数据驱动

数据响应式数据响应式中的数据是指数据模型，数据模型仅仅是普通的javascript对象，而当我们修改数据时，视图会进行更新，避免了繁琐的DOM操作，提高开发效率。
双向绑定数据改变，视图改变；试图改变，数据也随之改变

可以使用v-model在表单元素上创建双向数据绑定

数据驱动是vue最独特的特性之一

开发过程中仅需要关注数据本身，不需要关心数据是如何渲染到视图

数据响应式的核心原理

vue.2x--Object.defineProperty

当你把一个普通的 JavaScript 对象传入 Vue 实例作为 data 选项，Vue 将遍历此对象所有的 property，并使用 Object.defineProperty 把这些 property 全部转为 getter/setter。Object.defineProperty 是 ES5 中一个无法 shim（降级处理）的特性，这也就是 Vue 不支持 IE8 以及更低版本浏览器的原因。

Vue的data中成员实现响应式数据是在创建vue实例时，将传入构造函数的data存放在实例的data中，然后遍历data的成员，利用Object.defineProperty把它们转换成getter/setter并定义在vue实例上。然后调用observer实现data数据劫持。observer对每个成员通过Object.defineProperty将该成员转化为getter/setter并定义在该成员上，真正的响应式就发生在这里。又因为Vue使用的是观察者模式，因此在data的成员的getter中会收集该成员的所有观察者（收集依赖），在setter中发发送通知以触发观察者的update方法。经过以上对传入vue构造函数的data的加工，就实现了对data成员变成了响应式数据。

<!DOCTYPE html>
<html lang="cn">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
  <title>defineProperty基本使用--把一个属性改编成getter和setter</title>
</head>
<body>
  <div id="app">
    hello
  </div>
  <script>
    // 模拟 Vue 中的 data 选项
    let data = {
      msg: 'hello'
    }

    // 模拟 Vue 的实例
    let vm = {}

    // 数据劫持：当访问或者设置 vm 中的成员的时候，做一些干预操作
    Object.defineProperty(vm, 'msg', {
      // 可枚举（可遍历）
      enumerable: true,
      // 可配置（可以使用 delete 删除，可以通过 defineProperty 重新定义）
      configurable: true,
      // 当获取值的时候执行
      get () {
        console.log('get: ', data.msg)
        return data.msg
      },
      // 当设置值的时候执行
      set (newValue) {
        console.log('set: ', newValue)
        if (newValue === data.msg) {
          return
        }
        data.msg = newValue
        // 数据更改，更新 DOM 的值
        document.querySelector('#app').textContent = data.msg
      }
    })

    // 测试
    vm.msg = 'Hello World'
    console.log(vm.msg)
  </script>
</body>
</html>

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
  <title>defineProperty 多个成员</title>
</head>
<body>
  <div id="app">
    hello
  </div>
  <script>
    // 模拟 Vue 中的 data 选项
    let data = {
      msg: 'hello',
      count: 10
    }

    // 模拟 Vue 的实例
    let vm = {}

    proxyData(data)

    function proxyData(data) {
      // 遍历 data 对象的所有属性
      Object.keys(data).forEach(key => {
        // 把 data 中的属性，转换成 vm 的 setter/setter
        Object.defineProperty(vm, key, {
          enumerable: true,
          configurable: true,
          get () {
            console.log('get: ', key, data[key])
            return data[key]
          },
          set (newValue) {
            console.log('set: ', key, newValue)
            if (newValue === data[key]) {
              return
            }
            data[key] = newValue
            // 数据更改，更新 DOM 的值
            document.querySelector('#app').textContent = data[key]
          }
        })
      })
    }

    // 测试
    vm.msg = 'Hello World'
    console.log(vm.msg)
  </script>
</body>
</html>

vue3.x--Proxy

vue3.x中使用的式Proxy（ES6中新增，IE不支持，性能由浏览器优化），直接监听对象，而非属性。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
  <title>Proxy</title>
</head>
<body>
  <div id="app">
    hello
  </div>
  <script>
    // 模拟 Vue 中的 data 选项
    let data = {
      msg: 'hello',
      count: 0
    }

