angular的数据双向绑定秘密
Angular用户都想知道数据绑定是怎么实现的。你可能会看到各种各样的词汇:$watch
,$apply
,$digest
,dirty-checking
... 它们是什么?它们是如何工作的呢?这里我想回答这些问题,其实它们在官方的文档里都已经回答了,但是我还是想把它们结合在一起来讲,但是我只是用一种简单的方法来讲解,如果要想了解技术细节,查看源代码。
让我们从头开始吧。
浏览器事件循环和Angular.js扩展
我们的浏览器一直在等待事件,比如用户交互。假如你点击一个按钮或者在输入框里输入东西,事件的回调函数就会在javascript解释器里执行,然后你就可以做任何DOM操作,等回调函数执行完毕时,浏览器就会相应地对DOM做出变化。 Angular拓展了这个事件循环,生成一个有时成为angular context
的执行环境(记住,这是个重要的概念),为了解释什么是context
以及它如何工作,我们还需要解释更多的概念。
$watch 队列($watch list)
每次你绑定一些东西到你的UI上时你就会往$watch队列里插入一条$watch
。想象一下$watch
就是那个可以检测它监视的model里时候有变化的东西。例如你有如下的代码
index.html
User: <input type="text" ng-model="user" />
Password: <input type="password" ng-model="pass" />
在这里我们有个$scope.user
,他被绑定在了第一个输入框上,还有个$scope.pass
,它被绑定在了第二个输入框上,然后我们在$watch list
里面加入两个$watch
:
controllers.js
app.controller('MainCtrl', function($scope) {
$scope.foo = "Foo";
$scope.world = "World";
});
index.html
Hello, {{ World }}
这里,即便我们在$scope
上添加了两个东西,但是只有一个绑定在了UI上,因此在这里只生成了一个$watch
. 再看下面的例子: controllers.js
app.controller('MainCtrl', function($scope) {
$scope.people = [...];
});
index.html
<ul>
<li ng-repeat="person in people">
{{person.name}} - {{person.age}}
</li>
</ul>
这里又生成了多少个$watch
呢?每个person有两个(一个name,一个age),然后ng-repeat又有一个,因此10个person一共是(2 * 10) +1
,也就是说有21个$watch
。 因此,每一个绑定到了UI上的数据都会生成一个$watch
。对,那这写$watch
是什么时候生成的呢? 当我们的模版加载完毕时,也就是在linking阶段(Angular分为compile阶段和linking阶段---译者注),Angular解释器会寻找每个directive,然后生成每个需要的$watch
。听起来不错哈,但是,然后呢?
$digest
循环(这个digest不知道怎么翻译)
还记得我前面提到的扩展的事件循环吗?当浏览器接收到可以被angular context
处理的事件时,$digest
循环就会触发。这个循环是由两个更小的循环组合起来的。一个处理evalAsync
队列,另一个处理$watch
队列,这个也是本篇博文的主题。 这个是处理什么的呢?$digest
将会遍历我们的$watch
,然后询问:
- 嘿,
$watch
,你的值是什么?- 是9。
- 好的,它改变过吗?
- 没有,先生。
- (这个变量没变过,那下一个)
- 你呢,你的值是多少?
- 报告,是
Foo
。
- 报告,是
- 刚才改变过没?
- 改变过,刚才是
Bar
。
- 改变过,刚才是
- (很好,我们有DOM需要更新了)
- 继续询问知道
$watch
队列都检查过。
这就是所谓的dirty-checking
。既然所有的$watch
都检查完了,那就要问了:有没有$watch
更新过?如果有至少一个更新过,这个循环就会再次触发,直到所有的$watch
都没有变化。这样就能够保证每个model都已经不会再变化。记住如果循环超过10次的话,它将会抛出一个异常,防止无限循环。 当$digest
循环结束时,DOM相应地变化。
例如: controllers.js
app.controller('MainCtrl', function() {
$scope.name = "Foo"; $scope.changeFoo = function() {
$scope.name = "Bar";
}
});
index.html
{{ name }}
<button ng-click="changeFoo()">Change the name</button>
这里我们有一个$watch
因为ng-click不生成$watch
(函数是不会变的)。
- 我们按下按钮
- 浏览器接收到一个事件,进入
angular context
(后面会解释为什么)。 $digest
循环开始执行,查询每个$watch
是否变化。- 由于监视
$scope.name
的$watch
报告了变化,它会强制再执行一次$digest
循环。 - 新的
$digest
循环没有检测到变化。 - 浏览器拿回控制权,更新与
$scope.name
新值相应部分的DOM。
这里很重要的(也是许多人的很蛋疼的地方)是每一个进入angular context
的事件都会执行一个$digest
循环,也就是说每次我们输入一个字母循环都会检查整个页面的所有$watch
。
通过$apply
来进入angular context
谁决定什么事件进入angular context
,而哪些又不进入呢?$apply
!
