vue之MVVM实现原理
JavaScript实现MVVM之我就是想监测一个普通对象的变化
个人博客始终都有一个特色，就是喜欢从0开始，努力让小白都能看的明白，即便看不明白，也能知道总体的前因后果，这篇博客依然秉承着这个风格。
以MVVM模式为主线去实现的JavaScript框架很是流行，诸如 angular、Ember、Polymer、vue 等等，它们的一个特色就是数据的双向绑定。这对于小白来讲就像变魔术同样，但不管对谁来说，当你看到一个令你感兴趣的魔术，那么揭秘它老是能吸引你的眼球。
这篇文章主要讲述MVVM实现中的一部分：如何监测数据的变化。html
注：本篇文章将生产出一个迷你库，代码托管在 https://github.com/HcySunYang/jsonob，因为本篇文章代码采用ES6编写，因此不能直接在浏览器下运行，读者在实践的时候能够采用该仓库的代码，clone仓库后：
一、安装依赖
npm install
二、构建项目
npm run build
三、使用浏览器打开 test/index.html 查看运行结果vue
那么接下来咱们要作什么呢？咱们会实现一个迷你库，这个库的做用是监测一个普通对象的变化，并做出相应的通知。库的使用方法大体以下：git
// 定义一个变化通知的回调
var callback = function(newVal, oldVal){
alert(newVal + '----' + oldVal);
};
// 定义一个普通对象做为数据模型
var data = {
a: 200,
level1: {
b: 'str',
c: [1, 2, 3],
level2: {
d: 90
}
}
}
// 实例化一个监测对象，去监测数据，并在数据发生改变的时候做出反应
var j = new Jsonob(data, callback);
上面代码中，咱们定义了一个 callback 回调函数，以及一个保存着普通json对象的变量 data ，最后实例化了一个 监测对象 ，对 data 进行变化监测，当变化发生的时候，执行给定的回调进行必要的变化通知，这样，咱们经过一些手段就能够达到数据绑定的效果。github
Object.defineProperty
ES5 描述了属性的特征，提出对象的每一个属性都有特定的描述符，你也能够理解为那是属性的属性。。。。。npm
ES5把属性分红两种，一种是 数据属性， 一种是 访问器属性，咱们可使用 Object.defineProperty() 去定义一个数据属性或访问器属性。以下代码：json
var obj = {};
obj.name = 'hcy';
上面的代码咱们定义了一个对象，并给这个对象添加了一个属性 name，值为 ‘hcy’，咱们也可使用 Object.defineProperty() 来给对象定义属性，上面的代码等价于：数组
var obj = {};
Object.defineProperty(obj, 'name', {
value: 'hcy', // 属性的值
writable: true, // 是否可写
enumerable: true, // 是否可以经过for in 枚举
configurable: true // 是否可以使用 delete删除
})
这样咱们就使用 Object.defineProperty 给对象定义了一个属性，这样的属性就是数据属性，咱们也能够定义访问器属性：浏览器
var obj = {};
Object.defineProperty(obj, 'age', {
get: function(){
return 20;
},
set: function(newVal){
this.age += 20;
}
})
访问器属性容许你定义一对儿 getter/setter ，当你读取属性值的时候底层会调用 get 方法，当你去设置属性值的时候，底层会调用 set 方法缓存
知道了这个就好办了，咱们再回到最初的问题上面，如何检测一个普通对象的变化，咱们能够这样作：数据结构
遍历对象的属性，把对象的属性都使用 Object.defineProperty 转为 getter/setter ，这样，当咱们修改一些值得时候，就会调用set方法，而后咱们在set方法里面，回调通知，不就能够了吗，来看下面的代码：
// index.js
const OP = Object.prototype;
export class Jsonob{
constructor(obj, callback){
if(OP.toString.call(obj) !== '[object Object]'){
console.error('This parameter must be an object：' + obj);
}
this.$callback = callback;
this.observe(obj);
}
observe(obj){
Object.keys(obj).forEach(function(key, index, keyArray){
var val = obj[key];
Object.defineProperty(obj, key, {
get: function(){
return val;
},
set: (function(newVal){
this.$callback(newVal);
}).bind(this)
});
if(OP.toString.call(obj[key]) === '[object Object]'){
this.observe(obj[key]);
}
}, this);
}
}
上面代码采用ES6编写，index.js文件中导出了一个 Jsonob 类，constructor构造函数中，咱们保证了传入的对象是一个 {} 或 new Object() 生成的对象，接着缓存了回调函数，最后调用了原型下的 observe 方法。
observe方法是真正实现监测属性的方法，咱们使用 Object.keys(obj).forEach 循环obj全部可枚举的属性，使用 Object.defineProperty 将属性转换为访问器属性，而后判断属性的值是不是一个对象，若是是对象的话再进行递归调用，这样一来，咱们就能保证一个复杂的普通json对象中的属性以及值为对象的属性的属性都转换成访问器属性。
最后，在 Object.defineProperty 的 set 方法中，咱们调用了指定的回调，并将新值做为参数进行传递。
