彻底明白vue双向绑定底层原理(源码分析)

2022-10-05 10:33:17 浏览数 (1)

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

vue是一个mvvm框架，双向绑定是vue的一个核心功能，所谓双向绑定就是当试图发生改变的时候传递给VM(ViewModel ),让数据得到更新，当数据发生改变的时候传给VM(ViewModel ),使得视图发生变化！概念都知道，但是vue怎么做到的呢？看下面的一张图（图是搬运别人的）

可能你现在看不明白，observer是什么东西，watchter，Dep又是什么东西? 没有关系，接下来只要你看完我这篇文章，保证给你整的明明白白！看上图，从左边开始 new MVVM 其实就是我new Vue(),我们一般vue代码都这样写

代码语言：javascript复制
new Vue({ 
   
 el: '#app',
 data: { 
   
     title: 'hello',
     text: 'vue'
})

一. 发布者－订阅者模式

再看图，observer（观察者），劫持监听所有属性，什么意思呢？vue是通过这种模式进行数据劫持的，这种模式是发布者－订阅者模式

  1. 订阅者：就像我们生活中在淘宝京东买东西一样，我们是消费者就相当这种模式中的订阅者一样
  2. 发布者：你想买的书没货了，你和卖家说等你有货了你通知我，我再来买，那么卖家就是这种模式中的发布者，当然不只你一个人想买这本书，所以一个发布者可以给多个订阅者发布信息

知道了这种模式，它们是怎么通过数据劫持的，这里要引出Object.defineProperty()，了解这个之前先来看下对象中存在的属性，看个例子！

代码语言：javascript复制
var obj = { 
   }
obj.a = 10;
console.log(Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, "a"));
//{value: 10, writable: true, enumerable: true, configurable: true}

Object.defineProperty(obj, "b", { 
   
    set: function () { 
   

    },
    get: function () { 
   

    }
})
console.log(Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, "b"));
//{enumerable: false, configurable: false, get: ƒ, set: ƒ}

对象里目前存在的属性描述符有两种主要形式：数据描述符和存取描述符,数据描述符是一个拥有可写或不可写值的属性。存取描述符是由一对 getter-setter 函数功能来描述的属性。描述符必须是两种形式之一；不能同时是两者。 所以我们这里要用到存取描述符，这里只是说个大概，不懂的可以点击看详细介绍

代码语言：javascript复制
var obj = { 
}
Object.defineProperty(obj, "b", { 

set: function (value) { 

console.log('触发了set方法,我让它变成20');
this.value = 20;
},
get: function () { 

console.log('触发了get方法');
return this.value;
}
})
obj.b = 10; //'触发了set方法,我让它变成20'
console.log(obj.b)//'触发了get方法' 20

看到这个例子是不是有点启发，当我给obj.b赋值的时候，这只是数据发生改变，是不是可以通知视图我的值要改变了，然后调用方法去更新视图！b就是之前所说的订阅者，还是看之前的代码

代码语言：javascript复制
new Vue({ 
   
 el: '#app',
 data: { 
   
     title: 'hello',
     text: 'vue'
})

很明 data里面的属性，它是个对象，不像上面一样是个单独的属性，那么下面来封装一下吧！

代码语言：javascript复制
//创建一个发布者类
function Observer(data) { 

this.data = data;
this.walk(data);//对data里面的数据遍历加上发布者模式
}
Observer.prototype = { 

walk: function (data) { 

var self = this;
Object.keys(data).forEach(function (key) { 

self.defineReactive(data, key, data[key]);
});
},
defineReactive: function (data, key, val) { 

//判断下是不是对象，如果是的继续遍历
observe(val);
Object.defineProperty(data, key, { 

enumerable: true,
configurable: true,
get: function () { 

},
set: function (newVal) { 

if (newVal === val) { 

return;
}
val = newVal;
//通知视图更新
}
});
}
};
function observe(value) { 

if (!value || typeof value !== 'object') { 

return;
}
return new Observer(value);
};