    // 模拟 Vue 实例
    let vm = new Proxy(data, {
      // 执行代理行为的函数
      // 当访问 vm 的成员会执行
      get (target, key) {
        console.log('get, key: ', key, target[key])
        return target[key]
      },
      // 当设置 vm 的成员会执行
      set (target, key, newValue) {
        console.log('set, key: ', key, newValue)
        if (target[key] === newValue) {
          return
        }
        target[key] = newValue
        document.querySelector('#app').textContent = target[key]
      }
    })

    // 测试
    vm.msg = 'Hello World'
    console.log(vm.msg)
  </script>
</body>
</html>

发布订阅模式和观察者模式

发布订阅模式

假定，存在一个“信号中心”，某个任务执行完成，就向信号中心“发布”（publish）一个信号，其他任务可以向信号中心“订阅”（subscribe）这个信号，从而知道什么时候可以开始执行，这就是发布订阅模式。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>Vue 自定义事件</title>
</head>
<body>
  <script src="./js/vue.js"></script>
  <script>
    // 创建vue实例
    let vm = new Vue()

    // 注册事件(订阅消息)
    vm.$on('dataChange', () => {
      console.log('dataChange')
    })

    vm.$on('dataChange', () => {
      console.log('dataChange1')
    })
    // 触发事件(发布消息)
    vm.$emit('dataChange')
  </script>
</body>
</html>

兄弟组件通信过程

// eventBus.js
// 事件中心 
let eventHub = new Vue()
// ComponentA.vue
// 发布者 
addTodo: function() {  
  // 发布消息(事件)  
  eventHub.$emit('add-todo', { text: this.newTodoText })  
  this.newTodoText = '' 
} 
// ComponentB.vue 
// 订阅者 
created: function() {  
  // 订阅消息(事件)  
  eventHub.$on('add-todo', this.addTodo)
}

模拟vue自定义事件的实现

<!DOCTYPE html>
<html lang="cn">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>发布订阅模式</title>
</head>
<body>
  <script>
    // 事件触发器
    class EventEmitter {
      constructor () {
        // Object.create(null) 此方法设置没有原型属性的对象，可以提升性能
        this.subs = Object.create(null)
      }

      // 注册事件
      $on (eventType, handler) {
        this.subs[eventType] = this.subs[eventType] || []
        this.subs[eventType].push(handler)
      }

      // 触发事件
      $emit (eventType) {
        if (this.subs[eventType]) {
          this.subs[eventType].forEach(handler => {
            handler()
          })
        }
      }
    }

    // 测试
    let em = new EventEmitter()
    em.$on('click', () => {
      console.log('click1')
    })
    em.$on('click', () => {
      console.log('click2')
    })

    em.$emit('click')
  </script>
</body>
</html>

观察者模式

观察者模式和发布订阅模式相比，它没有事件中心，只有订阅者和发布者，发布者需要知道订阅者的存在。

观察者（也就是订阅者，Watcher），自身有个update方法，当事件发生的时候会调用所有订阅者的update方法。在vue的响应式机制中，当数据变化的时候，会调用观察者的update方法，update方法内部去更新视图。

