剖析Vue双向数据绑定原理

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使用Vue有一段时间了,每当面试时问起双向数据绑定原理时,好像除了会说使用Object.defineProperty除外,别的就不了解,至于如何解析指令,以及内部到底做了什么更是知之甚少,最近在拉钩教育跟着老师学习,才更清晰的知道内部大概是如何操作的。

通过封装Vue,来学习内部响应式原理:

封装Vue首先创建Vue类:

class Vue {
    constructor(options) {
        //1 通过属性保存选项的数据
        this.$options = options || {}
        this.$data = options.data || {}
        //判断el是字符串还是dom对象
        this.$el = typeof options.el === 'string' ? document.querySelector(options.el) : options.el
        //2 把data中的成员转换成getter和seter,注入到vue实例中
        this._proxyData(this.$data)
        //3 调用observer对象,监听数据的变化
        new Observer(this.$data)
        //4 调用compiler对象,解析指令和差值表达式
        new Compiler(this)
    }
    _proxyData(data) {
        //遍历data中的所有属性
        Object.keys(data).forEach(key => {
            //把data的属性注入到vue实例中
            Object.defineProperty(this, key, {
                enumerable: true,
                configurable: true,
                get() {
                    return data[key]
                },
                set(newValue) {
                    if (newValue === data[key]) {
                        return
                    }
                    data[key] = newValue
                }
            })
        })

    }
}

创建Observer 用来监听数据变化:

class Observer {
    constructor(data) {
        this.walk(data)
    }
    walk(data) {
        //1 判断data是否是对象
        if (!data || typeof data !== 'object') {
            return
        }

        //2 遍历data对象的所有属性
        Object.keys(data).forEach(key => {
            this.defineReactive(data, key, data[key])
        })

    }
    defineReactive(obj, key, val) {
        let that = this

        //创建dep对象 负责收集依赖 并发送通知
        let dep = new Dep()
        //如果val是对象,把val内部的属性转换成响应式数据
        this.walk(val)
        Object.defineProperty(obj, key, {
            enumerable: true,
            configurable: true,
            get() {
                //收集依赖
                Dep.target && dep.addSub(Dep.target)
                return val
            },
            set(newValue) {
                if (newValue === val) {
                    return
                }
                val = newValue
                //判断新赋值是否是对象 是对象对象属性转换成响应式数据
                that.walk(newValue)

                //发送通知
                dep.notify()
            }
        })
    }
}

创建Compiler类,用于解析指令更新视图:

class Compiler {
    constructor(vm) {
        this.el = vm.$el
        this.vm = vm
        this.compile(this.el)
    }
    //编译模板 处理文本节点和元素节点
    compile(el) {
        let childNodes = el.childNodes
        Array.from(childNodes).forEach(node => {
            if (this.isTextNode(node)) {
                //处理文本节点
                this.compileText(node)
            } else if (this.isElementNode(node)) {
                //处理元素节点
                this.compileElement(node)
            }

            //判断node节点,是否有子节点,如果有子节点,要递归调用compile
            if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
                this.compile(node)
            }
        })
    }
    //编译元素节点  处理指令
    compileElement(node) {
        // console.log(node.attributes);
        //遍历所有属性节点
        Array.from(node.attributes).forEach(attr => {
            //判断是否是指令
            let attrName = attr.name
            if (this.isDirective(attrName)) {
                //v-text --> text
                attrName = attrName.substr(2)
                let key = attr.value
                this.update(node, key, attrName)

            }
        })


    }

    update(node, key, attrName) {
        //根据指令是否有冒号 判断是否事件指令
        const attrNameTemp = attrName.split(':')
        if(attrNameTemp&&!attrNameTemp[1]){
            let updateFn = this[attrName + 'Updater']
            updateFn && updateFn.call(this, node, this.vm[key], key)
        }else{
            this.onUpdater.call(this, node,  this.vm.$options.methods[key], attrNameTemp[1])
        }



