Vue双向数据绑定原理深度解析
首先，什么是双向数据绑定？Vue是三大MVVM框架之一，数据绑定简单来说，就是当数据发生变化时，相应的视图会进行更新，当视图更新时，数据也会跟着变化。
在分析其原理和代码的时候，大家首先了解如下几个js函数的作用：
1. [].slice.call(lis): 将伪数组转换为真数组
2. node.nodeType: 得到节点类型
3. Object.defineProperty(obj, propertyName, {}): 给对象添加/修改属性(指定描述符)
configurable: true/false 是否可以重新define
enumerable: true/false 是否可以枚举(for..in / keys())
value: 指定初始值
writable: true/false value是否可以修改存取(访问)描述符
get: 函数, 用来得到当前属性值
set: 函数, 用来监视当前属性值的变化
4. Object.keys(obj): 得到对象自身可枚举的属性名的数组
5. DocumentFragment: 文档碎片(高效批量更新多个节点)
6. obj.hasOwnProperty(prop): 判断prop是否是obj自身的属性
如果想了解这些函数具体使用：请点击这里
首先，我来看一下如何实现最基础的数据绑定：
<body>
<div>请输入：<input type="text" id="inputId"/></div>
<div>输入的值为：<span id="showId"></span></div> </body>
<script>
var inputValue = document.getElementById('inputId');
var showValue = document.getElementById('showId');
var obj = {}; Object.defineProperty(obj, 'msg', {
enumerable: true,
configurable: true,
set (newVal) {
showValue.innerHTML = newVal;
}
}) inputValue.addEventListener('input', function(e) {
obj.msg = e.target.value;
})
</script>
对于vue来说，Vue.js则是通过数据劫持以及结合发布者-订阅者来实现的数据绑定，数据劫持是利用ES5的Object.defineProperty(obj, key, val)来劫持各个属性的的setter以及getter，在数据变动时发布消息给订阅者，从而触发相应的回调来更新视图。
我们来看一下数据双向绑定的流程图：
1、实现一个数据监听器Obverser，对data中的数据进行监听，若有变化，通知相应的订阅者。
2、实现一个指令解析器Compile，对于每个元素上的指令进行解析，根据指令替换数据，更新视图。
3、实现一个Watcher，用来连接Obverser和Compile, 并为每个属性绑定相应的订阅者，当数据发生变化时，执行相应的回调函数，从而更新视图。
4、构造函数 （new MVue({})）
我们来看一下对应的js代码：
一、Obverser.js
function Observer(data) {
// 保存data对象
this.data = data;
// 走起
this.walk(data);
}
Observer.prototype = {
walk: function(data) {
var me = this;
// 遍历data中所有属性
Object.keys(data).forEach(function(key) {
// 针对指定属性进行处理
me.convert(key, data[key]);
});
},
convert: function(key, val) {
// 对指定属性实现响应式数据绑定
this.defineReactive(this.data, key, val);
},
defineReactive: function(data, key, val) {
// 创建与当前属性对应的dep对象
var dep = new Dep();
// 间接递归调用实现对data中所有层次属性的劫持
var childObj = observe(val);
// 给data重新定义属性(添加set/get)
Object.defineProperty(data, key, {
enumerable: true, // 可枚举
configurable: false, // 不能再define
get: function() {
// 建立dep与watcher的关系
if (Dep.target) {
dep.depend();
}
// 返回属性值
return val;
},
set: function(newVal) {
if (newVal === val) {
return;
}
val = newVal;
// 新的值是object的话，进行监听
childObj = observe(newVal);
// 通过dep
dep.notify();
}
});
}
};
function observe(value, vm) {
// value必须是对象, 因为监视的是对象内部的属性
if (!value || typeof value !== 'object') {
return;
}
// 创建一个对应的观察都对象
return new Observer(value);
};
var uid = 0;
function Dep() {
// 标识属性
this.id = uid++;
// 相关的所有watcher的数组
this.subs = [];
}
Dep.prototype = {
addSub: function(sub) {
this.subs.push(sub);
},
depend: function() {
Dep.target.addDep(this);
},
removeSub: function(sub) {
var index = this.subs.indexOf(sub);
if (index != -1) {
this.subs.splice(index, 1);
}
},
notify: function() {
// 通知所有相关的watcher(一个订阅者)
this.subs.forEach(function(sub) {
sub.update();
});
}
};
Dep.target = null;