上面的代码比较简单，先创建一个发布者类Observer，对data对象里面数据进行遍历全部加上发布者模式有没有发现一个问题，看下面例子！

代码语言：javascript复制
new Vue({ 

el: '#app',
data: { 

title: 'hello',
text: 'vue'
},
methods: { 

clickFn: function () { 

this.title = 'hello!!!';
}
}
});

title数据是在data对象里面定义，但是为什么下面操作数据的时候不是 this.data.title?而是直接this.title是不是很疑惑，到底做了啥操作？那么我们再来看个例子！

代码语言：javascript复制
var vue = { 

data: { 

b: 10
}
};
Object.defineProperty(vue, "b", { 

set: function (value) { 

this.data["b"] = value;
},
get: function () { 

return this.data["b"]
}
})
Object.defineProperty(vue.data, "b", { 

set: function (value) { 

this.value = value;
},
get: function (value) { 

return this.value
}
})
vue.b = 20;
console.log(vue.data.b); //20

其实访问到vue.b就访问到了vue.data.b，所以需要定义一个vue类做个代理，看下面代码

代码语言：javascript复制
function Vue (options) { 

var self = this;
this.data = options.data;
this.methods = options.methods;
Object.keys(this.data).forEach(function(key) { 

//代理发布者模式
self.proxyKeys(key);
});
observe(this.data);
}
Vue.prototype = { 

proxyKeys: function (key) { 

var self = this;
Object.defineProperty(this, key, { 

enumerable: false,
configurable: true,
get: function getter () { 

return self.data[key];
},
set: function setter (newVal) { 

self.data[key] = newVal;
}
});
}
};
function observe(value) { 

if (!value || typeof value !== 'object') { 

return;
}
return new Observer(value);
};
function Observer(data) { 

this.data = data;
this.walk(data);//对data里面的数据遍历加上发布者模式
};
Observer.prototype = { 

walk: function (data) { 

var self = this;
Object.keys(data).forEach(function (key) { 

self.defineReactive(data, key, data[key]);
});
},
defineReactive: function (data, key, val) { 

//判断下是不是对象，如果是的继续遍历
observe(val);
Object.defineProperty(data, key, { 

enumerable: true,
configurable: true,
get: function () { 

},
set: function (newVal) { 

if (newVal === val) { 

return;
}
val = newVal;
//通知视图更新
}
});
}
};

好了说完了observe，回到最上面那个图

再往右看，observe的set方法可以通知变化给了dep的东西，dep又通知变化给watcher,上面说了那么久连html都没有写

代码语言：javascript复制
<body>
<div id="app">
<h1>{
{title}}</h1>
<h2>{
{title}}</h2>
<p>{
{text}}</p>
</div>
</body>

{ {title}}是一个watcher对象，{ {text}}也是个watcher对象，上面html有2个{ {title}},所以需要用Dep包裹起来（这个过程叫做添加订阅者），当数据发生了变化可以通知Dep(遍历)更新视图，可以这么理解视图上的每个watcher是个订阅者，每个watcher都对应一个Dep(watcher集合)，当数据发生改变直接通知Dep，Dep会遍历所有watcher更新视图

二. compile

compile阶段做了什么？

  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

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,所以采用了虚拟DOM的创建

代码语言：javascript复制
//以前这么写
var ul = document.querySelector('ul');
for (var i = 0; i < 10; i  ) { 

var li = document.createElement("li");
li.innerHTML = "我是第"   i   "个li";
ul.appendChild(li);
};
//虚拟DOM这么写
var ul = document.querySelector('ul');
var fragment = document.createDocumentFragment();
for (var i = 0; i < 10; i  ) { 

var li = document.createElement("li");
li.innerHTML = "我是第"   i   "个li";
fragment.appendChild(li);
};
ul.appendChild(fragment);

类似这么频繁的操作dom元素都会引起重新渲染，使得浏览器发生了很多次渲染，效率是比较低的。这是我们提倡通过减少页面的渲染来提高DOM操作的效率的原因，利用创建DocumentFragment可以优化这个问题，因为文档片段存在于内存中，并不在DOM中，所以将子元素插入到文档片段中时不会引起页面回流（对元素位置和几何上的计算），因此使用DocumentFragment可以起到性能优化的作用，所以vue也是利用了这点废话不多说，看下vue是怎么操作的？先把vue类和compile关联起来

