探讨vue的双向绑定原理及实现
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了探讨vue的双向绑定原理及实现相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
1.vue的实现原理
vue的双向绑定是由数据劫持结合发布者－订阅者模式实现的，那么什么是数据劫持？vue是如何进行数据劫持的？说白了就是通过Object.defineProperty()来劫持对象属性的setter和getter操作，在数据变动时做你想要做的事情．
var vm = new Vue({
data: {
test : {
a: 1
}
},
created: function () {
console.log(this.test);
}
});
get和set.为什么会有这两个方法呢，这正是vue通过Object.defineProperty()进行数据劫持的．
Object.defineProperty()这个方法是做什么的呢？文档上是这样说的
简单的说，他可以控制一个对象属性的一些特有操作，比如读写权，是否可枚举，这里我们主要研究它的get和set方法
我们可以很轻松的打印出一个对象的属性数据：
var Book = {
name: ‘人性的弱点‘
};
console.log(Book.name); // 人性的弱点
//在console.log(book.name)同时,直接给书加一个书号
var Book = {};
var name = ‘‘;
Object.defineProperty(Book,‘name‘,{
set:function(value) {
name = value;
console.log(‘你取了一个书名叫:‘+value);
},
get:function() {
console.log(‘get方法被监听到‘);
return ‘<‘+name+‘>‘;
}
});
Book.name = ‘人性的弱点‘; //你取了一个书名叫:人性的弱点
console.log(Book.name); //<人性的弱点>
通过Object.defineProperty( )这个方法设置了Book对象的name属性，对其get和set方法进行重写操作，get方法在获得name属性时被调用，set方法在设置name属性时被触发．所以在执行Book.name=‘人性的弱点‘ 这个语句时调用set方法，输出你取了一个书名叫：人性的弱点．当调用console.log(Book.name)时触发get方法，输出＜人性的弱点＞
订阅者和发布者模式，通常用于消息队列中．一般有两种形式来实现消息队列，一是使用生产者和消费者来实现，二是使用订阅者－发布者模式来实现，其中订阅者和发布者实现消息队列的方式，就会用订阅者模式．
所谓的订阅者，就像我们在日常生活中，订阅报纸一样。我们订阅报纸的时候，通常都得需要在报社或者一些中介机构进行注册。当有新版的报纸发刊的时候，邮递员就需要向订阅该报纸的人，依次发放报纸。
所有如果用代码实现该模式，需要进行两个步骤：
1、初始化发布者、订阅者。 2、订阅者需要注册到发布者，发布者发布消息时，依次向订阅者发布消息。
那么接下来我们将通过vue原理实现一个简单的mvvm双向绑定的demo
思路分析
要想实现mvvm，主要包含两个方面，视图变化更新数据，数据变化更新视图．
view变化更新data其实可以通过事件监听实现，比如input标签监听input事件，所有我们着重分析data变化更新view.
data变化更新view的重点是如何知道view什么时候变化了，只要知道什么时候view变化了，那么接下来的就好处理了．这个时候我们上文提到的Object.defineProperty( )就起作用了．通过Object.defineProperty( )对属性设置一个set函数，当属性变化时就会触发这个函数，所以我们只需要将一些更新的方法放在set函数中就可以实现data变化更新view了．
实现过程
我们已经知道如何实现数据的双向绑定了， 那么首先要对数据进行劫持监听，所以我们首先要设置一个监听器Observer,用来监听所有的属性，当属性变化时，就需要通知订阅者Watcher,看是否需要更新．因为属性可能是多个，所以会有多个订阅者，故我们需要一个消息订阅器Dep来专门收集这些订阅者，并在监听器Observer和订阅者Watcher之间进行统一的管理．以为在节点元素上可能存在一些指令，所以我们还需要有一个指令解析器Compile，对每个节点元素进行扫描和解析，将相关指令初始化成一个订阅者Watcher，并替换模板数据并绑定相应的函数，这时候当订阅者Watcher接受到相应属性的变化，就会执行相对应的更新函数，从而更新视图．
整理上面的思路，我们需要实现三个步骤，来完成双向绑定：
1.实现一个监听器Observer，用来劫持并监听所有属性，如果有变动的，就通知订阅者。 2.实现一个订阅者Watcher，可以收到属性的变化通知并执行相应的函数，从而更新视图。 3.实现一个解析器Compile，可以扫描和解析每个节点的相关指令，并根据初始化模板数据以及初始化相应的订阅器。
1.实现一个监听器Observer
数据监听器的核心方法就是Object.defineProperty( )，通过遍历循环对所有属性值进行监听，并对其进行Object.defineProperty( )处理，那么代码可以这样写：
//对所有属性都要蒋婷,递归遍历所有属性
function defineReactive(data,key,val) {
observe(val); //递归遍历所有的属性
Object.defineProperty(data,key,{
enumerable:true, //当且仅当该属性的 configurable 为 true 时，该属性描述符才能够被改变，同时该属性也能从对应的对象上被删除。
configurable:true, //当且仅当该属性的enumerable为true时，该属性才能够出现在对象的枚举属性中
get:function() {
return val;
},
set:function(newVal) {
val = newVal;
console.log(‘属性‘+key+‘已经被监听,现在值为:"‘+newVal.toString()+‘"‘);
}
})
}
function observe(data) {
