授人以漁 不如授人以漁炉擅，剖析Vue實(shí)現(xiàn)原理 - 如何實(shí)現(xiàn)雙向綁定mvvm

本文能幫你做什么？

1阳惹、了解vue的雙向數(shù)據(jù)綁定原理以及核心代碼模塊

2谍失、緩解好奇心的同時(shí)了解如何實(shí)現(xiàn)雙向綁定

為了便于說明原理與實(shí)現(xiàn)，本文相關(guān)代碼主要摘自vue源碼, 并進(jìn)行了簡(jiǎn)化改造莹汤，相對(duì)較簡(jiǎn)陋快鱼，并未考慮到數(shù)組的處理、數(shù)據(jù)的循環(huán)依賴等纲岭，也難免存在一些問題抹竹，歡迎大家指正。不過這些并不會(huì)影響大家的閱讀和理解荒勇，相信看完本文后對(duì)大家在閱讀vue源碼的時(shí)候會(huì)更有幫助

相信大家對(duì)mvvm雙向綁定應(yīng)該都不陌生了柒莉，一言不合上代碼闻坚，下面先看一個(gè)本文最終實(shí)現(xiàn)的效果吧沽翔，和vue一樣的語法，如果還不了解雙向綁定，猛戳Google

<div id="mvvm-app">
    <input type="text" v-model="word">
    <p>{{word}}</p>
    <button v-on:click="sayHi">change model</button>
</div>

<script src="./js/observer.js"></script>
<script src="./js/watcher.js"></script>
<script src="./js/compile.js"></script>
<script src="./js/mvvm.js"></script>
<script>
var vm = new MVVM({
    el: '#mvvm-app',
        data: {
            word: 'Hello World!'
        },
        methods: {
            sayHi: function() {
                this.word = 'Hi, everybody!';
            }
        }
    });
</script>

效果：

1.gif

幾種實(shí)現(xiàn)雙向綁定的做法

目前幾種主流的mvc(vm)框架都實(shí)現(xiàn)了單向數(shù)據(jù)綁定仅偎，而我所理解的雙向數(shù)據(jù)綁定無非就是在單向綁定的基礎(chǔ)上給可輸入元素（input跨蟹、textare等）添加了change(input)事件，來動(dòng)態(tài)修改model和 view橘沥，并沒有多高深窗轩。所以無需太過介懷是實(shí)現(xiàn)的單向或雙向綁定。

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)綁定的做法有大致如下幾種：

發(fā)布者-訂閱者模式（backbone.js）

臟值檢查（angular.js）

數(shù)據(jù)劫持（vue.js）

發(fā)布者-訂閱者模式: 一般通過sub, pub的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和視圖的綁定監(jiān)聽座咆，更新數(shù)據(jù)方式通常做法是 vm.set('property', value)痢艺，這里有篇文章講的比較詳細(xì)，有興趣可點(diǎn)這里

這種方式現(xiàn)在畢竟太low了介陶，我們更希望通過 vm.property = value這種方式更新數(shù)據(jù)堤舒，同時(shí)自動(dòng)更新視圖，于是有了下面兩種方式

臟值檢查: angular.js 是通過臟值檢測(cè)的方式比對(duì)數(shù)據(jù)是否有變更哺呜，來決定是否更新視圖舌缤，最簡(jiǎn)單的方式就是通過 setInterval() 定時(shí)輪詢檢測(cè)數(shù)據(jù)變動(dòng)，當(dāng)然Google不會(huì)這么low某残，angular只有在指定的事件觸發(fā)時(shí)進(jìn)入臟值檢測(cè)国撵，大致如下：

• DOM事件，譬如用戶輸入文本玻墅，點(diǎn)擊按鈕等介牙。( ng-click )
• XHR響應(yīng)事件 ( $http )
• 瀏覽器Location變更事件 ( $location )
• Timer事件( interval )
• 執(zhí)行 apply()

數(shù)據(jù)劫持: vue.js 則是采用數(shù)據(jù)劫持結(jié)合發(fā)布者-訂閱者模式的方式，通過Object.defineProperty()來劫持各個(gè)屬性的setter澳厢，getter耻瑟，在數(shù)據(jù)變動(dòng)時(shí)發(fā)布消息給訂閱者，觸發(fā)相應(yīng)的監(jiān)聽回調(diào)赏酥。vue3.0之后開始使用proxy實(shí)現(xiàn)對(duì)象的監(jiān)聽喳整，避免了definePropety需要遞歸添加監(jiān)聽的問題。