代码语言：javascript复制
function Vue (options) { 

var self = this;
this.data = options.data;
this.methods = options.methods;
Object.keys(this.data).forEach(function(key) { 

//代理发布者模式
self.proxyKeys(key);
});
observe(this.data);
//关联Compile类
new Compile(options.el, this);
}

接下来创建Compile类,这里代码比较多，我尽量把注释写详细点

代码语言：javascript复制
function Compile(el, vm) { 

this.vm = vm;
//找到el元素
this.el = document.querySelector(el);
this.fragment = null;
//初始化Compile
this.init();
}
Compile.prototype = { 

init: function () { 

if (this.el) { 

this.fragment = this.nodeToFragment(this.el);
//这里才是Compile的关键
this.compileElement(this.fragment);
//一次性加到el元素里面，这里只需要重新渲染一次即可，提高浏览器性能
this.el.appendChild(this.fragment);
} else { 

console.log('Dom元素不存在');
}
},
nodeToFragment: function (el) { 

//创建文档片段
var fragment = document.createDocumentFragment();
//把el元素下所有的子都放进文档片段中
var child = el.firstChild;
while (child) { 

// 将Dom元素移入fragment中
fragment.appendChild(child);
child = el.firstChild
}
return fragment;
},
compileElement: function (el) { 

//获取到文档片当的所有的子节点
var childNodes = el.childNodes;
var self = this;
//遍历所有子节点
[].slice.call(childNodes).forEach(function(node) { 

// 找到匹配{ 
{}}的
var reg = /{{(.*)}}/;
var text = node.textContent;
//判断是不是元素节点
if (self.isElementNode(node)) { 
  
//compile元素指令方法
self.compile(node);
//判断是不是文本节点 并且配到{ 
{ }}
} else if (self.isTextNode(node) && reg.test(text)) { 

//compile文本方法
self.compileText(node, reg.exec(text)[1]);
}
//如果还有子节点就递归下去
if (node.childNodes && node.childNodes.length) { 

self.compileElement(node);
}
});
},
compile: function(node) { 

//获取元素的属性 例如 v-model，v-on:click
var nodeAttrs = node.attributes;
var self = this;
//遍历属性
Array.prototype.forEach.call(nodeAttrs, function(attr) { 

var attrName = attr.name;
//判断是不是个指令
if (self.isDirective(attrName)) { 

var exp = attr.value;
var dir = attrName.substring(2);
//事件指令处理函数
if (self.isEventDirective(dir)) { 
  
//事件指令处理函数
self.compileEvent(node, self.vm, exp, dir);
} else { 
  
//v-model指令处理函数
self.compileModel(node, self.vm, exp, dir);
}
//解析完之后html上移除v-model，v-on等属性
node.removeAttribute(attrName);
}
});
},
compileText: function(node, exp) { 

var self = this;
//获取值
var initText = this.vm[exp];
//初始化的时候更新值
this.updateText(node, initText);
//初始化wather
new Watcher(this.vm, exp, function (value) { 

//更新文本节点
self.updateText(node, value);
});
},
compileEvent: function (node, vm, exp, dir) { 

//获取事件名
var eventType = dir.split(':')[1];
var cb = vm.methods && vm.methods[exp];
if (eventType && cb) { 

//执行回调事件
node.addEventListener(eventType, cb.bind(vm), false);
}
},
compileModel: function (node, vm, exp, dir) { 

var self = this;
//获取值
var val = this.vm[exp];
//初始化的时候更新值
this.modelUpdater(node, val);
new Watcher(this.vm, exp, function (value) { 