如果当事件触发时,你调用$apply
,它会进入angular context
,如果没有调用就不会进入。现在你可能会问:刚才的例子里我也没有调用$apply
啊,为什么?Angular为了做了!因此你点击带有ng-click的元素时,时间就会被封装到一个$apply
调用。如果你有一个ng-model="foo"
的输入框,然后你敲一个f
,事件就会这样调用$apply("foo = 'f';")
。
Angular什么时候不会自动为我们$apply
呢?
这是Angular新手共同的痛处。为什么我的jQuery不会更新我绑定的东西呢?因为jQuery没有调用$apply
,事件没有进入angular context
,$digest
循环永远没有执行。
我们来看一个有趣的例子:
假设我们有下面这个directive和controller
app.js
app.directive('clickable', function() { return {
restrict: "E",
scope: {
foo: '=',
bar: '='
},
template: '<ul style="<li>{{foo}}</li><li>{{bar}}</li></ul>',
link: function(scope, element, attrs) {
element.bind('click', function() {
scope.foo++;
scope.bar++;
});
}
} }); app.controller('MainCtrl', function($scope) {
$scope.foo = 0;
$scope.bar = 0;
});
它将foo
和bar
从controller里绑定到一个list里面,每次点击这个元素的时候,foo
和bar
都会自增1。
那我们点击元素的时候会发生什么呢?我们能看到更新吗?答案是否定的。因为点击事件是一个没有封装到$apply
里面的常见的事件,这意味着我们会失去我们的计数吗?不会
真正的结果是:$scope
确实改变了,但是没有强制$digest
循环,监视foo
和bar
的$watch
没有执行。也就是说如果我们自己执行一次$apply
那么这些$watch
就会看见这些变化,然后根据需要更新DOM。
试试看吧:http://jsbin.com/opimat/2/
如果我们点击这个directive(蓝色区域),我们看不到任何变化,但是我们点击按钮时,点击数就更新了。如刚才说的,在这个directive上点击时我们不会触发$digest
循环,但是当按钮被点击时,ng-click会调用$apply
,然后就会执行$digest
循环,于是所有的$watch
都会被检查,当然就包括我们的foo
和bar
的$watch
了。
现在你在想那并不是你想要的,你想要的是点击蓝色区域的时候就更新点击数。很简单,执行一下$apply
就可以了:
element.bind('click', function() {
scope.foo++;
scope.bar++; scope.$apply();
});
$apply
是我们的$scope
(或者是direcvie里的link
函数中的scope
)的一个函数,调用它会强制一次$digest
循环(除非当前正在执行循环,这种情况下会抛出一个异常,这是我们不需要在那里执行$apply
的标志)。
试试看:http://jsbin.com/opimat/3/edit
有用啦!但是有一种更好的使用$apply
的方法:
element.bind('click', function() {
scope.$apply(function() {
scope.foo++;
scope.bar++;
});
})
有什么不一样的?差别就是在第一个版本中,我们是在angular context
的外面更新的数据,如果有发生错误,Angular永远不知道。很明显在这个像个小玩具的例子里面不会出什么大错,但是想象一下我们如果有个alert框显示错误给用户,然后我们有个第三方的库进行一个网络调用然后失败了,如果我们不把它封装进$apply
里面,Angular永远不会知道失败了,alert框就永远不会弹出来了。
因此,如果你想使用一个jQuery插件,并且要执行$digest
循环来更新你的DOM的话,要确保你调用了$apply
。
有时候我想多说一句的是有些人在不得不调用$apply
时会“感觉不妙”,因为他们会觉得他们做错了什么。其实不是这样的,Angular不是什么魔术师,他也不知道第三方库想要更新绑定的数据。
使用$watch
来监视你自己的东西
你已经知道了我们设置的任何绑定都有一个它自己的$watch
,当需要时更新DOM,但是我们如果要自定义自己的watches呢?简单
来看个例子:
app.js
app.controller('MainCtrl', function($scope) {
$scope.name = "Angular"; $scope.updated = -1; $scope.$watch('name', function() {
$scope.updated++;
});
});
index.html
<body ng-controller="MainCtrl">
<input ng-model="name" />
Name updated: {{updated}} times.