思路整理

已經(jīng)了解到vue是通過數(shù)據(jù)劫持的方式來做數(shù)據(jù)綁定的裸扶，其中最核心的方法便是通過Object.defineProperty()來實(shí)現(xiàn)對(duì)屬性的劫持框都，達(dá)到監(jiān)聽數(shù)據(jù)變動(dòng)的目的，無疑這個(gè)方法是本文中最重要呵晨、最基礎(chǔ)的內(nèi)容之一魏保，如果不熟悉defineProperty，猛戳這里
整理了一下摸屠，要實(shí)現(xiàn)mvvm的雙向綁定谓罗，就必須要實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn)：
1、實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)聽器Observer季二，能夠?qū)?shù)據(jù)對(duì)象的所有屬性進(jìn)行監(jiān)聽檩咱，如有變動(dòng)可拿到最新值并通知訂閱者
2揭措、實(shí)現(xiàn)一個(gè)指令解析器Compile，對(duì)每個(gè)元素節(jié)點(diǎn)的指令進(jìn)行掃描和解析刻蚯，根據(jù)指令模板替換數(shù)據(jù)绊含，以及綁定相應(yīng)的更新函數(shù)
3、實(shí)現(xiàn)一個(gè)Watcher炊汹，作為連接Observer和Compile的橋梁躬充，能夠訂閱并收到每個(gè)屬性變動(dòng)的通知，執(zhí)行指令綁定的相應(yīng)回調(diào)函數(shù)讨便，從而更新視圖
4充甚、mvvm入口函數(shù)，整合以上三者

上述流程如圖所示：

2.png

1霸褒、實(shí)現(xiàn)Observer

ok, 思路已經(jīng)整理完畢津坑，也已經(jīng)比較明確相關(guān)邏輯和模塊功能了，let's do it
我們知道可以利用Obeject.defineProperty()來監(jiān)聽屬性變動(dòng)
那么將需要observe的數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行遞歸遍歷傲霸，包括子屬性對(duì)象的屬性疆瑰，都加上 setter和getter
這樣的話，給這個(gè)對(duì)象的某個(gè)值賦值昙啄，就會(huì)觸發(fā)setter穆役，那么就能監(jiān)聽到了數(shù)據(jù)變化。梳凛。相關(guān)代碼可以是這樣：

var data = {name: 'kindeng'};
observe(data);
data.name = 'dmq'; // 哈哈哈耿币，監(jiān)聽到值變化了 kindeng --> dmq

function observe(data) {
    if (!data || typeof data !== 'object') {
        return;
    }
    // 取出所有屬性遍歷
    Object.keys(data).forEach(function(key) {
        defineReactive(data, key, data[key]);
    });
};

function defineReactive(data, key, val) {
    observe(val); // 監(jiān)聽子屬性
    Object.defineProperty(data, key, {
        enumerable: true, // 可枚舉
        configurable: false, // 不能再define
        get: function() {
            return val;
        },
        set: function(newVal) {
            console.log('哈哈哈，監(jiān)聽到值變化了 ', val, ' --> ', newVal);
            val = newVal;
        }
    });
}

這樣我們已經(jīng)可以監(jiān)聽每個(gè)數(shù)據(jù)的變化了韧拒，那么監(jiān)聽到變化之后就是怎么通知訂閱者了淹接，所以接下來我們需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)消息訂閱器，很簡(jiǎn)單叛溢，維護(hù)一個(gè)數(shù)組塑悼，用來收集訂閱者，數(shù)據(jù)變動(dòng)觸發(fā)notify楷掉，再調(diào)用訂閱者的update方法厢蒜，代碼改善之后是這樣：

// ... 省略
function defineReactive(data, key, val) {
    var dep = new Dep();
    observe(val); // 監(jiān)聽子屬性

    Object.defineProperty(data, key, {
        // ... 省略
        set: function(newVal) {
            if (val === newVal) return;
            console.log('哈哈哈，監(jiān)聽到值變化了 ', val, ' --> ', newVal);
            val = newVal;
            dep.notify(); // 通知所有訂閱者
        }
    });
}

function Dep() {
    this.subs = [];
}
Dep.prototype = {
    addSub: function(sub) {
        this.subs.push(sub);
    },
    notify: function() {
        this.subs.forEach(function(sub) {
            sub.update();
        });
    }
};