if(!data || typeof data !== ‘object‘) {
return;
}
Object.keys(data).forEach(function(key){
defineReactive(data,key,data[key]);
});
}
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”
通过observe()方法进行遍历向下找到所有的属性，并通过defineReactive()方法进行数据劫持监听．
在上面的思路中，我们需要一个可以容纳消息订阅者的消息订阅器Dep，订阅器主要收集消息订阅者，然后在属性变化时执行相应订阅者的更新函数，那么消息订阅器Dep需要有一个容器，用来存放消息订阅者．我们将上面的监听器Observer稍微修改一下：
function defineReactive(data,key,val) {
observe(val);
var dep = new Dep();
Object.defineProperty(data, key, {
enumerable: true,
configurable: true,
get: function() {
if (是否需要添加订阅者) { //Watcher初始化触发
dep.addSub(watcher); // 在这里添加一个订阅者
}
return val;
},
set: function(newVal) {
if (val === newVal) {
return;
}
val = newVal;
console.log(‘属性‘ + key + ‘已经被监听了，现在值为：“‘ + newVal.toString() + ‘”‘);
dep.notify(); // 如果数据变化，通知所有订阅者
}
});
}
function observe(data) {
if(!data || typeof data !== ‘object‘) {
return;
}
Object.keys(data).forEach(function(key){
defineReactive(data,key,data[key]);
});
}
function Dep() {
this.subs = [];
}
//prototype 属性使您有能力向对象添加属性和方法
//prototype这个属性只有函数对象才有，具体的说就是构造函数具有.只要你声明定义了一个函数对象，这个prototype就会存在
//对象实例是没有这个属性
Dep.prototype = {
addSub:function(sub) {
this.subs.push(sub);
},
notify:function() {
this.subs.forEach(function(sub) {
sub.update(); //通知每个订阅者检查更新
})
}
}
Dep.target = null;
在代码中，我们将订阅器Dep添加一个订阅者设计在get里面，这是为了让Watcher在初始化时触发，因此判断是否需要需要添加订阅者，至于具体实现的方法，我们在下文中深究．在set方法中，如果函数变化，就会通知所有的订阅者，订阅者们将会执行相对应的更新函数，到目前为止，一个比较完善的Observer已经成型了，下面我们要写订阅者Watcher.
２．实现订阅者Watcher
根据我们的思路，订阅者Wahcher在初始化时要将自己添加到订阅器Dep中，那么如何进行添加呢？
我们已经知道监听器Observer是在get函数中执行了添加订阅者的操作的，所以我们只需要在订阅者Watcher在初始化时触发相对应的get函数来执行添加订阅者的操作即可．那么怎么触发对应的get函数呢？我们只需要获取对应的属性值，就可以通过Object.defineProperty( )触发对应的get了．
在这里需要注意一个细节，我们只需要在订阅者初始化时才执行添加订阅者，所以我们需要一个判断，在Dep.target上缓存一下订阅者，添加成功后去除就行了，代码如下：
function Watcher(vm,exp,cb) {
this.vm = vm; //指向SelfVue的作用域
this.exp = exp; //绑定属性的key值
this.cb = cb; //闭包
this.value = this.get();
}
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
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;
}
}
这个时候我们需要对监听器Observer中的defineReactive()做稍微的调整：
function defineReactive(data,key,val) {
observe(val);
var dep = new 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
dep.addSub(Dep.target);
}
return val;
},
set: function(newVal) {
if (val === newVal) {
return;
}
val = newVal;
console.log(‘属性‘ + key + ‘已经被监听了，现在值为：“‘ + newVal.toString() + ‘”‘);
dep.notify(); // 如果数据变化，通知所有订阅者
}
});
}
到目前为止，一个简易版的Watcher已经成型了，我们只需要将订阅者Watcher和监听器Observer关联起来，就可以实现一个简单的双向绑定．因为这里还没有设计指令解析器，所以对于模板数据我们都进行写死处理，假设模板上有一个节点元素，且id为＇name＇,并且双向绑定的绑定变量也是‘name‘，且是通过两个大双括号包起来（暂时没有什么用处），模板代码如下：
<body>
<h1 id="name">{{name}}</h1>
</body>
我们需要定义一个SelfVue类，来实现observer和watcher的关联，代码如下：
//将Observer和Watcher关联起来
function SelfVue(data,el,exp) {
this.data = data;
observe(data);
el.innerhtml = this.data[exp];
new Watcher(this,exp,function(value) {