在观察者模式中，订阅者的update方法是由发布者调用的。目标（也就是发布者，Dep），在发布者内部记录所有的订阅者，当事件发生的时候，由发布者去通知所有订阅者。发布者内部需要一个属性subs来记录所有的订阅者，这个属性是数组形式，所有依赖该发布者的观察者都需要添加到这个数组中，所以还需要给观察者增加一个addSub()，这个方法的作用就是将观察者添加到数组中。发布者还需要一个notify()，这个方法的作用是当事件发生时，调用所有观察者的update()。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>观察者模式</title>
</head>
<body>
  <script>
    // 发布者-目标
    class Dep {
      constructor () {
        // 记录所有的订阅者
        this.subs = []
      }
      // 添加订阅者
      addSub (sub) {
        if (sub && sub.update) {
          this.subs.push(sub)
        }
      }
      // 发布通知
      notify () {
        this.subs.forEach(sub => {
          sub.update()
        })
      }
    }
    // 订阅者-观察者
    class Watcher {
      update () {
        console.log('update')
      }
    }

    // 测试
    let dep = new Dep()
    let watcher = new Watcher()

    dep.addSub(watcher)

    dep.notify()
  </script>
</body>
</html>

总结

观察者模式是由具体目标调度，比如当前事件触发，Dep就会去调用观察者的方法，所以观察者模式的订阅者与发布者之间是存在依赖的。

发布订阅模式由统一调度中心调用，因此发布者和订阅者不需要知道对方的存在。

模拟vue响应式原理

Vue

功能
- 负责接收初始化的参数(选项)
- 负责把 data 中的属性注入到 Vue 实例，转换成 getter/setter
- 负责调用 observer 监听 data 中所有属性的变化
- 负责调用 compiler 解析指令/插值表达式
代码

// vue.js
class Vue {
  constructor (options) {
    // 1. 通过属性保存选项的数据
    this.$options = options || {}
    this.$data = options.data || {}
    this.$el = typeof options.el === 'string' ? document.querySelector(options.el) : options.el
    // 2. 把data中的成员转换成getter和setter，注入到vue实例中
    this._proxyData(this.$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)
  }
  // 代理属性
  _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
        }
      })
    })
  }
}

Observer

功能
- 负责把 data 选项中的属性转换成响应式数据
- data 中的某个属性也是对象，把该属性转换成响应式数据
- 数据变化发送通知
代码

// observer.js
// 负责数据劫持
// 把 $data 中的成员转换成 getter/setter 
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,
      // getter
      get () {
        // 收集依赖
        Dep.target && dep.addSub(Dep.target)
        return val
      },
      // setter
      set (newValue) {
        if (newValue === val) {
          return
        }
        val = newValue
        that.walk(newValue)
        // 当数据变化之后，发送通知
        dep.notify()
      }
    })
  }
}

Compiler

功能
- 负责编译模板，解析指令/插值表达式
- 负责页面的首次渲染
- 当数据变化后重新渲染视图
代码

// compiler.js
// 负责解析指令/插值表达式 
class Compiler {
  constructor (vm) {
    this.el = vm.$el
    this.vm = vm
    // 编译模板
    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 => {
      // 处理文本节点
      if (this.isTextNode(node)) {
        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)
      }
    })
  }
  /*
  compileElement
      负责编译元素的指令
      处理 v-text 的首次渲染
      处理 v-model 的首次渲染
  */
  // 编译元素节点，处理指令
  compileElement (node) {
    // console.log(node.attributes)
    // 遍历所有的属性节点
    Array.from(node.attributes).forEach(attr => {
      // 获取元素属性的名称 
      let attrName = attr.name
      // 判断当前的属性名称是否是指令
      if (this.isDirective(attrName)) {
        // attrName 的形式 v-text  v-model
        // 截取属性的名称，获取 text model
        attrName = attrName.substr(2)
        let key = attr.value
        // 处理不同的指令
        this.update(node, key, attrName)
      }
    })
  }
  // 负责更新 DOM
  // 创建 Watcher 
  update (node, key, attrName) {
    // node 节点，key 数据的属性名称，dir 指令的后半部分
    let updateFn = this[attrName + 'Updater']
    // 因为在 textUpdater等中要使用 this
    updateFn && updateFn.call(this, node, this.vm[key], key)
  }