1). Observer
* 用来对data所有属性数据进行劫持的构造函数
* 给data中所有属性重新定义属性描述(get/set)
* 为data中的每个属性创建对应的dep对象
2). Dep(Depend)
* data中的每个属性(所有层次)都对应一个dep对象
* 创建的时机:
* 在初始化define data中各个属性时创建对应的dep对象
* 在data中的某个属性值被设置为新的对象时
* 对象的结构
{
id, // 每个dep都有一个唯一的id
subs //包含n个对应watcher的数组(subscribes的简写)
}
* subs属性说明
* 当一个watcher被创建时, 内部会将当前watcher对象添加到对应的dep对象的subs中
* 当此data属性的值发生改变时, 所有subs中的watcher都会收到更新的通知, 从而最终更新对应的界面
二、模板解析（Compile.js）
function Compile(el, vm) {
// 保存vm
this.$vm = vm;
// 保存el元素
this.$el = this.isElementNode(el) ? el : document.querySelector(el);
// 如果el元素存在
if (this.$el) {
// 1. 取出el中所有子节点, 封装在一个framgment对象中
this.$fragment = this.node2Fragment(this.$el);
// 2. 编译fragment中所有层次子节点
this.init();
// 3. 将fragment添加到el中
this.$el.appendChild(this.$fragment);
}
}
Compile.prototype = {
node2Fragment: function (el) {
var fragment = document.createDocumentFragment(),
child;
// 将原生节点拷贝到fragment
while (child = el.firstChild) {
fragment.appendChild(child);
}
return fragment;
},
init: function () {
// 编译fragment
this.compileElement(this.$fragment);
},
compileElement: function (el) {
// 得到所有子节点
var childNodes = el.childNodes,
// 保存compile对象
me = this;
// 遍历所有子节点
[].slice.call(childNodes).forEach(function (node) {
// 得到节点的文本内容
var text = node.textContent;
// 正则对象(匹配大括号表达式)
var reg = /\{\{(.*)\}\}/; // {{name}}
// 如果是元素节点
if (me.isElementNode(node)) {
// 编译元素节点的指令属性
me.compile(node);
// 如果是一个大括号表达式格式的文本节点
} else if (me.isTextNode(node) && reg.test(text)) {
// 编译大括号表达式格式的文本节点
me.compileText(node, RegExp.$1); // RegExp.$1: 表达式 name
}
// 如果子节点还有子节点
if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
// 递归调用实现所有层次节点的编译
me.compileElement(node);
}
});
},
compile: function (node) {
// 得到所有标签属性节点
var nodeAttrs = node.attributes,
me = this;
// 遍历所有属性
[].slice.call(nodeAttrs).forEach(function (attr) {
// 得到属性名: v-on:click
var attrName = attr.name;
// 判断是否是指令属性
if (me.isDirective(attrName)) {
// 得到表达式(属性值): test
var exp = attr.value;
// 得到指令名: on:click
var dir = attrName.substring(2);
// 事件指令
if (me.isEventDirective(dir)) {
// 解析事件指令
compileUtil.eventHandler(node, me.$vm, exp, dir);
// 普通指令
} else {
// 解析普通指令
compileUtil[dir] && compileUtil[dir](node, me.$vm, exp);
}
// 移除指令属性
node.removeAttribute(attrName);
}
});
},
compileText: function (node, exp) {
// 调用编译工具对象解析
compileUtil.text(node, this.$vm, exp);
},
isDirective: function (attr) {
return attr.indexOf('v-') == 0;
},
isEventDirective: function (dir) {
return dir.indexOf('on') === 0;
},
isElementNode: function (node) {
return node.nodeType == 1;
},
isTextNode: function (node) {
return node.nodeType == 3;
}
};
// 指令处理集合
var compileUtil = {
// 解析: v-text/{{}}
text: function (node, vm, exp) {
this.bind(node, vm, exp, 'text');
},
// 解析: v-html
html: function (node, vm, exp) {
this.bind(node, vm, exp, 'html');
},
// 解析: v-model
model: function (node, vm, exp) {
this.bind(node, vm, exp, 'model');
var me = this,