//更新元素文本值
self.modelUpdater(node, value);
});
//这里是视图的数据更改通过事件来获取改变的值
node.addEventListener('input', function(e) { 

var newValue = e.target.value;
if (val === newValue) { 

return;
}
self.vm[exp] = newValue;
val = newValue;
});
},
//更新文本，文本节点的是取文本节点textContent
updateText: function (node, value) { 

node.textContent = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
},
//因为是v-model 所以一般都是设置value值 例如input.vlaue
modelUpdater: function(node, value, oldValue) { 

node.value = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
},
//判断是不是个v-model指令
isDirective: function(attr) { 

return attr.indexOf('v-') == 0;
},
//判断是不是个v-on指令
isEventDirective: function(dir) { 

return dir.indexOf('on:') === 0;
},
//判断是不是元素节点 ，nodeType为1
isElementNode: function (node) { 

return node.nodeType == 1;
},
//判断是不是文本节点，nodeType为3
isTextNode: function(node) { 

return node.nodeType == 3;
}
}

接下来是完成watcher的实现

代码语言：javascript复制
function Watcher(vm, exp, cb) { 

this.cb = cb;
this.vm = vm;
this.exp = exp;
this.value = this.get();  // 将自己添加到订阅器的操作
}
Watcher.prototype = { 

//数据改变更新视图方法
update: function() { 

this.run();
},
run: function() { 

var value = this.vm.data[this.exp];
var oldVal = this.value;
if (value !== oldVal) { 

this.value = value;
//新值和旧值不一样，执行watcher里面的回调函数更新视图
this.cb.call(this.vm, value, oldVal);
}
},
get: function() { 

//初始化为了加入订阅时候缓存自己,加入订阅之后，删除缓存
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;  // 删除缓存
return value;
}
};

所以 watcher初始化的时候 Observer应该把watcher加入订阅，如果有数据更改时候，应该通知Dep，Dep再去通知wacher完成更新视图，Observer代码修改如下(注意注释的地方)

代码语言：javascript复制
function Observer(data) { 

this.data = data;
this.walk(data);
}
Observer.prototype = { 

walk: function(data) { 

var self = this;
Object.keys(data).forEach(function(key) { 

self.defineReactive(data, key, data[key]);
});
},
defineReactive: function(data, key, val) { 

//创建Dep类来包裹watcher
var dep = new Dep();
observe(val);
Object.defineProperty(data, key, { 

enumerable: true,
configurable: true,
get: function() { 

//第一次初始化watcher，添加到Dep里面
if (Dep.target) { 

dep.addSub(Dep.target);
}
return val;
},
set: function(newVal) { 

if (newVal === val) { 

return;
}
val = newVal;
//值发生改变，通知watcher更新视图
dep.notify();
}
});
}
};
function observe(value, vm) { 

if (!value || typeof value !== 'object') { 

return;
}
return new Observer(value);
};
function Dep () { 

this.subs = [];
}
Dep.prototype = { 

addSub: function(sub) { 

this.subs.push(sub);
},
notify: function() { 

this.subs.forEach(function(sub) { 

sub.update();
});
}
};
Dep.target = null;

最终的代码：

代码语言：javascript复制
<body>
<div id="app">
<h1>{
{title}}</h1>
<h1>{
{text}}</h1>
<input v-model="val">
<h1>{
{val}}</h1>
<button v-on:click="clickFn">点击</button>
</div>
</body>
<script src="js/observer.js"></script>
<script src="js/watcher.js"></script>
<script src="js/compile.js"></script>
<script src="js/vue.js"></script>
<script type="text/javascript"> new Vue({ 
 el: '#app', data: { 
 title: 'hello', text: 'vue', val: "双向绑定" }, methods: { 
 clickFn: function () { 
 this.title = 'vue双向绑定原理'; } } }); </script>
代码语言：javascript复制
//vue.js
function Vue (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);
}
Vue.prototype = { 

proxyKeys: function (key) { 

var self = this;
Object.defineProperty(this, key, { 

enumerable: false,
configurable: true,
get: function getter () { 

return self.data[key];
},
set: function setter (newVal) { 

self.data[key] = newVal;
}
});
}
}
//observer.js
function Observer(data) { 

this.data = data;
this.walk(data);
}
Observer.prototype = { 

walk: function(data) { 

var self = this;
Object.keys(data).forEach(function(key) { 

self.defineReactive(data, key, data[key]);
});
},
defineReactive: function(data, key, val) { 