那么問題來了烹植，誰是訂閱者斑鸦？怎么往訂閱器添加訂閱者？
沒錯(cuò)草雕，上面的思路整理中我們已經(jīng)明確訂閱者應(yīng)該是Watcher, 而且var dep = new Dep();是在 defineReactive方法內(nèi)部定義的巷屿，所以想通過dep添加訂閱者，就必須要在閉包內(nèi)操作墩虹，所以我們可以在 getter里面動(dòng)手腳：

// Observer.js
// ...省略
Object.defineProperty(data, key, {
    get: function() {
        // 由于需要在閉包內(nèi)添加watcher嘱巾，所以通過Dep定義一個(gè)全局target屬性憨琳，暫存watcher, 添加完移除
        Dep.target && dep.addDep(Dep.target);
        return val;
    }
    // ... 省略
});

// Watcher.js
Watcher.prototype = {
    get: function(key) {
        Dep.target = this;
        this.value = data[key]; // 這里會(huì)觸發(fā)屬性的getter，從而添加訂閱者
        Dep.target = null;
    }
}

這里已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)Observer了浓冒，已經(jīng)具備了監(jiān)聽數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)變化通知訂閱者的功能栽渴。那么接下來就是實(shí)現(xiàn)Compile了

2尖坤、實(shí)現(xiàn)Compile

compile主要做的事情是解析模板指令稳懒，將模板中的變量替換成數(shù)據(jù)，然后初始化渲染頁面視圖慢味，并將每個(gè)指令對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)綁定更新函數(shù)场梆，添加監(jiān)聽數(shù)據(jù)的訂閱者，一旦數(shù)據(jù)有變動(dòng)纯路，收到通知或油，更新視圖，如圖所示：

3.png

因?yàn)楸闅v解析的過程有多次操作dom節(jié)點(diǎn)驰唬，為提高性能和效率顶岸，會(huì)先將跟節(jié)點(diǎn)el轉(zhuǎn)換成文檔碎片fragment進(jìn)行解析編譯操作，解析完成叫编，再將fragment添加回原來的真實(shí)dom節(jié)點(diǎn)中

function Compile(el) {
    this.$el = this.isElementNode(el) ? el : document.querySelector(el);
    if (this.$el) {
        this.$fragment = this.node2Fragment(this.$el);
        this.init();
        this.$el.appendChild(this.$fragment);
    }
}
Compile.prototype = {
    init: function() { this.compileElement(this.$fragment); },
    node2Fragment: function(el) {
        var fragment = document.createDocumentFragment(), child;
        // 將原生節(jié)點(diǎn)拷貝到fragment
        while (child = el.firstChild) {
            fragment.appendChild(child);
        }
        return fragment;
    }
};

compileElement方法將遍歷所有節(jié)點(diǎn)及其子節(jié)點(diǎn)辖佣，進(jìn)行掃描解析編譯，調(diào)用對(duì)應(yīng)的指令渲染函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)渲染搓逾，并調(diào)用對(duì)應(yīng)的指令更新函數(shù)進(jìn)行綁定卷谈，詳看代碼及注釋說明：

Compile.prototype = {
    // ... 省略
    compileElement: function(el) {
        var childNodes = el.childNodes, me = this;
        [].slice.call(childNodes).forEach(function(node) {
            var text = node.textContent;
            var reg = /\{\{(.*)\}\}/;   // 表達(dá)式文本
            // 按元素節(jié)點(diǎn)方式編譯
            if (me.isElementNode(node)) {
                me.compile(node);
            } else if (me.isTextNode(node) && reg.test(text)) {
                me.compileText(node, RegExp.$1);
            }
            // 遍歷編譯子節(jié)點(diǎn)
            if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
                me.compileElement(node);
            }
        });
    },

    compile: function(node) {
        var nodeAttrs = node.attributes, me = this;
        [].slice.call(nodeAttrs).forEach(function(attr) {
            // 規(guī)定：指令以 v-xxx 命名
            // 如 <span v-text="content"></span> 中指令為 v-text
            var attrName = attr.name;   // v-text
            if (me.isDirective(attrName)) {
                var exp = attr.value; // content
                var dir = attrName.substring(2);    // text
                if (me.isEventDirective(dir)) {
                    // 事件指令, 如 v-on:click
                    compileUtil.eventHandler(node, me.$vm, exp, dir);
                } else {
                    // 普通指令
                    compileUtil[dir] && compileUtil[dir](node, me.$vm, exp);
                }
            }
        });
    }
};

