深析Vue双向数据绑定（MVVM模型）

时间  2019-11-08
标签 vue 双向 数据 绑定 mvvm 模型 繁體版
原文   原文链接

冰冰 2018-7-1javascript

  • mvvm简介
  • 为何会出现 MVVM
  • MVVM出现的优点
  • 专一vue.js细节

mvvm简介

MVVM 是Model-View-ViewModel 的缩写，它是一种基于前端开发的架构模式，其核心是提供对View 和 ViewModel 的双向数据绑定，这使得ViewModel 的状态改变能够自动传递给 View，即所谓的数据双向绑定。html

Vue.js 是一个提供了 MVVM 风格的双向数据绑定的 Javascript 库，专一于View 层。它的核心是 MVVM 中的 VM，也就是 ViewModel。 ViewModel负责链接 View 和 Model，保证视图和数据的一致性，这种轻量级的架构让前端开发更加高效、便捷。前端

为何会出现 MVVM

我接触MVVM 是在2015年，能够说2015年是MVVM 最火热的一年，而在这以前，我所知道的就是MVC, MVC 大约是在5年前，也就是2011年的时候接触的，那时候刚学编程语言，学的Java，而Java 中经典的 SSH 框架就用来构建一个标准的MVC 框架。说实话，MVC 用了这么多年，但始终没有很深入的理解，只停留在用的层面， 一直到接触 Vue.js 以后，研究了MVVM 架构思想，而后再回头看 MVC ，才有一种豁然开朗的感受~vue

MVC 即 Model-View-Controller 的缩写，就是 模型-视图-控制器 , 也就是说一个标准的Web 应用程序是由这三部分组成的：java

View 用来把数据以某种方式呈现给用户。
Model 其实就是数据。
Controller 接收并处理来自用户的请求，并将 Model 返回给用户。

MVVM出现的优点

MVVM 是Model-View-ViewModel 的缩写，它是一种基于前端开发的架构模式，其核心是提供对View 和 ViewModel 的双向数据绑定，这使得ViewModel 的状态改变能够自动传递给 View，即所谓的数据双向绑定。node

Vue.js 是一个提供了 MVVM 风格的双向数据绑定的 Javascript 库，专一于View 层。它的核心是 MVVM 中的 VM，也就是 ViewModel。 ViewModel负责链接 View 和 Model，保证视图和数据的一致性，这种轻量级的架构让前端开发更加高效、便捷。git

专一vue.js细节

Vue.js 能够说是MVVM 架构的最佳实践，专一于 MVVM 中的 ViewModel，不只作到了数据双向绑定，并且也是一款相对比较轻量级的JS 库，API 简洁，很容易上手。es6

下面简单了解一下Vue.js关于双向数据绑定的一些实现细节：

vue是采用Object.defineProperty的getter和setter，并结合观察者模式来实现数据绑定的。当把一个普通的javascript对象传给Vue实例来做为它的data选项时，Vue将遍历它的属性，用Object.defineProperty将它们转为getter/setter。用户看不到getter/setter，可是在内部它们让Vue追踪依赖。在属性被访问和修改时通知变化。github

//Observer:观察者 complie:编译/解析
  • Observer 数据监听器，可以对数据对象的全部属性进行监听，若有变更可拿到最新的值并通知订阅者，内部采用的Obiect.defineProperty的getter和setter来实现。
  • complie指令解析器，它的做用对每一个元素节点的指令进行扫描和解析，根据指令模板替换数据，以及绑定Observer和Complie的桥梁,可以订阅并收到每一个属性变更的通知，执行指令绑定的相应的回调函数
  • Watcher订阅者，做为链接Observer和Complie的桥梁,可以订阅并收到每一个属性变更的通知，执行指令绑定的相应回调函数。
  • Dep消息订阅器，内部维护了一个数组，用来收集订阅者（watcher）,数据变更触发notify函数，再调用订阅者的update方法。