接下来咱们编写一个测试代码，去测试一下上面的代码是否能够正常使用，在index.html中（读者能够clone文章开始阶段给出的仓库），编写以下代码：
<html>
<head>
<meta charset="utf-8" />
</head>
<body>
<script src="../dist/jsonob.js"></script>
<script>
var Jsonob = Jsonob.Jsonob;
var callback = function(newVal){
alert(newVal);
};
var data = {
a: 200,
level1: {
b: 'str',
c: [1, 2, 3],
level2: {
d: 90
}
}
}
var j = new Jsonob(data, callback);
data.a = 250;
data.level1.b = 'sss';
data.level1.level2.d = 'msn';
</script>
</body>
</html>
上面代码，很接近咱们文章开头要实现的目标。咱们定义了回调(callback)和数据模型(data)，在回调中咱们使用 alert 函数弹出新值，而后建立了一个监测实例并把数据和回调做为参数传递过去，而后咱们试着修改data对象相面的属性以及子属性，看看代码是否按照咱们预期的工做，打开浏览器，以下图
能够看弹出三个对话框，这说明咱们的代码正常工做了，不管是data对象的属性，仍是子属性的改变，都可以监测到变化，并执行咱们指定的回调。
这样就结束了吗？可能细心的朋友可能已经意识到了，咱们在检测到变化并通知回调时，只传递了一个新值(newVal)，但有的时候咱们也须要旧值，可是以如今的程序来看，咱们还没法传递旧值，因此咱们要想办法。你们仔细看上面 index.js 中forEach循环里面的代码，有这样一段：
var val = obj[key];
Object.defineProperty(obj, key, {
get: function(){
return val;
},
set: (function(newVal){
this.$callback(newVal);
}).bind(this)
});
实际上，val 变量所存储的，就是旧值，咱们不妨把上面的代码修改为下面这样：
var oldVal = obj[key];
Object.defineProperty(obj, key, {
get: function(){
return oldVal;
},
set: (function(newVal){
if(oldVal !== newVal){
if(OP.toString.call(newVal) === '[object Object]'){
this.observe(newVal);
}
this.$callback(newVal, oldVal);
oldVal = newVal;
}
}).bind(this)
});
咱们将原来的 val 变量名字修改为 oldVal ，并在set方法中进行了更改判断，仅在值有更改的状况下去作一些事，当值有修改的时候，咱们首先判断了新值是不是相似 {} 或 new Object() 形式的对象，若是是的话，咱们要调用 this.observe 方法去监听一下新设置的值，而后在把旧值传递给回调函数以后更新一下旧值。
接着修改 test/index.html 文件：
<html>
<head>
<meta charset="utf-8" />
</head>
<body>
<script src="../dist/jsonob.js"></script>
<script>
var Jsonob = Jsonob.Jsonob;
var callback = function(newVal, oldVal){
alert('新值：' + newVal + '----' + '旧值：' + oldVal);
};
var data = {
a: 200,
level1: {
b: 'str',
c: [1, 2, 3],
level2: {
d: 90
}
}
}
var j = new Jsonob(data, callback);
data.a = 250;
data.a = 260;
</script>
</body>
</html>
咱们在回调函数中接收了新值和旧值，在下面咱们修改了 data.a 的值为 250，而后运行代码，查看浏览器的反馈：
这样，咱们完成了最最基本的普通对象变化监测库，接着，咱们继续发现问题，咱们回过头来看一下数据模型：
var data = {
a: 200,
level1: {
b: 'str',
c: [1, 2, 3],
level2: {
d: 90
}
}
}
咱们能够发现， data.level1.c 的值为一个数组，数组在咱们工做中确定是一个很是常见的数据结构，当数组的元素发生改变的时候，也视为数据的改变，但遗憾的是，咱们如今库还不能监测数组的变化，好比：
data.level1.c.push(4);
咱们向数组中push了一个元素，可是并不会触发改变。操做数组的方法有不少，好比：’push’, ‘pop’, ‘shift’, ‘unshift’, ‘splice’, ‘sort’, ‘reverse’ 等等。那么咱们如何在使用这些方法操做数组的时候可以监听到变化呢？有这样一个思路，看图：
上图显示了，当你经过 var arr1 = [] 或者 var arr1 = new Array() 语句建立一个数组实例的时候，实例、实例的proto属性、Array构造函数以及Array原型四者之间的关系。咱们能够很容的发现，数组实例的proto属性，是Array.prototype的引用，当咱们使用 arr1.push() 语句操做数组的时候，是调用原型下的push方法，那么咱们可不能够重写原型的这些数组方法，在这些重写的方法里面去监听变化呢？答案是能够的，可是在实现以前，咱们先思考一个问题，咱们到底要怎么重写，好比咱们重写一个数组push方法，向数组栈中推入一个元素，难道咱们要这样去重写吗：
Array.prototype.push = function(){
// 你的实现方式
}
而后再一次实现其余的数组方法：
Array.prototype.pop = function(){
// 你的实现方式
}
Array.prototype.shift = function(){
// 你的实现方式
}
...
