Vue数据绑定以及双向绑定原理分析

效果

分析

已经了解到vue是通过数据劫持的方式来做数据绑定的，其中最核心的方法便是通过Object.defineProperty()来实现对属性的劫持，达到监听数据变动的目的，无疑这个方法是本文中最重要、最基础的内容之一，如果不熟悉defineProperty，猛戳https://blog.csdn.net/c_kite/article/details/77950326
整理了一下，要实现mvvm的双向绑定，就必须要实现以下几点：
1、实现一个数据监听器Observer，能够对数据对象的所有属性进行监听，如有变动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，作为连接Observer和Compile的桥梁，能够订阅并收到每个属性变动的通知，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

数据绑定

MVVM

// 创建一个Mvvm构造函数
function Mvvm(options = {}) {   
    // vm.$options Vue上是将所有属性挂载到上面
    // 所以我们也同样实现,将所有属性挂载到了$options
    this.$options = options;
    // this._data 这里也和Vue一样
    let data = this._data = this.$options.data;

    // 数据劫持
    observe(data);
}

数据劫持

数据劫持主要是采用es5的definePropeerty

// 此处注意两个函数名单词的大小写

// 创建一个Observe构造函数
// 写数据劫持的主要逻辑
function Observe(data) {
    // 所谓数据劫持就是给对象增加get,set
    // 先遍历一遍对象再说
    for (let key in data) {     // 把data属性通过defineProperty的方式定义属性
        let val = data[key];
        observe(val);   // 递归继续向下找，实现深度的数据劫持
        Object.defineProperty(data, key, {
            configurable: true,
            get() {
                return val;
            },
            set(newVal) {   // 更改值的时候
                if (val === newVal) {   // 设置的值和以前值一样就不理它
                    return;
                }
                val = newVal;   // 如果以后再获取值(get)的时候，将刚才设置的值再返回去
                observe(newVal);    // 当设置为新值后，也需要把新值再去定义成属性
            }
        });
    }
}

// 外面再写一个函数
// 不用每次调用都写个new
// 也方便递归调用
function observe(data) {
    // 如果不是对象的话就直接return掉
    // 防止递归溢出
    if (!data || typeof data !== 'object') return;
    return new Observe(data);
}

数据代理

数据代理就是让我们每次拿data里的数据时，不用每次都写一长串，如mvvm._data.a.b这种，我们其实可以直接写成mvvm.a.b这种显而易见的方式

下面我们在Mvvm这个函数里增加如下代码实现数据代理

function Mvvm(options = {}) {
    // ...省略
    // 数据劫持
    observe(data);
    // this 代理了this._data
   for (let key in data) {
        Object.defineProperty(this, key, {
            configurable: true,
            get() {
                return this._data[key];     // 如this.a = {b: 1}
            },
            set(newVal) {
                this._data[key] = newVal;
            }
        });
   }
}

写到这里数据劫持和数据代理都实现了，那么接下来就需要编译一下了，把{{}}里面的内容解析出来

数据编译

function Mvvm(options = {}) {
    // ...省略

    // 编译    
    new Compile(options.el, this);    
}

// 创建Compile构造函数
function Compile(el, vm) {
    // 将el挂载到实例上方便调用
    vm.$el = document.querySelector(el);
    // 在el范围里将内容都拿到，当然不能一个一个的拿
    // 可以选择移到内存中去然后放入文档碎片中，节省开销
    let fragment = document.createDocumentFragment();

    while (child = vm.$el.firstChild) {
        fragment.appendChild(child);    // 此时将el中的内容放入内存中
         /* appendChild 成功后，会把节点从原来的节点位置移除；
            当进入 while 循环的下次执行(child = node.firstChild) 时, 这里面运算的 firstChild 已经变成了原先移除的下一个节点;
            直到 node 中再也没有节点时，(child = node.firstChild) 的返回值会为「false」, 这时循环就结束了，appendChild 也完成了。 */
    }
    // 对el里面的内容进行替换
    function replace(frag) {
        Array.from(frag.childNodes).forEach(node => {
            let txt = node.textContent;
            let reg = /\{\{\s*([^}]+\S)\s*\}\}/g;   // 正则匹配{{}}

            if (node.nodeType === 3 && reg.test(txt)) { // 即是文本节点又有大括号的情况{{}}
                console.log(RegExp.$1); // 匹配到的第一个分组 如： a.b, c
                let arr = RegExp.$1.split('.');
                let val = vm;
                arr.forEach(key => {
                    val = val[key];     // 如this.a.b
                });
                // 用trim方法去除一下首尾空格
                node.textContent = txt.replace(reg, val).trim();
            }
            // 如果还有子节点，继续递归replace
            if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
                replace(node);
            }
        });
    }

    replace(fragment);  // 替换内容

    vm.$el.appendChild(fragment);   // 再将文档碎片放入el中
}

现在数据已经可以编译了，但是我们手动修改后的数据并没有在页面上发生改变

下面我们就来看看怎么处理，其实这里就用到了特别常见的设计模式，发布订阅模式

发布订阅

发布订阅主要靠的就是数组关系，订阅就是放入函数，发布就是让数组里的函数执行

// 发布订阅模式  订阅和发布 如[fn1, fn2, fn3]
function Dep() {
    // 一个数组(存放函数的事件池)
    this.subs = [];
}
Dep.prototype = {
    addSub(sub) {   
        this.subs.push(sub);    
    },
    notify() {
        // 绑定的方法，都有一个update方法
        this.subs.forEach(sub => sub.update());
    }
};



