转 vue实现双向数据绑定之原理及实现篇 vue的双向绑定原理及实现

转自：http://www.javashuo.com/article/p-amemhaoy-gq.html

vue的双向绑定原理及实现

前言

先上个成果图来吸引各位：

代码：                                                                                 效果图：

 

是否是看起来跟vue的使用方式差很少？接下来就来从原理到实现，从简到难一步一步来实现这个SelfVue。

本文主要介绍两大内容：

1. vue数据双向绑定的原理。

2. 实现简单版vue的过程，主要实现{{}}、v-model和事件指令的功能。

相关代码地址：https://github.com/canfoo/self-vue

vue数据双向绑定原理

vue数据双向绑定是经过数据劫持结合发布者-订阅者模式的方式来实现的，咱们能够先来看一下经过控制台输出一个定义在vue初始化数据上的对象是个什么东西。

代码：

var vm = new Vue({
    data: {
        obj: {
            a: 1
        }
    },
    created: function () {
        console.log(this.obj);
    }
});

结果：

咱们能够看到属性a有两个相对应的get和set方法，为何会多出这两个方法呢？由于vue是经过Object.defineProperty()来实现数据劫持的。

Object.defineProperty( )是用来作什么的？它能够来控制一个对象属性的一些特有操做，好比读写权、是否能够枚举，这里咱们主要先来研究下它对应的两个描述属性get和set，若是还不熟悉其用法，请点击这里阅读更多用法。

在日常，咱们很容易就能够打印出一个对象的属性数据：

var Book = {
  name: 'vue权威指南'
};
console.log(Book.name);  // vue权威指南

若是想要在执行console.log(book.name)的同时，直接给书名加个书名号，那要怎么处理呢？或者说要经过什么监听对象 Book 的属性值。这时候Object.defineProperty( )就派上用场了，代码以下：

var Book = {}
var name = '';
Object.defineProperty(Book, 'name', {
  set: function (value) {
    name = value;
    console.log('你取了一个书名叫作' + value);
  },
  get: function () {
    return '《' + name + '》'
  }
})
 
Book.name = 'vue权威指南';  // 你取了一个书名叫作vue权威指南
console.log(Book.name);  // 《vue权威指南》

咱们经过Object.defineProperty( )设置了对象Book的name属性，对其get和set进行重写操做，顾名思义，get就是在读取name属性这个值触发的函数，set就是在设置name属性这个值触发的函数，因此当执行 Book.name = 'vue权威指南' 这个语句时，控制台会打印出 "你取了一个书名叫作vue权威指南"，紧接着，当读取这个属性时，就会输出 "《vue权威指南》"，由于咱们在get函数里面对该值作了加工了。若是这个时候咱们执行下下面的语句，控制台会输出什么？

console.log(Book);

结果：

乍一看，是否是跟咱们在上面打印vue数据长得有点相似，说明vue确实是经过这种方法来进行数据劫持的。接下来咱们经过其原理来实现一个简单版的mvvm双向绑定代码。

思路分析

实现mvvm主要包含两个方面，数据变化更新视图，视图变化更新数据：

关键点在于data如何更新view，由于view更新data其实能够经过事件监听便可，好比input标签监听 'input' 事件就能够实现了。因此咱们着重来分析下，当数据改变，如何更新视图的。

数据更新视图的重点是如何知道数据变了，只要知道数据变了，那么接下去的事都好处理。如何知道数据变了，其实上文咱们已经给出答案了，就是经过Object.defineProperty( )对属性设置一个set函数，当数据改变了就会来触发这个函数，因此咱们只要将一些须要更新的方法放在这里面就能够实现data更新view了。