el.innerHTML = value;
});
return this;
}
然后在页面上new一个SelfVue，就可以实现双向绑定了：
<body>
<h1 id="name"{{name}}></h1>
</body>
<script src="../js/observer.js"></script>
<script src="../js/Watcher.js"></script>
<script src="../js/SelfVue.js"></script>
<script>
var ele = document.querySelector(‘#name‘);
var selfVue = new SelfVue({
name:‘hello world‘
},ele,‘name‘);
window.setTimeout(function() {
console.log(‘name值改变了‘);
selfVue.name = ‘byebye world‘;
},2000);
</script>
这时我们打开页面，显示的是‘hello world‘,２s后变成了‘byebye world‘,一个简单的双向绑定实现了．
对比vue,我们发现了有一个问题，我们在为属性赋值的时候形式是： ‘ selfVue.data.name = ‘byebye world‘ ‘,而我们理想的形式是：‘ selfVue.name = ‘byebye world‘ ‘，那么怎么实现这种形式呢，只需要在new SelfVue时做一个代理处理，让访问SelfVue的属性代理为访问selfVue.data的属性，原理还是使用Object.defineProperty( )对属性在包装一层．代码如下：
function SelfVue(data,el,exp) {
var self = this;
this.data = data;
//Object.keys() 方法会返回一个由一个给定对象的自身可枚举属性组成的数组
Object.keys(data).forEach(function(key) {
self.proxyKeys(key); //绑定代理属性
});
observe(data);
el.innerHTML = this.data[exp]; // 初始化模板数据的值
new Watcher(this,exp,function(value) {
el.innerHTML = value;
});
return this;
}
SelfVue.prototype = {
proxyKeys:function(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;
}
});
}
}
这样我们就可以用理想的形式改变模板数据了．
３．实现指令解析器Compile
再上面的双向绑定demo中，我们发现整个过程都没有解析dom节点，而是固定某个节点进行替换数据，所以接下来我们要实现一个解析器Compile来解析和绑定工作，分析解析器的作用，实现步骤如下：
1.解析模板指令，并替换模板数据，初始化视图 2.将模板指令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，首先要获得dom元素，然后对含有dom元素上含有指令的节点进行处理，这个过程对dom元素的操作比较繁琐，所以我们可以先建一个fragment片段，将需要解析的dom元素存到fragment片段中在做处理：
nodeToFragment:function(el) {
var fragment = document.createDocumentFragment(); //createdocumentfragment()方法创建了一虚拟的节点对象，节点对象包含所有属性和方法。
var child = el.firstChild;
while(child) {
// 将Dom元素移入fragment中
fragment.appendChild(child);
child = el.firstChild;
}
return fragment;
}
接下来需要遍历所有节点，对含有指令的节点进行特殊的处理，这里我们先处理最简单的情况，只对带有 ‘{{变量}}‘ 这种形式的指令进行处理，代码如下：
//遍历各个节点,对含有相关指定的节点进行特殊处理
compileElement:function(el) {
var childNodes = el.childNodes; //childNodes属性返回节点的子节点集合，以 NodeList 对象。
var self = this;
//slice() 方法可从已有的数组中返回选定的元素。
[].slice.call(childNodes).forEach(function(node) {
var reg = /{{(.*)}}/;
var text = node.textContent; //textContent 属性设置或返回指定节点的文本内容
if(self.isTextNode(node) && reg.test(text)) { //判断是否符合{{}}的指令
//exec() 方法用于检索字符串中的正则表达式的匹配。
//返回一个数组，其中存放匹配的结果。如果未找到匹配，则返回值为 null。
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
}
});
},
compileText:function(node,exp) {
var self = this;
var initText = this.vm[exp];
this.updateText(node,initText); // 将初始化的数据初始化到视图中
new Watcher(this.vm,exp,function(value) {
self.updateText(node,value);
});
},
updateText:function(node,value) {
node.textContent = typeof value == ‘undefined‘ ? ‘‘: value;
},
获取到最外层节点后，调用compileElement函数，对所有子节点进行判断，如果节点是文本节点且匹配{{}}这种形式指令的节点就开始进行编译处理，编译处理首先需要初始化视图数据，对应上面所说的步骤1，接下去需要生成一个并绑定更新函数的订阅器，对应上面所说的步骤2。这样就完成指令的解析、初始化、编译三个过程，一个解析器Compile也就可以正常的工作了。