val = this._getVMVal(vm, exp);
node.addEventListener('input', function (e) {
var newValue = e.target.value;
if (val === newValue) {
return;
}
me._setVMVal(vm, exp, newValue);
val = newValue;
});
},
// 解析: v-class
class: function (node, vm, exp) {
this.bind(node, vm, exp, 'class');
},
// 真正用于解析指令的方法
bind: function (node, vm, exp, dir) {
/*实现初始化显示*/
// 根据指令名(text)得到对应的更新节点函数
var updaterFn = updater[dir + 'Updater'];
// 如果存在调用来更新节点
updaterFn && updaterFn(node, this._getVMVal(vm, exp));
// 创建表达式对应的watcher对象
new Watcher(vm, exp, function (value, oldValue) {/*更新界面*/
// 当对应的属性值发生了变化时, 自动调用, 更新对应的节点
updaterFn && updaterFn(node, value, oldValue);
});
},
// 事件处理
eventHandler: function (node, vm, exp, dir) {
// 得到事件名/类型: click
var eventType = dir.split(':')[1],
// 根据表达式得到事件处理函数(从methods中): test(){}
fn = vm.$options.methods && vm.$options.methods[exp];
// 如果都存在
if (eventType && fn) {
// 绑定指定事件名和回调函数的DOM事件监听, 将回调函数中的this强制绑定为vm
node.addEventListener(eventType, fn.bind(vm), false);
}
},
// 得到表达式对应的value
_getVMVal: function (vm, exp) {
var val = vm._data;
exp = exp.split('.');
exp.forEach(function (k) {
val = val[k];
});
return val;
},
_setVMVal: function (vm, exp, value) {
var val = vm._data;
exp = exp.split('.');
exp.forEach(function (k, i) {
// 非最后一个key，更新val的值
if (i < exp.length - 1) {
val = val[k];
} else {
val[k] = value;
}
});
}
};
// 包含多个用于更新节点方法的对象
var updater = {
// 更新节点的textContent
textUpdater: function (node, value) {
node.textContent = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
},
// 更新节点的innerHTML
htmlUpdater: function (node, value) {
node.innerHTML = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
},
// 更新节点的className
classUpdater: function (node, value, oldValue) {
var className = node.className;
className = className.replace(oldValue, '').replace(/\s$/, '');
var space = className && String(value) ? ' ' : '';
node.className = className + space + value;
},
// 更新节点的value
modelUpdater: function (node, value, oldValue) {
node.value = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
}
};
1.模板解析的关键对象: compile对象
2.模板解析的基本流程:
1). 将el的所有子节点取出, 添加到一个新建的文档fragment对象中
2). 对fragment中的所有层次子节点递归进行编译解析处理
* 对表达式文本节点进行解析
* 对元素节点的指令属性进行解析
* 事件指令解析
* 一般指令解析
3). 将解析后的fragment添加到el中显示
3.解析表达式文本节点: textNode.textContent = value
1). 根据正则对象得到匹配出的表达式字符串: 子匹配/RegExp.$1
2). 从data中取出表达式对应的属性值
3). 将属性值设置为文本节点的textContent
4.事件指令解析: elementNode.addEventListener(事件名, 回调函数.bind(vm))
v-on:click="test"
1). 从指令名中取出事件名
2). 根据指令的值(表达式)从methods中得到对应的事件处理函数对象
3). 给当前元素节点绑定指定事件名和回调函数的dom事件监听
4). 指令解析完后, 移除此指令属性
5.一般指令解析: elementNode.xxx = value
1). 得到指令名和指令值(表达式)
2). 从data中根据表达式得到对应的值
3). 根据指令名确定需要操作元素节点的什么属性
* v-text---textContent属性
* v-html---innerHTML属性
* v-class--className属性
4). 将得到的表达式的值设置到对应的属性上
5). 移除元素的指令属性
所以Compile可以归纳为几点：
* 用来解析模板页面的对象的构造函数(一个实例)
* 利用compile对象解析模板页面
* 每解析一个表达式(非事件指令)都会创建一个对应的watcher对象, 并建立watcher与dep的关系
