpolation1，它最终调用的是：

function bindingUpdated(lView, bindingIndex, value) {
    const oldValue = lView[bindingIndex];
    if (Object.is(oldValue, value)) {
        return false;
    }
    else {
        lView[bindingIndex] = value;
        return true;
    }
}

变更检测前的文本节点值称之为oldValue, 该值存储在lView中，lView我在之前的文章中也提到过，忘记了的读者可以去看看lView的作用。bindingUpdated首先会比较新值和旧值，比较的方法便是Object.is。如果新值旧值没有变化，则返回false。如果有变化，则更新lView中存储的值，并返回true。关键代码2的函数textBindingInternal最终调用的是下述函数：

function updateTextNode(renderer, rNode, value) {
    ngDevMode && ngDevMode.rendererSetText++;
    isProceduralRenderer(renderer) ? renderer.setValue(rNode, value) : rNode.textContent = value;
}

走完上述流程，我们点击div元素时，界面显示内容便会由aa变为bb,即完成了从应用数据的变更到 UI 状态的同步更新，这便是 Angular 最基本的变更检测过程了。

因篇幅限制，本文所举示例比较简单，但 Angular 的变更检测还有很多没有讲到。比如，如果应用是由若干个组件组成的，父子组件间的变更检测如何进行，以及如何通过策略优化变更检测等等。如果有对这方面感兴趣的朋友，欢迎关注我的个人公众号【朱玉洁的博客】，后续将在那里分享更多前端知识。