从图中能够看出，当执行 new Vue() 时，Vue就是进入了初始化阶段，一方面Vue会遍历data选项中的属性，而且Object.defineProperty将它们转换为getter/setter，实现数据变化监听功能；Vue的指令编译器Compile对元素节点的指令进行扫描和解析，初始化视图,并订阅Wacther来更新视图，此时wather会将本身添加到消息订阅器（Dep）,初始化完毕。编程

当数据发生变化时，Observer中的setter方法被触发，setter会当即调用Dep。notify(),Dep开始遍历全部的订阅者，并调用订阅者的update方法，订阅者收到通知后对视图进行相应更新

开始修炼时刻

如今对mvvm双向绑定应该都不陌生，不懂，没事一言不合上代码，简单的一个文本实现的效果，和Vue同样的语法。

<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：

image

常见的几种实现双向绑定的作法

目前几种主流的mvc(vm)框架都实现了单向数据绑定，而我所理解的双向数据绑定无非就是在单向绑定的基础上给可输入元素（input、textare等）添加了change(input)事件，来动态修改model和 view，并无多高深。因此无需太过介怀是实现的单向或双向绑定。

例以下面的数据绑定的大体以下几种：

发布者-订阅者模式（backbone.js）

脏值检查（angular.js）

数据劫持（vue.js）

发布者-订阅者模式: 通常经过sub, pub的方式实现数据和视图的绑定监听，更新数据方式一般作法是 vm.set('property', value)，想深刻能够点击这篇文章

对于如今而言有点lowl，咱们更但愿经过 vm.property = value 这种方式更新数据，同时自动更新视图，因而有了下面两种方式

脏值检查:angular.js是经过脏值检测的方式比对数据是否有变动，来决定是否更新视图，最简单的方式就是经过 setInterval() 定时轮询检测数据变更，固然Google不会这么low，angular只有在指定的事件触发时进入脏值检测，大体以下：

  • DOM事件，譬如用户输入文本，点击按钮等。( ng-click )
  • XHR响应事件 ( $http )
  • 浏览器Location变动事件 ( $location )
  • Timer事件( $timeout , $interval )
  • 执行 $digest() 或 $apply()

数据劫持: vue.js 则是采用数据劫持结合发布者-订阅者模式的方式，经过Object.defineProperty()来劫持各个属性的setter，getter，在数据变更时发布消息给订阅者，触发相应的监听回调

开始分析：

已经了解到vue是经过数据劫持结合发布者-订阅者模式来作数据绑定，其中最核心的方法是经过Object.defondeProperty()来实现对属性的劫持，达到监听数据变更的目的，无疑这个方法是文本的最重要，最基础的内容之一，不熟悉defineProperty()，能够点击深刻

Object.defineProperty() 方法会直接在一个对象定义一个新属性，或者修改一个对象的现有属性，并返回这个对象。

语法

Object.defindProperty(obj,prop.,descriptor)

参数
obj: 要在其定义属性的对象。
prop：定义或修改的属性的名称。
descriptor:将被定义或修改的属性描述符。
返回值
被传递给函数的对象

注意：在es6中，因为Symbol类型的特殊性，用Symbol类型的值来作对象的key与常规的定义或修改不一样，而Object.defineProperty是定义key为Symbol的属性的方法之一。

要实现mvvm的数据双向绑定，必须实现如下几点：

  1. 实现一个数据监听器Observer，可以对数据对象的全部属性进行监听，若有变更可拿到最新值并通知订阅者
  2. 实现一个指令解析器Compile，对每一个元素节点的指令进行扫描和解析，根据指令模板替换数据，以及绑定相应的更新函数
  3. 实现一个Watcher，做为链接Observer和Compile的桥梁，可以订阅并收到每一个属性变更的通知，执行指令绑定的相应回调函数，从而更新视图
  4. mvvm入口函数，整合以上三者

再上图理解流程：

1.实现Observer

在上述中咱们能够利用Obeject.defineProperty（）来监听属性变更，这时将须要observer数据对象进行递归遍历，包括子属性对象的属性，都加上setter和getter，这样的话，给这个对象的某个值赋值，就会触发setter，那么就能监听到了数据变化。相关实现代码以下：

var data={name:'observer'};
observe(data);
data.name='observer-';//监听到值变化了observer--->observer-了

function observe(data){
    if(!data||typeof data!='object'){
        return;
    }
    