var dep = new Dep();
observe(val);
Object.defineProperty(data, key, { 

enumerable: true,
configurable: true,
get: function() { 

if (Dep.target) { 

dep.addSub(Dep.target);
}
return val;
},
set: function(newVal) { 

if (newVal === val) { 

return;
}
val = newVal;
dep.notify();
}
});
}
};
function observe(value, vm) { 

if (!value || typeof value !== 'object') { 

return;
}
return new Observer(value);
};
function Dep () { 

this.subs = [];
}
Dep.prototype = { 

addSub: function(sub) { 

this.subs.push(sub);
},
notify: function() { 

this.subs.forEach(function(sub) { 

sub.update();
});
}
};
Dep.target = null;
//compile.js
function Compile(el, vm) { 

this.vm = vm;
this.el = document.querySelector(el);
this.fragment = null;
this.init();
}
Compile.prototype = { 

init: function () { 

if (this.el) { 

this.fragment = this.nodeToFragment(this.el);
this.compileElement(this.fragment);
this.el.appendChild(this.fragment);
} else { 

console.log('Dom元素不存在');
}
},
nodeToFragment: function (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;
},
compileElement: function (el) { 

var childNodes = el.childNodes;
var self = this;
[].slice.call(childNodes).forEach(function(node) { 

var reg = /{{(.*)}}/;
var text = node.textContent;
if (self.isElementNode(node)) { 
  
self.compile(node);
} else if (self.isTextNode(node) && reg.test(text)) { 

self.compileText(node, reg.exec(text)[1]);
}
if (node.childNodes && node.childNodes.length) { 

self.compileElement(node);
}
});
},
compile: function(node) { 

var nodeAttrs = node.attributes;
var self = this;
Array.prototype.forEach.call(nodeAttrs, function(attr) { 

var attrName = attr.name;
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);
}
});
},
compileText: function(node, exp) { 

var self = this;
var initText = this.vm[exp];
this.updateText(node, initText);
new Watcher(this.vm, exp, function (value) { 

self.updateText(node, value);
});
},
compileEvent: function (node, vm, exp, dir) { 

var eventType = dir.split(':')[1];
var cb = vm.methods && vm.methods[exp];
if (eventType && cb) { 

node.addEventListener(eventType, cb.bind(vm), false);
}
},
compileModel: function (node, vm, exp, dir) { 

var self = this;
var val = this.vm[exp];
this.modelUpdater(node, val);
new Watcher(this.vm, exp, function (value) { 

self.modelUpdater(node, value);
});
node.addEventListener('input', function(e) { 

var newValue = e.target.value;
if (val === newValue) { 

return;
}
self.vm[exp] = newValue;
val = newValue;
});
},
updateText: function (node, value) { 

node.textContent = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
},
modelUpdater: function(node, value, oldValue) { 

node.value = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
},
isDirective: function(attr) { 

return attr.indexOf('v-') == 0;
},
isEventDirective: function(dir) { 

return dir.indexOf('on:') === 0;
},
isElementNode: function (node) { 

return node.nodeType == 1;
},
isTextNode: function(node) { 

return node.nodeType == 3;
}
}
//watcher.js
function Watcher(vm, exp, cb) { 

this.cb = cb;
this.vm = vm;
this.exp = exp;
this.value = this.get();  // 将自己添加到订阅器的操作
}
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;
}
};

好累啊！终于写完了，我还是用简短的话描述下原理吧!

compile阶段解析html模板，第一次解析的时候会更新视图（数据的值直接更新到视图中） ，并初始化了watcher对象，初始化的时候做了啥，把watcher强制加入Dep里面，Dep你可以理解是一个装watcher的集合，每个watcher里面有个update方法可以更新视图，当ViewModel数据改变的时候会触发set方法，比较新的值和旧值是否相等，如果不相等，通知Dep，然后Dep会遍历每个watcher对象并执行watcher的update方法更新视图，反之，当视图发生改变（input输入），可以通过监听事件来获取视图的值，然后比较比较新的值和旧值是否相等，如果不相等，把新值赋值给ViewModel，然后ViewModel数据改变的时候又会触发set方法，重复上面的步骤更新视图

参考文献：Vue2.0双向绑定原理

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