深析Vue雙向數據綁定（MVVM模型）

時間  2019-11-08
標籤 vue 雙向 數據 綁定 mvvm 模型 简体版
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冰冰 2018-7-1javascript

  • mvvm簡介
  • 爲何會出現 MVVM
  • MVVM出現的優點
  • 專一vue.js細節

mvvm簡介

MVVM 是Model-View-ViewModel 的縮寫，它是一種基於前端開發的架構模式，其核心是提供對View 和 ViewModel 的雙向數據綁定，這使得ViewModel 的狀態改變能夠自動傳遞給 View，即所謂的數據雙向綁定。html

Vue.js 是一個提供了 MVVM 風格的雙向數據綁定的 Javascript 庫，專一於View 層。它的核心是 MVVM 中的 VM，也就是 ViewModel。 ViewModel負責鏈接 View 和 Model，保證視圖和數據的一致性，這種輕量級的架構讓前端開發更加高效、便捷。前端

爲何會出現 MVVM

我接觸MVVM 是在2015年，能夠說2015年是MVVM 最火熱的一年，而在這以前，我所知道的就是MVC, MVC 大約是在5年前，也就是2011年的時候接觸的，那時候剛學編程語言，學的Java，而Java 中經典的 SSH 框架就用來構建一個標準的MVC 框架。說實話，MVC 用了這麼多年，但始終沒有很深入的理解，只停留在用的層面， 一直到接觸 Vue.js 以後，研究了MVVM 架構思想，而後再回頭看 MVC ，纔有一種豁然開朗的感受~vue

MVC 即 Model-View-Controller 的縮寫，就是 模型-視圖-控制器 , 也就是說一個標準的Web 應用程序是由這三部分組成的：java

View 用來把數據以某種方式呈現給用戶。
Model 其實就是數據。
Controller 接收並處理來自用戶的請求，並將 Model 返回給用戶。

MVVM出現的優點

MVVM 是Model-View-ViewModel 的縮寫，它是一種基於前端開發的架構模式，其核心是提供對View 和 ViewModel 的雙向數據綁定，這使得ViewModel 的狀態改變能夠自動傳遞給 View，即所謂的數據雙向綁定。node

Vue.js 是一個提供了 MVVM 風格的雙向數據綁定的 Javascript 庫，專一於View 層。它的核心是 MVVM 中的 VM，也就是 ViewModel。 ViewModel負責鏈接 View 和 Model，保證視圖和數據的一致性，這種輕量級的架構讓前端開發更加高效、便捷。git

專一vue.js細節

Vue.js 能夠說是MVVM 架構的最佳實踐，專一於 MVVM 中的 ViewModel，不只作到了數據雙向綁定，並且也是一款相對比較輕量級的JS 庫，API 簡潔，很容易上手。es6

下面簡單瞭解一下Vue.js關於雙向數據綁定的一些實現細節：

vue是採用Object.defineProperty的getter和setter，並結合觀察者模式來實現數據綁定的。當把一個普通的javascript對象傳給Vue實例來做爲它的data選項時，Vue將遍歷它的屬性，用Object.defineProperty將它們轉爲getter/setter。用戶看不到getter/setter，可是在內部它們讓Vue追蹤依賴。在屬性被訪問和修改時通知變化。github

//Observer:觀察者 complie:編譯/解析
  • Observer 數據監聽器，可以對數據對象的全部屬性進行監聽，若有變更可拿到最新的值並通知訂閱者，內部採用的Obiect.defineProperty的getter和setter來實現。
  • complie指令解析器，它的做用對每一個元素節點的指令進行掃描和解析，根據指令模板替換數據，以及綁定Observer和Complie的橋樑,可以訂閱並收到每一個屬性變更的通知，執行指令綁定的相應的回調函數
  • Watcher訂閱者，做爲鏈接Observer和Complie的橋樑,可以訂閱並收到每一個屬性變更的通知，執行指令綁定的相應回調函數。
  • Dep消息訂閱器，內部維護了一個數組，用來收集訂閱者（watcher）,數據變更觸發notify函數，再調用訂閱者的update方法。