  // 处理 v-text 指令
  textUpdater (node, value, key) {
    node.textContent = value
    // 为每一个指令/插值表达式创建 watcher 对象，监视数据的变化
    new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
      node.textContent = newValue
    })
  }
  // 视图变化更新数据
  // 处理 v-model 指令
  modelUpdater (node, value, key) {
    node.value = value
    // 每一个指令中创建一个 watcher，观察数据的变化
    new Watcher(this.vm, key, (newValue) => {
      node.value = newValue
    })
    // 双向绑定，监听视图变化
    node.addEventListener('input', () => {
      this.vm[key] = node.value
    })
  }
  // 编译文本节点，处理差值表达式
  compileText (node) {
    // {{  msg }}
    let reg = /\{\{(.+?)\}\}/
    // 获取文本节点的内容 
    let value = node.textContent
    if (reg.test(value)) {
      // 插值表达式中的值就是我们要的属性名称    
      let key = RegExp.$1.trim()
      // 把插值表达式替换成具体的值 
      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
  }
}

Dep

功能
- 收集依赖，添加观察者(watcher)
- 通知所有观察者
代码

// dep.js
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()
    })
  }
}

Watcher

功能
- 当数据变化触发依赖， dep 通知所有的 Watcher 实例更新视图
- 自身实例化的时候往 dep 对象中添加自己

// watcher.js
class Watcher {
  constructor (vm, key, cb) {
    this.vm = vm
    // data中的属性名称
    this.key = key
    // 当数据变化的时候，调用 cb 更新视图 
    this.cb = cb
    // 在 Dep 的静态属性上记录当前 watcher 对象，当访问数据的时候把 watcher 添加到 dep 的 subs 中
    Dep.target = this
    // 触发一次 getter，让 dep 为当前 key 记录 watcher
    // 触发get方法，在get方法中会调用addSub
    this.oldValue = vm[key]
    // 清空 target 
    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)
  }
}

调试

通过调试加深对代码的理解

调试页面首次渲染的过程
调试数据改变更新视图的过程

<!DOCTYPE html>
<html lang="cn">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
  <title>Mini Vue</title>
</head>
<body>
  <div id="app">
    <h1>差值表达式</h1>
    <h3>{{ msg }}</h3>
    <h3>{{ count }}</h3>
    <h1>v-text</h1>
    <div v-text="msg"></div>
    <h1>v-model</h1>
    <input type="text" v-model="msg">
    <input type="text" v-model="count">
  </div>
  <script src="./js/dep.js"></script>
  <script src="./js/watcher.js"></script>
  <script src="./js/compiler.js"></script>
  <script src="./js/observer.js"></script>
  <script src="./js/vue.js"></script>
  <script>
    let vm = new Vue({
      el: '#app',
      data: {
        msg: 'Hello Vue',
        count: 100,
        person: { name: 'zs' }
      }
    })
    console.log(vm.msg)
    // vm.msg = { test: 'Hello' }
    vm.test = 'abc'
  </script>
</body>
</html>

总结

通过下图回顾整体流程
Vue
- 记录传入的选项，设置 $data/$ el
- 把 data 的成员注入到 Vue 实例
- 负责调用 Observer 实现数据响应式处理（数据劫持）
- 负责调用 Compiler 编译指令/插值表达式等
Observer
- 数据劫持
  - 负责把 data 中的成员转换成 getter/setter
  - 负责把多层属性转换成 getter/setter
  - 如果给属性赋值为新对象，把新对象的成员设置为 getter/setter
- 添加 Dep 和 Watcher 的依赖关系
- 数据变化发送通知
Compiler
- 负责编译模板，解析指令/插值表达式
- 负责页面的首次渲染过程
- 当数据变化后重新渲染
Dep
- 收集依赖，添加订阅者(watcher)
- 通知所有订阅者
Watcher
- 自身实例化的时候往dep对象中添加自己
- 当数据变化dep通知所有的 Watcher实例更新视图

模拟Vue.js响应式原理