// 指令處理集合
var compileUtil = {
    text: function(node, vm, exp) {
        this.bind(node, vm, exp, 'text');
    },
    // ...省略
    bind: function(node, vm, exp, dir) {
        var updaterFn = updater[dir + 'Updater'];
        // 第一次初始化視圖
        updaterFn && updaterFn(node, vm[exp]);
        // 實(shí)例化訂閱者，此操作會(huì)在對(duì)應(yīng)的屬性消息訂閱器中添加了該訂閱者watcher
        new Watcher(vm, exp, function(value, oldValue) {
            // 一旦屬性值有變化霞篡，會(huì)收到通知執(zhí)行此更新函數(shù)世蔗，更新視圖
            updaterFn && updaterFn(node, value, oldValue);
        });
    }
};

// 更新函數(shù)
var updater = {
    textUpdater: function(node, value) {
        node.textContent = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
    }
    // ...省略
};

這里通過遞歸遍歷保證了每個(gè)節(jié)點(diǎn)及子節(jié)點(diǎn)都會(huì)解析編譯到，包括了{(lán){}}表達(dá)式聲明的文本節(jié)點(diǎn)朗兵。指令的聲明規(guī)定是通過特定前綴的節(jié)點(diǎn)屬性來標(biāo)記污淋，如<span v-text="content" other-attr中v-text便是指令，而other-attr不是指令余掖，只是普通的屬性芙沥。
監(jiān)聽數(shù)據(jù)、綁定更新函數(shù)的處理是在compileUtil.bind()這個(gè)方法中浊吏，通過new Watcher()添加回調(diào)來接收數(shù)據(jù)變化的通知

至此而昨，一個(gè)簡(jiǎn)單的Compile就完成了。接下來要看看Watcher這個(gè)訂閱者的具體實(shí)現(xiàn)了

3找田、實(shí)現(xiàn)Watcher

Watcher訂閱者作為Observer和Compile之間通信的橋梁歌憨，主要做的事情是:
1、在自身實(shí)例化時(shí)往屬性訂閱器(dep)里面添加自己
2墩衙、自身必須有一個(gè)update()方法
3务嫡、待屬性變動(dòng)dep.notice()通知時(shí)甲抖，能調(diào)用自身的update()方法，并觸發(fā)Compile中綁定的回調(diào)心铃，則功成身退准谚。
如果有點(diǎn)亂，可以回顧下前面的思路整理

function Watcher(vm, exp, cb) {
    this.cb = cb;
    this.vm = vm;
    this.exp = exp;
    // 此處為了觸發(fā)屬性的getter去扣，從而在dep添加自己柱衔，結(jié)合Observer更易理解
    this.value = this.get(); 
}
Watcher.prototype = {
    update: function() {
        this.run(); // 屬性值變化收到通知
    },
    run: function() {
        var value = this.get(); // 取到最新值
        var oldVal = this.value;
        if (value !== oldVal) {
            this.value = value;
            this.cb.call(this.vm, value, oldVal); // 執(zhí)行Compile中綁定的回調(diào)，更新視圖
        }
    },
    get: function() {
        Dep.target = this;  // 將當(dāng)前訂閱者指向自己
        var value = this.vm[exp];   // 觸發(fā)getter愉棱，添加自己到屬性訂閱器中
        Dep.target = null;  // 添加完畢唆铐，重置
        return value;
    }
};
// 這里再次列出Observer和Dep，方便理解
Object.defineProperty(data, key, {
    get: function() {
        // 由于需要在閉包內(nèi)添加watcher奔滑，所以可以在Dep定義一個(gè)全局target屬性艾岂，暫存watcher, 添加完移除
        Dep.target && dep.addDep(Dep.target);
        return val;
    }
    // ... 省略
});
Dep.prototype = {
    notify: function() {
        this.subs.forEach(function(sub) {
            sub.update(); // 調(diào)用訂閱者的update方法，通知變化
        });
    }
};

實(shí)例化Watcher的時(shí)候朋其，調(diào)用get()方法王浴，通過Dep.target = watcherInstance標(biāo)記訂閱者是當(dāng)前watcher實(shí)例，強(qiáng)行觸發(fā)屬性定義的getter方法梅猿，getter方法執(zhí)行的時(shí)候氓辣，就會(huì)在屬性的訂閱器dep添加當(dāng)前watcher實(shí)例，從而在屬性值有變化的時(shí)候粒没，watcherInstance就能收到更新通知筛婉。

ok, Watcher也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了，完整代碼癞松。
基本上vue中數(shù)據(jù)綁定相關(guān)比較核心的幾個(gè)模塊也是這幾個(gè)爽撒，猛戳這里 , 在src 目錄可找到vue源碼。