從圖中能夠看出，當執行 new Vue() 時，Vue就是進入了初始化階段，一方面Vue會遍歷data選項中的屬性，而且Object.defineProperty將它們轉換爲getter/setter，實現數據變化監聽功能；Vue的指令編譯器Compile對元素節點的指令進行掃描和解析，初始化視圖,並訂閱Wacther來更新視圖，此時wather會將本身添加到消息訂閱器（Dep）,初始化完畢。編程

當數據發生變化時，Observer中的setter方法被觸發，setter會當即調用Dep。notify(),Dep開始遍歷全部的訂閱者，並調用訂閱者的update方法，訂閱者收到通知後對視圖進行相應更新

開始修煉時刻

如今對mvvm雙向綁定應該都不陌生，不懂，沒事一言不合上代碼，簡單的一個文本實現的效果，和Vue同樣的語法。

<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

常見的幾種實現雙向綁定的作法

目前幾種主流的mvc(vm)框架都實現了單向數據綁定，而我所理解的雙向數據綁定無非就是在單向綁定的基礎上給可輸入元素（input、textare等）添加了change(input)事件，來動態修改model和 view，並無多高深。因此無需太過介懷是實現的單向或雙向綁定。

例以下面的數據綁定的大體以下幾種：

發佈者-訂閱者模式（backbone.js）

髒值檢查（angular.js）

數據劫持（vue.js）

發佈者-訂閱者模式: 通常經過sub, pub的方式實現數據和視圖的綁定監聽，更新數據方式一般作法是 vm.set('property', value)，想深刻能夠點擊這篇文章

對於如今而言有點lowl，咱們更但願經過 vm.property = value 這種方式更新數據，同時自動更新視圖，因而有了下面兩種方式

髒值檢查:angular.js是經過髒值檢測的方式比對數據是否有變動，來決定是否更新視圖，最簡單的方式就是經過 setInterval() 定時輪詢檢測數據變更，固然Google不會這麼low，angular只有在指定的事件觸發時進入髒值檢測，大體以下：

  • DOM事件，譬如用戶輸入文本，點擊按鈕等。( ng-click )
  • XHR響應事件 ( $http )
  • 瀏覽器Location變動事件 ( $location )
  • Timer事件( $timeout , $interval )
  • 執行 $digest() 或 $apply()

數據劫持: vue.js 則是採用數據劫持結合發佈者-訂閱者模式的方式，經過Object.defineProperty()來劫持各個屬性的setter，getter，在數據變更時發佈消息給訂閱者，觸發相應的監聽回調

開始分析：

已經瞭解到vue是經過數據劫持結合發佈者-訂閱者模式來作數據綁定，其中最核心的方法是經過Object.defondeProperty()來實現對屬性的劫持，達到監聽數據變更的目的，無疑這個方法是文本的最重要，最基礎的內容之一，不熟悉defineProperty()，能夠點擊深刻

Object.defineProperty() 方法會直接在一個對象定義一個新屬性，或者修改一個對象的現有屬性，並返回這個對象。

語法

Object.defindProperty(obj,prop.,descriptor)

參數
obj: 要在其定義屬性的對象。
prop：定義或修改的屬性的名稱。
descriptor:將被定義或修改的屬性描述符。
返回值
被傳遞給函數的對象

注意：在es6中，因爲Symbol類型的特殊性，用Symbol類型的值來作對象的key與常規的定義或修改不一樣，而Object.defineProperty是定義key爲Symbol的屬性的方法之一。

要實現mvvm的數據雙向綁定，必須實現如下幾點：

  1. 實現一個數據監聽器Observer，可以對數據對象的全部屬性進行監聽，若有變更可拿到最新值並通知訂閱者
  2. 實現一個指令解析器Compile，對每一個元素節點的指令進行掃描和解析，根據指令模板替換數據，以及綁定相應的更新函數
  3. 實現一個Watcher，做爲鏈接Observer和Compile的橋樑，可以訂閱並收到每一個屬性變更的通知，執行指令綁定的相應回調函數，從而更新視圖
  4. mvvm入口函數，整合以上三者