思路有了，接下去就是实现过程了。

实现过程

咱们已经知道实现数据的双向绑定，首先要对数据进行劫持监听，因此咱们须要设置一个监听器Observer，用来监听全部属性。若是属性发上变化了，就须要告诉订阅者Watcher看是否须要更新。由于订阅者是有不少个，因此咱们须要有一个消息订阅器Dep来专门收集这些订阅者，而后在监听器Observer和订阅者Watcher之间进行统一管理的。接着，咱们还须要有一个指令解析器Compile，对每一个节点元素进行扫描和解析，将相关指令对应初始化成一个订阅者Watcher，并替换模板数据或者绑定相应的函数，此时当订阅者Watcher接收到相应属性的变化，就会执行对应的更新函数，从而更新视图。所以接下去咱们执行如下3个步骤，实现数据的双向绑定：

1.实现一个监听器Observer，用来劫持并监听全部属性，若是有变更的，就通知订阅者。

2.实现一个订阅者Watcher，能够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，能够扫描和解析每一个节点的相关指令，并根据初始化模板数据以及初始化相应的订阅器。

流程图以下：

1.实现一个Observer

Observer是一个数据监听器，其实现核心方法就是前文所说的Object.defineProperty( )。若是要对全部属性都进行监听的话，那么能够经过递归方法遍历全部属性值，并对其进行Object.defineProperty( )处理。以下代码，实现了一个Observer。

// 实现observer
        function defineReactive(data,key,val){
            // 递归遍历全部子属性
            observer(val);
            // 实例化一个dep实例
            var dep = new Dep();
            Object.defineProperty(data,key,{
                enumerable:true,
                configurable:true,
                get:function() {
                    if(是否须要添加订阅者){
                        dep.addSub(watcher); // 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，如今值为：“' + newVal.toString() + '”');

                    dep.notify(); // 若是数据变化，通知全部订阅者
                }
            })
        }
        function observer(data){
            if(!data || typeof data !== 'object'){
                return
            }
            Object.keys(data).forEach(function(key){
                defineReactive(data,key,data[key]);
            });
        }
        
        // 实现消息订阅器
        function Dep(){
            this.subs = [];
        }
        // 在消息订阅器原型上添加方法
        Dep.prototype = {
            // 添加订阅者
            addSub:function(sub){
                this.subs.push(sub);
            },
            // 订阅者执行相应函数
            notify:function(){
                this.subs.forEach(function(sub){
                    sub.update();
                });
            }
        }
<script>

 

从代码上看，咱们将订阅器Dep添加一个订阅者设计在getter里面，这是为了让Watcher初始化进行触发，所以须要判断是否要添加订阅者，至于具体设计方案，下文会详细说明的。在setter函数里面，若是数据变化，就会去通知全部订阅者，订阅者们就会去执行对应的更新的函数。到此为止，一个比较完整Observer已经实现了，接下来咱们开始设计Watcher。

2.实现Watcher

订阅者Watcher在初始化的时候须要将本身添加进订阅器Dep中，那该如何添加呢？咱们已经知道监听器Observer是在get函数执行了添加订阅者Wather的操做的，因此咱们只要在订阅者Watcher初始化的时候触发对应的get函数去执行添加订阅者操做便可，那要如何触发get的函数，再简单不过了，只要获取对应的属性值就能够触发了，核心缘由就是由于咱们使用了Object.defineProperty( )进行数据监听。这里还有一个细节点须要处理，咱们只要在订阅者Watcher初始化的时候才须要添加订阅者，因此须要作一个判断操做，所以能够在订阅器上作一下手脚：在Dep.target上缓存下订阅者，添加成功后再将其去掉就能够了。订阅者Watcher的实现以下：

 // 实现watcher
        function Watcher(vm,exp,cb){
            this.vm = vm;
            this.exp = exp;
            this.cb = cb;
            this.value = this.get(); // 将本身添加进订阅器
        }

        Watcher.prototype = {
            update() {
                this.run();
            },
            run() {
                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() {
                Dep.target = this; // 缓存本身
                var value = this.vm.data[this.exp] // 强制执行监听器里的get函数
                Dep.target = null; // 释放本身
                return value;
            }
        }