</body>
这就是我们创造一个新的$watch
的方法。第一个参数是一个字符串或者函数,在这里是只是一个字符串,就是我们要监视的变量的名字,在这里,$scope.name
(注意我们只需要用name
)。第二个参数是当$watch
说我监视的表达式发生变化后要执行的。我们要知道的第一件事就是当controller执行到这个$watch
时,它会立即执行一次,因此我们设置updated为-1。
试试看:http://jsbin.com/ucaxan/1/edit
例子2:
app.js
app.controller('MainCtrl', function($scope) {
$scope.name = "Angular"; $scope.updated = 0; $scope.$watch('name', function(newValue, oldValue) {
if (newValue === oldValue) { return; } // AKA first run
$scope.updated++;
});
});
index.html
<body ng-controller="MainCtrl">
<input ng-model="name" />
Name updated: {{updated}} times.
</body>
watch的第二个参数接受两个参数,新值和旧值。我们可以用他们来略过第一次的执行。通常你不需要略过第一次执行,但在这个例子里面你是需要的。灵活点嘛少年。
例子3:
app.js
app.controller('MainCtrl', function($scope) {
$scope.user = { name: "Fox" }; $scope.updated = 0; $scope.$watch('user', function(newValue, oldValue) {
if (newValue === oldValue) { return; }
$scope.updated++;
});
});
index.html
<body ng-controller="MainCtrl">
<input ng-model="user.name" />
Name updated: {{updated}} times.
</body>
我们想要监视$scope.user
对象里的任何变化,和以前一样这里只是用一个对象来代替前面的字符串。
试试看:http://jsbin.com/ucaxan/3/edit
呃?没用,为啥?因为$watch
默认是比较两个对象所引用的是否相同,在例子1和2里面,每次更改$scope.name
都会创建一个新的基本变量,因此$watch
会执行,因为对这个变量的引用已经改变了。在上面的例子里,我们在监视$scope.user
,当我们改变$scope.user.name
时,对$scope.user
的引用是不会改变的,我们只是每次创建了一个新的$scope.user.name
,但是$scope.user
永远是一样的。
例子4:
app.js
app.controller('MainCtrl', function($scope) {
$scope.user = { name: "Fox" }; $scope.updated = 0; $scope.$watch('user', function(newValue, oldValue) {
if (newValue === oldValue) { return; }
$scope.updated++;
}, true);
});
index.html
<body ng-controller="MainCtrl">
<input ng-model="user.name" />
Name updated: {{updated}} times.
</body>
试试看:http://jsbin.com/ucaxan/4/edit
现在有用了吧!因为我们对$watch
加入了第三个参数,它是一个bool类型的参数,表示的是我们比较的是对象的值而不是引用。由于当我们更新$scope.user.name
时$scope.user
也会改变,所以能够正确触发。
关于$watch
还有很多tips&tricks,但是这些都是基础。
总结
好吧,我希望你们已经学会了在Angular中数据绑定是如何工作的。我猜想你的第一印象是dirty-checking
很慢,好吧,其实是不对的。它像闪电般快。但是,是的,如果你在一个模版里有2000-3000个watch
,它会开始变慢。但是我觉得如果你达到这个数量级,就可以找个用户体验专家咨询一下了
无论如何,随着ECMAScript6的到来,在Angular未来的版本里我们将会有Object.observe
那样会极大改善$digest
循环的速度。同时未来的文章也会涉及一些tips&tricks。
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