最后來講講MVVM入口文件的相關(guān)邏輯和實(shí)現(xiàn)吧响蓉，相對(duì)就比較簡(jiǎn)單了~

4硕勿、實(shí)現(xiàn)MVVM

MVVM作為數(shù)據(jù)綁定的入口，整合Observer枫甲、Compile和Watcher三者源武，通過Observer來監(jiān)聽自己的model數(shù)據(jù)變化，通過Compile來解析編譯模板指令想幻，最終利用Watcher搭起Observer和Compile之間的通信橋梁粱栖，達(dá)到數(shù)據(jù)變化 -> 視圖更新；視圖交互變化(input) -> 數(shù)據(jù)model變更的雙向綁定效果脏毯。

一個(gè)簡(jiǎn)單的MVVM構(gòu)造器是這樣子：

function MVVM(options) {
    this.$options = options;
    var data = this._data = this.$options.data;
    observe(data, this);
    this.$compile = new Compile(options.el || document.body, this)
}

但是這里有個(gè)問題闹究，從代碼中可看出監(jiān)聽的數(shù)據(jù)對(duì)象是options.data，每次需要更新視圖食店，則必須通過var vm = new MVVM({data:{name: 'kindeng'}}); vm._data.name = 'dmq';這樣的方式來改變數(shù)據(jù)渣淤。

顯然不符合我們一開始的期望赏寇，我們所期望的調(diào)用方式應(yīng)該是這樣的：
var vm = new MVVM({data: {name: 'kindeng'}}); vm.name = 'dmq';

所以這里需要給MVVM實(shí)例添加一個(gè)屬性代理的方法，使訪問vm的屬性代理為訪問vm._data的屬性价认，改造后的代碼如下：

function MVVM(options) {
    this.$options = options;
    var data = this._data = this.$options.data, me = this;
    // 屬性代理嗅定，實(shí)現(xiàn) vm.xxx -> vm._data.xxx
    Object.keys(data).forEach(function(key) {
        me._proxy(key);
    });
    observe(data, this);
    this.$compile = new Compile(options.el || document.body, this)
}

MVVM.prototype = {
    _proxy: function(key) {
        var me = this;
        Object.defineProperty(me, key, {
            configurable: false,
            enumerable: true,
            get: function proxyGetter() {
                return me._data[key];
            },
            set: function proxySetter(newVal) {
                me._data[key] = newVal;
            }
        });
    }
};

這里主要還是利用了Object.defineProperty()這個(gè)方法來劫持了vm實(shí)例對(duì)象的屬性的讀寫權(quán)，使讀寫vm實(shí)例的屬性轉(zhuǎn)成讀寫了vm._data的屬性值用踩，達(dá)到魚目混珠的效果渠退，哈哈

至此，全部模塊和功能已經(jīng)完成了捶箱，如本文開頭所承諾的兩點(diǎn)智什。一個(gè)簡(jiǎn)單的MVVM模塊已經(jīng)實(shí)現(xiàn)动漾，其思想和原理大部分來自經(jīng)過簡(jiǎn)化改造的vue源碼丁屎，猛戳這里可以看到本文的所有相關(guān)代碼。
由于本文內(nèi)容偏實(shí)踐旱眯，所以代碼量較多晨川，且不宜列出大篇幅代碼，所以建議想深入了解的童鞋可以再次結(jié)合本文源代碼來進(jìn)行閱讀删豺，這樣會(huì)更加容易理解和掌握共虑。

總結(jié)

本文主要圍繞“幾種實(shí)現(xiàn)雙向綁定的做法”、“實(shí)現(xiàn)Observer”呀页、“實(shí)現(xiàn)Compile”妈拌、“實(shí)現(xiàn)Watcher”、“實(shí)現(xiàn)MVVM”這幾個(gè)模塊來闡述了雙向綁定的原理和實(shí)現(xiàn)蓬蝶。并根據(jù)思路流程漸進(jìn)梳理講解了一些細(xì)節(jié)思路和比較關(guān)鍵的內(nèi)容點(diǎn)尘分，以及通過展示部分關(guān)鍵代碼講述了怎樣一步步實(shí)現(xiàn)一個(gè)雙向綁定MVVM。文中肯定會(huì)有一些不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃伎己湾e(cuò)誤丸氛，歡迎大家指正培愁，有興趣歡迎一起探討和改進(jìn)~

最后，感謝您的閱讀缓窜！