再上圖理解流程：

1.實現Observer

在上述中咱們能夠利用Obeject.defineProperty（）來監聽屬性變更，這時將須要observer數據對象進行遞歸遍歷，包括子屬性對象的屬性，都加上setter和getter，這樣的話，給這個對象的某個值賦值，就會觸發setter，那麼就能監聽到了數據變化。相關實現代碼以下：

var data={name:'observer'};
observe(data);
data.name='observer-';//監聽到值變化了observer--->observer-了

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



function defineReactive(data,key,val){
    observe(val);  //監聽子屬性
    Object.defineProperty(data,key，{
        enumerable:true,//可枚舉
        configurable:false,//不能再define
        get:function(){
            retuen val;
        },
        
        set:function(newVal){
            console.log('哈哈哈。監聽到值變化了'，val,'-->',newval);
            val=newVal;
        }
    })
}

這樣咱們已經能夠監聽到每一個數據的變化了，那麼監聽到變化以後就是怎麼通知訂閱者了，因此接下來咱們須要實現消息訂閱器，很簡單維護一個數組，用來收集訂閱者數據變更觸發notify,再調用訂閱者的update方法，代碼完善後：

//...省略

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

observe(val); //監聽子屬性


Object.defineProperty(data,key,{
    
    //..省略
    set:function(newVal){
        if(val===newVal) return;
        console.log('哈哈哈，監聽到值的變化了',val,'--->',newVal);
        val=newVal;
        dep.notify(); //通知全部訂閱者
    }
})
}

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

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

那麼問題來了，誰是訂閱者？怎麼往訂閱器添加訂閱者？是的，上面的思路整理中咱們已經明確訂閱者應該是Watcher,並且var dep=new Dep(); 是在dedineReactive方法內部定義的，全部想經過dep添加訂閱者，就必需要在閉包內操做，因此咱們能夠在getter動手腳：

//observer.js
//...省略
Object.defineProperty(data,key,{
    get:function(){
        // 因爲須要在閉包內添加watcher,因此經過Dep定義一個全局target屬性，暫存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];//這裏會觸發屬性的getter,從而添加訂閱者
    Dep.target=null;
}

二、實現Compile

==compile主要作的事情是解析模板指令，將模板中的變量替換成數據，而後初始化渲染頁面視圖，並將每一個指令對應的節點綁定更新函數，添加監聽數據的訂閱者，一旦數據有變更，收到通知，更新視圖，==

image

由於遍歷解析的過程有屢次操做dom節點，爲提升性能和效率，會先將跟節點el轉換成文檔碎片fragment進行解析編譯操做，解析完成，再將fragment添加回原來的真實dom節點中

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發fragment=document.creatDocumentFragment(),child;
        //將原生節點拷貝到fragment
        while（child=el.firstChild）{
            fragment.appendChild(child);
        }
        return fragment;
    }
}

compileElement方法將遍歷全部節點以及其子節點，進行掃描解析編譯，調用對應的指令渲染函數進行數據渲染，而且調用對應的指令更新函數進行綁定，

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 = /\{\{(.*)\}\}/;    // 表達式文本
            // 按元素節點方式編譯
            if (me.isElementNode(node)) {
                me.compile(node);
            } else if (me.isTextNode(node) && reg.test(text)) {
                me.compileText(node, RegExp.$1);
            }
            // 遍歷編譯子節點
            if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
                me.compileElement(node);
            }
        });
    },

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

// 指令處理集合
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'];
        // 第一次初始化視圖
        updaterFn && updaterFn(node, vm[exp]);
        // 實例化訂閱者，此操做會在對應的屬性消息訂閱器中添加了該訂閱者watcher
        new Watcher(vm, exp, function(value, oldValue) {
            // 一旦屬性值有變化，會收到通知執行此更新函數，更新視圖
            updaterFn && updaterFn(node, value, oldValue);
        });
    }
};