* complie与watcher关系: 一对多的关系
三、Watcher.js
function Watcher(vm, exp, cb) {
this.cb = cb; // callback
this.vm = vm;
this.exp = exp;
this.depIds = {}; // {0: d0, 1: d1, 2: d2}
this.value = this.get();
}
Watcher.prototype = {
update: function () {
this.run();
},
run: function () {
// 得到最新的值
var value = this.get();
// 得到旧值
var oldVal = this.value;
// 如果不相同
if (value !== oldVal) {
this.value = value;
// 调用回调函数更新对应的界面
this.cb.call(this.vm, value, oldVal);
}
},
addDep: function (dep) {
if (!this.depIds.hasOwnProperty(dep.id)) {
// 建立dep到watcher
dep.addSub(this);
// 建立watcher到dep的关系
this.depIds[dep.id] = dep;
}
},
get: function () {
Dep.target = this;
// 获取当前表达式的值, 内部会导致属性的get()调用
var value = this.getVMVal();
Dep.target = null;
return value;
},
getVMVal: function () {
var exp = this.exp.split('.');
var val = this.vm._data;
exp.forEach(function (k) {
val = val[k];
});
return val;
}
};
/*
const obj1 = {id: 1}
const obj12 = {id: 2}
const obj13 = {id: 3}
const obj14 = {id: 4}
const obj2 = {}
const obj22 = {}
const obj23 = {}
// 双向1对1
// obj1.o2 = obj2
// obj2.o1 = obj1
// obj1: 1:n
obj1.o2s = [obj2, obj22, obj23]
// obj2: 1:n
obj2.o1s = {
1: obj1,
2: obj12,
3: obj13
}
*/
* 模板中每个非事件指令或表达式都对应一个watcher对象
* 监视当前表达式数据的变化
* 创建的时机: 在初始化编译模板时
* 对象的组成
{
vm, //vm对象
exp, //对应指令的表达式
cb, //当表达式所对应的数据发生改变的回调函数
value, //表达式当前的值
depIds //表达式中各级属性所对应的dep对象的集合对象
//属性名为dep的id, 属性值为dep
}
四、数据代理(MVVM.js)
/*
相关于Vue的构造函数
*/
function MVVM(options) {
// 将选项对象保存到vm
this.$options = options;
// 将data对象保存到vm和datq变量中
var data = this._data = this.$options.data;
//将vm保存在me变量中
var me = this;
// 遍历data中所有属性
Object.keys(data).forEach(function (key) { // 属性名: name
// 对指定属性实现代理
me._proxy(key);
}); // 对data进行监视
observe(data, this); // 创建一个用来编译模板的compile对象
this.$compile = new Compile(options.el || document.body, this)
} MVVM.prototype = {
$watch: function (key, cb, options) {
new Watcher(this, key, cb);
}, // 对指定属性实现代理
_proxy: function (key) {
// 保存vm
var me = this;
// 给vm添加指定属性名的属性(使用属性描述)
Object.defineProperty(me, key, {
configurable: false, // 不能再重新定义
enumerable: true, // 可以枚举
// 当通过vm.name读取属性值时自动调用
get: function proxyGetter() {
// 读取data中对应属性值返回(实现代理读操作)
return me._data[key];
},
// 当通过vm.name = 'xxx'时自动调用
set: function proxySetter(newVal) {
// 将最新的值保存到data中对应的属性上(实现代理写操作)
me._data[key] = newVal;
}
});
}
};
1.通过一个对象代理对另一个对象中属性的操作(读/写)
2.通过vm对象来代理data对象中所有属性的操作
3.好处: 更方便的操作data中的数据
4.基本实现流程
1). 通过Object.defineProperty()给vm添加与data对象的属性对应的属性描述符
2). 所有添加的属性都包含getter/setter
3). 在getter/setter内部去操作data中对应的属性数据
五、总结
1.dep与watcher的关系: 多对多
* 一个data中的属性对应对应一个dep, 一个dep中可能包含多个watcher(模板中有几个表达式使用到了属性)
* 模板中一个非事件表达式对应一个watcher, 一个watcher中可能包含多个dep(表达式中包含了几个data属性)
* 数据绑定使用到2个核心技术
* defineProperty()
* 消息订阅与发布
2.双向数据绑定
1). 双向数据绑定是建立在单向数据绑定(model==>View)的基础之上的
2). 双向数据绑定的实现流程:
* 在解析v-model指令时, 给当前元素添加input监听
* 当input的value发生改变时, 将最新的值赋值给当前表达式所对应的data属性
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