    }

    //处理 v-text 指令
    textUpdater(node, value, key) {
        node.textContent = value
        //创建watcher对象,当数据改变更新视图
        new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
            node.textContent = newValue
        })
    }

    //v-model
    modelUpdater(node, value, key) {
        node.value = value
        //创建watcher对象,当数据改变更新视图
        new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
            node.value = newValue
        })

        //双向绑定
        node.addEventListener('input', () => {
            this.vm[key] = node.value
        })
    }

    //v-html
    htmlUpdater(node, value, key) {
        node.innerHTML = value
        //创建watcher对象,当数据改变更新视图
        new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
            node.innerHTML = newValue
        })
    }

    //v-on
    onUpdater(node, fn, eventType) {
        console.log(node, fn, eventType,this.vm);
        window.addEventListener(eventType, () => {
           fn.call(this.vm)
        });

    }

    //编译文本节点  处理差值表达式
    compileText(node) {
        //{{ msg }} 匹配差值表达式
        let reg = /\{\{(.+?)\}\}/
        let value = node.textContent
        if (reg.test(value)) {
            let key = RegExp.$1.trim()
            node.textContent = value.replace(reg, this.vm[key])

            //创建watcher对象,当数据改变更新视图
            new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
                node.textContent = newValue
            })
        }

    }

    //判断元素属性是否是指令
    isDirective(attrName) {
        return attrName.startsWith('v-')
    }



    //判断节点是否是文本节点
    isTextNode(node) {
        return node.nodeType === 3
    }

    //判断节点是否是元素节点
    isElementNode(node) {
        return node.nodeType === 1
    }
}

可以看到在Observer类中有创建了一个new Dep()实例,它的作用是负责收集依赖 并发送通知,下面让我们创建这个类:

class Dep {
    constructor() {
        //存储所有的观察者
        this.subs = []
    }
    // 添加观察者
    addSub(sub) {
        if (sub && sub.update) {
            this.subs.push(sub)
        }
    }

    //发送通知
    notify() {
        this.subs.forEach(sub => {
            sub.update()
        })
    }
}

可以看到Dep内部实现很简单,添加观察者和发送通知,当然Vue源码中还有删除等一系列复杂操作,我们在这先不研究,主要了解双向数据绑定其大概流程是如何进行,既然收集的是观察者,那就需要创建一个观察者类:

class Watcher {
    constructor(vm, key, cb) {
        this.vm = vm
        //data中的属性名称
        this.key = key
        //回调函数负责更新视图
        this.cb = cb

        // 把watcher对象记录到Dep类的静态属性target中
        Dep.target = this
        //触发get方法,在get方法中会调用addSub
        this.oldValue = vm[key]
        Dep.target = null
    }

    //当数据发生变化的时候更新视图
    update() {
        let newValue = this.vm[this.key]
        if (this.oldValue === newValue) {
            return
        }
        this.cb(newValue)
    }


}

只看代码可能有点不是很理解,以下是整个流程图,然后再结合代码,理解起来会更好一些:

其流程是首先通过 Observer 劫持监听所有属性(Vue data),Compiler 编译解析指令,Dep 收集 Watcher(观察者),而在初始化指令时绑定 Watcher ,触发数据的get方法,Obeserver get函数通过创建的Dep收集Watcher。当数据发送变化时,Obeserver监听数据变化,触发 set 函数通知Dep发送通知,Dep遍历所有 Watcher 触发其update 函数,Compiler 指令中的 Watcher 会执行其回调函数,然后更新视图变化。

* 这块有个需要注意的地方,我们看通过Observer劫持监听所有属性,是在创建Vue实例时劫持监听的,而当创建完Vue实例后,新创建的属性,不是响应式数据,所以Vue有一个 Vue.set(object, key, value)方法来把后面创建的新属性设置成响应式数据,其内部原理也是通过调用Observer中defineReactive方法设置成响应数据,然后更新视图。

通过封装一个简单的Vue实例,我想应该大概对其中的双向数据绑定原理有了更深刻的认识,对以后的工作中Vue的使用会有一定的提升。