为了将解析器Compile与监听器Observer和订阅者Watcher关联起来，我们需要再修改一下类SelfVue函数：
function SelfVue(options) {
var self = this;
this.vm = this;
this.data = options.data;
Object.keys(this.data).forEach(function(key) {
self.proxyKeys(key); //绑定代理属性
});
observe(options.data);
new Compile(options.el,this.vm);
return this;
}
更改后，我们就不要像之前通过传入固定的元素值进行双向绑定了，可以随便命名各种变量进行双向绑定了：
<body>
<div id="app">
<h1>{{title}}</h1>
<h2>{{name}}</h2>
<h3>{{content}}</h3>
</div>
</body>
<script src="../js/observer2.js"></script>
<script src="../js/Watcher1.js"></script>
<script src="../js/compile1.js"></script>
<script src="../js/index3.js"></script>
<script>
var selfVue = new SelfVue({
el:‘#app‘,
data:{
title:‘aaa‘,
name:‘bbb‘,
content:‘ccc‘
}
});
window.setTimeout(function() {
selfVue.title = ‘ddd‘;
selfVue.name = ‘eee‘;
selfVue.content = ‘fff‘
},2000);
</script>
到这里，一个数据双向绑定功能已经基本完成了，接下去就是需要完善更多指令的解析编译，在哪里进行更多指令的处理呢？答案很明显，只要在上文说的compileElement函数加上对其他指令节点进行判断，然后遍历其所有属性，看是否有匹配的指令的属性，如果有的话，就对其进行解析编译。这里我们再添加一个v-model指令和事件指令的解析编译，对于这些节点我们使用函数compile进行解析处理：
compile:function(node) {
var nodeAttrs = node.attributes; //attributes 属性返回指定节点的属性集合，即 NamedNodeMap。
var self = this;
//Array.prototype属性表示Array构造函数的原型，并允许为所有Array对象添加新的属性和方法。
//Array.prototype本身就是一个Array
Array.prototype.forEach.call(nodeAttrs,function(attr) {
var attrName = attr.name; //添加事件的方法名和前缀:v-on:click="onClick" ,则attrName = ‘v-on:click‘ id="app" attrname= ‘id‘
if(self.isDirective(attrName)) {
var exp = attr.value; //添加事件的方法名和前缀:v-on:click="onClick" ,exp = ‘onClick‘
//substring() 方法用于提取字符串中介于两个指定下标之间的字符。返回值为一个新的字符串
//dir = ‘on:click‘
var dir = attrName.substring(2);
if(self.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);
}
});
}
上面的compile函数是挂载Compile原型上的，它首先遍历所有节点属性，然后再判断属性是否是指令属性，如果是的话再区分是哪种指令，再进行相应的处理.
最后我们再次改造一下SelfVue，是它的格式看上去更像vue:
function SelfVue(options) {
var self = this;
this.data = options.data;
this.methods = options.methods;
Object.keys(this.data).forEach(function(key) {
self.proxyKeys(key);
});
observe(options.data);
new Compile(options.el,this);
options.mounted.call(this);
}
测试一下：
<body>
<div id="app">
<h2>{{title}}</h2>
<input v-model="name">
<h1>{{name}}</h1>
<button v-on:click="clickMe">click me!</button>
</div>
</body>
<script src="../js/observer3.js"></script>
<script src="../js/Watcher1.js"></script>
<script src="../js/compile2.js"></script>
<script src="../js/index4.js"></script>
<script>
new SelfVue({
el: ‘#app‘,
data: {
title: ‘hello world‘,
name: ‘canfoo‘
},
methods: {
clickMe: function () {
this.title = ‘hello world‘;
}
},
mounted: function () {
window.setTimeout(() => {
this.title = ‘你好‘;
}, 1000);
}
});
</script>
效果如下：
到目前为止，我们简易版的demo已经成功了，通过上面这个例子，我们可以更加深刻的理解vue的一些机制，比如双向绑定，声明式渲染等．
以上是关于探讨vue的双向绑定原理及实现的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章