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

這裏經過遞歸遍歷保證了每一個節點及子節點都會解析編譯到，包括了{{}}表達式聲明的文本節點。指令的聲明規定是經過特定前綴的節點屬性來標記，如<span v-text="content" other-attr中v-text即是指令，而other-attr不是指令，只是普通的屬性。
監聽數據、綁定更新函數的處理是在compileUtil.bind()這個方法中，經過new Watcher()添加回調來接收數據變化的通知

至此，一個簡單的Compile就完成了，完整代碼。接下來要看看Watcher這個訂閱者的具體實現了

三、實現Watcher

Watcher訂閱者做爲Observer和Compile之間通訊的橋樑，主要作的事情是:

  • 一、在自身實例化時往屬性訂閱器(dep)裏面添加本身
  • 二、自身必須有一個update()方法
  • 三、待屬性變更dep.notice()通知時，能調用自身的update()方法，並觸發Compile中綁定的回調，則功成身退

若是有點亂，能夠回顧下前面的思路整理

}
    },
    get: function() {
        Dep.target = this;    // 將當前訂閱者指向本身
        var value = this.vm[exp];    // 觸發getter，添加本身到屬性訂閱器中
        Dep.target = null;    // 添加完畢，重置
        return value;
    }
};
// 這裏再次列出Observer和Dep，方便理解
Object.defineProperty(data, key, {
    get: function() {
        // 因爲須要在閉包內添加watcher，因此能夠在Dep定義一個全局target屬性，暫存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(); // 調用訂閱者的update方法，通知變化
        });
    }
};

實例化Watcher的時候，調用get()方法，經過Dep.target = watcherInstance標記訂閱者是當前watcher實例，強行觸發屬性定義的getter方法，getter方法執行的時候，就會在屬性的訂閱器dep添加當前watcher實例，從而在屬性值有變化的時候，watcherInstance就能收到更新通知。

ok, Watcher也已經實現了，完整代碼。
基本上vue中數據綁定相關比較核心的幾個模塊也是這幾個，點擊這裏 , 在src 目錄可找到vue源碼。

四、實現MVVM

MVVM做爲數據綁定的入口，整合Observer、Compile和Watcher三者，經過Observer來監聽本身的model數據變化，經過Compile來解析編譯模板指令，最終利用Watcher搭起Observer和Compile之間的通訊橋樑，達到數據變化 -> 視圖更新；視圖交互變化(input) -> 數據model變動的雙向綁定效果。

一個簡單的MVVM構造器是這樣子：

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)
}

可是這裏有個問題，從代碼中可看出監聽的數據對象是options.data，每次須要更新視圖，則必須經過var vm = new MVVM({data:{name: 'kindeng'}}); vm._data.name = 'dmq'; 這樣的方式來改變數據。

顯然不符合咱們一開始的指望，咱們所指望的調用方式應該是這樣的：

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

因此這裏須要給MVVM實例添加一個屬性代理的方法，使訪問vm的屬性代理爲訪問vm._data的屬性，改造後的代碼以下：

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

這裏主要仍是利用了Object.defineProperty()這個方法來劫持了vm實例對象的屬性的讀寫權，使讀寫vm實例的屬性轉成讀寫了vm._data的屬性值，達到魚目混珠的效果，哈哈

至此，所有模塊和功能已經完成了，如本文開頭所承諾的兩點。一個簡單的MVVM模塊已經實現，其思想和原理大部分來自通過簡化改造的vue源碼，點擊這裏能夠看到本文的全部相關代碼。
因爲本文內容偏實踐，因此代碼量較多，且不宜列出大篇幅代碼，因此建議想深刻了解的童鞋能夠再次結合本文源代碼來進行閱讀，這樣會更加容易理解和掌握。

註釋：本篇文章爲總結摘記部分大佬的相關內容。一直在學，分享給跟多的小白技術小夥伴。

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