// 监听函数
// 通过Watcher这个类创建的实例，都拥有update方法
function Watcher(fn) {
    this.fn = fn;   // 将fn放到实例上
}
Watcher.prototype.update = function() {
    this.fn();  
};

let watcher = new Watcher(() => console.log(111));  // 
let dep = new Dep();
dep.addSub(watcher);    // 将watcher放到数组中,watcher自带update方法， => [watcher]
dep.addSub(watcher);
dep.notify();   //  111, 111

数据更新视图

现在我们要订阅一个事件，当数据改变需要重新刷新视图，这就需要在replace替换的逻辑里来处理
通过new Watcher把数据订阅一下，数据一变就执行改变内容的操作

function replace(frag) {
    // 省略...
    node.textContent = txt.replace(reg, val).trim();
    // 监听变化
    // 给Watcher再添加两个参数，用来取新的值(newVal)给回调函数传参
   new Watcher(vm, RegExp.$1, newVal => {
        node.textContent = txt.replace(reg, newVal).trim();    
   });
}

// 重写Watcher构造函数
function Watcher(vm, exp, fn) {
   this.fn = fn;
   this.vm = vm;
   this.exp = exp;
    // 添加一个事件
    // 这里我们先定义一个属性
   Dep.target = this;
   let arr = exp.split('.');
   let val = vm;
   arr.forEach(key => {    // 取值
      val = val[key];     // 获取到this.a.b，默认就会调用get方法
   });
   Dep.target = null; // 上面获取val[key]的时候会调用get方法, 因此使用完毕之后需要把该属性置位null
}

当获取值的时候就会自动调用get方法，于是我们去找一下数据劫持那里的get方法

function Observe(data) {
   let dep = new Dep();
    // 省略...
    Object.defineProperty(data, key, {
        get() {
           Dep.target && dep.addSub(Dep.target);   // 将watcher添加到订阅事件中 [watcher]
            return val;
        },
        set(newVal) {
            if (val === newVal) {
                return;
            }
            val = newVal;
            observe(newVal);
           dep.notify();   // 让所有watcher的update方法执行即可
        }
    })
}

当set修改值的时候执行了dep.notify方法，这个方法是执行watcher的update方法，那么我们再对update进行修改一下

Watcher.prototype.update = function() {
    // notify的时候值已经更改了
    // 再通过vm, exp来获取新的值
   let arr = this.exp.split('.');
   let val = this.vm;
   arr.forEach(key => {    
       val = val[key];   // 通过get获取到新的值
   });
    this.fn(val);   // 将每次拿到的新值去替换{{}}的内容即可
};

那么以上就是Vue的数据绑定的分析, 下面我们再来看看双向绑定

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双向绑定

    // html结构
    <input v-model="c" type="text">

    // 数据部分
    data: {
        a: {
            b: 1
        },
        c: 2
    }

    function replace(frag) {
        // 省略...
       if (node.nodeType === 1) {  // 元素节点
            let nodeAttr = node.attributes; // 获取dom上的所有属性,是个类数组
            Array.from(nodeAttr).forEach(attr => {
                let name = attr.name;   // v-model  type
                let exp = attr.value;   // c        text
                if (name.includes('v-')){
                    node.value = vm[exp];   // this.c 为 2
                }
                // 监听变化
                new Watcher(vm, exp, function(newVal) {
                    node.value = newVal;   // 当watcher触发时会自动将内容放进输入框中
                });

                node.addEventListener('input', e => {
                    let newVal = e.target.value;
                    // 相当于给this.c赋了一个新值
                    // 而值的改变会调用set，set中又会调用notify，notify中调用watcher的update方法实现了更新
                    vm[exp] = newVal;   
                });
            });
       }
        if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
            replace(node);
        }
    }

computed(计算属性) && mounted(钩子函数)

    // html结构
    <p>求和的值是{{sum}}</p>

    data: { a: 1, b: 9 },
    computed: {
        sum() {
            return this.a + this.b;
        },
        noop() {}
    },
    mounted() {
        setTimeout(() => {
            console.log('所有事情都搞定了');
        }, 1000);
    }

    function Mvvm(options = {}) {
        // 初始化computed,将this指向实例
       initComputed.call(this);     
        // 编译
        new Compile(options.el, this);
        // 所有事情处理好后执行mounted钩子函数
       options.mounted.call(this); // 这就实现了mounted钩子函数
    }

    function initComputed() {
        let vm = this;
        let computed = this.$options.computed;  // 从options上拿到computed属性   {sum: ƒ, noop: ƒ}
        // 得到的都是对象的key可以通过Object.keys转化为数组
        Object.keys(computed).forEach(key => {  // key就是sum,noop
            Object.defineProperty(vm, key, {
                // 这里判断是computed里的key是对象还是函数
                // 如果是函数直接就会调get方法
                // 如果是对象的话，手动调一下get方法即可
                // 如： sum() {return this.a + this.b;},他们获取a和b的值就会调用get方法
                // 所以不需要new Watcher去监听变化了
                get: typeof computed[key] === 'function' ? computed[key] : computed[key].get,
                set() {}
            });
        });
    }

总结

下面是完整代码实现
https://github.com/TheKiteRunners/Vue-2KindsOfBinding

参考链接:

https://segmentfault.com/a/1190000006599500
https://juejin.im/post/5abdd6f6f265da23793c4458