这时候，咱们须要对监听器Observer也作个稍微调整，主要是对应Watcher类原型上的get函数。须要调整地方在于defineReactive函数：

 // 实现observer
        function defineReactive(data,key,val){
            // 递归遍历全部子属性
            observer(val);
            // 实例化一个dep实例
            var dep = new Dep();
            Object.defineProperty(data,key,{
                enumerable:true,
                configurable:true,
                get:function() {
                    // 判断是否须要一个订阅者
                    if(Dep.target){
                        dep.addSub(Dep.target); // 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，如今值为：“' + newVal.toString() + '”');

                    dep.notify(); // 若是数据变化，通知全部订阅者
                }
            })
        }
        
        Dep.target = null;

到此为止，简单版的Watcher设计完毕，这时候咱们只要将Observer和Watcher关联起来，就能够实现一个简单的双向绑定数据了。由于这里没有尚未设计解析器Compile，因此对于模板数据咱们都进行写死处理，假设模板上又一个节点，且id号为'name'，而且双向绑定的绑定的变量也为'name'，且是经过两个大双括号包起来（这里只是为了演示，暂时没什么用处），模板以下：

<body>
    <h1 id="name">{{name}}</h1>
</body>

这时候咱们须要将Observer和Watcher关联起来：

 　　　　// 将watcher和observer关联起来
        function SelfVue (data, el, exp) {
            this.data = data;
            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;
        }

而后在页面上new如下SelfVue类，就能够实现数据的双向绑定了：

<body>
    <h1 id="name">{{name}}</h1>
</body>
<script src="js/observer.js"></script>
<script src="js/watcher.js"></script>
<script src="js/index.js"></script>
<script type="text/javascript">
    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.data.name = 'canfoo';
    }, 2000);
 
</script>

这时候打开页面，能够看到页面刚开始显示了是'hello world'，过了2s后就变成'canfoo'了。到这里，总算大功告成一半了，可是还有一个细节问题，咱们在赋值的时候是这样的形式 '  selfVue.data.name = 'canfoo'  ' 而咱们理想的形式是'  selfVue.name = 'canfoo'  '为了实现这样的形式，咱们须要在new SelfVue的时候作一个代理处理，让访问selfVue的属性代理为访问selfVue.data的属性，实现原理仍是使用Object.defineProperty( )对属性值再包一层：

复制代码
function SelfVue (data, el, exp) {
    var self = this;
    this.data = data;
 
    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;
            }
        });
    }
}

这下咱们就能够直接经过'  selfVue.name = 'canfoo'  '的形式来进行改变模板数据了。若是想要迫切看到现象的童鞋赶快来获取代码！ 

3.实现Compile

虽然上面已经实现了一个双向数据绑定的例子，可是整个过程都没有去解析dom节点，而是直接固定某个节点进行替换数据的，因此接下来须要实现一个解析器Compile来作解析和绑定工做。解析器Compile实现步骤：

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，首先须要获取到dom元素，而后对含有dom元素上含有指令的节点进行处理，所以这个环节须要对dom操做比较频繁，全部能够先建一个fragment片断，将须要解析的dom节点存入fragment片断里再进行处理：

function nodeToFragment (el) {
       var fragment = document.createDocumentFragment();
       var child = el.firstChild;
       while (child) {
            // 将Dom元素移入fragment中
            fragment.appendChild(child);
            child = el.firstChild
       }
       return fragment;
}