这种实现是最不该该考虑的，暂且不说能不能所有实现的与原生无异，即便你实现的与原生方法在使用方式上如出一辙，而且不影响其余代码的运行，那么在性能上，可能就与原生差不少了，咱们能够在上面 数组实例以及数组构造函数和原型之间的关系图 中思考解决方案，咱们可不能够在原型链中加一层，以下：
如上图所示，咱们在 arr1.proto 与 Array.prototype 之间的链条中添加了一环 fakePrototype (假的原型)，咱们的思路是，在使用 push 等数组方法的时候，调用的是 fakePrototype 上的push方法，而后在 fakePrototype 方法中简介再去调用真正的Array原型上的 push 方法，同时监听变化，这样，咱们很容易就能实现，完整代码以下：
/*
* Object 原型
*/
const OP = Object.prototype;
/*
* 须要重写的数组方法 OAR 是 overrideArrayMethod 的缩写
*/
const OAM = ['push', 'pop', 'shift', 'unshift', 'splice', 'sort', 'reverse'];
export class Jsonob{
constructor(obj, callback){
if(OP.toString.call(obj) !== '[object Object]'){
console.error('This parameter must be an object：' + obj);
}
this.$callback = callback;
this.observe(obj);
}
observe(obj){
// 若是发现 监测的对象是数组的话就要调用 overrideArrayProto 方法
if(OP.toString.call(obj) === '[object Array]'){
this.overrideArrayProto(obj);
}
Object.keys(obj).forEach(function(key, index, keyArray){
var oldVal = obj[key];
Object.defineProperty(obj, key, {
get: function(){
return oldVal;
},
set: (function(newVal){
if(oldVal !== newVal){
if(OP.toString.call(newVal) === '[object Object]' || OP.toString.call(newVal) === '[object Array]'){
this.observe(newVal);
}
this.$callback(newVal, oldVal);
oldVal = newVal;
}
}).bind(this)
});
if(OP.toString.call(obj[key]) === '[object Object]' || OP.toString.call(obj[key]) === '[object Array]'){
this.observe(obj[key]);
}
}, this);
}
overrideArrayProto(array){
// 保存原始 Array 原型
var originalProto = Array.prototype,
// 经过 Object.create 方法建立一个对象，该对象的原型就是Array.prototype
overrideProto = Object.create(Array.prototype),
self = this,
result;
// 遍历要重写的数组方法
Object.keys(OAM).forEach(function(key, index, array){
var method = OAM[index],
oldArray = [];
// 使用 Object.defineProperty 给 overrideProto 添加属性，属性的名称是对应的数组函数名，值是函数
Object.defineProperty(overrideProto, method, {
value: function(){
oldArray = this.slice(0);
var arg = [].slice.apply(arguments);
// 调用原始 原型 的数组方法
result = originalProto[method].apply(this, arg);
// 对新的数组进行监测
self.observe(this);
// 执行回调
self.$callback(this, oldArray);
return result;
},
writable: true,
enumerable: false,
configurable: true
});
}, this);
// 最后 让该数组实例的 __proto__ 属性指向 假的原型 overrideProto
array.__proto__ = overrideProto;
}
}
咱们新增长了 overrideArrayProto 方法，而且在程序的最上面定义了一个常量 OAM ，用来定义要重写的数组方法，同时在 observe 方法中添加了对数组的判断，咱们也容许了对数组的监听。接下来咱们详细介绍一下 overrideArrayProto 方法。