    //取出全部属性遍历
    
    Object.key(data).forEach(function(key){
        defineReactive(data,key,data[key]);
    })
};



function defineReactive(data,key,val){
    observe(val);  //监听子属性
    Object.defineProperty(data,key，{
        enumerable:true,//可枚举
        configurable:false,//不能再define
        get:function(){
            retuen val;
        },
        
        set:function(newVal){
            console.log('哈哈哈。监听到值变化了'，val,'-->',newval);
            val=newVal;
        }
    })
}

这样咱们已经能够监听到每一个数据的变化了，那么监听到变化以后就是怎么通知订阅者了，因此接下来咱们须要实现消息订阅器，很简单维护一个数组，用来收集订阅者数据变更触发notify,再调用订阅者的update方法，代码完善后：

//...省略

function defineReact(data.key,val){
var dep=new Dep();

observe(val); //监听子属性


Object.defineProperty(data,key,{
    
    //..省略
    set:function(newVal){
        if(val===newVal) return;
        console.log('哈哈哈，监听到值的变化了',val,'--->',newVal);
        val=newVal;
        dep.notify(); //通知全部订阅者
    }
})
}

function Dep(){
    this.subs=[];
}

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

那么问题来了，谁是订阅者？怎么往订阅器添加订阅者？是的，上面的思路整理中咱们已经明确订阅者应该是Watcher,并且var dep=new Dep(); 是在dedineReactive方法内部定义的，全部想经过dep添加订阅者，就必需要在闭包内操做，因此咱们能够在getter动手脚：

//observer.js
//...省略
Object.defineProperty(data,key,{
    get:function(){
        // 因为须要在闭包内添加watcher,因此经过Dep定义一个全局target属性，暂存watcher,添加完移除
        Dep.target && dep.addDep(Dep.target);
        return val;
    }
    //...省略
});

//watcher.js
Watcher.prototype={
    Dep.target=this;
    this.value=data[key];//这里会触发属性的getter,从而添加订阅者
    Dep.target=null;
}

二、实现Compile

==compile主要作的事情是解析模板指令，将模板中的变量替换成数据，而后初始化渲染页面视图，并将每一个指令对应的节点绑定更新函数，添加监听数据的订阅者，一旦数据有变更，收到通知，更新视图，==

image

由于遍历解析的过程有屡次操做dom节点，为提升性能和效率，会先将跟节点el转换成文档碎片fragment进行解析编译操做，解析完成，再将fragment添加回原来的真实dom节点中

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);
    }
}

Complie.prototype={
    this.complirElement(this.$fragment);},
    node2Fragment:function(el){
        var发fragment=document.creatDocumentFragment(),child;
        //将原生节点拷贝到fragment
        while（child=el.firstChild）{
            fragment.appendChild(child);
        }
        return fragment;
    }
}

compileElement方法将遍历全部节点以及其子节点，进行扫描解析编译，调用对应的指令渲染函数进行数据渲染，而且调用对应的指令更新函数进行绑定，

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 = /\{\{(.*)\}\}/;    // 表达式文本
            // 按元素节点方式编译
            if (me.isElementNode(node)) {
                me.compile(node);
            } else if (me.isTextNode(node) && reg.test(text)) {
                me.compileText(node, RegExp.$1);
            }
            // 遍历编译子节点
            if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
                me.compileElement(node);
            }
        });
    },

    compile: function(node) {
        var nodeAttrs = node.attributes, me = this;
        [].slice.call(nodeAttrs).forEach(function(attr) {
            // 规定：指令以 v-xxx 命名
            // 如 <span v-text="content"></span> 中指令为 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);
                }
            }
        });
    }
};

// 指令处理集合
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'];
        // 第一次初始化视图
        updaterFn && updaterFn(node, vm[exp]);
        // 实例化订阅者，此操做会在对应的属性消息订阅器中添加了该订阅者watcher
        new Watcher(vm, exp, function(value, oldValue) {
            // 一旦属性值有变化，会收到通知执行此更新函数，更新视图
            updaterFn && updaterFn(node, value, oldValue);
        });
    }
};