 接下来须要遍历各个节点，对含有相关指定的节点进行特殊处理，这里我们先处理最简单的状况，只对带有 '{{变量}}' 这种形式的指令进行处理，先简道难嘛，后面再考虑更多指令状况：

function compileElement (el) {
    var childNodes = el.childNodes;
    var self = this;
    [].slice.call(childNodes).forEach(function(node) {
        var reg = /\{\{(.*)\}\}/;
        var text = node.textContent;
 
        if (self.isTextNode(node) && reg.test(text)) {  // 判断是不是符合这种形式{{}}的指令
            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
        }
    });
},
function compileText (node, exp) {
    var self = this;
    var initText = this.vm[exp];
    updateText(node, initText);  // 将初始化的数据初始化到视图中
    new Watcher(this.vm, exp, function (value) {  // 生成订阅器并绑定更新函数
        self.updateText(node, value);
    });
},
function updateText (node, value) {
    node.textContent = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
}

获取到最外层节点后，调用compileElement函数，对全部子节点进行判断，若是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，编译处理首先须要初始化视图数据，对应上面所说的步骤1，接下去须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也就能够正常的工做了。为了将解析器Compile与监听器Observer和订阅者Watcher关联起来，咱们须要再修改一下类SelfVue函数：

function SelfVue (options) {
    var self = this;
    this.vm = this;
    this.data = options;
 
    Object.keys(this.data).forEach(function(key) {
        self.proxyKeys(key);
    });
 
    observe(this.data);
    new Compile(options, this.vm);
    return this;
}

更改后，咱们就不要像以前经过传入固定的元素值进行双向绑定了，能够随便命名各类变量进行双向绑定了：

<body>
    <div id="app">
        <h2>{{title}}</h2>
        <h1>{{name}}</h1>
    </div>
</body>
<script src="js/observer.js"></script>
<script src="js/watcher.js"></script>
<script src="js/compile.js"></script>
<script src="js/index.js"></script>
<script type="text/javascript">
 
    var selfVue = new SelfVue({
        el: '#app',
        data: {
            title: 'hello world',
            name: ''
        }
    });
 
    window.setTimeout(function () {
        selfVue.title = '你好';
    }, 2000);
 
    window.setTimeout(function () {
        selfVue.name = 'canfoo';
    }, 2500);
 
</script>

如上代码，在页面上可观察到，刚开始titile和name分别被初始化为 'hello world' 和空，2s后title被替换成 '你好' 3s后name被替换成 'canfoo' 了。废话很少说，再给大家来一个这个版本的代码（v2），获取代码！

到这里，一个数据双向绑定功能已经基本完成了，接下去就是须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函数加上对其余指令节点进行判断，而后遍历其全部属性，看是否有匹配的指令的属性，若是有的话，就对其进行解析编译。这里咱们再添加一个v-model指令和事件指令的解析编译，对于这些节点咱们使用函数compile进行解析处理：

function compile (node) {
    var nodeAttrs = node.attributes;
    var self = this;
    Array.prototype.forEach.call(nodeAttrs, function(attr) {
        var attrName = attr.name;
　　　　　// 判断是不是指令属性
        if (self.isDirective(attrName)) {
            var exp = attr.value;
            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，它首先遍历全部节点属性，而后再判断属性是不是指令属性，若是是的话再区分是哪一种指令，再进行相应的处理，处理方法相对来讲比较简单，这里就再也不列出来，想要立刻看阅读代码的同窗能够立刻点击这里获取。

最后咱们在稍微改造下类SelfVue，使它更像vue的用法：

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(this.data);
    new Compile(options.el, this);
    options.mounted.call(this); // 全部事情处理好后执行mounted函数
}

这时候咱们能够来真正测试了，在页面上设置以下东西：

<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/observer.js"></script>
<script src="js/watcher.js"></script>
<script src="js/compile.js"></script>
<script src="js/index.js"></script>
<script type="text/javascript">
 
     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>

是否是看起来跟vue的使用方法同样，哈，真正的大功告成！想要代码，直接点击这里获取！现象还没描述？直接上图！！！请观赏

其实这个效果图，就是本文开头贴出来的效果图了，前文说着要带着你们实现，因此就在这里把图再贴一次了，这叫首尾呼应嘛。