顾名思义，overrideArrayProto 这个方法是重写了 Array 的原型，在 overrideArrayProto 方法中，咱们首先保存了数组的原始原型，而后建立了一个假的原型，而后遍历须要从新的数组方法，并将这些方法挂载到 overrideProto 上，咱们能够看到，在挂载到 overrideProto 上的这些数组方法的里面，咱们调用了原始的数组原型上的数组方法，最后，咱们让数组实例的 proto 属性指向 overrideProto，这样，咱们就实现了上图中的思路。而且完成了想要达到的效果，接下来咱们可使用咱们已经重写了的数组方法去操做数组，查看能不能监测到变化：
var callback = function(newVal, oldVal){
alert('新值：' + newVal + '----' + '旧值：' + oldVal);
};
var data = {
a: 200,
level1: {
b: 'str',
c: [{w: 90}, 2, 3],
level2: {
d: 90
}
}
}
var j = new Jsonob(data, callback);
data.level1.c.push(4);
在浏览器中能够看到，咱们的代码按照预期运行了：
直到如今，咱们能够几乎完美的监测到数据对象的变化了，而且可以知道变化先后的旧值与新值，那么这样就结束了吗？固然不是，咱们能够回顾一下当咱们修改数据对象的时候，咱们的确可以获取到新值和旧值，可是也仅此而已，咱们并不知道修改的是哪一个属性，可是可以知道修改的哪一个属性对于咱们是至关重要的。
好比MVVM中，当数据对象改变时，要去更新模板，而模板到数据之间的关系，是经过数据对象下的某个字段名称进行绑定的，举个简单的例子，好比咱们有以下模板：
<div id="box">
<div>{{name}}</div>
<div>{{age}}</div>
<div>{{sex}}</div>
</div>
而后咱们有以下数据：
var data = {
name : 'hcy',
age : 20,
sex : '男'
}
最后咱们经过 viewModule 简历模板和数据的关系：
new Jsonob(document.getElementById('box'), data);
那么当咱们的数据模型data中的某个属性改变的时候，好比 data.name = ‘fuck’，如若咱们不知道改变的字段名称，那么咱们就没法得知要刷新哪部分模板，咱们只能对模板进行彻底更新，这并非一个好的设计，性能会不好，因此回到咱们最初的问题，当数据对象发生改变的时候，咱们得知变化的属性的名称是很必要的，可是如今咱们的 Jsonob 库还不能完成这样的任务，因此咱们要进一步完善。
在完善以前，咱们要提出一个路径的概念，所谓路径，就是变化的字段的路径，好比有以下数据模型：
var data = {
a : {
b : {
c : 'hcy'
}
}
}
那么字段 a 的路径就是用 data.a ，b 的路径就是 data.a.b，c 的路径就是 data.a.b.c。有的时候咱们也能够用数组或者字符串来表述路径，至于用什么来表述路径并不重要，重要的是咱们可以获取到路径，好比用数组表述路径能够这样：
一、 a 的路径是 [‘data’, ‘a’]
一、 b 的路径是 [‘data’, ‘a’, ‘b’]
一、 c 的路径是 [‘data’, ‘a’, ‘b’, ‘c’]
有了路径的概念后，咱们就能够继续完善 Jsonob 库了，咱们在存储路径的时候选择的是数组表示，用数组存储路径，咱们修改Jsonob库代码，修改了 observe 方法和 overrideArrayProto 方法，以下图，我作了全部修改的标注：
最后，让咱们再次尝试修改一切数组属性：
var callback = function(newVal, oldVal, path){
alert('新值：' + newVal + '----' + '旧值：' + oldVal + '----路径：' + path);
};
var data = {
a: 200,
level1: {
b: 'str',
c: [{w: 90}, 2, 3],
level2: {
d: 90
}
}
}
var j = new Jsonob(data, callback);
data.level1.c.push(4); // 向数组 data.level1.c 中push一个元素
data.level1.c[0].w = 100; // 修改数组 data.level1.c[0].w 的值
data.level1.b = 'sss'; // 修改 data.level1.b 的值
data.level1.level2.d = 'msn'; // 修改 data.level1.level2.d 的值
咱们修改了四个属性的值，而后咱们在回调函数中接收了 path 参数，这样当数据模型变化的时候，咱们不只可以获取到新旧值，还可以知道是哪一个属性发生了变化，这样咱们就能够相应的作一些其余的事情，好比MVVM中的更新关联的视图，就能够作到了。最后咱们刷新浏览器来产看弹出框：
图中我用红色圈标出了变化属性的路径，因为咱们的路径是数组标示的，因此看上去是以逗号“,”隔开的，如今，咱们就算完成了这个迷你库，相信读者也有本身的实现思路，笔者水平有限，若是哪里有欠缺还但愿你们指正，共同进步。