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

这里经过递归遍历保证了每一个节点及子节点都会解析编译到，包括了{{}}表达式声明的文本节点。指令的声明规定是经过特定前缀的节点属性来标记，如<span v-text="content" other-attr中v-text即是指令，而other-attr不是指令，只是普通的属性。
监听数据、绑定更新函数的处理是在compileUtil.bind()这个方法中，经过new Watcher()添加回调来接收数据变化的通知

至此，一个简单的Compile就完成了，完整代码。接下来要看看Watcher这个订阅者的具体实现了

三、实现Watcher

Watcher订阅者做为Observer和Compile之间通讯的桥梁，主要作的事情是:

  • 一、在自身实例化时往属性订阅器(dep)里面添加本身
  • 二、自身必须有一个update()方法
  • 三、待属性变更dep.notice()通知时，能调用自身的update()方法，并触发Compile中绑定的回调，则功成身退

若是有点乱，能够回顾下前面的思路整理

}
    },
    get: function() {
        Dep.target = this;    // 将当前订阅者指向本身
        var value = this.vm[exp];    // 触发getter，添加本身到属性订阅器中
        Dep.target = null;    // 添加完毕，重置
        return value;
    }
};
// 这里再次列出Observer和Dep，方便理解
Object.defineProperty(data, key, {
    get: function() {
        // 因为须要在闭包内添加watcher，因此能够在Dep定义一个全局target属性，暂存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(); // 调用订阅者的update方法，通知变化
        });
    }
};

实例化Watcher的时候，调用get()方法，经过Dep.target = watcherInstance标记订阅者是当前watcher实例，强行触发属性定义的getter方法，getter方法执行的时候，就会在属性的订阅器dep添加当前watcher实例，从而在属性值有变化的时候，watcherInstance就能收到更新通知。

ok, Watcher也已经实现了，完整代码。
基本上vue中数据绑定相关比较核心的几个模块也是这几个，点击这里 , 在src 目录可找到vue源码。

四、实现MVVM

MVVM做为数据绑定的入口，整合Observer、Compile和Watcher三者，经过Observer来监听本身的model数据变化，经过Compile来解析编译模板指令，最终利用Watcher搭起Observer和Compile之间的通讯桥梁，达到数据变化 -> 视图更新；视图交互变化(input) -> 数据model变动的双向绑定效果。

一个简单的MVVM构造器是这样子：

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)
}

可是这里有个问题，从代码中可看出监听的数据对象是options.data，每次须要更新视图，则必须经过var vm = new MVVM({data:{name: 'kindeng'}}); vm._data.name = 'dmq'; 这样的方式来改变数据。

显然不符合咱们一开始的指望，咱们所指望的调用方式应该是这样的：

var vm = new MVVM({data: {name: 'kindeng'}});
vm.name = 'dmq**';**

因此这里须要给MVVM实例添加一个属性代理的方法，使访问vm的属性代理为访问vm._data的属性，改造后的代码以下：

function MVVM(options) {
    this.$options = options;
    var data = this._data = this.$options.data, me = this;
    // 属性代理，实现 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;
            }
        });
    }
};

这里主要仍是利用了Object.defineProperty()这个方法来劫持了vm实例对象的属性的读写权，使读写vm实例的属性转成读写了vm._data的属性值，达到鱼目混珠的效果，哈哈

至此，所有模块和功能已经完成了，如本文开头所承诺的两点。一个简单的MVVM模块已经实现，其思想和原理大部分来自通过简化改造的vue源码，点击这里能够看到本文的全部相关代码。
因为本文内容偏实践，因此代码量较多，且不宜列出大篇幅代码，因此建议想深刻了解的童鞋能够再次结合本文源代码来进行阅读，这样会更加容易理解和掌握。

注释：本篇文章为总结摘记部分大佬的相关内容。一直在学，分享给跟多的小白技术小伙伴。

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